環(huán)境化學(xué) 復(fù)習(xí)要點(diǎn)

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1、緒論1.環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。2.有害化學(xué)物質(zhì)即環(huán)境污染物：進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成和性質(zhì)發(fā)生變化，這種變化會(huì)直接或間接地有害于人類，這樣的物質(zhì)稱為環(huán)境污染物 3.環(huán)境污染：由于人為因素使環(huán)境的構(gòu)成或狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境素質(zhì)下降，從而擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們的正常生活和生產(chǎn)條件，就叫環(huán)境污染。4.環(huán)境容量：在人類生存和自然生態(tài)不致受害的前題下，某一環(huán)境所能容納的污染物的最大負(fù)荷量。5.環(huán)境效應(yīng)自然過程或人類的生產(chǎn)生活活動(dòng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和破壞，從而導(dǎo)致環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。6. 環(huán)境化學(xué)效應(yīng)在各種環(huán)境因素

2、的影響下，物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng) ，分為土壤鹽堿化 地下水硬度增高 光化學(xué)煙霧 地下水污染 酸雨造成土壤酸化、建筑物受腐蝕環(huán)境物理效應(yīng)由物理作用引起的環(huán)境效應(yīng)，包括 噪聲 地面沉降 熱島效應(yīng) 溫室效應(yīng) 大氣能見度降低7. 各圈層的環(huán)境化學(xué)：大氣環(huán)境化學(xué) 水環(huán)境化學(xué) 土壤環(huán)境化學(xué) 環(huán)境生態(tài)學(xué)第二章1. 三大環(huán)境熱門話題：全球氣候變化 酸沉降 臭氧損耗2. 溫度層結(jié)大氣的溫度在垂直方向的分布3. 對(duì)流層特點(diǎn)：氣溫隨高度升高而降低：大氣降溫率0.6k/100m；垂直方向?qū)α?，上冷下熱，有利于污染擴(kuò)散；逆溫（上熱下冷）易發(fā)生污染事件；平流層特點(diǎn)：同溫層：對(duì)流層的下層，大約25km以下，氣溫保

3、持不變或稍有上升; 大約25km以上，溫度隨高度升高而升高平均遞增率為 1.4K/km，到平流層頂，溫度接近04. 源大氣組分產(chǎn)生的途徑和過程 匯指大氣組分從大氣中去除的途徑和過程源強(qiáng)進(jìn)入大氣的組分輸入速率(Fi） 匯強(qiáng)從大氣輸出組分的速率為（Ri）某種組分在進(jìn)入大氣后到被清除之前在大氣中停留的平均時(shí)間稱為平均停留時(shí)間或停留時(shí)間（存在時(shí)間、壽命） 大氣中的總貯量Mi / Fi 或者Ri 停留時(shí)間意義：某組分的停留時(shí)間越長(zhǎng)，表明該組分在離開大氣或轉(zhuǎn)化成其它物質(zhì)以前，在環(huán)境中存留的時(shí)間也越長(zhǎng)；某組分的停留時(shí)間越長(zhǎng)，表明該組分在大氣中的儲(chǔ)量相對(duì)于輸入（出）來說是很大的，即使人類活動(dòng)大大改變了該組分的

4、的輸入（出）速度，對(duì)其總量的影響也不明顯；若組分停留時(shí)間越短，其輸入（出）速率的改變就對(duì)總貯量很敏感。5. 在對(duì)流層中，氣溫一般是隨高度增加而降低。但在一定條件下會(huì)出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。這可由垂直遞減率（=dT/dz）的變化情況來判斷。 當(dāng)0時(shí)，稱為等溫氣層；當(dāng)化學(xué)鍵能時(shí)，才能引起光離解反應(yīng)；并不是大于該分子化學(xué)鍵能的光子都能引起該分子發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。分子基態(tài)與激發(fā)態(tài)能量是不連續(xù)的，受激分子從基態(tài)激到激發(fā)態(tài)所需的能量要與光子的能量相匹配。分子對(duì)某特定波長(zhǎng)的光要有特征吸收光譜，才能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)第二定律：在初級(jí)反應(yīng)中，一個(gè)反應(yīng)分子吸收一個(gè)光子而被活化 吸收1mol光子的能量稱為“愛因斯坦” E

5、= N0 h= N0 hc/=1.196105 / （kJ/mol）10. 光子的能量與波長(zhǎng)成反比 E = N0h= N0hc/=1.196105/ （kJ/mol）11. HO2主要來自醛的光解 H2COhv HHCO（360nm）H+O2M HO2M HCOO2 HO2CO亞硝酸酯和H2O2的光解也可生成HO2 CH3ONOhv CH3ONOCH3OO2 HO2H2CO3 H2O2hv 2HOl HOH2O2 HO2H2OR烷基，量最大的是甲基，它主要來自乙醛和丙酮的光解 CH3CHOhv CH3HCO CH3COCH3hv CH3CH3COO和HO與烴類的反應(yīng)也可生成烷基自由基 RHO

6、RHO RHHO RH2O RO烷氧基，以甲氧基為主（CH3O），主要來自甲基亞硝酸酯和甲基硝酸酯的光解 CH3ONOhv CH3ONO CH3ONO2hv CH3ONO2RO2大氣中的過氧烷基都是由烷基與空氣中的O2結(jié)合而成 RO2 RO2 12. 清潔大氣，O3的光離解是HO的重要來源O3hv OO2 （230nm，發(fā)生在平流層） OH2O 2HO污染大氣，HNO2的光離解是HO的重要來源HNO2hv HONO（200400nm） H2O2hv 2HO NOHO2 NO2HO H2Ohv HOH （238nm） 13. 波長(zhǎng)420nm的光可發(fā)生NO2光解 NO2hv NOO OO2M O3

