環境化學總結

2021-10-12 23:39:03 字數 4899 閱讀 9748

第二章:

可變組分和強可變組分在大氣中停留時間短,有可能參與平流層或對流層中的化學變化,

大氣還吸收來自外層空間的宇宙射線和來自太陽的大部分電磁輻射。把靜大氣的溫度和密度在垂直方向上的分布,稱為大氣溫度層結和大氣密度層結。

汙染物在大氣中的遷移是指由汙染源排放出來的汙染物由於空氣的運動使其傳輸和分散的過程。遷移過程可使汙染物濃度降低。大氣圈中空氣的運動主要是由於溫度差異引起的。

當一團幹空氣或未飽和的濕空氣與外界沒有任何熱量交換,做公升降運動,且氣塊內沒有任何水相變化時的溫度變化過程叫幹絕熱過程。

氣溫垂直遞減率是大氣溫度隨著距離地面越來越遠得到的熱量越來越少。

幹絕熱垂直遞減率是幹空氣在絕熱上公升或絕熱下降運動過程中由於做功氣塊本身的溫度變化

大氣穩定度對汙染物在大氣中的擴散有很大影響。大氣越不穩定,汙染物的擴散速率就越快;反之,則越慢。

一團空氣受到某種外力作用而產生上公升或者下降運動,當運動到某—位置時消除外力,此後氣團的運動可能出現三種情況:①氣團仍然繼續加速向前運動,這時的大氣稱為不穩定大氣;②氣團不加速也不減速而作勻速運動,或趨向停留在外力去除時所處的位置,這時的大氣稱為中性大氣;③氣團逐漸減速並有返回原先高度的趨勢,這時的大氣稱為穩定大氣。

判斷方法:若г<гd表明大氣是穩定的;若г>гd表明大氣是不穩定的;若г=гd表明大氣處於平衡狀態。

1、在不同緯度,對流層高度是否一樣?為什麼?

2、對流層和平流層的氣溫如何隨高度而變化?原因是什麼?

3、對流層和平流層中,大氣運動的特點是什麼

不利的天氣形勢和地形特徵結合在一起可使某一地區的汙染程度加重。

遷移過程只是使汙染物在大氣中的空間分布發生了變化,是乙個物理過程。

轉化則使汙染物的形態、組分、甚至種類發生了改變,

可以說對汙染物在環境中轉化的研究是環境化學研究的核心內容。

分子、原子、自由基、離子等吸收光子(光量子)而發生的化學反應,稱為光化學反應。

一般的熱化學反應中,分子碰撞發生化學反應,要求分子具有足夠的動能來克服分子間的勢壘,使反應分子能夠足夠的接近,使電子雲相互穿透,從而使電子發生轉移,這種能量來自熱能轉化的動能。

