《环境化学》复习资料总结.docx

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《环境化学》复习资料总结

《环境化学》复习资料总结（课件版）

一、绪论：

1.什么是环境化学

（1）环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现

而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。

（2）定义:

它是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制

的化学原理和方法的科学，既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。

2、环境化学的内容

查明潜在有害物质在环境介质中存在的来源，浓度水平和形态分布；对这些潜在有害物质溯本

求源，并查明它们在环境介质中和不同环境介质之间的环境化学行为；查明这些潜在有害物质

对环境、生态系统和人体健康发生作用的途径、方式、程度和风险；探索缓解或消除这些有害

物质已造成的影响或防止它们可能造成影响的方法和途径。

3、环境污染物：

是环境化学研究的对象，主要指进入环境后使环境的正常组分和性质发生直接或间接的有害于

人类的变化的物质。

大部分污染物是人类生产和生活活动产生的。

4、环境学或毒理学意义的重金属：

Hg、Cd、Pb、Zn、Cu、Co、Ni、Ba（钡）、Sn（锡）、Sb（锑）等，从毒性角度讲还包括：

As、Be、

Li、Se、B、Al等。

5、BTEX:

苯、甲苯、乙基苯和三个二甲基苯的异构体。

是汽油中的重要组成部分，并广泛用作溶剂。

这

些化合物是土壤和地下水的常见污染物。

6、PAHs：

多环芳烃

7、有机卤化合物：

①氟氯烃（CFCs）②有机溶剂③有机氯农药④PCB多氯联苯，有209个同系物和PCT多氯三

联苯，有8149个同类物。

8、POPs名单：

滴滴涕（DDT）六氯苯二恶英呋喃

9、环境效应：

自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能

发生变化。

10、环境本底：

也称环境背景值某地未受污染的环境中某种化学元素或化学物质的含量（浓度）。

目前，未受

污染的环境已经基本不存在，因此获得环境本底已经十分困难，一般只能获得相对轻污染的环

境背景值。

11、环境容量：

特定环境单元在不影响其特定环境功能的情况下，能够容纳污染物的最大量。

这里的特定环境

功能一般以环境质量标准为依据。

12、生物浓缩因子（BCF）

生物体内某种物质的平衡浓度（mg/L）

环境中该物质的平衡浓度（mg/L）

13、生物半衰期（BHL）：

污染物进入生物体内后，在代谢作用下，污染物削减到初始浓度的一半所需要的时间，即生物

半衰期

14、协同作用：

一种污染物的存在会导致另一种污染物的毒性或危害性增加。

也称相乘作用。

例如伦敦烟雾中，

冶炼厂排出的SO2废气中若含有锌、铁等金属离子的烟气气溶胶，则其危害性就会大大增加。

拮抗作用：

一种污染物质的毒性能够被另一种物质所抑制，称为拮抗作用。

金属硒（Se）能够抑

制Hg的毒性金属锌（Zn）能够抑制Cd的毒性

15、常用单位介绍

mg/L----一般水环境中污染物的浓度；

mg/kg----一般土壤中污染物的浓度，或生物体内污染物的浓度；

mg/m3----一般大气中污染物浓度。

ppm,ppb,ppt----10-6，10-9，10-12；LD----致死剂量；

LD100----绝对致死剂量；LD50----半致死剂量；LD0----最大耐受剂量。

16、污染物的迁移：

污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程。

有机械迁移、物理

-化学迁移和生物迁移三种方式。

17、污染物的转化：

污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用，改变存在形态或转变为另一种物质的过程。

有

氧化-还原作用、配合作用、水解作用、生物吸收、代谢等。

二、大气：

1、大气的主要成分：

氮（78.8%）、氧（20.95%）、氩（0.934%）、二氧化碳（0.0314%）

2、对流层（Troposphere）：

0-10~15km平流层（Stratosphere）：

10~15-50km中间层

（Mesosphere）：

50-80km热层（Thermosphere）：

80-500~800km

3、含硫化合物[COS、CS2、（CH3）2S、H2S、SO2、H2SO4、MSO4]；含氮化合物[N2O、NO、NO2]；

含碳化合物[CO、CO2、CHX]；含卤素化合物[卤代烃、CFC]

