《環(huán)境化學(xué)(第二版)》戴樹桂主編-復(fù)習(xí)要點(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上大氣環(huán)境化學(xué)：一、大氣中污染物的遷移：大氣溫（密）度層結(jié)：靜大氣的溫度和密度在垂直方向上的分布。大氣劃分為：對流層，平流層，中間層，熱層，逸散層。對流層：平均厚度12千米；氣溫隨高度的增加而降低，熱源來自地面的長波輻射；對流運動顯著；每升高100米，氣溫降低0.6；含有全部大氣質(zhì)量3/4的大氣和幾乎所有的水汽；多種天氣現(xiàn)象；污染物的遷移轉(zhuǎn)化；平流層：高度在1755千米之間；氣溫隨高度的增加而增加，熱源來自太陽的紫外輻射；氣體狀態(tài)非常穩(wěn)定；無天氣現(xiàn)象；大氣透明度高，適合飛行；中間層：從平流層頂?shù)?5千米的高度；氣溫隨高度的增加而降低；熱源來自平流層；垂直運動相當(dāng)劇烈；熱

2、層：從平流層頂?shù)?00千米之間；溫度隨高度的增加而迅速上升；空氣極稀薄，在太陽紫外線和宇宙射線的輻射下，空氣處于高度電離狀態(tài)，有稱電離層；逸散層：超過800千米以上的高空；氣體分子受地球引力極小，因而大氣質(zhì)點會不斷向星際空間逃逸；大氣垂直遞減率：隨高度的增加氣溫的降低率，-dT/dz 。干絕熱垂直遞減率：干空氣塊或未飽和的濕空氣塊在上升時溫度降低值與上升高度的比，用d 表示。大氣穩(wěn)定度：氣層的穩(wěn)定程度，即某一高度上的氣塊在垂直方向上相對穩(wěn)定的程度；若<d ,表明大氣是穩(wěn)定的，>d，大氣是不穩(wěn)定的；d，大氣處于平衡狀態(tài)。影響大氣污染物遷移的因素：5風(fēng)和大氣湍流的影響：大氣的水平運動成

3、為風(fēng)，風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散，從而得到稀釋；大氣的無規(guī)則運動稱為大氣湍流，湍流可使污染物向各個方向擴(kuò)散，其中空氣的鉛直對流運動使得污染物升到高空而擴(kuò)散。二、大氣中污染物的轉(zhuǎn)化：光化學(xué)反應(yīng)：分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，分為初級過程和次級過程。初級過程：化學(xué)物種吸收光量子hv形成激發(fā)態(tài)物種，基本步驟為：A+hv A*, 隨后，激發(fā)態(tài)A*可能發(fā)生如下反應(yīng)（、為光物理過程，、為光化學(xué)過程）：輻射躍遷：A*A+hv, 碰撞失活過程：A*+M A+M, 光離解：A*B1+B2+ 與其他成分反應(yīng)：A*+C D1+D2+次級過程：在初級過程中反應(yīng)物、生成物之間進(jìn)一步發(fā)生的反應(yīng)；大都是熱

4、反應(yīng)。光化學(xué)第一定律：光子的能量大于化學(xué)鍵能時，才能引起光離解反應(yīng)；分子對某特定波長的光要有特征吸收光譜，才能產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)第二定律：說明分子吸收光的過程時單光子過程；對大氣污染物而言，反應(yīng)大都發(fā)生在對流層，只涉及到太陽光，符合光化學(xué)第二定律。大氣中幾種重要吸光物質(zhì)的光離解：氧分子：O2+hv O+ O,氮分子：N2+hv N+ N,臭氧：O3+hv O+ O2,二氧化氮：NO2+hvNO +O,亞硝酸：HNO2 +hvHO+ NO, HNO2 +hvH+ NO2,硝酸：HNO3 +hvHO+ NO2,二氧化硫：SO2的鍵能大,只能生成激發(fā)態(tài)【所以有光化學(xué)第一定律-光子的能量大于化學(xué)鍵

5、時，才能引起光解反應(yīng)?！? SO2 +hvSO2*,甲醛：H2CO +hvH2 +CO, H2CO +hvH+ HCO,鹵代烴：CH3X +hvCH3+ X,鍵強(qiáng)順序為: CH3F> CH3H> CH3Cl> CH3Br> CH3I.大氣中重要自由基的來源： HO：O3+hv O+ O2 ，O+H2O2HO; HNO2 +hvHO+NO; H2O2 +hv2HO; HO2：H2CO +hvH+ HCO, H+ O2+MHO2+M, HCO+ O2HO2 + CO; CH3：CH3CHO + hvCH3 + HCO;CH3COCH3 + hvCH3+ CH3CO;RH+

6、OR + HO; RH+HOR+ H2O; CH3 O甲氧基：CH3ONO +hvCH3 O+ NO; CH3 ONO2 +hvCH3O+ NO2 ; RO2過氧烷基：R+ O2RO2 ;光化學(xué)煙霧：含有氮氧化物和碳?xì)浠锏纫淮挝廴疚锏拇髿?，在陽光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種由一次污染物和二次污染物的混合物形成的煙霧污染現(xiàn)象；鏈引發(fā)反應(yīng)：NO2+hvNO+O,O+O2 +MO3+M, O3+NO O2+NO2 ;RCHO+ hvRCO+H;碳?xì)浠衔锏拇嬖跁r自由基轉(zhuǎn)化和增殖的根本原因：RH+OR+HO；RH+HOR+ H2 O,H+O2 HO2；R+O2RO2 ;HO2、RO2等

7、促進(jìn)了NO向NO2轉(zhuǎn)化：NO+ HO2NO2+HO,NO+ RO2NO2 +RO;硫酸煙霧：主要時由于燃煤而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象。名稱類型發(fā)生季節(jié)溫度濕度臭氧濃度日光發(fā)生時間洛杉磯煙霧光化學(xué)煙霧夏、秋高低高強(qiáng)白天倫敦?zé)熿F硫酸煙霧冬低高低弱日夜連續(xù)酸性降水：通過降水，如雨、雪、霧、冰雹等將大氣種的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程；最常見的是酸雨（PH<=5.6）;這種降水過程稱為濕沉降。酸沉降中的干沉降：大氣中的酸性物質(zhì)在氣流的作用下直接遷移到地面的過程。酸雨的形成過程為：P115SO2 +O SO3, S O3 + H2OH2S O4,

