環(huán)境化學高職PPT完整全套教學課件

環(huán)境化學目錄模塊一緒論模塊二大氣環(huán)境化學模塊三水環(huán)境化學模塊四土壤環(huán)境化學模塊五生物環(huán)境化學模塊六環(huán)境化學研究方法與實驗模塊一緒論教學目標1.了解環(huán)境問題的發(fā)生發(fā)展；2.了解我們所面臨的環(huán)境問題；3.理解人與環(huán)境的關系；4.掌握環(huán)境化學及其主要內容；5.掌握環(huán)境化學的研究方法及發(fā)展趨勢。模塊一緒論環(huán)境案例1.全球變暖2.臭氧層破壞3.酸雨4.淡水資源危機5.資源和能源短缺6.森林銳減7.土地荒漠化8.物種加速滅絕9.垃圾成災10.有毒化學品污染1.1環(huán)境與環(huán)境污染（一）環(huán)境

1.環(huán)境：

2.自然環(huán)境：（二）環(huán)境要素及其特征自然環(huán)境要素通常指：水、大氣、生物、陽光、巖石、土壤等。

1.最小限制率

2.等值性

3.整體效應

4.統(tǒng)一性和制約性1.1環(huán)境與環(huán)境污染（三）環(huán)境中的物質和能量循環(huán)

光合作用1.1環(huán)境與環(huán)境污染（四）環(huán)境問題（五）我國的環(huán)境問題1.背景和特點

2.我國環(huán)境保護的方針（六）環(huán)境污染1.1環(huán)境與環(huán)境污染1.2環(huán)境化學（一）環(huán)境化學的形成

目前，對于環(huán)境化學下一個確切的定義并明確劃定其研究范圍是很難的。一般可以定義為，環(huán)境化學是在化學學科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎上發(fā)展起來，以化學物質在環(huán)境中出現(xiàn)和引起的環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標的一門新興學科。（二）環(huán)境化學分支環(huán)境分析化學大氣、水和土壤環(huán)境化學環(huán)境生態(tài)化學污染控制化學1.2環(huán)境化學1.2環(huán)境化學（三）環(huán)境化學的特點1.環(huán)境中的物質，數(shù)量極大，品種繁多。

2.環(huán)境中化學污染物質的含量常常很低，但分布范圍極廣。

3.環(huán)境中的化學反應具有難控性。

4.影響環(huán)境中化學變化的因素極多。

5.環(huán)境是一個多組分和多變的開放體系。

6.現(xiàn)在科學的特點是高度數(shù)據(jù)化，但環(huán)境化學年輕，基本數(shù)據(jù)很缺，而且很不系統(tǒng)。1.2環(huán)境化學（四）環(huán)境化學研究領域及前沿課題

1.環(huán)境化學研究前沿領域2.目前比較前沿的課題1.3環(huán)境污染物（一）環(huán)境污染物的類別

按環(huán)境要素大氣污染物水體污染物土壤污染物按污染物形態(tài)氣態(tài)污染物液態(tài)污染物固態(tài)污染物按污染物性質化學污染物物理污染物生物污染物1.3環(huán)境污染物1.污染物的來源（1）工業(yè)：工業(yè)“三廢”（2）農業(yè)：農藥、化肥（3）交通運輸：廢氣排放（高毒性的化學物質），噪聲和燃料燃燒產生廢氣以及泄漏造成的污染。（4）生活：1.3環(huán)境污染物2.化學污染物分類