4、自由基：

共价键均裂而成的带有未成对电子的碎片，产生方法：

光解法、氧-还法、电解法、

热解法、诱导分解法等。

5、HO·

O3光解（清洁大气中HO·的主要来源）O3+һν（λ<290nm）→O+O2O+H2O→2HO·

•HNO2光解（污染大气中HO·的主要来源）HNO2+һν（λ<400nm）→HO·+NO•H2O2光解H2O2

+һν（λ<360nm）→2HO·

6、HO2·

•醛的光解HCHOHCHO+һν（λ<313nm）→H·+HCO·H·+O2→HO2·HO2·+NO→HO·+NO2

•

任何光解过程只要有H·和HCO·生成，均可与O2作用生成HO2·

HO·+CO→CO2+H·H·+O2→HO2·•H2O2光解H2O2+һν（λ<360nm）→2HO·2HO·+

H2O2→HO2·+H2O

•亚硝酸酯的光解CH3ONOCH3ONO+һν（λ<300~400nm）→CH3O·+NOCH3O·+O2→HCHO+

HO2·

•烷氧基与O2的作用RCH2O·+O2→RCHO+HO2·

7、R·

•醛、酮的光解CH3CHO+һν→CH3·+HCO·CH3COCH3+һν→CH3·+CH3CO·

•O和HO·的夺H反应RH+O→R·+HO·RH+HO·→R·+H2O

RO·:

CH3ONO+һν→CH3O·+NOCH3ONO2+һν→CH3O·+NO2

RO2·:

R·+O2→RO2·RCO·+O2→RCOO2·

8、自由基的重要作用:

电子转移[Fe（CN）6]4-+HO·→[Fe（CN）6]3-+OH-

氢原子转移RH+HO·→R·+H2O

自由基双键加成CH2＝CH2+HO·→HOCH2CH2

结合O2和NO2R·/RCO·+O2→RO2·/RCOO2·RO·/RCOO2·+NO2→RONO2/RCOO2NO2

自由基聚合反应R·+M→RM·RM·+M→RM2·RM2·+nM→RM（M）nM·RM（M）nM·+R·→RM（M）nMR

•自由基的终止反应2R·→R2RO·+R·→ROR2R·+I2→2RI

8、光化学反应：

分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应

9、CFC-XYZ

1）Z=numberoffluorineatoms.

2）Y=1+numberofhydrogenatoms.

3）X=numberofcarbonatoms-1

发泡剂：

CFC-11CFCl3

10、无机气体污染物：

NO、NO2、N2O、NH3、HNO2、HNO3、亚硝酸酯、硝酸酯、亚硝酸盐、硝

酸盐、铵盐，来源：

天然源：

生物有机体腐败人为源：

燃烧过程（固定源1/3，流动源2/3）

11、NO2的光解：

大气中最重要的化学反应，大气中O3生成的引发反NO2+һν（λ<313nm）→

NO+O·

O·+O2+M→O3+M该反应是O3生成的引发反应，是O3唯一的人为来源

12、过氧乙酰硝酸脂PAN：

是光化学烟雾的指示物。

非甲烷烃（NMHC）

13、光化学烟雾：

由前述的氮氧化物和碳氢化合物的转化过程，只要大气中存在三个条件：

强烈的太阳光+碳氢

化合物、氮氧化合物+低湿度时，就会由光化学反应引发一系列的化学过程，产生一些氧化性

很强的物质，如臭氧、PAN，HNO3，H2O2等二次污染物，该过程实际就是光化学烟雾的形成过

程。

含有氮氧化物和碳氢化合物等一次性污染物的大气，在阳光照射下发生化学反应而产生的二次

污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾，

因最早在1940年的美国洛杉矶首先发现，因此又称为洛杉矶烟雾。

16、影响光化学烟雾的因素：

有机物的反应活性；NMHC/NOX（初始体积分数比）；HO·阻化剂：

如DEHA（二乙基羟胺）

17、硫酸烟雾型污染：

硫酸烟雾也称为伦敦烟雾，因为其最早发生在英国伦敦。

•主要是由于燃煤排放的二氧化硫、颗

粒物、以及由于二氧化硫氧化生成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。

•这种污染一般发生

在冬季、气温低、湿度高和日光弱的天气条件下。

•硫酸烟雾形成过程中，二氧化硫转化为三氧

化硫的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化氧化过程。

18、化学烟雾型污染有两种类型，即伦敦烟雾和洛杉矶烟雾，对比如下:

伦敦烟雾（硫酸型烟雾）：

白天、夜间连续出现；颗粒物、硫酸雾、SO2；燃煤；冬季、气温低、

湿度高、日光弱；对呼吸道刺激；对建筑材料损伤；还原型

洛杉矶烟雾（光化学烟雾）：

一般在白天，夜间消失；HC、PAN、NOx、醛类、O3；燃烧汽油、柴

油等石油类产品；夏季、气温高、湿度低、日光强；对眼睛和呼吸道刺激强烈，橡胶开裂；氧

化型

19、酸雨化学组成：

阳离子：

H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+；阴离子：

SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-

18、酸雨的形成必须具备以下几个条件：

•污染源条件,即酸性污染物的排放以及转化条件。

•大气中的气态碱性物质浓度较低，对酸性降水的缓冲能力很弱

大气中颗粒物的酸碱度及其缓冲能力。

•天气形式的影响。

20、空气中颗粒：

TSP（总悬浮颗粒物）：

降尘/飘尘RSP：

可吸入悬浮颗粒物PM10:

颗粒物

小于10微米，相当于可吸入悬浮粒子PM2.5:

颗粒物小于2.5微米

21、气溶胶粒子的成核是通过物理和化学过程形成的。

气体经过化学反应，向粒子转化的过程从动力学角度上可以分为以下四个阶段：

（1）均相成核或非均相成核，形成细粒子分散在空气中。

（2）在细粒子表面，经过多相气体反应，使粒子长大。

（3）由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大。

（4）通过干沉降（重力沉降或与地面碰撞后沉降）和湿沉降（雨除和冲刷）清除。

22、大气颗粒物的粒度有三个模：

即艾根核模、积聚模和粗粒模。

以下两种颗粒物合称为细粒（小于2μm）：

核模：

0.005~0.05μm，由蒸汽凝结或光化学反应使

气体经成核作用（均相或非均相成核）而形成的颗粒。

积聚模：

0.05~2μm，由核模型颗粒凝

聚或通过蒸气凝结气而长大的。

细颗粒主要化学组分为SO42-、NH4+、NO3-、Pb和含有烟炱和

凝聚有机物的碳。

粒径大于2μm粗粒模：

由机械粉碎、液滴蒸发等过程形成的，主要是自然

界及人类活动的一次污染物。

粗颗粒化学组分为Fe、Ca、Si、Na、Cl、Al等。

23、微粒三种最重要的表面性质:

成核作用、粘合和吸着。

24、颗粒物的化学组成：

一次颗粒物：

Fe、Al、Si、Na、Mg、Cl、Ti等元素；二次颗粒物：

硫酸盐、铵盐、有机物。

粗粒子：

Si、Fe、Al、Na、Ca、Ti等元素；细粒子：

硝酸盐、硫酸

盐、铵盐、痕量元素

三、水环境化学

1、研究重金属、富营养化、持久性有毒有机物

2、水分子的特性：

高熔点（meltingpoint）和高沸点（boilingpoint）

3、水循环的环境化学意义：

世界河床蓄水量大约16天就可更换一次（强自净能力）；提供淡水资源；污染物的长短距离迁

移（对大气污染物的清除作用；地面径流对污染物的冲刷作用）

4、水体：

水、悬浮物质、胶体物质、溶解物质、底泥、水生生物

5、TDS（中溶解性固体总量）≈[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3-+SO42-+Cl-+NO3-]