8、 S O2 + H2OH2S O3, H2S O3+O H2S O4 ;NO +O NO2, 2NO2 + H2O HNO3 + HNO2;酸雨的化學(xué)組成：陽離子：H+,Ca2+,NH4+，Na+,K+,Mg2+;陰離子：SO42-，NO3-,Cl-,HCO3-。溫室效應(yīng)：P120大氣中的CO2、CH4等吸收了地面輻射出來的紅外光，把能量截留于大氣之中，從而使大氣溫度升高，這種效應(yīng)叫做溫室效應(yīng)。能夠引起溫室效應(yīng)的氣體，叫做溫室氣體。O3的損耗機(jī)理：P122（1）平流層中的臭氧源于平流層中的光解O2+ hvO+O ；O+ O2+MO3+M（2）臭氧的兩種消除途徑臭氧層能吸收太陽的紫外輻射的根本原

9、因O3+hvO+ O2 臭氧真正被清除O3+O2O2（3）NOx , HOx, ClOx之間聯(lián)系緊密，它們在平流層發(fā)生的一系列反應(yīng)對臭氧造成破壞的影響。大氣顆粒物按其粒徑大小分為： 總懸浮顆粒物（TSP）：用標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量，粒徑多在100微米以下，最多的在10微米以下； 飄塵：可在大氣中長期飄浮的懸浮物，粒徑主要<10微米； 降塵：能用采樣罐采集到的大氣顆粒物。在總懸浮顆粒物中一般直徑>10微米的粒子由于自身重力作用會很快沉降下來； 可吸入粒子：易于通過呼吸過程而進(jìn)入呼吸道的粒子，粒徑<=10微米。大氣顆粒物的去除過程: 干沉降（1020

10、）:指顆粒物在重力作用下的沉降,或與其他物體碰撞后發(fā)生的沉降。（粒徑<0.1微米的愛根離子靠布朗運動碰撞凝聚成較大顆粒，并通過大氣湍流而沉降。） 濕沉降（8090）：指通過降雨、降雪等使顆粒物從大氣中去除的過程。它是去除大氣顆粒物和痕量氣態(tài)污染物的有效方法。包括雨除和沖刷兩種機(jī)制（8090）: 雨除：一些顆粒物可作為形成云的凝結(jié)核，成為云滴的中心，通過凝結(jié)過程和碰撞過程使其增大為雨滴，進(jìn)一步長大而形成雨降落到地面，顆粒物也就隨之從大氣中消除。 沖刷：降雨時在云下面的顆粒物與降下來的雨滴發(fā)生慣性碰撞或擴(kuò)散、吸附過程，從而使顆粒物去除。水環(huán)境化學(xué)：一、天然水的組成和性質(zhì)：可溶性物質(zhì)：溶解性氣

11、體：O2、CO2、H2S、N2、CH4 主要離子組成：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3、NO3-、Cl-、SO42- N和P的化合物：銨根、硝酸根、鐵、硅的化合物 含量很低的離子：I、Br、F； 了，有機(jī)物質(zhì)懸浮物質(zhì)：懸浮物、顆粒物、水生生物水硬度：Ca2+, Mg2+化合物總量表示硬度。 暫時硬度，碳酸鹽硬度，Ca2+、Mg2+的碳酸鹽和重碳酸鹽 永久硬度，非碳酸鹽硬度，Ca2+、Mg2+的氯化物、硫酸鹽和硝酸鹽 亨利定律:即氣體在液相中溶解度正比于液相所接觸的該氣體的分壓。例：求氧在1個大氣壓，25水中溶解度（水在25度時的蒸汽壓為0.03167×105 Pa）：解：已

12、知氧在干燥空氣中含量為20.95，首先求氧分壓：PO2=(1.0130×105-0.03167×105)×20.95% Pa =0.2056×105Pa代入亨利定律，求氧在水中溶解度：O2= KH×PO2=1.26×10-8× 0.2056×105mol/l=2.6×10-4mol/l=8.32mg/l碳酸平衡：水體中存在三種化合態(tài)：游離碳酸，包括溶解性CO2和H2CO3分子，用H2CO3*表示；HCO3-；CO32。三種化合態(tài)在水中存在以下平衡：CO2 H2OH2CO3* H2CO3* = H+HCO3

13、- HCO3- = H+CO32- CTH2CO3*HCO3-CO32 H2CO3*=CT0 ; HCO3-=CT1 ; CO32=CT2天然水的堿度：是指水中能和強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，即能接受質(zhì)子H的物質(zhì)總量。組成堿度的物質(zhì)：強(qiáng)堿，如NaOH、Ca(OH)2等；弱堿，如NH3、C6H5NH2苯胺等；強(qiáng)堿弱酸鹽，如碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等?？倝A度HCO3-2CO32OHH酚酞堿度= CO32-+OH- H2CO3*-H天然水的酸度：是指能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，即放出H或經(jīng)過水解能產(chǎn)生H的物質(zhì)總量。 組成酸度的物質(zhì)： 強(qiáng)酸，如HCl、H2SO4、HNO3

14、等； 弱酸，H2CO3、H2S、蛋白質(zhì)和有機(jī)酸； 強(qiáng)酸弱堿鹽，F(xiàn)eCl3、Al2(SO4)3等。 總酸度HHCO3-2 H2CO3*OH例1：已知水體pH8.00，堿度為1.00×103mol/l,求各形態(tài)的濃度。P155解：pH8.00時，堿度HCO3-1.00×103mol/l， OH1.00×106mol/l H2CO3*HHCO3-/ K11.00×108×1.00×103/4.45*107 =2.25×105 mol/l CO32= K2HCO3-/H =4.69×1011×1.00×