7、M 大氣中唯一已知O3的人為來源14. 過氧乙?；跛狨ィ≒AN）形成過程：CH3CO（乙酰基）O2CH3C(O)OO（過氧乙?；?CH3C(O)OO+NO2CH3C(O)OONO2（PAN） 15. 乙?；膩碓矗?C2H6HOC2H5H2O C2H5O2C2H5O2C2H5O2NOC2H5ONO2 C2H5OO2CH3CHOHO2 CH3CHOhv CH3COHO216. 烷烴與HO和O 發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)，生成烷基自由基RHHO RH2O RHO RHO17.臭氧分子的光離解：O3吸收紫外光后發(fā)生光離解 O3 h O2O (210nm290nm) 消耗大部分紫外光，使地球上的生物免遭了

8、紫外光的傷害?！癘zone Shield”18. (1)波長(zhǎng)420nm的光可發(fā)生NO2光解 NO2hv NOOOO2M O3M 大氣中唯一已知O3的人為來源NO2吸收光譜特征：290410nm，連續(xù)吸收光譜；(2)亞硝酸(HNO2)的光離解：200400nm的光有吸收HNO2的光化學(xué)反應(yīng)過程:初級(jí)反應(yīng) ：HNO2hv HONO HNO2hv HNO2次級(jí)反應(yīng):HONO HNO2 HOHNO2 H2ONO2 HONO2 HNO3(3)硝酸的光離解:120335nm的光有吸收HNO3的光化學(xué)反應(yīng)過程：初級(jí)反應(yīng) ：HNO3hv HONO2次級(jí)反應(yīng)：HOCO CO2H HO2M HO2M 2HO2 H

9、2O2O2(4)甲醛的光離解: 對(duì)240360nm的光有吸收甲醛的光離解:初級(jí)過程 ：H2COhv HHCO H2COhv H2CO 次級(jí)過程： H+HCO H2CO 2HM H2M 2HCO 2COH2對(duì)流層中，有O2存在： HO2 HO2 HCOO2 HO2CO20. 光化學(xué)煙霧：含有氮氧化合物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚锏拇髿?，在?yáng)光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二次污染物，這種由一次污染物和二次污染物的混合所形成的煙霧污染現(xiàn)象。21.光化學(xué)煙霧形成的物理化學(xué)條件： 氮氧化合物和碳?xì)浠衔锎嬖?有引起光化學(xué)反應(yīng)的紫外線 烴類特別是烯烴的存在光化學(xué)煙霧發(fā)生的自然條件：大氣相對(duì)濕度較低 夏、秋季（氣溫

10、2432）晴天洛杉磯容易發(fā)生光化學(xué)煙霧的原因：洛杉磯機(jī)車擁有量大(800萬(wàn)輛)，每天消耗2萬(wàn)噸以上的汽油，排出污染物占90%充足的一次污染物生成光化學(xué)煙霧；洛杉磯盆地，容易形成上熱下冷的逆溫現(xiàn)象.一年有300天以上處于逆溫，污染物不易擴(kuò)散;夏季陽(yáng)光非常強(qiáng)烈;22. 光化學(xué)煙霧形成的簡(jiǎn)化機(jī)制引發(fā)反應(yīng)：NO2 + hv NO + O （430nm） O + O2 + M O3 + M NO + O3 NO2 + O2自由基傳遞反應(yīng)：RHHO RO2H2O RCHOOH RC(O)O2H2ORCHO hv RO2 HO2 CO HO2 NO NO2OH RO2 NO NO2RCHOHO2 RC(O)

11、O2NO NO2RO2CO2鏈終止反應(yīng)：HO NO2 HNO3RC(O)O2 NO2 RC(O)O2NO2 RC(O)O2NO2 RC(O)O2 NO223.硫酸煙霧型污染：主要由燃煤而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒所造成的大氣污染；從化學(xué)上看屬于還原性混合物還原煙霧一次污染物是SO2和煤煙、二次污染物是硫酸霧和硫酸鹽。硫酸煙霧型污染形成條件：氣象條件：氣溫較低冬季 濕度較高 日光較弱24.二氧化硫的氣相氧化：（1）SO2的直接光氧化：低層大氣中的SO2形成激發(fā)態(tài)SO2分子，而不直接離解兩種躍遷形式：SO2h 1SO2(單重態(tài)) (290340nm) SO2 h 3

12、SO2(三重態(tài)) (340400nm) 單重態(tài)能量高，不穩(wěn)定，躍遷到三重態(tài)或基態(tài)SO2M3SO2M （三重態(tài)） 1SO2MSO2M （基態(tài)）SO2直接氧化成SO3的機(jī)制： 3SO2O2SO4SO3O SO4SO22SO3（2）SO2被自由基氧化：與HO自由基的反應(yīng)（3）被氧原子氧化SO2的液相氧化25. 酸性降水定義：指通過雨、雪、霧和冰雹等將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程27.影響酸雨形成的因素：（1）污染物SO2和NOX：降水酸度時(shí)空分布與大氣中SO2和SO42-濃度時(shí)空分布相關(guān)。（2）大氣中的氨：降水pH取決于硫酸、硝酸與NH3以及堿性塵粒的相互關(guān)系（3）顆粒物酸度及其緩沖能力：大氣顆