在光化學反應中,使分子活化的能量來自光能。

光化學第一定律

只有當激發態分子的能量足夠使分子內的化學鍵斷裂時,亦即光子的能量大於化學鍵能時,才能引起光解反應。

為使分子產生有效的光化學反應,光還必須被所作用的分子吸收,即分子對某特定波長的光要有特徵吸收光譜,才能產生光化學反應。

(2)光化學第二定律

在光化學反應的初級過程中,分子對光的吸收是單光子過程,即光化學反應的初級過程是由分子吸收光子開始的。

分子的化學鍵能越大,需要光子的波長越短。

由於一般化學鍵的鍵能大於164.7kj/mol,所以一般波長大於700nm的光不能引起光化學分解。

n2只對低於120nm的光才有明顯的吸收。 n2的光解一般僅限於臭氧層以上

自由基,化學上也稱為「游離基」,是含有乙個不成對電子的原子團。自由基反應是大氣化學反應過程中的核心反應。人體內的自由基主要是氧自由基

氮氧化物是大氣中主要的氣態汙染物之一。

主要人為**:礦物燃料的燃燒。

燃燒過程中,在高溫情況下,空氣中的氮與氧化合而生成氮氧化物,其中主要的是no。

no還可進一步被氧化成no2、no3和n2o5等,它們溶於水後可生成hno2和hno3。氮氧化物與其他汙染物共存時,在陽光照射下可發生光化學煙霧。

大氣中主要含氮化合物有n2o、no、no2、hno2、hno3、亞硝酸酯、硝酸酯、亞硝酸鹽等

其中no和no2統稱為總氮氧化物,是大氣中最重要的汙染物之一,它能參與酸雨及光化學煙霧形成,而n2o是溫室氣體,它的效果是二氧化碳的296倍。

nox在大氣光化學過程起著重要的作用,no、no2、o3之間存在的光化學迴圈是大氣光化學過程的基礎。

①石油成分以烷烴為主,還有一部分烯烴、環烷烴和芳香烴。

②不飽和烴比飽和烴的活性高,易於促進光化學反應,故它們是更重要的汙染物。從汽車排放的活性烴達45%,主要是烯烴和芳烴。

③大氣中檢出的烷烴有100多種,其中直鏈烷烴最多。

認為洛杉磯光化學煙霧是由汽車排放尾氣中的氮氧化物(nox)和碳氫化合物(hc)在強太陽光作用下,發生光化學反應而形成的;

確定空氣中的刺激性氣體為臭氧。臭氧濃度公升高是光化學煙霧汙染的標誌。

世界衛生組織和美國、日本等許多國家均把臭氧或光化學氧化劑(o3、no2、pan等)的水平作為判斷大氣質量的標準之一,並據此來發布光化學煙霧的警報。

煙霧箱模擬曲線:研究條件:封閉的容器+反應氣體(丙烯(hc)、nox、空氣)+模擬太陽光照射

觀察結果:1.隨時間增加,no向no2轉化。(no消耗)2. 由於氧化而大量消耗丙烯(碳氫化合物消耗)。臭氧、pan、hcho、no2等二次汙染物生成。

關鍵反應:1. no2光解導致o3的生成(誘因)2.

丙烯氧化得到活性自由基, ho·、ho2 · 、ro2· 等(強化)3. 活性自由基促進no向no2轉化,提供了更多的生成o3的no2源(結果)

由汙染源直接排放到大氣中的主要硫氧化物是so2 ,人為汙染源主要是含硫礦物燃料的燃燒過程。so2的天然**主要是火山噴發。

底層大氣中so2的吸光過程是變成激發態so2分子,而不是造成so2的直接離解。

在環境大氣條件下,激發態的so2主要以三重態的形式存在,所以三重態so2對於酸雨的貢獻更大。

①so2與ho·的反應:這是大氣中so2轉化的重要反應: ho· + so2→ hoso2 ·(磺酸基)

在so2催化氧化中,通常認為mn2+的催化作用較大。

在未被汙染的大氣中,可溶於水且含量比較大的酸性氣體是co2。

降水的組成:降水的組成通常包括以下幾類:①大氣中固定氣體成分:

o2、n2 、co2、h2及隋性氣體。②無機物:離子、人為排放的金屬及化合物等③有機物:

有機酸、醛類、烷烴、烯烴和芳烴。④光化學反應產物:h2o2、o3和pan等。

⑤不溶物:雨水中的不溶物來自土壤粒子和燃料燃燒排放塵粒中的不能溶於雨水部分。

酸雨中含有多種無機酸和有機酸,絕大部分是硫酸和硝酸,多數情況下以硫酸為主。大氣中的so2和nox經氧化後溶於水形成硫酸、硝酸和亞硝酸,這是造成降水ph降低的主要原因。我國酸雨中關鍵性離子組分是so42-、ca2+和nh4+

大氣中so2和nox的濃度高時,降水中so42-和no3-的濃度也高,使降水酸化。降水酸度的時空分布與大氣中so2和降水中so42-濃度的時空分布存在著一定的相關性。這就是說,某地so2汙染嚴重,降水中so42-濃度就高,降水的ph就低。

大氣顆粒物的性質:分散性凝聚性形成氣溶膠

pm2.5對空氣質素和能見度等有重要的影響。在大氣中的停留時間長、輸送距離遠,因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

粗粒子主要是土壤及汙染源排放出來的塵粒,大多是一次顆粒物,主要是由矽、鐵、鋁、鈉、鈣、鎂等元素組成。細粒子主要是硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、痕量金屬和炭黑等。

硫酸鹽顆粒物主要是(nh4)2so4,由硫酸與nh3化合生成。硫酸鹽粒子對光吸收和散射的能力較強,從而降低大氣的能見度。

第三章:

自然界的水**有六部分:海洋、江河、湖泊、大氣中的水蒸汽、兩極的冰山和雪以及地下水

它們通過蒸發、凝結、降雨、滲透、徑流等途徑不斷地進行迴圈。

溶解於水中的氣體以氧(o2)和二氧化碳(co2)比較重要,它們能影響水生生物的生存和繁殖及水中物質的溶解、化合等化學和生化行為。

水中氧的輸入,一是富集空氣中的氧。當水中含氧量小於其飽和含量時才能使水進行富集氧。二是水生植物光合作用逸出的氧。

水中氧的輸出部分包括有機物的氧化、有機體的呼吸和生物殘骸的發酵腐爛作用等。

水中二氧化碳**於有機體氧化分解、水生動植物的新陳代謝作用及空氣中二氧化碳的溶解;消耗於碳酸鹽類溶解和水生植物的光合作用。

氧在水中的溶解度與水的溫度、氧在水中的分壓及水中含鹽量有關。

決定水體中生物的範圍及種類的關鍵物質是氧,在測定河流及湖泊的生物特徵時,首先要測定水中溶解氧的濃度。

在低ph區內,溶液中主要是co2 + h2co3; 在高ph區內,主要是co32-, 而hco3-在中等ph區內佔絕對優勢。

總鹼度的測定方法:

用乙個強酸標準溶液滴定,用甲基橙為指示劑,當溶液由黃色變成橙紅色(ph約4.3),停止滴定,此時所得的結果稱為總鹼度,也稱為甲基橙鹼度。

各種碳酸化合物是控制水體ph值的主要因素,並使水體具有緩衝作用。

除草劑及其中間產物是汙染土壤、地下水以及周圍環境的主要汙染物。

辛醇-水分配係數是有機化合物在水和n-辛醇兩相平衡濃度之比 ,是描述一種有機化合物在水和沉積物中、有機質之間或水生生物脂肪之間分配的乙個很有用的指標。分配係數的數值越大,有機物在有機相中溶解度也越大,即在水中的溶解度越小。

揮發性酚類是水中的汙染物,飲水指標:0.002mg·l-1;汙水:0.1 mg·l-1。

砷: ①毒性:低濃度下五價砷是無毒的。三價砷是劇毒的,因為亞砷酸鹽與蛋白質中的巰基發生反應。

⑹銅: (漁業容許濃度≤ 0.01mg/l) ①銅是人體糖代謝過程中必需的微量元素。

⑻鎳: ≤0.02mg·l-1(生活飲用水地表水源標準)

水體汙染對人體健康的影響:引起急性和慢性中毒致癌作用發生以水為媒介的傳染病間接影響

第四章:

岩石化學風化主要分為三個歷程:氧化、水解、酸性水解。

次生礦物:通常根據其性質與結構可分為三類:簡單鹽類、三氧化物類和次生鋁矽酸鹽類。②三氧化物類:三氧化物和次生鋁矽酸鹽粒徑小於0.25μm,稱之為次生粘土礦物。

次生矽酸鹽可分為三大類:即伊利石、蒙脫石和高嶺石

土壤有機質是土壤中含碳有機化合物的總稱。

土壤水分是土壤的重要組成部分,主要來自大氣降水和灌溉,在地下水位接近地面(2-3m)的情況下,地下水也是上層土壤水分的重要**。此外空氣中水蒸氣遇冷凝成為土壤水分。

土壤水分並非純水!!!

土壤空氣主要來自大氣,其次來自土壤中的生物化學過程。土壤空氣是不連續的,土壤空氣的含量和組成在很大程度上取決於土水關係。土壤膠體微粒內部一般帶負電荷,形成乙個負離子層(決定電位離子層),其外部由於電性吸引而形成乙個正離子層 (反離子層或擴散層),即合稱雙電層。

環境化學總結

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1.環境汙染物 進入環境後使正常的環境組成和性質發生了直接或間接的改變,而這種變化是有害於正常的自然過程或對人類的健康產生危害的物質,稱為環境汙染物質。2.環境效應 自然過程或人類的生產和生活活動對環境造成汙染和破壞,從而導致環境系統的結構和功能發生變化,這就叫做環境效應。可分為環境物理效應 環境化...

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