南京航空航天大学《环境化学B》知识点笔记

南京航空航天大学《环境化学B》知识点笔记第一章导论：环境化学的基础概念与发展1.1环境化学的定义与范畴定义：

环境化学是一门跨学科的科学，研究污染物在自然环境中的来源、迁移转化、归宿及其对生态系统和人类健康的影响。环境化学旨在揭示化学物质与环境之间的相互作用，为污染治理、环境修复以及可持续发展提供理论基础。范畴：

环境化学研究的内容广泛，覆盖了不同环境介质中的化学行为：大气环境化学：研究气态污染物的化学反应、传输过程及其对气候和健康的影响。水环境化学：分析污染物在水体中的行为，包括溶解、吸附、沉淀等过程，以及水污染的治理方法。土壤环境化学：关注污染物在土壤中的迁移、固定和降解过程，研究重金属、有机污染物对土壤和植物的影响。生态毒理化学：研究化学污染物对生物个体、群落及生态系统的毒性效应与机制。1.2环境化学的研究内容环境化学的核心问题是揭示污染物的来源、行为及其生态效应，其主要研究内容包括：污染物的物理化学性质：包括化学物质的溶解性、挥发性、光化学稳定性、分配系数等，决定了污染物在环境中的迁移转化能力。污染物的迁移与转化：研究污染物在大气、水体、土壤等介质中的传输、扩散、化学反应及生物作用过程。污染物的毒性机制：揭示污染物对细胞、器官及生态系统的毒性作用及生理代谢途径。环境污染监测与治理：开发新型监测技术与污染治理方法，包括污染物降解、无害化处理及修复技术。1.3环境化学的发展历程20世纪初：污染事件推动环境化学萌芽，主要研究煤烟、大气污染及水体污染的治理。20世纪中后期：伴随工业化快速发展，环境污染问题加剧，环境化学研究进入系统化阶段，重点关注污染物的环境行为、毒性及监测技术。现代阶段：环境化学与先进技术（如纳米技术、大数据分析、人工智能）结合，推动污染物的精准治理和环境修复，同时关注全球气候变化、生物多样性保护和生态健康的研究。第二章大气环境化学2.1大气成分与结构大气成分：

大气由多种气体、气溶胶和悬浮颗粒物组成，其主要成分分为以下两类：恒定成分：氮气（78.09%）、氧气（20.95%）、氩气（0.93%），在时间和空间上的浓度变化极小。可变成分：二氧化碳、水蒸气、臭氧、甲烷等，浓度随时间、地点和气候条件变化。气溶胶：由微小的液态或固态颗粒物组成，如硫酸盐颗粒物、硝酸盐颗粒物。大气结构：对流层：地表至10km，气象活动集中，污染物在此层内分布和迁移。平流层：10-50km，臭氧层吸收紫外线，减少地表辐射损害。中间层与热层：较高层大气，化学反应少，成分稀薄。2.2大气污染物的来源与分类污染物分类：一次污染物：直接从污染源排放到大气中的物质，包括SO₂、NOₓ、CO、颗粒物（PM）。二次污染物：由一次污染物在大气中经过化学反应生成的物质，如臭氧（O₃）、硝酸盐和硫酸盐颗粒物。污染物来源：自然来源：火山喷发、土壤扬尘、森林火灾等自然过程。人为来源：燃煤、工业生产、交通运输等人类活动。2.3大气化学反应光化学反应：紫外线驱动NO₂分解生成臭氧，形成光化学烟雾。酸雨形成：SO₂和NOₓ氧化生成硫酸和硝酸，溶于水后降落形成酸雨。大气氧化能力：OH自由基被称为“清洁剂”，可降解多种污染物，维持大气化学平衡。2.4主要大气污染问题臭氧层破坏：CFCs释放氯自由基，催化臭氧分解，形成臭氧空洞。温室效应：CO₂、CH₄等温室气体吸收地表辐射热，导致全球气温上升。雾霾：PM₂.₅浓度增加导致能见度降低，对呼吸系统健康构成威胁。第三章水环境化学3.1水的物理化学性质极性：水分子为极性分子，能够溶解多种化学物质。溶解氧：影响水中生物和化学反应，低溶解氧导致水体厌氧环境。氧化还原电位（Eh）：反映水体的氧化还原环境，影响污染物的化学行为。3.2水体污染物的来源与分类来源：点源污染：污水处理厂、工业废水排放口。非点源污染：农田径流、城市面源污染。分类：有机污染物：石油、农药、洗涤剂等，具有毒性和难降解性。无机污染物：重金属（如铅、镉）、氮磷化合物（造成富营养化）。微生物污染：病原体（如大肠杆菌、病毒）影响水质和公共健康。3.3水体中污染物的迁移与转化物理过程：扩散、沉降、吸附作用影响污染物分布。化学过程：氧化还原、沉淀溶解作用影响污染物形态。生物过程：微生物降解污染物是水体净化的主要机制。3.4水环境污染问题富营养化：由于过量的氮、磷输入，藻类快速繁殖，导致水体缺氧。重金属污染：如汞（Hg）通过食物链富集，造成生物中毒。石油污染：影响水生生物及生态系统平衡。第四章土壤环境化学4.1土壤的组成与结构土壤组成：包括矿物质、有机质、水分、空气和微生物。土壤结构：颗粒之间的空隙决定了土壤的通气性、透水性和养分保持能力。4.2土壤污染物的来源与类型来源：工业废弃物、农药化肥、污水灌溉。类型：重金属：如镉、铅污染，累积性强且难以修复。有机污染物：多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）。土壤盐碱化：由灌溉引起盐分累积。4.3土壤污染的迁移与转化迁移机制：污染物通过渗漏进入地下水或蒸发进入大气。化学反应：土壤中重金属与矿物质结合固定，降低毒性。微生物降解：土壤微生物代谢作用可分解有机污染物。4.4土壤污染修复物理修复：如换土法和隔离法，直接处理污染土壤。化学修复：如药剂稳定化，降低污染物活性。生物修复：植物或微生物降解污染物。第五章环境毒理化学5.1毒性与剂量效应毒性强弱受剂量、暴露时间、生物种类影响。毒性通常分为急性毒性、慢性毒性、致癌毒性等。5.2毒性评估方法体外实验：用细胞和分子生物学技术研究毒