13、粒物主要來源于土地飛起的揚(yáng)塵，顆粒物的酸堿度取決于土壤的性質(zhì)礦物燃料顆粒物也相關(guān)作用：提供SO2反應(yīng)所需催化劑（金屬離子），對(duì)酸起中和作用（4）天氣形勢(shì)的影響：是否有利于污染物的擴(kuò)散28.平流層中O3生成的化學(xué)機(jī)理：通常認(rèn)為243nm的紫外光引起O2光解 O2hv OO （ 243nm ） O O2 + M O3 + M 總反應(yīng):3O2hv + M 2O3 + M ( 243nm ) M為第三種物質(zhì)平流層中O3破壞的化學(xué)機(jī)理：（1）O3的光解 O3+ hn O2+O (210nm290nm) 這是臭氧保護(hù)地球生物不受紫外傷害的原因 生成O3的逆反應(yīng) O3O 2O229.代號(hào)CFC氯氟烷烴的商品

14、名：CFCnnn 個(gè)位代表氟原子個(gè)數(shù) 十位代表氫原子數(shù)加一 百位代表碳原子數(shù)減一30.氟利昂在大氣環(huán)境中的特征：化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與酸和氧化劑作用 不易被雨水沖刷容易滲入平流層：僅需5年即可完整無(wú)損地滲入平流層 壽命長(zhǎng)：CF2Cl2在大氣中的壽命數(shù)十年100年氟氯烴的性質(zhì)：作為清洗劑，適用范圍廣 沸點(diǎn)低（CFC-113: 47.6）節(jié)省難燃燒安全 穩(wěn)定使用和保存方便氟氯烴與臭氧的反應(yīng)：CF2Cl2hvCF2ClCl （175 220nm）Cl O3ClO O2 K=7.2109 ClO OCl O2總反應(yīng) O3O2O2 Cl 起催化劑作用, 1個(gè)氯原子可以耗掉10萬(wàn)個(gè)O3分子。平流層中氯氟烴發(fā)

15、生光化學(xué)反應(yīng)，生成Cl原子，與O3迅速發(fā)生反應(yīng)， Cl原子起催化劑作用，而消耗大量的O3 31.總懸浮顆粒物 (TSP)：標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器在濾膜上收集的顆粒物總質(zhì)量(mg/m3),空氣流量1.11.7m3/min 各種粒徑，一般小于100umPM100 密度為1g/cm3，球形粒子沉降速率 0.25m/s通常把粒徑在10微米以下的顆粒物稱為PM10，又稱為可吸入顆粒物（IP）。33.大氣顆粒物的環(huán)境影響：(1)凝結(jié)核作用：在飽和水蒸氣的存在下，粒徑小于0.1um的顆?？勺鳛槟Y(jié)核，逐漸長(zhǎng)成霧滴和云滴，形成云、霧、雨、雪等；(2)降低大氣能見度：粒徑0.11.0um，與可見光波長(zhǎng)相近，散射，

16、硫酸鹽顆粒(3)擴(kuò)大污染范圍：飄塵，長(zhǎng)期懸浮在空中，遠(yuǎn)距離輸送(4)大氣中污染物的載體和反應(yīng)床，：提供反應(yīng)界面(5)對(duì)全球氣候變化的影響：碳黑(soot)吸收太陽(yáng)輻射，使大氣溫度升高硫酸鹽氣溶膠反射太陽(yáng)輻射，使大氣溫度降低(6)對(duì)酸沉降的影響：碳酸鈣、氨等堿性物質(zhì)中和酸性物質(zhì)NO3-和NH4+對(duì)水體中N的貢獻(xiàn)(7)損害身體健康：大氣中絕大部分的有毒物質(zhì)存在于顆粒物中，并可通過人的呼吸過程吸入人體內(nèi)而34. 干沉降/干去除：粒子在重力作用下或與地面及其它物體碰撞后，發(fā)生沉降而被去除;兩種干沉降機(jī)制：（1）通過重力對(duì)顆粒物的作用，使它降落在土壤、水體的表面或植物、建筑等物體上，粒子的沉降速率與顆粒

17、的粒徑、密度、空氣運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)等有關(guān)（2）粒徑小于0.1um的顆粒，靠布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散、相互碰撞而凝結(jié)成較大的顆粒，通過大氣湍流擴(kuò)散到地面或碰撞而消除濕沉降：指降雨、下雪使顆粒物消除的過程雨除：細(xì)粒子作為形成云的凝結(jié)核（0.1 mm ）通過凝結(jié)和碰撞過程形成雨滴或雪晶，適當(dāng)條件下形成降雨或降雪對(duì)細(xì)顆粒（小于0.1 mm ）顆粒效率較高 對(duì)具有吸濕性和可溶性顆粒更明顯沖刷：降雨或降雪過程中將大氣中的微粒攜帶、溶解或沖刷下來“收集”氣溶膠粒子的效率隨粒子直徑的增大而增大 可兼并粒徑大于2 mm的粒子 對(duì)半徑45 mm的粒子效率高 濕沉降占大氣中顆粒物消除量的8090%第三章1. 八大離子：四種陽(yáng)離子K