(1)元素：重金屬、準金屬、鹵素、臭氧、黃磷等；

(2)無機物：氰化物、一氧化碳、氮氧化物、鹵化烴；

(3)有機物和烴類：包括烷烴、不飽和非芳香烴、芳烴、多環(huán)芳烴等；

(4)金屬有機和準金屬有機化合物：如四乙基鉛、甲基汞、二甲基汞、二苯鉻，甲基砷等；

(5)含氧有機化合物：包括環(huán)氧乙醚、醚類、醇類、酮類、醛類、有機酸、酯、酚、酐類等化合物；

(6)有機氮化物：如胺、硝基甲烷、硝基苯、三硝基苯、亞硝胺等；

1.3環(huán)境污染物2.化學污染物分類

(7)有機鹵化物：如四氯化碳、脂肪基和烴類的鹵化物、芳香族鹵化物、氯代酚、多氯聯(lián)苯等；

(8)有機硫化物：如烷基硫化物、硫醇、巰基甲烷、硫酸二甲酯等；

(9)有機磷化物：有機磷農藥及磷酸酯類化合物等。1.3環(huán)境污染物(二)環(huán)境污染物的遷移轉化1.污染物的遷移污染物在環(huán)境中的遷移主要有機械遷移、物理化學遷移和生物遷移三種方式。（1）機械遷移：主要是運輸產生的污染物移動。（2）物理化學遷移：污染物主要通過溶解-沉淀、氧化-還原、水解、配位或螯合、吸附-解吸、化學分解、光化學分解等作用實現(xiàn)遷移。（3）生物遷移：生物體吸收、代謝、生長、死亡、食物鏈產生的放大和積累等作用實現(xiàn)遷移。1.3環(huán)境污染物(二)環(huán)境污染物的遷移轉化2.污染物的轉化污染物的轉化過程主要有物理、化學和生物三個過程。（1）物理過程：污染物通過蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附、放射元素蛻變等方式發(fā)生轉化。（2）化學過程：污染物通過氧化-還原、水解、配位或螯合、光化學氧化等方式發(fā)生轉化。（3）生物過程：污染物通過生物體吸收、生物代謝等方式發(fā)生轉化。1.3環(huán)境污染物（三）環(huán)境效應及其影響因素按環(huán)境變化的性質劃分，則可分為環(huán)境物理效應、環(huán)境化學效應和環(huán)境生物效應。

1.環(huán)境物理效應由物理作用引起的

2.環(huán)境化學效應在各種環(huán)境因素影響下，物質間發(fā)生化學反應產生的環(huán)境效應。

3.環(huán)境生物效應環(huán)境因素變化導致生態(tài)系統(tǒng)變異而產生的后果即為環(huán)境生物效應。環(huán)境化學

目錄模塊一緒論模塊二大氣環(huán)境化學模塊三水環(huán)境化學模塊四土壤環(huán)境化學模塊五生物環(huán)境化學模塊六環(huán)境化學研究方法與實驗模塊二大氣環(huán)境化學教學目標1.了解大氣的組成與結構、大氣中的主要污染物和大氣運動的基本規(guī)律；2.掌握大氣污染的含義、了解大氣污染的類型及其危害；3.理解影響大氣污染的因素；4.掌握污染物的遷移轉化過程；5.認識光化學煙霧、硫酸型煙霧、酸雨、溫室效應和臭氧層空洞等突出的環(huán)境問題；6.了解室內污染的基本知識。模塊二大氣環(huán)境化學環(huán)境案例1.北美死湖事件2.庫巴唐“死亡谷”事件3.印度博帕爾公害事件4.美國洛杉磯的光化學煙霧事件5.英國倫敦煙霧事件6.沙塵暴事件7.PM2.5的爭議8.首例家具污染室內環(huán)境案2.1大氣環(huán)境化學基礎知識（一）大氣的組成（二）大氣結構（三）大氣逆溫現(xiàn)象（四）氣團及其干絕熱減溫率（Γd）（五）氣團的穩(wěn)定性2.1大氣環(huán)境化學基礎知識（一）大氣的組成大氣是多種氣體的混和物。其中包括恒定的、可變的和不定的組分。2.1大氣環(huán)境化學基礎知識（二）大氣結構2.1大氣環(huán)境化學基礎知識（三）大氣逆溫現(xiàn)象