15、103/1.00×108 =4.69×106 mol/l例2：天然水的pH7，堿度為1.4mmol/l,求需加入多數(shù)酸可以使pH降低到6。解：總堿度CT（122）Kw/H- H 令1/（122），則CT總堿度+ H- OH 近似得：CT堿度 PH =7時，則=1.22, CT =堿度=1.71mmol/l PH降到6時，CT不變，=3.25 ，堿度= CT/=0.526mmol/l 加酸量=1.4-0.526=0.874mmol/l二、水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化：水中膠體顆粒物類別：（1）礦物微粒和粘土礦物 原生礦物：石英、長石、云母、輝石、角閃石等硅酸鹽礦物 粘土礦物：風(fēng)化

16、形成蒙脫石、高嶺石、伊利石等（2）金屬水合氧化物： 鋁：Al(OH)2、Al(OH)2、Al(OH)3、Al(OH)4- 鐵：Fe(OH) 2、Fe(OH) 2、Fe(OH)3 錳、硅； （3）腐殖質(zhì)：帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì) 、（4）無機(jī)有機(jī)復(fù)合體（5）其它（藻類、細(xì)菌、病毒、廢水中的表面活性劑和油滴等） 水中顆粒物的吸附作用：（1）表面吸附：膠體具有巨大的比表面和表面能，因此具吸附作用。物理吸附。 （2）離子交換吸附：由于大部分膠體帶負(fù)電荷，可以吸附帶相反電荷的陽離子，為保持電荷平衡，每吸附一部分陽離子，同時放出等量其它陽離子。物理化學(xué)吸附。（3）專屬吸附作用：在吸附過程中，除了化學(xué)鍵的作用

17、以外，尚有加強(qiáng)的憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。在水環(huán)境中，配合離子、有機(jī)離子、有機(jī)高分子和無機(jī)高分子的專屬吸附作用最強(qiáng)。水合氧化物膠體對重金屬離子有較強(qiáng)的專屬吸附作用。項目非專屬吸附專屬吸附發(fā)生吸附的表面凈電荷的符號金屬離子所起的作用吸附時發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生吸附時體系的PH值吸附發(fā)生的位置對表面電荷的影響反離子陽離子交換>零電位點擴(kuò)散層無、0、配位離子配位體交換任意值內(nèi)層負(fù)電荷減少，正電荷增多吸附等溫線和等溫式：在固定溫度下，吸附達(dá)平衡時，顆粒表面的吸附量（G）與溶液中溶質(zhì)平衡濃度（C）之間的吸附關(guān)系可以用吸附等溫線和吸附等溫式表達(dá)。當(dāng)溶質(zhì)濃度很低時，可能在初始階段呈現(xiàn)H型（G=kc），當(dāng)

18、濃度升高時，曲線可能呈現(xiàn)F型(G=kc1/n)，但統(tǒng)一起來仍屬于L型不同區(qū)段。L型等溫式：G=G0c/(A+c)，其中G0是單位面達(dá)到飽和時的最大吸附量，A為吸附量達(dá)到G0/2時溶液德平衡濃度。影響吸附作用的因素 ：在臨界PH以內(nèi)，顆粒物對重金屬的吸附量隨pH升高而增大顆粒物對重金屬的吸附量隨粒度增大而減小，隨顆粒物濃度增大而減小沉積物中重金屬的釋放(1)鹽濃度的升高：堿金屬或堿土金屬陽離子可將被吸附在固體顆粒上的金屬陽離子交換出來；被鈣離子交換的順序：Zn>Cu>Pb;(2)氧化還原條件改變:氧化還原電位降低可導(dǎo)致鐵、錳氧化物溶解，故被其吸附或與之共沉淀的重金屬離子也同時釋放出來

19、；(3)降低pH值：導(dǎo)致碳酸鹽和氫氧化物的溶解，H的競爭作用增加了金屬離子的解吸量；另外，在較低的PH值時，金屬難溶鹽類以及配合物容易溶解；(4)增加配合劑的含量：能和重金屬形成穩(wěn)定度較大的可溶性配合物；(5)生物化學(xué)遷移過程； 水中顆粒物的聚集：膠體顆粒物的聚集可稱為凝聚或絮凝。由電介質(zhì)促成的稱為凝聚，由聚合物促成的稱為絮凝。 膠體顆粒聚集的基本原理和方式典型膠體的相互作用的DLVO理論：假設(shè)膠體顆粒相同，為帶相同電荷，粒度均等，球體形狀的理想狀態(tài)。這時僅考慮膠體顆粒間范德華吸引力和擴(kuò)散雙電層排斥力。綜合作用位能：VT=VR+VA （VR 是靜電排斥力產(chǎn)生的位能，VA 范德華引力產(chǎn)生的位能）

20、， VR隨顆粒間的距離按指數(shù)規(guī)律下降，不同溶液離子強(qiáng)度由不同的VR， VA只隨顆粒間的距離變化，與溶液離子強(qiáng)度無關(guān)； 溶液離子強(qiáng)度較小時，綜合位能曲線上出現(xiàn)較大位能峰（Vmax），排斥作用占較大優(yōu)勢；氧化還原 氧化劑:主要是游離氧，其次是三價鐵和四價錳，還有六價的硫、鉻及五價的氮、釩、砷。 還原劑：主要是二價鐵、負(fù)二價的硫、及許多有機(jī)化合物。還有二價錳、三價鉻和三價釩。 pE定義：為電子活度的負(fù)對數(shù) pE(ae)，pE越小，體系給予電子能力越強(qiáng)，還原性越強(qiáng)；pE越大，體系接受電子的能力越強(qiáng)，氧化性越強(qiáng)。PH定義: 為質(zhì)子活度的負(fù)對數(shù)pH(aH+)，如果把酸、堿看作是質(zhì)子給予體和質(zhì)子接受體，質(zhì)子