18、+、Na、Ca2+、Mg2四種陰離子HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-總含鹽量TDS K+Na+Ca+Mg+HCO3-+Cl-+SO42-2. 海水中：Cl- SO42- HCO3-，Na+ Mg2+ Ca2+。河水中：HCO3- SO42- Cl-，Ca2+ Na+ Mg2+3.（1）亨利定律稀溶液經(jīng)驗(yàn)定律在一定溫度下，氣體在液體中的溶解度與其分壓力成正比 G(aq)=KHPG求CO2在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、25飽和中的溶解度根據(jù)亨利定律CO2(aq)=KHPCO2，KH已知；求CO2的分壓PCO2，PCO2 （1013023167）0.031430.8PaCO2(aq)3.3410-730.8

19、=1.0310-5mol/L（摩爾濃度）CO2H2O H+HCO3- K1=4.4510-7 H+=HCO3- H+2/CO2=4.45 10-7 H+=(1.0310-54.4510-7)1/22.1410-6mol/LCO2在水中的溶解度應(yīng)為 1.0310-52.1410-61.24 10-5 mol/L（2）不同PH下，碳酸體系的主要存在形態(tài)：封閉體系：特征之一：在低pH區(qū)內(nèi)，溶液中只有CO2+H2CO3高pH區(qū)內(nèi)，則只有CO32- 中等pH內(nèi)，HCO3-占優(yōu)勢(shì)特征之二：某種形態(tài)濃度的變化，會(huì)引起其它形態(tài)濃度和pH值的變化pH值的變化也將引起各碳酸形態(tài)濃度比例的變化特征之三： pH=8.

20、3為分界點(diǎn)，l 當(dāng)體系pH8.3，CO32-含量甚微，水中只有CO2H2CO3 和HCO3-l 當(dāng)體系PH8.3，水中只有HCO3-和CO32-開放體系：組分隨pH值變化特征 pH6，溶液中主要是H2CO3*組分pH610之間時(shí)，溶液中主要為HCO3-組分 pH10.3時(shí)，溶液中主要是CO32-組分（4）開放體系與封閉體系的差異封閉體系中，總碳酸量CT始終保持不變；開放體系CT隨pH改變 封閉體系總H2CO3*隨pH改變，而開放體系中H2CO3*始終保持與大氣相平衡的固定數(shù)值.4. 總堿度是水中各種堿度成分的總和，即加酸至HCO3- 和CO32- 全部轉(zhuǎn)化為H2CO3*。根據(jù)溶液質(zhì)子平衡條件，

21、可以得到堿度的表示式：總堿度 = HCO3- + 2 CO32- + OH- - H+ 總堿度 = cT(1 + 22) + Kw / H+ H+ 甲基橙滴定 pH=4.3 如果以酚酞作為指示劑，當(dāng)溶液的pH值降至8.3時(shí)，表示OH- 被中和，CO32- 全部轉(zhuǎn)化為HCO3-，作為碳酸鹽只中和了一半：酚酞堿度 CO32- + OH- H2CO3 * H+酚酞堿度 = cT(2 -0) + Kw / H+ H+ 酚酞滴定 pH= 8.3 達(dá)到碳酸全部以CO32- 形式存在，即pHCO32- 所需酸量時(shí)的堿度稱為苛性堿度：苛性堿度 = OH- HCO3- 2H2CO3* H+苛性堿度 = -cT(

22、1 + 20) + Kw / H+ H+ pH =10.0總酸度 = H+ + HCO3- +2H2CO3* - OH- pH=10.8 總酸度 = cT(1 + 20) + H+ Kw / H+ CO2酸度 = H+ +H2CO3* - CO32- - OH- 酚酞滴定 pH= 8.3 CO2酸度 = cT(0 - 2) + H+ Kw / H+ 酚酞滴定 pH= 8.3 無(wú)機(jī)酸度 = H+ - HCO3- -2CO32- -OH- 甲基橙滴定 pH=4.3無(wú)機(jī)酸度 = -cT(1 + 22) + H+ Kw / H+ 甲基橙滴定 pH=4.35. 組成水中堿度的物質(zhì)強(qiáng)堿，NaOH、Ca(O

23、H)2，在溶液中全部電離生成OH-；弱堿，如NH3、C6H5NH2，在水中部分發(fā)生反應(yīng)生成OH-；強(qiáng)堿弱酸鹽，如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等，水解時(shí)生成OH- 或者直接接受質(zhì)子H+。組成水中酸度的物質(zhì)強(qiáng)酸：如 HCl、H2SO4、HNO3等；弱酸：如 CO2、H2CO3、H2S、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸；強(qiáng)酸弱堿鹽，如：FeCl3、Al2(SO4)3等。6.水環(huán)境中顆粒物的吸附作用 （1）表面吸附：水體中的顆粒物大都具有膠體的化學(xué)性質(zhì) v 膠體巨大的比表面和表面能，固液界面存在表面吸附作用表面積越大，吸附作用也越強(qiáng) 物理吸附（2）離子交換吸附：在中性PH值附近，大多數(shù)膠粒均帶