在對流層中，氣溫一般是隨高度增加而降低。但在一定條件下會出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。這可由垂直遞減率(Γ)的變化情況來判斷。氣溫隨高度的變化通常以氣溫垂直遞減率(Г)表示，即每垂直升高100m，氣溫的變化值：

當Г>0時，為正常狀態(tài)；當Г=0時，為等溫氣層；當Г<0時，為逆溫氣層。

2.1大氣環(huán)境化學基礎知識近地面層的逆溫多由于熱力學條件而形成，以輻射逆溫為主。2.1大氣環(huán)境化學基礎知識（四）氣團及其干絕熱減溫率（Γd）干空氣和未飽和的濕空氣在垂直上升時，每升高100m，其自身溫度降低值稱干絕熱減溫率（Гd），一般為每百米1℃；但含飽和水的濕空氣的干絕熱減溫率要低于每百米1℃。2.1大氣環(huán)境化學基礎知識（五）氣團的穩(wěn)定性氣團在大氣中的穩(wěn)定性與氣溫垂直遞減率和干絕熱減溫率兩個因素有關。具體可用氣團的干絕熱減溫率(Гd)和氣溫垂直遞減率(Г)的大小判斷：當Гd>Г時，氣團穩(wěn)定，不利于擴散；當Гd<Г時，氣團不穩(wěn)定，有利于擴散；當Гd=Г時，氣團處于平衡狀態(tài)。2.1大氣環(huán)境化學基礎知識大氣的污染狀況與大氣穩(wěn)定度有著密切的關系。2.2大氣污染（一）大氣污染的形成與污染源

（二）大氣污染物（三）大氣污染的影響及其危害（四）大氣污染物濃度表示法

（五）影響大氣污染物遷移的因素2.2大氣污染（一）大氣污染的形成與污染源當大氣中污染物質的濃度達到有害程度，以至破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類正常生存和發(fā)展的條件，對人或物造成危害的現(xiàn)象叫做大氣污染。

1.人為源

燃料燃燒、工業(yè)排放、固體廢棄物焚燒、農業(yè)排放

2.天然源2.2大氣污染（二）大氣污染物大氣污染物主要有以下八類：含硫化合物，含氮化合物，一氧化碳和二氧化碳，碳氫化合物和碳、氫、氧化合物，光化學氧化劑，含鹵素化合物，顆粒物，放射性物質。

1.依照污染物與污染源的關系可分為：（1）一次污染物：從污染源直接排入大氣中的原始污染物。（2）二次污染物：2.2大氣污染（二）大氣污染物2.依照污染物存在的形態(tài)可分為：（1）顆粒污染物①塵粒②粉塵③煙塵④霧塵⑤總懸浮顆粒（TSP）

2.2大氣污染（2）氣態(tài)污染物2.2大氣污染①硫化合物②氮氧化物造成大氣污染的主要有一氧化氮NO和二氧化氮NO2，另外還有氧化亞氮N2O、三氧化二氮N2O3等。2.2大氣污染③碳氧化物大氣中的COx有CO和CO2都是城市中的主要氣態(tài)污染物之一。④碳氫化合物大氣中的碳氫化合物主要來自石油的不完全燃燒和石油類物質的蒸發(fā)。車輛是主要的排放源。2.2大氣污染（三）大氣污染的影響及其危害

1.對人體健康的影響大氣污染物侵入人體主要有三條途徑：表面接觸、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空氣。其中以第三條途徑最為重要。（1）顆粒物（2）硫氧化物（3）一氧化碳（4）氮氧化物（5）光化學氧化劑（6）有機化合物2.2大氣污染（三）大氣污染的影響及其危害2.對植物的傷害3.對器物和材料的影響4.對大氣能見度和氣候的影響（1）對大氣能見度的影響（2）對氣候的影響2.2大氣污染（四）大氣污染物濃度表示法1.質量濃度表示法：每立方米空氣中所含污染物的質量數(shù)，即mg/m32.體積濃度表示法：一百萬體積的空氣中所含污染物的體積數(shù)，即ppm