21、活度aH+，也就是氫離子濃度，代表了溶液接受和給予質(zhì)子的能力大小，pH可以直觀地表達(dá)酸性強(qiáng)弱。氧化還原半反應(yīng) Ox + e = Red ：E= E0-(0.059/n) lg ( Red/Ox ) , pE =E/0.059 , pE = pE0(1/n)lg( 反應(yīng)物/生成物 ) ; G（自由能變化）=nFE；決定電位：若某個單體系的含量比其他體系高得多，則此時該單體系電位幾乎等于混合雜體系的pE，稱之為“決定電位”。天然水的決定電位：好氧水：1/4O2+H+e1/2H2O, pE = 20.75+lg(PO2/1.013×105)0.25H,厭氧水：1/8CO2+H+e1/8CH

22、4+1/4 H2O，pE = pE0+lgPCO20.125H/ PCH40.125=2.87 + lgH氧下垂曲線： 清潔區(qū)：表明未被污染，氧及時得到補(bǔ)充； 分解區(qū)：細(xì)菌對排入的有機(jī)物進(jìn)行分解，其消耗的溶解氧量超過通過大氣補(bǔ)充的氧量，因此，水體中溶解氧下降，此時細(xì)菌個數(shù)增加； 腐敗區(qū)：溶解氧消耗殆盡，水體進(jìn)行缺氧分解，當(dāng)有機(jī)物被分解完后，腐敗區(qū)即告結(jié)束，溶解氧又恢復(fù)上升；恢復(fù)區(qū)：有機(jī)物降解接近完成，溶解氧上升并接近飽和； 清潔區(qū)：水體環(huán)境改善，又恢復(fù)至原始狀態(tài)。配合作用 無機(jī)配位體：OH、Cl、CO32、HCO3、F、S2等 有機(jī)配位體：如氨基酸、糖、腐殖質(zhì)以及生活廢水中的洗滌劑、農(nóng)藥、NT

23、A等 軟硬酸堿理論：硬酸和硬堿結(jié)合，軟酸和軟堿結(jié)合,易形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。 硬酸：電荷較多，半徑小，不易變形。如B3+、Al3+、 Fe3+、Mn3+等。 軟酸：電荷較少，半徑大，易變形。如Cu+、Ag+、Cd2+、Hg2+等。 交界酸：如Fe2+、Cu2+ 硬堿：電負(fù)性大，半徑小，難失電子，不易變形。如F、OH、H2O、Cl、NH3、NO3、CH3COO等。 軟堿：電負(fù)性小，半徑大，易失電子，易變形。如I、SCN、CN、CO、S2等。 交界堿：Br、NO2、SO32等。配合物在溶液中的穩(wěn)定性：配合物在溶液中離解成中心離子（原子）和配位體，當(dāng)離解達(dá)到平衡時離解程度的大小。2=K1K2：K1、K2

24、為逐級穩(wěn)定常數(shù)，2為積累穩(wěn)定常數(shù)。n、Kn越大，配合物越穩(wěn)定。腐殖質(zhì)的分類： 腐殖酸：可溶于稀堿液但不溶于酸的部分，分子量由數(shù)千到數(shù)萬； 富里酸：可溶于酸又可溶于堿的部分，分子量由數(shù)百到數(shù)千； 腐黑物：不能被酸和堿提取的部分。配合機(jī)理：金屬離子能在腐殖質(zhì)中的羧基之間以及羧基和羥基間螯合成鍵。三、(略)水中有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（分配作用、揮發(fā)、水解、光解、生物降解） ：有機(jī)化合物在土壤中的吸著的兩種主要機(jī)理：（1）分配作用 在水溶液中，土壤有機(jī)質(zhì)對有機(jī)物的溶解作用，而且在溶質(zhì)的整個溶解范圍內(nèi)，吸附等溫線都是線性的，不存在飽和吸附量； 分配作用與表面吸附位無關(guān)，不存在競爭吸附作用，只與有

25、機(jī)化合物的溶解度有關(guān)； 在水溶液中，土壤有機(jī)質(zhì)對有機(jī)化合物的溶解作用，主要靠范德華力，放熱少。（2）吸附作用在非極性有機(jī)溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機(jī)化合物的表面吸附作用；吸附等溫線是非線性的，并存在競爭吸附；主要靠各種化學(xué)鍵力如氫鍵，放出大量熱。分配理論:在土壤水體系中，非離子型有機(jī)化合物通過溶解作用分配到土壤有機(jī)質(zhì)中。達(dá)平衡時，有機(jī)化合物在土壤有機(jī)質(zhì)和水中含量比值，稱為分配系數(shù)。 分配系數(shù)（Kp）：有機(jī)污染物在沉積物（土壤）表面濃度與水中濃度比；Kp Cs/Cw 。 標(biāo)化分配系數(shù)（Koc）：純有機(jī)碳與水體系達(dá)到平衡時，有機(jī)物在有機(jī)碳和水相濃度的比。 有機(jī)物的分配系數(shù) ：Kpoc·Koc

26、 ； oc為沉積物中有機(jī)碳含量的分?jǐn)?shù)。水解作用：水解反應(yīng)通式為：RX + H2O ROH + X + H+ 水解反應(yīng)的速率方程為：dRX/dt Kh RX， Kh水解速率常數(shù)；T1/2=0.693/ Kh。光解作用： 直接光解：化合物直接吸收了太陽能而進(jìn)行分解反應(yīng)；敏化光解：水體中存在的天然物質(zhì)（如腐殖質(zhì)）被陽光激發(fā)，又將其激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)移給化合物而導(dǎo)致的分解反應(yīng)；氧化反應(yīng)：天然物質(zhì)被輻照而產(chǎn)生自由基或純態(tài)氧等中間體，這些中間體又與化合物作用而生成轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。生物降解作用： 生長代謝：有機(jī)污染物作為微生物生長的唯一碳源（營養(yǎng)物質(zhì)），微生物利用其中的碳，把有機(jī)物徹底降解，礦化。 共代謝：有機(jī)污染