24、負(fù)電荷吸附陽(yáng)離子 釋放出等量的其它陽(yáng)離子物理化學(xué)吸附 交換能力與溶質(zhì)的性質(zhì)、濃度和吸附劑性質(zhì)有關(guān)（3）專屬吸附：發(fā)生在雙電層的Stern層中，其它的吸附如離子交換吸附發(fā)生在擴(kuò)散層；l 被吸附的金屬離子進(jìn)入Stern層后，不能被通常提取交換性陽(yáng)離子的提取劑提取，只能被親和力更強(qiáng)的金屬離子取代；l 在中性表面甚至與吸附離子帶相同電荷符號(hào)的表面也能進(jìn)行吸附作用7. 在中等PH值，所產(chǎn)生的氫氧化物膠粒的凈電荷為零，在該P(yáng)H發(fā)生的情況稱為等點(diǎn)電荷或零點(diǎn)電荷ZPCl 不同金屬氧化物pHZPC值不同，相同氧化物為常數(shù)l 在環(huán)境膠體化學(xué)中，pHZPC是一種很重要的特征值8.重金屬污染物的特點(diǎn):(1)天然水中的

25、微量重金屬就可產(chǎn)生毒性效應(yīng)；如汞、鎘產(chǎn)生毒性的濃度范圍是0.0010.01mg/L(2) 微生物不能降解重金屬，相反某些重金屬元素可在微生物作下轉(zhuǎn)化為金屬有機(jī)化合物，產(chǎn)生更大的毒性；如甲基汞的毒性比無(wú)機(jī)汞的毒性大得多(3)生物體對(duì)重金屬有富集作用；生物體攝取重金屬，經(jīng)過食物鏈的生物放大作用，逐級(jí)在較高的生物體內(nèi)成千上萬(wàn)倍地富集起來。(4)重金屬可通過食物、飲水、呼吸等多種途徑進(jìn)入人體，從而對(duì)人體健康產(chǎn)生不利的影響；(5)對(duì)人體的毒害具有累積性；(6)形態(tài)不同，穩(wěn)定性和毒性不同；(7)其物理化學(xué)行為具有可逆性，屬于緩沖性污染物；(8)在水體中的遷移，主要以懸浮物和沉積物為主要載體。9.Cd: 水

26、體中以Cd2+存在，以多種配合物的形式 水遷移元素，除硫化鎘外，都溶于水；易被懸浮物和沉積物吸附（90）； 水生生物對(duì)鎘有很強(qiáng)的富集能力Hg: 在水體、懸浮物和沉積物和生物體中的存在形式水體Hg2+、Hg(OH)2、CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H5Hg+；懸浮物和沉積物中Hg2+、HgO、HgS、CH3Hg(SR)、(CH3Hg)2S生物體中Hg2+、CH3Hg+、CH3HgCH3能與其它元素形成配合物是汞能隨水流遷移的主要因素之一Hg2+在還原性水體中還原成Hg，逸散到大氣中 懸浮物和底質(zhì)對(duì)汞有強(qiáng)烈的吸附作用，生物遷移量有限，微生物能將無(wú)機(jī)汞轉(zhuǎn)化成甲基汞: 劇毒 親

27、脂性，易被水生生物吸收， 通過食物鏈富集，而危害人類健康Pb: 主要化合價(jià)Pb2+和Pb4+，自然界Pb2+ 天然水中鉛含量低0.06120ug/L鉛在水體中遷移轉(zhuǎn)化的特點(diǎn): 懸浮物和沉積物對(duì)鉛有強(qiáng)烈的吸附作用 有機(jī)膠體吸附的順序: Pb2 Cu2+ Ni2+ Zn2+ Cd2+ Fe2+ Mn2+ 無(wú)機(jī)膠體:Pb2+也占第一位鉛在離排污口10km處，就有90被凈化。加上鉛的大部分化合物溶解度都很小，所以水中鉛的濃度不會(huì)很高Cr:天然水中的存在形式:Cr3+、CrO 2-，CrO42-，Cr2O72-三價(jià)鉻被底泥吸附，遷移能力弱 六價(jià)鉻在堿性水體中穩(wěn)定，遷移能力強(qiáng)六價(jià)鉻比三價(jià)鉻毒性大 六價(jià)鉻能

28、被還原成三價(jià)鉻水中六價(jià)鉻的自凈10.誘發(fā)沉積物中重金屬釋放的主要因素:(1) 鹽濃度升高:堿金屬和堿土金屬陽(yáng)離子可將吸附在固體顆粒上的金屬離子交換出來；e.g. Ca2+、Na+、Mg2離子對(duì)懸浮物中鉛、銅和鋅的交換釋放作用；在0.5mol/L的Ca2+離子的作用下，懸浮物中的鉛、銅和鋅可以解吸出來。交換順序ZnCuPb(2)氧化還原條件的變化:耗氧物質(zhì)使氧化還原電位降低鐵、錳氧化物部分或全部溶解 被其吸附或與之共沉淀的金屬離子釋放(3)PH值的降低導(dǎo)致碳酸鹽和氫氧化物溶解 其原因既有H 離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用(4)增加水中配合劑的含量配合劑與重金屬形成可溶性配合物 使重金屬?gòu)墓腆w顆粒上解吸下來1

29、1. pE-lg(ae)ae為水溶液中電子的活度，它用來衡量物質(zhì)接受或遷出電子的能力pE的熱力學(xué)定義 2H+(aq)+2e H2(g)當(dāng)2H+(aq)在一個(gè)單位活度與1atmH2平衡的介質(zhì)中，電子活度ae為1.00，pE0l pE是平衡狀態(tài)下假想 的電子活度，它衡溶液接受或遷移電子的相對(duì)趨勢(shì)l pE越小，電子的活度越高，體系提供電子傾向越強(qiáng)l pE越大，電子濃度越低，體系接受電子趨向越強(qiáng)12. 天然水中多種氧化劑溶解氧、Fe(+3價(jià))、Mn(+4)和S(+6價(jià))多種還原劑有機(jī)化合物、Fe(+2)、Mn（2）和S（-2）l pE應(yīng)介于各個(gè)單體系之間，若某個(gè)單體系的含量比其它體系高很多，則此時(shí)該單