2.2大氣污染（五）影響大氣污染物遷移的因素1.氣象動力因子的影響（1）風的影響風不僅對污染物起著輸送的作用，而且還起著擴散和稀釋的作用。（2）大氣湍流大氣的湍流是指大氣以不同的尺度作無規(guī)則運動的流體狀態(tài)。2.天氣形勢和地理地勢的影響

天氣形勢是指大范圍氣壓分布的狀況，局部地區(qū)的氣象條件總是受天氣形勢的影響。

（1）海陸風（2）城郊風（3）山谷風2.2大氣污染2.3大氣中污染物的遷移轉化（一）光化學反應過程基礎（二）大氣中重要自由基的來源（三）氮氧化物在大氣中轉化（四）碳氫化合物在大氣中的轉化（一）光化學反應基礎1.光化學反應過程

分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學反應稱光化學反應。（1）初級過程

A+hv→A*（2）次級過程

2.3大氣中污染物的遷移轉化2.大氣光化學反應的規(guī)律光化學第一定律

首先，當激發(fā)態(tài)分子的能量足夠使分子內的化學鍵斷裂，即光子的能量大于化學鍵時才能引起光離解反應。其次，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征吸收光譜，才能產生光化學反應。光化學第二定律光被分子吸收的過程是單光子過程，光量子能量與化學鍵之間的關系：

E=hv=hc/λ

2.3大氣中污染物的遷移轉化3.污染大氣中重要的光化學反應2.3大氣中污染物的遷移轉化（1）O2、N2的光離解氧分子的鍵能為493.8kJ/mol，λ<240nm的紫外光可以引起氧的光解。

λ<120nmN2鍵能較大，為939.4kJ/mol，N2的光離解限于臭氧層以上。2.3大氣中污染物的遷移轉化（2）O3的光離解

O3的光解反應：

O3的離解能很低，鍵能為101.2kJ/mol，相對應的光吸收波長為1180nm，因此在紫外光和可見光范圍內均有吸收，主要吸收來自波長小于290nm的紫外光。

2.3大氣中污染物的遷移轉化（3）

NO2的光離解

據(jù)稱是大氣中唯一已知O3的人為來源。2.3大氣中污染物的遷移轉化（4）亞硝酸和硝酸的光解離HNO2

的初級過程：次級過程：

HNO3的光解機理為：

若CO存在，可發(fā)生如下反應：2.3大氣中污染物的遷移轉化（5）甲醛的光離解H-CHO初級過程有：

次級過程有：

在對流層中，由于O2存在，可發(fā)生如下反應：2.3大氣中污染物的遷移轉化（6）鹵代烴的光離解鹵代甲烷在近紫外光照射下，其離解方式為：其強弱順序為CH3-F＞CH3-H＞CH3-Cl＞CH3-Br＞CH3-I

2.3大氣中污染物的遷移轉化（二）大氣中重要自由基的來源1.大氣中HO·和HO2·的來源

清潔大氣污染的大氣，由于其含有HNO2和H2O2

大氣中HO2·主要來源于醛的光解HO·的來源2.R·、RO·、RO2·的來源

大氣中R·的來源主要是甲基自由基，主要源于大氣中乙醛和丙酮的光解：

O·和HO·可以與大氣中的烴類發(fā)生化學反應從而生成烷基自由基：大氣中的RO·主要來源于甲基亞硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：大氣中的RO2·主要來源于大氣中生成的烷基與大氣中O2的結合：2.3大氣中污染物的遷移轉化大氣中的氮氧化物污染物主要是指一氧化氮和二氧化氮，一般用NOx表示。NO的轉化：NO2