27、物不能作為微生物生長的唯一碳源和能源，必須有其它化合物存在提供給微生物碳源和能源，這種有機(jī)污染物才能被降解。 土壤環(huán)境化學(xué)：土壤組成：液相土壤孔隙水，氣相土壤空氣，固相礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)、微生物。土壤剖面：覆蓋層淋溶層淀積層母質(zhì)層基巖。（1）土壤礦物質(zhì)：原生礦物（在風(fēng)化過程中未改變化學(xué)組成的原始成巖礦物，構(gòu)成了土壤的骨骼-粗的土粒；同時提供潛在養(yǎng)分-通過風(fēng)化作用逐漸釋放）包括： 硅酸鹽礦物：長石類、云母類、輝石類、角閃石類， 氧化物礦物：石英、赤鐵礦、磁鐵礦， 硫化物礦物：如黃鐵礦和白鐵礦， 磷酸鹽類礦物：磷灰石；次生礦物（在風(fēng)化過程中新形成的礦物。此生礦一般比較小，屬于粘粒范圍，因此也被稱為粘粒

28、礦物）包括： 簡單鹽類：方解石、白云石、石膏、芒硝， 三氧化物：如針鐵礦、褐鐵礦、三水鋁石等， 次生硅酸鹽：顆粒很小，具膠體特征，構(gòu)成土壤粘粒的主要成分，也叫粘土礦物；包括：高嶺石族（1：1，極少同晶取代）、伊利石族（2：1）、蒙脫石族（2：1，極易同晶取代）； （2）土壤有機(jī)物：土壤中含碳有機(jī)物的總稱，時土壤形成的重要標(biāo)志。（3）土壤水分：主要來源于大氣降水和灌溉。 來源：降水、地表徑流、灌溉，地下水 與地表水差別：土壤水分中可溶性CO2含量高，O2含量低，腐殖質(zhì)和礦物質(zhì)比地表水高。 （4）土壤空氣：組成和大氣基本一致，主要有氮氣、氧氣和二氧化碳。差異是： 土壤空氣是不連續(xù)體系，存在相互隔離

29、的土壤孔隙中，CO2 含量較多，O2 含量低，還原性氣體CH4、H2S、NH3等含量高 ；土壤礦物質(zhì)的粒級劃分： 石塊和礫石：直徑大于1mm，砂粒：主要是原生礦物，粒徑10.05mm ，粘粒：主要是次生礦物，<0.001mm ，粉粒：原生、次生礦物的混合體，介于砂粒、粘粒性質(zhì)之間，粒徑0.05-0.005mm，膠結(jié)性差、分散性強(qiáng)，保水保肥能力好,比較適宜的顆粒；土壤質(zhì)地分類：砂土類壤土類粘壤土類粘土類；土壤膠體的性質(zhì)：土壤吸附性（影響因素）（1）土壤膠體具有巨大的比表面和表面能, （2）帶電性：永久負(fù)電荷：是由于同晶替代產(chǎn)生的， 可變電荷：是隨pH變化而發(fā)生變化的電荷， 凈電荷：土壤表面

30、正、負(fù)電荷的代數(shù)和就是凈電荷；（3）土壤膠體的凝聚性和分散性：為減小表面能，膠體有相互吸引、凝聚的趨勢，這就是膠體的凝聚性；在土壤溶液中，膠體常帶負(fù)電荷，因為同種電荷相互排斥，所以膠體呈現(xiàn)出分散性。陽離子交換能力的影響因素：電荷數(shù)：電荷數(shù)越高，受吸附力越大。離子半徑及水化程度：在同價離子中，離子半徑越大，水化離子半徑就越小，受吸附力越大。 交換吸附能力：Fe3+>Al3+>H+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+。陽離子交換量：每千克干土中所含全部陽離子總量。 影響陽離子

31、交換量的因素： 不同種類土壤膠體的陽離子交換量不同，如，有機(jī)膠體>蒙脫石>水化云母>高嶺土>含水氧化鐵、鋁。 土壤質(zhì)地越細(xì)，陽離子交換量越高。 土壤膠體的硅鐵鋁率SiO2/R2O3越大，交換量越大。PH值降低時，土壤負(fù)電荷減少，陽離子交換量降低；反之，則增多?？山粨Q性陽離子有兩類： 致酸離子：包括H和Al3+；鹽基離子：包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。鹽基飽和土壤：當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子均為鹽基離子，且已達(dá)到吸附飽和時的土壤；鹽基不飽和土壤：當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子有一部分為致酸離子；鹽基飽和度：在鹽基不飽和土壤中，鹽基離子占陽離子交換量的百分?jǐn)?shù)。

32、陰離子交換吸附：易被土壤吸附的陰離子（生成難溶沉淀）：最重要的是磷酸根離子（H2PO4-、HPO42-、PO43-），其次是硅酸根離子（HSiO3-、SiO32-）及一些有機(jī)酸根（如C2O42-草酸根），吸附作用很弱或進(jìn)行負(fù)吸附的離子：如Cl-、NO3-、NO2- ， 中間類型的離子：SO42-和CO32- ；一般來講：陰離子的吸附量是隨著電解質(zhì)溶液中氫離子濃度的增高而增加。土壤酸度：活性酸度：又稱有效酸度，是土壤溶液中氫離子的濃度直接反映出來的酸度。潛性酸度：是土壤膠體吸附的可代換性H和Al3+造成的。H+和Al+吸附在膠體上時不顯酸性，當(dāng)它們通過離子交換進(jìn)入土壤溶液后，就可增加土壤溶液的H

33、+濃度，使土壤pH值降低。只有鹽基不飽和土壤才有潛性酸度，其大小與土壤代換量和鹽基飽和度有關(guān)。 代換性酸度：用過量中性鹽溶液淋洗土壤，溶液中的金屬離子與土壤膠體中H和Al3+發(fā)生離子交換作用而表現(xiàn)出的酸度。 土壤膠體-H + KCl = 土壤膠體-K + HCl， 土壤膠體-Al3+ +3KCl=土壤膠體-3K+ + AlCl3，AlCl3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3HCl 水解性酸度（較高）：用弱酸強(qiáng)堿鹽淋洗土壤，把土壤吸附的氫、鋁離子絕大部分交換出來，同時生成難電離弱酸，該弱酸的酸度叫水解酸度。 總反應(yīng)：H+-膠體-Al3+ + 4CH3COONa = 4Na+-膠體 + 4