30、體系電位幾乎等于混合復(fù)雜體系的pE，稱之為決定電位。一般天然水體中，溶解氧是決定電位物質(zhì)有機(jī)物累積的厭氧環(huán)境中，有機(jī)物是“決定電位”物質(zhì)13.R氣體常數(shù)8.314 F法拉第常數(shù)96500C/mol,n電子的計(jì)量系數(shù) Ox+ne Redl 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) l K標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)據(jù)Nernst方程，pE的一般表達(dá)式:pEpE0+(1/n) lg(反應(yīng)物/產(chǎn)物)14.腐殖質(zhì)的組成：富里酸（Fulvic Acid, 以FA表示）；它既可溶于堿，又可溶于酸的部分，相對(duì)分子質(zhì)量在幾百到幾千，有人稱作黃腐酸腐植酸(Humic Acid, 以HA表示)，它只可溶于稀堿中，但堿萃取液酸化后就沉淀，相對(duì)分子質(zhì)量由幾

31、千到幾萬(wàn)；胡敏酸(Humin)，有人稱為腐黑物，它是用稀堿和稀酸都不能苯取出來的腐植質(zhì)部分分子特點(diǎn)：三維方向上帶有很多活性基團(tuán)的芳烴苯羧基、酚羥基、醇羥基、羰基、甲氧基、醛基、醌基和氨基等多種，并以氫鍵組成網(wǎng)絡(luò)這種結(jié)構(gòu)孔洞很多，具有特別好的吸附表面具有收縮性和膨脹性與脂肪族的單羥基和多羥基物質(zhì)(如檸檬酸、酒石酸、葡糖酸)不同，腐植質(zhì)的分子是很好的吸附載體。它們能與金屬離子和金屬水合氧化物發(fā)生廣泛的反應(yīng)有離子交換，表面吸附，絡(luò)合和螯合，凝結(jié)和膠溶作用化學(xué)特征：(1)很多不同來源的腐植物質(zhì)，在性質(zhì)的總體上都是相似沒有完整的結(jié)構(gòu)和固定的化學(xué)構(gòu)型,復(fù)雜的混合體系；被認(rèn)為是那些在土壤底泥等特殊壞境里瞬時(shí)

32、可得的酚類單元隨機(jī)聚集的芳香多聚物, 化學(xué)性質(zhì)上總體相似，只是在相對(duì)分子質(zhì)量、元素和官能團(tuán)含量上有差別。(2)具有抵抗微生物降解的能力、這也是水體常產(chǎn)生污泥淤積的重要原因之一。 (3)具有同金屬離子和金屬水合氧化物形成絡(luò)合物或螯合物的能力 Pb2+ Cu2+ Ni2+ Co2+ Zn2+ Cd2+ Fe2+ Mn2+ Mg2+ (4) 具有與粘土礦物和有機(jī)物相互作用的能力。(5) 具有弱酸性(6) 具有凝聚作用。腐植質(zhì)可以看作是大離子的真溶液或帶負(fù)電荷的親水膠體。所以它們能為電解質(zhì)所凝聚，15. 氧化物和氫氧化物Me(OH)n(s) Men+ +nOH- Ksp=Men+OH-nMen+=Ks

33、p/OH-n H2O H+ + OH- Kw=H+OH- OH-=Kw/H+ 代入上式得 Men+=KspH+n/Kwn-lg Men+ = -lgKsp-nlgH+nlgKwpc=pKsp-npKw+npH 16. Zn2+NH3ZnNH32+ K1=ZnNH32+/Zn2+NH3=3.9102ZnNH32+繼續(xù)與NH3反應(yīng)生成Zn(NH3)22+ZnNH32+ NH3 Zn(NH3)22+ K2=Zn(NH3)22+/ZnNH32+NH3=2.1102K1和K2稱為逐級(jí)生成常數(shù)或逐級(jí)穩(wěn)定常數(shù)表明NH3離子加到中心離子Zn2+上是一個(gè)逐步的過程累積穩(wěn)定常數(shù)幾個(gè)配位體加到中心金屬離子過程的加和

34、。18.分配理論：分配系數(shù)：分配系數(shù)非離子性有機(jī)化合物可通過溶解作用分配到土壤有機(jī)質(zhì)中，并經(jīng)過一定時(shí)間達(dá)到分配平衡，此時(shí)有機(jī)化合物在土壤有機(jī)質(zhì)和水中含量的比值稱為分配系數(shù)19. Kp=Koc0.2(1-f)Xocs+f Xocf f細(xì)顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（d50um）Xocs 粗沉積物組分的有機(jī)碳含量 Xocf細(xì)沉積物組分的有機(jī)碳含量Koc0.63Kow Kow辛醇-水分配系數(shù)，即化學(xué)物質(zhì)在辛醇中濃度和水中濃度的比例lgKow5.000.670lg(Sw103/M）M有機(jī)物的分子量 Sw有機(jī)物在水中的溶解度（mg/L）20. 水中有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化吸附作用 揮發(fā)作用 水解作用 光解作用 生物富集