的轉化（三）氮氧化物在大氣中轉化（四）碳氫化合物在大氣中的轉化1.烷烴的反應2.烯烴的反應烯烴與羥基主要發(fā)生加成反應（四）碳氫化合物在大氣中的轉化2.4大氣環(huán)境問題的形成及其控制對策（一）光化學煙霧（二）硫化物及硫酸型煙霧（三）酸雨（四）大氣顆粒物（五）溫室效應及全球變暖（六）

臭氧空洞

（一）光化學煙霧1.光化學煙霧現(xiàn)象（一）光化學煙霧2.光化學煙霧形成的機理（一）光化學煙霧利用煙霧箱在人工光源照射下模擬大氣光化學反應

（一）光化學煙霧碳氫化合物和氮氧化物相互作用方面主要有以下基本反應：（1）NO2的光解是光化學煙霧形成的主要起始反應，并生成O3：（2）碳氫化合物(HC)被·OH、O和O3氧化（一）光化學煙霧利用煙霧箱在人工光源照射下模擬大氣光化學反應

（3）過氧自由基引起NO向NO2轉化，并導致O3和PAN等氧化劑的生成（一）光化學煙霧1986年Seinfeld用12個化學反應概括了光化學煙霧形成的整個過程：（一）光化學煙霧光化學煙霧形成機理簡述

（一）光化學煙霧3.光化學煙霧控制對策（1）控制高反應活性的有機物的排放（2）控制臭氧的濃度

（一）光化學煙霧（二）硫化物及硫酸型煙霧1.二氧化硫的氧化作用SO2的直接光氧化：

SO2的間接光氧化：（二）硫化物及硫酸型煙霧2.大氣中硫化氫(H2S)的氧化反應其主要反應有：

（二）硫化物及硫酸型煙霧3.二氧化硫轉化為硫酸和硫酸鹽機制（1）均相氧化反應過程第一步是大氣中的SO2在常溫下氧化成SO3。第二步是H2O+SO3→H2SO4（2）非均相氧化反應①液相中SO2的非均相反應液相催化氧化；非催化的液相氧化；有強氧化劑存在時的液相氧化；有氨(NH3)存在時的液相氧化。②固相與SO2的非均相反應（二）硫化物及硫酸型煙霧4.硫酸型煙霧

由于大氣中較多氧化性物質和高反應活性的自由基，二氧化硫可以被氧化成三氧化硫，同時二氧化硫和三氧化硫會于大氣中的水蒸氣結合生成H2SO3和H2SO4，與大氣顆粒物結合形成硫酸鹽顆粒物，從而造成硫酸型煙霧污染。硫酸煙霧也稱為倫敦煙霧，其最早發(fā)生在英國的倫敦。（三）酸雨酸沉降是指大氣中的酸性物質通過降水，如雨、雪、霧、冰雹等遷移到地表(濕沉降)，或酸性物質在氣流的作用下直接遷移到地表(干沉降)的過程。

1.酸雨的研究概況

2.酸雨的成因（1）云和降水的形成機制：“雨除”和“洗脫”（2）酸性降水的酸化過程二氧化硫的氧化反應過程：2SO2+O2→2SO3H2O+SO3→H2SO4

氮氧化物的氧化反應過程：（三）酸雨（3）降水中陰陽離子的關系

降水酸度(pH值)是衡量降水酸化程度的一般指標，它是降水中各種酸性和堿性物質化學作用的最終結果。（4）形成酸雨的其它因素（三）酸雨3.酸雨的化學組成4.酸雨的危害5.酸雨的控制措施①使用低硫燃料。②改進然燒裝置。③煙道氣脫硫。④控制汽車尾氣排放。（三）酸雨（四）大氣顆粒物1.大氣氣溶膠大氣是由各種固體或液體微粒均勻分散在空氣中形成的一個龐大的分散體系。一般稱之為氣溶膠體系，氣溶膠種分散的各種粒子稱之為大氣顆粒物。2.大氣顆粒物的來源（1）顆粒物的天然來源一次顆粒物的天然來源、二次顆粒物的天然來源