34、CH3COOH + Al(OH)3； 活性酸度與潛性酸度的關(guān)系：可以相互轉(zhuǎn)化；潛性酸度是活性酸度的貯備，比活性酸度大得多；活性酸度是土壤酸度的根本起點和現(xiàn)實表現(xiàn)。土壤堿度：土壤溶液中OH的主要來源，是CO32-和HCO3的堿金屬（Na，K）及堿土金屬（Ca,Mg）的鹽類。碳酸鹽堿度和重碳酸鹽度的總和稱為總堿度。通常把交換性Na+、K、Mg2占交換量的百分?jǐn)?shù)稱為堿化度。 土壤緩沖性能：腐殖質(zhì)土>粘土>砂土l 土壤溶液含有碳酸、磷酸等弱酸及其鹽類，構(gòu)成良好的緩沖體系。碳酸碳酸鈉體系：NaCO3 + 2HCl = H2O + CO2 + 2NaCl ，H2CO3 + Ca(OH)2 =

35、CaCO3 + 2H2Ol 還有一些有機(jī)酸（如氨基酸）是兩性物質(zhì)，既能中和酸又能中和堿，l 土壤膠體吸附的鹽基離子對酸起緩沖作用，H對堿起緩沖作用。對酸 ：壤膠體-M+ + HCl=土壤膠體-H+ + MCl，對堿 ：壤膠體-H+ + MOH=土壤膠體-M+ + H；l 酸性土壤中鋁離子的緩沖能力： 在PH<5的酸性土壤中：2Al(H2O)63+ + 2OH- = Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O 在PH>5.5土壤中，Al3+開始形成Al(OH)3沉淀，而失去緩沖能力；土壤的氧化還原性：土壤氧化還原能力的大小可以用土壤的氧化還原電位(Eh)來衡量，其值是以氧化態(tài)物質(zhì)

36、與還原態(tài)物質(zhì)的相對濃度比為依據(jù)的。土壤中主要氧化劑：O2、NO3、SO42 、Fe3+、Mn4+、V5+、Ti4+等，土壤中主要還原劑：有機(jī)質(zhì)和Fe2+、Mn2+、V3+、Ti2+、H2S或金屬硫化物、NH4。土壤中農(nóng)藥的遷移：擴(kuò)散：由于熱能引起分子的不規(guī)則運動而使物質(zhì)分子發(fā)生轉(zhuǎn)移的過程。 影響農(nóng)藥在土壤中擴(kuò)散的因素：(1) 土壤水分含量 (2)吸附作用 (3) 土壤結(jié)實度 (4) 溫度 (5) 氣流速度 (6) 農(nóng)藥的化學(xué)特性； 質(zhì)體流動：由水或土壤微?；蛘邇烧吖餐饔靡鸬奈镔|(zhì)流動。當(dāng)土壤水或土壤微粒發(fā)生流動時也帶動農(nóng)藥發(fā)生質(zhì)體流動。影響農(nóng)藥質(zhì)體流動的因素：（1）農(nóng)藥與土壤之間的吸附，吸附

37、性強(qiáng)，遷移距離短，反之，移動距離遠(yuǎn)。（2）土壤有機(jī)質(zhì)含量大，農(nóng)藥滲透深度小。（3）農(nóng)藥種類不同，遷移距離不同。農(nóng)藥的降解：水解，光解，生物降解。生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運輸過程及毒性：生物膜的結(jié)構(gòu)：由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)鑲嵌組成的。物質(zhì)通過生物膜的方式： 膜孔濾過：直徑小于膜孔的水溶性物質(zhì)，可借助膜兩側(cè)靜水壓以及滲透壓經(jīng)膜孔濾過； 被動擴(kuò)散：脂溶性物質(zhì)從高濃度向低濃度側(cè)、即順濃度梯度擴(kuò)散通過由類脂層屏障的生物膜；脂/水分配系數(shù)越大，擴(kuò)散系數(shù)越大； 被動易化擴(kuò)散：有些物質(zhì)可在高濃度側(cè)與膜上特異性蛋白質(zhì)載體結(jié)合，通過細(xì)胞膜，至濃度低側(cè)解離出原物質(zhì)； 主動轉(zhuǎn)運：在需消耗一定的代謝能量下，一些物質(zhì)可在低濃度

38、側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合，通過生物膜，至高濃度側(cè)解離出原物質(zhì)； 胞吞和胞飲：少數(shù)物質(zhì)與膜上某種蛋白質(zhì)有特殊親和力，當(dāng)其與膜接觸后，可改變這部分膜的表面張力，引起膜的外包或內(nèi)線陷而被包圍進(jìn)入膜內(nèi)；固體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運稱為胞吞，液態(tài)物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運稱為胞飲。污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運： 吸收：污染物質(zhì)從機(jī)體外，通過各種途徑通透體膜進(jìn)入血液的過程。 消化管：小腸，胃；被動擴(kuò)散； 呼吸管：肺泡；被動擴(kuò)散，濾過方式； 皮膚：被動擴(kuò)散通過表皮和真皮，再通過真皮的毛細(xì)血管進(jìn)入血液； 分布：污染物質(zhì)被吸收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)形成后，由血液轉(zhuǎn)送到機(jī)體各組織；與組織成分結(jié)合；從組織返回血液；以及再反復(fù)等過程；以被動