6、微量元素是指在ng/mL级的元素，天然水中的微量元素As、Cd、Hg、Ni、Pb、Sb、Sn、Zn、

Mn、Cu

7、氧在1.0130×105Pa、25℃饱和水中的溶解度为8.32mg/L。

8、水中有机物：

非腐殖质---碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、低分子量有机物；腐殖质

---胡敏素、富里酸、胡敏酸。

9、碳酸盐系统：

碳酸盐系统是天然水中的优良缓冲系统，它对于避免天然水的pH发生剧烈变化起到重要的缓

冲作用；碳酸盐系统和水中的酸度以及碱度关系密切；碳酸盐系统与生物的活动也有密切关系；

碳酸盐系统与水处理有关。

10、CO2-H2O系统：

CT表示各种碳酸化合态的总量

11、水的碱度：

水接受质子能力的量度，指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受质子H+的物

质总量。

总碱度：

在测定已知体积水样碱度时，可用一个强酸标准溶液滴定，用甲基橙为指示剂，当溶

液由黄色变为橙红色（pH约4.3），停止滴定，此时所得的结果称为总碱度，也称为甲基橙碱度。

（总碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]（甲基橙碱度））

酚酞碱度：

如果滴定是以酚酞作为指示剂，当溶液的pH值降到8.3时即到终点，表示OH-被

中和，CO32-全部转化为HCO3-，作为碳酸盐只中和了一半，因此得到酚酞碱度（碳酸盐碱度）。

（酚酞碱度=[CO32-]+[OH-]-[H2CO3*]-[H+]（碳酸盐碱度））

苛性碱度（强碱碱度））：

达到pH能使溶液中碳酸盐全部为CO32-，此时需酸量称为苛性碱度。

12、酸度是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放出H+或经过水解能产生H+的物

质的总量。

无机酸度：

以甲基橙为指示剂滴定到pH=4.3得到

游离CO2酸度：

以酚酞为指示剂滴定到pH=8.3得到

总酸度：

在pH=10.8处得到

13、总碱度=CT（α1+2α2）+KW/[H+]-[H+]；当pH在5-9范围内、[碱度]≥10-3mol/L或pH在

6-8范围内、[碱度]≥10-4mol/L时，[H+]、[OH-]项可忽略不计，得到简化式：

CT=α[碱度]

