环境化学这个内容只是老师讲的重点内容大概,需要结合书本来复习,祝愿大家都考好哈。
第一章绪论1、为保护人类生存环境,联合国将每年的4月22定位世界地球日,6月5日定位世界环境日。
2化学特征、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
环境化学以化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象,以解决环境问题为目标的一门新型科学。
环境化学的任务:主要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。
环境化学研究的内容:有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态;潜在有害化学物质的来源,以及它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为;有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性;有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径目前,国界上较为重视元素(尤其是碳、氮、硫和磷)的生物地球化学循环及其相互偶合的研究;重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。
当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是:以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染;工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。
3、环境化学的特点:要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防制途径,其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。
4由于化学污染物种类繁多,世界各国都筛选一些毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物优先进行控制,称为优先污染物。
5、污染物类别:(1)按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等;(2)按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物、固体污染物(3)按污染物的性质可分为化学污染物、物理污染物、生物污染物6、污染物在环境中的迁移主要有机械迁移、物理-化学迁移、生物迁移三种。
物理-化学迁移是最重要的迁移形式7由于人为因素使环境的构成状态发生变化,环境素质下降,从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。
造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三个方面,其中化学物质引起的约占80%——90%。
污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在状态。
(五十年代日本出现的痛痛病是由镉Cd 污染水体后引起的;五十年代日本出现的水俣病是由 Hg 污染水体后引起的)第二章大气环境化学1、大气层的结构:对流层、平流层、中间层、热层、逸散层对流层特性:由于对流层大气的重要热源来自于地面长波辐射,因此离地面越近气温越高;离地面越远气温则越低。
在对流层中,高度每增加100m,气温降低0.6℃。
云雨的主要发生层,赤道厚两极薄。
平流层特征:在平流层内,大气温度上热下冷,空气难以发生垂直对流运动,只能随地球自转产生平流运动,平流层气体状态非常稳定。
在平流层内,进入的污染物因平流运动形成一薄层而遍布全球。
2、大气中有哪些重要污染物按照化学组成分类,主要大气污染物是二氧化硫、硫化氢,一氧化氮、二氧化氮、氧化亚氮,一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物,简单的卤代烃、氟氯烃类(p21)3、逆温由于过程的不同,可分为近地面的逆温、自由大气逆温。
近地面的逆温:辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温自由大气逆温:乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温主要掌握辐射逆温(P47)4大气稳定度的判断(P48)5、大气中有哪些重要自由基?其来源如何?(产生:热裂解法、光解法、氧化还原法)大气中的重要自由基HO的来源①清洁的大气中,O3的光解是大气中HO的重要来源。
②污染的大气,HNO2和H2O2光解产生HO。
HO2的来源①醛的光解,尤其是甲烷的光解②亚硝酸酯和H2O2的光解也可导致生成。
R、RO、RO2等自由基的来源:①大气中存在最多的烷基是甲烷,它的主要来源是乙醛丙酮的光解②甲氧基来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解(详细版本)大气中主要自由基有:HO、HO2、R、RO2HO的来源:①O3的光解:O3+hr O+O2O+H2O 2HO② HNO2的光解: HNO2 +hr HO +NO③ H2O2的光解: H2O2 +hr 2HO清洁大气中HO.来源是O3,污染大气来源是HNO3和H2O。
HO2的来源:①主要来自醛特别是甲醛的光解H2CO +hr H + HCOHO2 + MH + O2+ MHCO + O2 +M HO2 + CO + MCH3O + NO②亚硝酸酯的光解:CH3ONO +hrCH3O + O2HO2 + H2CO③H2O2的光解:H2O2+hr 2HOHO + H2O2HO2 + H2OR的来源:RH + O R + HORH + HO R + H2OCH3的来源:CH3CHO的光解 CH3CHO +hr C H3 + CHOCH 3COCH 3的光解 CH 3COCH 3 +hr CH 3 + CH 3COCH 3O 的来源:甲基亚硝酸酯的光解 CH 3ONO +hr CH 3O + NO甲基硝酸酯的光解 CH 3ONO 2 +hr CH 3O + NO 2RO 2的来源:R + O 2 RO 26、大气中重要吸光物质的光离解(1) O 2、N 2的光离解N 2的光离解限于臭氧层以上 (2) O 3的光离解(3)NO 2的光离解据称是大气中唯一已知O3的人为来源(4) HNO 2、 HNO 3的光解初级过程次级过程HNO 2的光解是大气中HO 的重要来源之一。