39、擴(kuò)散為主； 脂溶性污染物質(zhì)再血流豐富的組織（如肺、肝、腎）的分布，遠(yuǎn)比血流少的組織（如皮膚、肌肉、脂肪）中迅速。 胎盤屏障：污染物質(zhì)由母體轉(zhuǎn)運到胎兒體內(nèi)，必須通過由數(shù)層生物膜組成的胎盤，稱為胎盤屏障，也同樣受到經(jīng)膜通透性的限制； 污染物質(zhì)常與血液中的血漿蛋白質(zhì)結(jié)合；只有未與蛋白結(jié)合的污染物質(zhì)才能再體內(nèi)組織進(jìn)行分布； 排泄：污染物質(zhì)及其代謝物質(zhì)向機(jī)體外的轉(zhuǎn)運過程。 腎排泄：污染物質(zhì)通過腎隨尿而排出的過程；腎排泄污染物質(zhì)的效率是由腎小球濾過、近曲小管主動分泌和遠(yuǎn)曲小管被動重吸收的綜合結(jié)果。 膽汁排泄：主要由消化管及其他途徑吸收的污染物質(zhì)，經(jīng)血液到達(dá)肝臟后，以原物或其代謝物并膽汁一起分泌至十二指腸，

40、經(jīng)小腸至大腸內(nèi)，再排出體外的過程；主動轉(zhuǎn)運； 膽汁排泄是原形污染物質(zhì)排出體外的一個次要途徑，但為污染物質(zhì)代謝物的主要排出途徑；水溶性大、脂溶性小的化合物，膽汁排泄良好； 腸肝循環(huán)：有些物質(zhì)由膽汁排泄，再腸道運行中又重新被吸收； 蓄積：有機(jī)體長期接觸某污染物質(zhì)，若吸收超過排泄及其代謝轉(zhuǎn)化，則會出現(xiàn)污染物質(zhì)在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象，稱為生物蓄積； 蓄積的主要部位：血漿蛋白、脂肪組織、骨骼； 有些污染物質(zhì)的蓄積部位與毒性作用部位不相一致：如DDT在脂肪組織中蓄積，而毒性作用部位是神經(jīng)系統(tǒng)及其他臟器；鉛集中于骨骼，而毒性作用部位在造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及胃腸道等。生物富集：生物通過非吞食方式，從周圍環(huán)境（水、土壤

41、、大氣）蓄積某種元素或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象； 生物濃縮系數(shù)（BCF）：Cb/Ce；Cb某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體中的濃度；Ce某種元素或難降解物質(zhì)在有機(jī)體周圍環(huán)境中的濃度；降解性小、脂溶性高、水溶性低的物質(zhì)，生物濃縮系數(shù)高；生物放大：在同一食物鏈上的高營養(yǎng)級生物，通過吞食低營養(yǎng)級生物蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度隨營養(yǎng)級數(shù)提高而增大的現(xiàn)象；生物積累：生物從周圍環(huán)境和食物鏈蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使機(jī)體中的濃度超過周圍環(huán)境濃度的現(xiàn)象；生物放大或生物富集是屬于生物積累的一種情況。生化反應(yīng)中的酶：酶：是由細(xì)胞制造和分泌的以蛋白質(zhì)為主要成分的、具有催化

42、活性的生物催化劑。被酶催化轉(zhuǎn)化的物質(zhì)叫底物或基質(zhì)；底物所發(fā)生的轉(zhuǎn)化稱為酶促反應(yīng)； 酶的種類：根據(jù)催化場所不同分為：胞外酶和胞內(nèi)酶；根據(jù)催化反應(yīng)類型分為：氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂解酶、異構(gòu)酶、合成酶；根據(jù)酶成分分為：單成分酶和雙成分酶。雙成分酶包括酶蛋白和輔酶或輔基；酶蛋白和輔酶的分工：一般是輔酶起著傳遞電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的功能，酶蛋白起著決定催化專一性和催化高效率的功能；輔酶成分：是無機(jī)金屬離子、含金屬的有機(jī)化合物或小分子的有機(jī)化合物，是一些對熱穩(wěn)定的小分子物質(zhì)。 輔酶FMN/FND傳遞氫，NAD+/NADP+傳遞氫，輔酶Q傳遞氫，細(xì)胞色素酶系的輔酶傳遞電子，輔酶A【CoASH】/

43、乙酰輔酶A【CH3CO-SCoA】傳遞酰基糖類的微生物降解： 多糖：主要是淀粉、纖維素、半纖維素， 二糖：通式C12H22O11 ，蔗糖，乳糖，麥芽糖，單糖：葡萄糖，果糖； 降解途徑：(1)多糖水解成二糖和單糖，(2)單糖酵解為丙酮酸：C6H12O6 + 2NAD+ 2CH3COCOOH +2NADH +2H+ (3)丙酮酸的轉(zhuǎn)化：有氧條件：CH3COCOOH + NAD + CoASH CH3COSCoA（乙酰輔酶A ） +NADH + H+ +CO2 ，乙酰輔酶A和草酰乙酸反應(yīng)，生成檸檬酸(脂肪酸/有機(jī)酸)，進(jìn)入三羧酸循環(huán)（TCA） ， 總反應(yīng)：CH3COCOOH +5/2 O2 3 CO

44、2 + 2H2O ； 無氧條件下（酸性發(fā)酵）： 丙酮酸作直接受氫體：CH3COCOOH + 2H+CH3CH(OH)COOH ，丙酮酸的中間產(chǎn)物作受氫體，生成有機(jī)酸、醇和二氧化碳等；脂肪的微生物降解：(1)首先脂肪在細(xì)胞外發(fā)生水解 ，(2)甘油的轉(zhuǎn)化（有氧、無氧）：CH3CH2(OH)3 CH3COCOOH + 4H ，(3)脂肪酸的轉(zhuǎn)化 ：數(shù)次-氧化 乙酰輔酶A 三羧酸循環(huán)二氧化碳和水；蛋白質(zhì)的微生物降解：(1)蛋白質(zhì)水解生成各種氨基酸，(2)氨基酸脫氨脫羧成脂肪酸，有氧氧化:徹底降解為二氧化碳、水和氨，無氧氧化:生成有機(jī)酸、醇、二氧化碳和氨；甲烷發(fā)酵：甲烷發(fā)酵反應(yīng)：CH3COOH CH4