14、天然水的缓冲能力：

△B=[碱度][10△pH-1]/（1+K1×10pH+△pH）

15、水中无机污染物的迁移转化：

吸附--解吸絮凝—沉降沉淀--溶解氧化--还原配合作用

16、水中颗粒物的类别：

矿物、金属水合氧化物、腐殖质、悬浮物、其他泡沫、表面活性剂等

半胶体以及藻类、细菌、病毒等生物胶体。

非粘土矿物：

常为石英（SiO2）、长石（KalSi3O8）等，晶体交错，结实、颗粒粗，不易碎裂，缺

乏粘结性。

粘土矿物：

常为云母、蒙脱石、高岭石，层状结构，易于碎裂，颗粒较细，具有粘

结性，可以生成稳定的聚集体。

（粘土矿物是天然水中最重要、最复杂的无机胶体，是天然水

中具有显著胶体化学特性的微粒。

主要成分为铝或镁的硅酸盐，具有片状晶体结构。

）

腐殖质对物质迁移的作用：

腐殖质能与金属离子结合；对水中有机污染物溶解作用;与水中的

水合氧化物、黏土矿物等无机胶体物质结合成为有机-无机胶体复合物。

17、水环境中颗粒物的吸附作用主要有：

表面吸附、离子交换吸附、专属吸附。

表面吸附（surfaceadsorption）：

由于胶体具有巨大的比表面和表面能，固液界面存在表面吸

附作用，胶体表面积愈大，所产生的表面吸附能也愈大，胶体的吸附作用也就愈强，它是属于

一种物理吸附。

离子交换吸附：

在吸附过程中，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子，因

此把这种吸附称为离子交换吸附，它属于物理化学吸附。

专属吸附：

指吸附过程中，溶质离子以配位离子的形式与胶体进行作用，除了化学键的作用外，

尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。

专属吸附作用不但可使表面电荷改变符号，而

且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。

18、水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别：

项目发生吸附的表面净电荷的符号金属离子所起的作用吸附时所发生的反应

发生吸附时要求体系的pH值吸附发生的位置

非专属吸附—反离子阳离子交换>零电位点扩散层

专属吸附—、0、+配位离子配位体交换任意值内层

19、吸附等温线：

水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程，在固定的温度条件下，当

吸附达到平衡时，颗粒物表面上的吸附量（G）与溶液中溶质平衡浓度（c）之间的关系。

G=（Co-C）

V/m，水体中常见的吸附等温线有三类：

Henry型、Freundlich型、Langmuir型，简称为H、F、

L型

20、影响吸附作用的因素有：

溶液pH；值颗粒物的粒度和浓度；温度、几种离子共存时的竞

争作用。

21、pHzpc：

在某一pH时，出现零电位，该点为零电位点相应的pH值

22、固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征，它们和质子或羟基离子都发生反应，存在一个

pH值，在该值下溶解度为最小值。

在碱性或酸性更强的pH值区域内，溶解度都会变得更大。

23、电子活度：

电子作为反应物的有效浓度pE=-lg（αe）αe--水溶液中电子的活度pE

越大，电子活度越小，体系氧化能力或接受电子的能力越强，供出电子能力越弱；pE越小，

电子活度越大，体系还原能力或供出电子的能力越强，接受电子的能力越弱

24、决定电位：

某个单体系的含量比其他体系高得多，该单体系的电位几乎等于混合体系的

pE，被视作决定电位。

在一般水环境中，溶解氧是“决定电位”，而有机污染物积累的厌氧体

系中有机物是“决定电位”。

25、NTA（氮基三乙酸钠）、EDTA（乙二胺四乙酸钠）螯合剂NTA

26、水中多数金属污染物以配合物形态存在，配合物的性质决定了重金属的迁移、转化和毒性。

27、Cl配合作用对重金属迁移的影响大大提高了难溶金属化合物的溶解度；减弱了胶体对重

金属离子的吸附作用。

28、天然水体中配合作用的特点：

（1）大多数配合物稳定地存在于水中；

（2）羟基、卤素配体的竞争配位作用，影响金属难溶盐的溶解度；

（3）重金属离子与不同配体的配位作用，改变其化学形态和毒性。

29、河水中腐殖质含量：

10-50mg/L底泥中腐殖质含量：

1-3%

30、腐殖质配合物对重金属迁移的影响：

影响颗粒物对重金属的吸附能力；影响重金属化合物

的溶解度；影响重金属的毒性。

31、在烷基汞中，只有甲基汞、乙基汞和丙基汞三种烷基汞为水俣病的致病性物质。

32、影响无机汞甲基化的因素：

无机汞的形态（前提）；微生物的数量和种类（过程）；温度、营养物；沉积物中富汞层的位置；

pH的影响。

33、影响重金属在水中迁移的主要因素：

水体的pH；悬浮物或胶体物质对重金属离子的吸附；无机、有机络合剂的种类和数量；重金

属元素或其他化合物的氧化态及水体的氧化还原条件；微生物的作用。

34、有毒有害有机污染物:

多环芳烃（PAHs）多氯联苯（PCBs）有机农药

35、迁移：

吸附作用挥发作用生物富集转化：

光解水解生物降解

36、分配定律：

在一定温度下，溶质以相同的分子量（不离解、不缔合）在不相混溶的两相中

溶解，即进行分配，当分配作用达到平衡时，该溶质在两相中的浓度之比是一定值，这一定量

规律为分配定律。

分配系数（KP）：

Kp=Cs/CwCs、Cw：

分别为有机物在沉积物中和水中的平

衡浓度。

37、生物浓缩因子（BCF）=有机物在生物体内的浓度/有机物在水中的浓度（大小与生物体内脂

肪含量呈正比）。

38、NAD：

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

38、有机污染物迁移转化的途径：

以气态挥发进入大气；通过微生物、化学或光化学作用等降

解为无害物；溶解在水中；被水中悬浮颗粒物、沉积物吸附从水相转入底泥；被水生生物富集，

通过直接饮用或经食物链富集进入人体。

四、土壤：

1、土壤环境问题：

土壤酸化、盐碱化、土壤污染、土壤沙漠化（石漠化）、陆地植被破坏、水

土流失。

2、CEC表示每千克干土中所含全部阳离子的总量，是表示土壤吸附性质的重要指标。

3、Al对土壤的危害：

三价Al与土壤胶体结合能力强，易排挤其它阳离子使其进入土壤溶液

而遭受淋溶损失；研究表明，土壤对植物的酸害实际是铝害，过多的铝离子抑制植物生长。

4、土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（Eh）来衡量。

5、重金属污染的危害：

影响植物生长；影响土壤生物群的变化及物质的转化；影响人体健康

6、影响土壤中重金属迁移转化及生物效应的主要因素：

胶体对重金属的吸附；各种无机及有机配体的配合或螯合作用；土壤pE;土壤pH；共存离子的

作用；土壤微生物的作用

7、典型农药：

有机氯农药（DDT林丹）有机磷农药

五、补充：

1、PTS：

是指一类具有很强的毒性，在环境中难降解，可远距离传输，并随食物链在动物和人

体中累积、放大，具有内分泌干扰特性的污染物，包括POPs和某些重金属污染物。

2、Kow：

辛醇-水分配系数，既化学物质在辛醇中浓度和在水中浓度的比例。

标化分配系数：

表示有机毒物在沉积物（或土壤）与水之间的分配系数，以有机碳为基础。

Koc=Kp/Xoc。

3、毒性大小：

CH3HgCH3>醋酸苯汞>HgCl2>HgO>HgS

4、一般DO低于4mg/L水质将恶化。

5、腐殖质中不溶于NaOH的部分称为腐黑物，可溶于NaOH的部分称为腐殖酸，既溶于碱又

溶于酸的部分称为富里酸。

2

6、有机胶体比表面其范围为350-900m/g。

7、二氟一氯一溴甲烷Halon-1211CBrClF2。

8、水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）和臭氧（O3）是地球大气中主要的

温室气体。

9、在一般天然水环境中，决定电位物质是溶解氧，而在有机物累积的厌氧环境中，决定电位

物质是有机物；水中有机物的有氧分解产物为H2OCO2NO3-、SO42-等，不会造成水质恶

化，而缺氧分解产物为CH4NH3H2S等，将会使水质进一步恶化。