35、生物降解21. Cu、Zn或Cu、Fe金屬對(duì)可將DDT還原為DDD，將六六六還原為苯及氯離子。六六六催化還原的總反應(yīng)式 C6H6Cl6 金屬對(duì) C6H6 + 6Cl-在中性條件下，Zn或Fe對(duì)六六六均無(wú)還原作用，只有與Cu組成金屬對(duì)以后才能將六六六還原。金屬對(duì)在水中猶如一個(gè)小電池，與水中極少量的氫離子發(fā)生電子轉(zhuǎn)移： Cu-Zn + 2H+ = Cu + Zn2+ 2HC6H6Cl6 + 6H = C6H6 + 6HCl HCl H+ + ClZn或Fe起了還原劑作用，Cu2+起催化作用在酸性條件下，由于氫離子濃度較高，故上述反應(yīng)很快。22.生長(zhǎng)代謝特點(diǎn)：有機(jī)毒物可以象天然有機(jī)化合物那樣作為微生

36、物的生長(zhǎng)基質(zhì)；微生物可以對(duì)有毒物質(zhì)進(jìn)行徹底的降解或礦化作用；具有去毒效應(yīng)、對(duì)環(huán)境的威脅小。共代謝：有機(jī)污染物不能單獨(dú)作為微生物唯一的碳源和能源，必須有另外的化合物存在提供能源或碳源時(shí)，該有機(jī)物才能被降解；共代謝在那些難降解的化合物代謝過程中其重要作用；特點(diǎn)不提供微生物體任何能量，不影響種群多少第四章1.同晶置換：在黏土礦物的形成過程中，常常發(fā)生半徑相近的離子取代一部分鋁()或硅()的現(xiàn)象，即同晶替代作用P204。如Mg2+、Fe3+等離子取代Al3+，Al3+取代Si4+，同晶替代的結(jié)果，使黏土礦物微粒具有過剩的負(fù)電荷。此負(fù)電荷由處于層狀結(jié)構(gòu)外部的K+、Na+等來平衡。這一特征決定了黏土礦物具

37、有離子交換吸附等性能。2.土壤有機(jī)質(zhì)的作用(1)含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，在自身緩慢的分解過程中，把生成的CO2釋放到空氣中，成為光合作用的物質(zhì)來源；(2)產(chǎn)生的有機(jī)酸可以促進(jìn)礦物養(yǎng)分的溶出，為作物生長(zhǎng)提供豐富的養(yǎng)分。(3)土壤有機(jī)質(zhì)，尤其是胡敏酸具有芳香族多元酚官能團(tuán)，能增強(qiáng)植物呼吸，提高細(xì)胞膜的滲透性，促進(jìn)根系的生長(zhǎng)。 (4)有機(jī)質(zhì)中的維生素、生長(zhǎng)素、抗生素等對(duì)植物起促生長(zhǎng)、抗病害的作用。(5)有機(jī)質(zhì)還能促進(jìn)土壤良好結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤疏松性、通氣性、透水性和保水性(6)腐殖質(zhì)有巨大的比表面，可強(qiáng)烈吸附土壤中可溶性養(yǎng)分，保持土壤肥力。(7)具有兩性膠體性質(zhì)的有機(jī)物可緩沖土壤溶液的pH。(8)有機(jī)

38、物可作為土壤微生物的營(yíng)養(yǎng)物，而微生物活動(dòng)又增加土壤養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。3. 活性酸度和潛性酸度，及其關(guān)系(1) 活性酸度土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，有效酸度（2）潛性酸度來源土壤膠體吸附的可代換性H+和和鋁離子。關(guān)系：同一平衡體系的兩種酸度可以相互轉(zhuǎn)化土壤活性酸度有效酸度土壤膠體是H+和Al3+的貯存庫(kù)，潛性酸度則是活性酸度的儲(chǔ)備。土壤的潛性酸度比活性酸度大得多。4.土壤緩沖性的構(gòu)成：土壤溶液的緩沖作用碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和有機(jī)酸及其鹽類 某些有機(jī)酸是兩性物質(zhì)，如：蛋白質(zhì)、氨基酸、胡敏酸等。碳酸及其鈉鹽與酸或者堿的反應(yīng)l Na2CO32HCl 2NaClH2CO3l H2CO3 Ca(

39、OH)2 2H2OCaCO3土壤膠體的緩沖作用土壤膠體吸附各種陽(yáng)離子 鹽基離子對(duì)酸起緩沖作用 氫離子對(duì)堿起緩沖作用鋁離子對(duì)堿的緩沖作用酸性土壤（pH50%；含水30% 主要為非氣態(tài)擴(kuò)散；含水4% 隨水分的增加，總擴(kuò)散系數(shù)下降；含水4-16% 隨水分的增加，非氣體擴(kuò)散系數(shù)下降；含水16% 隨水分的增加，非氣體擴(kuò)散系數(shù)增加 土壤吸附作用: 吸附作用是農(nóng)藥與土壤固相之間相互作用的主要過程，直接影響其他過程的發(fā)生，如土壤對(duì)除草劑2,4D的化學(xué)吸附，使其有效擴(kuò)散系數(shù)降低。 土壤的緊實(shí)度: 影響土壤孔隙率和界面性質(zhì)的參數(shù)，提高土壤的緊實(shí)程度，土壤的充氣孔隙率降低，擴(kuò)散系數(shù)也降低。緊實(shí)度1.01.55g/c