45、+ CO2 ，CO2 + 4H2 CH4 + H2O；降解速率：糖類>脂肪>蛋白質(zhì)；烴類的微生物降解烷烴：末端氧化（最為常見），次末端氧化，雙端氧化；逐步生成醇、醛、脂肪酸； 甲烷降解：CH4 CH3OH HCHO HCOOH CO2 + H2O；烯烴：主要是飽和末端氧化，再經(jīng)與正烷烴相同的途徑成為不飽和脂肪酸；芳香烴：苯兒茶酚有機(jī)酸三羧酸循環(huán)CO2 + H2O；農(nóng)藥的微生物降解： 氧化作用：艾氏劑轉(zhuǎn)化成狄氏劑， 還原作用：NO2 轉(zhuǎn)化成 NH2， 水解作用：有機(jī)磷農(nóng)藥水解， 脫氯和脫氯化氫：DDT轉(zhuǎn)化成DDE和DDD,脫烴作用：連著O、N、S原子的烷基可以通過生物作用除去;氮的微

46、生物轉(zhuǎn)化:（1）同化:是植物或微生物把吸收硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，轉(zhuǎn)變成機(jī)體中的蛋白質(zhì)、核酸等的有機(jī)物質(zhì)的過程。（2）氨化:有機(jī)氮化物（蛋白、核酸還有尿素、卵磷脂等），被微生物分解釋放氨的過程。（3）硝化:是氨在有氧的條件下通過微生物作用，氧化成亞硝酸鹽，進(jìn)而氧化成硝酸鹽的過程 。亞硝化 :2NH3 + 3O2 2H+ + 2NO2- + H2O + 能量, 硝化 :2NO2- + O2 2NO3- + 能量;（4）反硝化:硝酸鹽在通氣不良的條件下，通過微生物作用還原的過程。 第一，HNO3 + 2H HNO2 + H2O 第二，硝酸鹽N2 :2HNO3 2HNO2 2HNO NO N2ON2 ,第三

47、，硝酸還原為亞硝酸和氨; 條件：厭氧環(huán)境，豐富的有機(jī)物作為碳源和能源，硝酸鹽作為氮源，中性至堿性，25度左右；（5）固氮 :在固氮菌作用下，把分子N2還原為氨的過程。 3CH2O+2N2+ 3H2O+ 4H+ 3CO2+4NH4+ N2NH4+氨基酸蛋白質(zhì)硫的微生物轉(zhuǎn)化：硫以三種形態(tài)存在：單質(zhì)硫、無機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物；(1) 含硫有機(jī)物的微生物降解， (2) 硫化：H2S、S在微生物作用下氧化生成H2SO4的過程.：硫桿菌和硫磺菌： 2H2S + O2 2H2O + 2S + 能量，2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 + 能量，5Na2S2O3 + H2O + 4O2 5Na2SO

48、4 + H2SO4 + 4S +能量；(3) 反硫化：還原條件下，微生物把H2SO4 、H2SO3還原成H2S，C6H12O6 + 3H2SO4 6CO2 + 6H2O + 3H2S；毒物：進(jìn)入機(jī)體后能使體液和組織發(fā)生生物化學(xué)的變化，干擾或破壞機(jī)體的正常生理機(jī)能，并引起暫時性或永久性的病理損害，甚至危及生命的物質(zhì)。影響毒物毒性的因素：1、毒物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，如毒物的分子構(gòu)型、分子大小、官能團(tuán)等。2、毒物物理性質(zhì)，如脂溶性、電離度、揮發(fā)性和蒸汽壓、分散度、純度等。3、條件： 毒物劑量或濃度、機(jī)體暴露的持續(xù)時間、頻率、總時間、機(jī)體暴露的部位及途徑等。 4、生物因素 ：生物種類、年齡、體重、性別、

49、遺傳及免疫情況、營養(yǎng)及健康狀況等。5、生物所處環(huán)境 ：溫度、濕度、氣壓、季節(jié)及晝夜變化、光照、噪聲等。 效應(yīng)：毒理學(xué)把毒物劑量（濃度）與引起個體生物學(xué)的變化，如腦電、心電、血象、免疫功能，酶活性等的變化稱為效應(yīng)； 反應(yīng)：毒理學(xué)把引起群體的變化，如腫瘤或其他損害的發(fā)生率、死亡率等變化稱為反應(yīng)；中毒可分為急性、慢性和亞急性（或亞慢）三種：急性中毒：高劑量毒物在短時間使機(jī)體致毒；半數(shù)有效劑量（ED50）或半數(shù)有效濃度（EC50）:使受試生物半數(shù)產(chǎn)生同一毒作用所需毒物劑量或毒物濃度。半數(shù)致死劑量（LD50）或半數(shù)致死濃度（LC50）：使受試生物半數(shù)產(chǎn)生死亡所需毒物劑量或毒物濃度。 慢性中毒：低劑量毒物

50、長期逐漸進(jìn)入機(jī)體，累積到一定程度后使機(jī)體致毒。閾劑量（濃度）：長期暴露在毒物下引起機(jī)體損害的最低劑量或濃度。最高允許劑量（濃度）：長期暴露在毒物下不能引起機(jī)體損害的最高劑量或濃度。毒物的聯(lián)合作用 ：兩種或兩種以上的毒物，同時作用于機(jī)體產(chǎn)生毒性的作用；協(xié)同作用，聯(lián)合作用的毒性，大于各個毒物成分單獨作用的毒性的總和，M> M1 +M2 ，相加作用，聯(lián)合作用的毒性，等于各毒物成分單獨作用毒性的總和，M= M1 +M2， 獨立作用，聯(lián)合作用的毒性低于相加作用，但比單項毒物的毒性要大，因為一種毒物通?？梢越档蜋C(jī)體對另一種毒物的抵抗力。死亡率M= M1 +M2（1-M1） ，拮抗作用，聯(lián)合作用的毒性，小于各毒物