(5) 甲醛的光离解初级过程对流层中由于有O 2的存在,可进一步反应醛类光解是氢过氧自由基(H02 · )的主要来源⋅+⋅→+O O h O ν2⋅+⋅→+N N h N ν223O O h O +⋅→+ν⋅+→+O NO h NO ν232O M O O →++⋅NOHO h HNO +⋅→+ν222NO H h HNO +⋅→+ν2HNO NO HO →+⋅32222HNO NO HO NO O H HNO HO →+⋅+→+⋅CO H h HCHO HCO H h HCHO +→+⋅+⋅→+2νν⋅→+⋅22HO O H COHO O HCO +⋅→+⋅22(6)卤代烃的光解如果有一种以上的卤素,则断裂的是最弱的键。
CH 3-F> CH 3-H> CH 3-Cl> CH 3-Br> CH 3-I7、光化学烟雾 (1)名词解释:含有NOx 和CH 化合物等一次污染物的大气,在阳光的照射下发生光化学反应而产生二次污染物,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。
(控制:控制反应活性高的有机物的排放;控制臭氧的浓度)(2)特征:蓝色烟雾,强氧化性,具有强刺激性,使大气能见度降低,在白天生成傍晚消失, 高峰在中午。
(3)形成条件:大气中氮氧化物和碳氢化物存在,大气温度较低,而且有强的阳光照射.(4)主要污染源:汽车尾气以及石油、煤燃烧的废气(5)烟雾形成指标:空气中氧化剂特别是臭氧,也包括PAN 的生成(6)光化学烟雾形成的简单机制光化学烟雾形成反应是一个链反应,链的引发主要是NO 2的光解。
引发反应: 自由基传递: 碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因:终止:(7)光化学烟雾的危害:①对人体健康的影响:刺激眼睛和上呼吸道粘膜,导致喉咙肿胀②对植物的破坏:影响植物光合作用,破坏叶片,引发病虫害③降低大气能见度,缩短视程④对建筑物的破坏(8)控制对策(p97)8、硫酸烟雾型污染:(1)定义:由于煤燃烧而排放出来的SO 2颗粒物以及由SO 2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。
SO 2转化为SO 3的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化作用而加速,硫酸烟雾型污染属于还原性混合物,称还原性烟雾。
SO 2滴的催化氧化速度与金属离子浓度、PH 、温度有关。
223322O NO O NO MO M O O O NO h NO +→++→++⋅⋅+→+ν()()2222222222222222CO RO NO NO O O RC RO NO NO RO HO NO NO HO CO HO RO h RCHO O H O O RC HO RCHO O O O +⋅+→+⋅⋅+−→−+⋅⋅+→+⋅+⋅+⋅−−→−++⋅−→−⋅+νO H RO HO RH O 222+⋅−→−⋅+32HNO NO HO →+⋅()()()()22222222NO O O RC NO O O RC NO O O RC NO O O RC +⋅→→+⋅(2)硫酸烟雾(伦敦型烟雾)与光化学烟雾(洛杉矶烟雾)的比较:硫酸烟雾是还原型烟雾,发现较早,已出现多次,燃煤产生,冬季,低温高湿度弱光照,白天夜间连续;光化学烟雾是氧化型烟雾,发现较晚,汽车尾气,夏秋季,高温低湿度强光照,白天。
(p108表格)9、酸性降水(1)酸雨:雨水的pH值约为5.6,可看作未受污染的大气降水的pH背景值,并作为判断酸雨的界限。
(2)影响酸雨形成的因素主要有:酸性污染物的排放及其转化条件;大气中NH3的含量及其对酸性物质的中和性;大气颗粒物的碱度及其缓冲能力;天气形势的影响。
(详情p117)(3)降水的化学组成:大气中固定成分、无机物、有机物、光化学反应物、不容物。
(4)酸雨化学组成:硫酸硝酸钙离子。
锰铜矾催化。
(5)酸雨的主要成分是什么?其产生的主要机制?酸雨的主要危害有哪些?如何控制?酸雨中含有多种无机酸和有机酸,主要是硫酸和硝酸。
酸雨多成于化石燃料的燃烧:⑴S→H2SO4S+O2(点燃)=SO2SO2+H2O=H2SO3(亚硫酸)2H2SO3+O2=2H2SO4(硫酸)总的化学反应方程式:S+O2(点燃)=SO22SO2+2H2O+O2=2H2SO4⑵氮的氧化物溶于水形成酸:a.NO→HNO3(硝酸)2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO总的化学反应方程式:4NO++2H 2O+3O 2=4HNO 3b.NO 2→HNO 3总的化学反应方程式:4NO 2+2H 2O+O 2=4HNO 3危害:酸雨可以直接使大片森林死亡,农作物枯萎;也会使土壤酸化,抑制土壤中有机物的分解和氮的固定,淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素,使土壤贫瘠化;还可使湖泊、河流酸化,并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中,毒害鱼类;加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程;可能危及人体健康。
控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有: 1、原煤脱硫技术2、优先使用低硫燃料,如含硫较低的低硫煤和天然气等。
3、改进燃煤技术,减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。
4、对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。