40、m3，水分保持不變，充氣孔隙率0.5150.263，林丹在土壤中的擴(kuò)散系數(shù) 16.57.5mm2/周溫度: 溫度升高，有機(jī)物的蒸汽密度升高，總的效應(yīng)是擴(kuò)散系數(shù)增大，林丹的擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的升高而呈指數(shù)增大溫度由20提高到40，總擴(kuò)散系數(shù)增加10倍氣流速度: 增加氣流，促使土壤表面水分降低，使農(nóng)藥蒸氣更快的離開土壤表面，同時(shí)也農(nóng)藥蒸氣向土壤表面運(yùn)動(dòng)的速度加快。農(nóng)藥性質(zhì): 不同農(nóng)藥的擴(kuò)散行為不同樂果，水分含量增大，擴(kuò)散系數(shù)增加乙拌磷（Disyston敵死通、西梅脫，劇毒二硫代磷酸酯類殺蟲、殺螨劑）變化不大12. 植物對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機(jī)制：(1) 植物根系通過改變根際化學(xué)性狀、原生質(zhì)泌溢等作

41、用限制重金屬離子的跨膜吸收。植物對(duì)重金屬吸收可根據(jù)植物的特性和重金屬的性質(zhì)分為耐性植物和非耐性植物，耐性植物具有降低根系吸收重金屬的機(jī)制（2）重金屬與植物細(xì)胞壁結(jié)合耐性植物中重金屬分布在根系細(xì)胞壁上 耐性植物中Zn向植物地上部分移動(dòng)的量很少,在細(xì)胞各部分中，主要分布在細(xì)胞壁上（60%），以離子形式存在或與細(xì)胞壁中的纖維素、木質(zhì)素結(jié)合由于金屬離子被局限于細(xì)胞壁上，而不能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)影響細(xì)胞內(nèi)的代謝活動(dòng)，使植物對(duì)重金屬表現(xiàn)出耐性。只有飽和時(shí)，多余的金屬離子才會(huì)進(jìn)入細(xì)胞壁。(3) 酶系統(tǒng)的作用重金屬過多可使植物中酶的活性破壞，而耐 性植物中某些酶的活性可能不變，甚至增加，具有保護(hù)酶活性的機(jī)制。 耐性植

42、物中有些酶的活性在重金屬含量增加時(shí)仍能維持正常水平，而非耐性植物的酶的活性在重金屬含量增加時(shí)明顯降低。 (4)形成重金屬硫蛋白（MT）或植物絡(luò)合素MT的作用： MT是動(dòng)物和人體最主要的重金屬解毒劑 參與必需金屬元素的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和代謝 一般認(rèn)為植物耐受重金屬污染的重要機(jī)制之一是金屬結(jié)合蛋白的解毒作用。即，金屬結(jié)合蛋白與進(jìn)入植物細(xì)胞內(nèi)的重金屬結(jié)合，使其以不具生物活性的無(wú)毒的螯合物形式存在，降低了金屬離子的活性，減輕或解除了其毒害作用。而當(dāng)重金屬含量超過金屬結(jié)合蛋白的最大束縛能力時(shí)，金屬才以自由態(tài)存在或與酶結(jié)合，引起細(xì)胞代謝紊亂，出現(xiàn)植物中毒13. 土壤中氮的存在形式：有機(jī)氮，占總氮的90%。無(wú)機(jī)氮

43、主要有氨氮、亞硝鹽氮和硝酸鹽氮，其中銨鹽(NH4+)、硝酸鹽氮(NO3-）是植物攝取的主要形式。土壤中還存在著一些化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、僅以過渡態(tài)存在的含氮化合物，如N2O、NO、NO2及NH2OH、HNO2。 土壤中氮的轉(zhuǎn)化：植物攝取的幾乎都是無(wú)機(jī)氮，土壤中氮以有機(jī)態(tài)來儲(chǔ)存，以無(wú)機(jī)態(tài)被植物所吸收有機(jī)氮與無(wú)機(jī)氮之間的轉(zhuǎn)換：有機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)氮的過程叫做礦化過程無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮的過程稱為非流動(dòng)性過程。土壤中氮的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化是十分活躍的。在土壤中的氮主要有四類形式：無(wú)機(jī)氮(NH4+、NO2-、NO3-) 活有機(jī)質(zhì)結(jié)合氮(NLO) 死有機(jī)質(zhì)結(jié)合氮(NDO) 氣態(tài)形式結(jié)合氮(NGF)四種形態(tài)之間，通過各類微生物的幫助，彼此相互轉(zhuǎn)化, 主要的表征性反應(yīng)方程歸納如下：(1) 氮的生物固定 NGF NLO (活有機(jī)質(zhì)結(jié)合氯) (2) 氫化作用 NDO NH4+ (3) 生物硝化作用 NH4+ NH2- NH3 NO2- NO3- (4) 生物反硝化作用 NO3- NO2- NGF（氣態(tài)形式結(jié)合氮） (5) 植物吸收 NH4+ NLO, NO3- NLO(活有機(jī)質(zhì)結(jié)合氯) (6) 排泄和死亡 NLO NDO (死有機(jī)質(zhì)結(jié)合氯)硝化菌和反硝化菌在轉(zhuǎn)化土壤中氮素方面有重要作用。土壤中有機(jī)態(tài)氮和無(wú)機(jī)態(tài)氮之間的轉(zhuǎn)化，完全是生物控制的?？傔^程如下：