（2）顆粒物的人為來源（四）大氣顆粒物3.大氣顆粒物組成及分類

大氣顆粒物主要的化學組成由無機物和有機物組成。無機顆粒物的組成主要是由其在形成過程決定的。有機顆粒物主要是指大氣中的有機物質凝聚而形成的顆粒物，或是有機物質吸附在其他顆粒物表面而形成的。大氣顆粒物按其粒徑大小可以分為以下幾類：①總懸浮顆粒物：其粒徑一般在100微米以下。②飄塵：粒徑主要是小于10微米的顆粒物。③降塵：一般大于10微米的粒子④可吸入顆粒物：粒徑小于10微米（四）大氣顆粒物4.大氣顆粒物的危害5.大氣顆粒物的去除（1）干沉降：干沉降是指顆粒物在重力作用下的沉降，或與其它物體發(fā)生碰撞后的沉降。（2）濕沉降：濕沉降是指降雨、下雪使題粒物消除的過程。（四）大氣顆粒物（五）溫室效應及全球變暖1.地球的熱平衡2.溫室效應和溫室氣體（五）溫室效應及全球變暖3.全球氣候變化趨勢4.全球變暖的控制對策（1）基本控制對策（2）發(fā)達國家負有減少溫室氣體的主要責任（五）溫室效應及全球變暖（六）臭氧空洞1.臭氧層形成與損耗的化學反應臭氧層的生成是由于平流層中O2光解的結果：臭氧層的消耗過程，一是光解：另一個天然損耗過程：（六）臭氧空洞（六）臭氧空洞2.臭氧空洞現(xiàn)象（六）臭氧空洞2.5室內空氣污染（一）室內空氣污染的來源及危害（二）室內環(huán)境污染防治措施（六）臭氧空洞2.5室內空氣污染（一）室內空氣污染的來源及危害1.甲醛2.苯3.甲苯4.二甲苯5.氨6.二氧化硫7.二氧化氮8.一氧化碳9.二氧化碳10.可吸人顆粒物11.揮發(fā)性有機污染物(VOCs)（二）室內環(huán)境污染防治措施1.污染源的控制

(1)使用最新空氣凈化技術

(2)合理布局及分配室內外的污染源

(3)加強室內通風換氣的次數(shù)

2.污染治理技術

(1)物理凈化

(2)化學凈化

(3)生物凈化環(huán)境化學

目錄模塊一緒論模塊二大氣環(huán)境化學模塊三水環(huán)境化學模塊四土壤環(huán)境化學模塊五生物環(huán)境化學模塊六環(huán)境化學研究方法與實驗模塊三水環(huán)境化學教學目標1.了解地球水資源及水環(huán)境狀況;2.掌握天然水的組成及基本特征;3.理解重金屬等污染物在水中的遷移轉化;4.理解水中有機污染物的變化過程;5.掌握水質調查與分析的基本方法。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識一、地球上的水資源

(一)世界水資源狀況

水是地球上分布最廣的物質，是人類環(huán)境的重要組成部分。地球上水的總儲量約有12億km3，平鋪在地球表面上約有2700m高，地球表面70%被水覆蓋。盡管如此，但真正能為人類利用的淡水資源只占地球總水量的極少部分。全球總儲水量中，海水占去97.3%，淡水只占2.7%。在陸地淡水中，約有86%的水被兩極冰蓋和各地冰川所固定，目前還不能被利用。其次占淡水總量12%的地下淡水也不能全部被人類開發(fā)利用?？晒┤祟惱玫牡Y源主要是河川、湖泊中的淡水和部分地下水，其總和還不到地球總水量的1%。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識一、地球上的水資源

(一)世界水資源狀況學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識一、地球上的水資源

(一)世界水資源狀況學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識(二)地球上的水循環(huán)

地球上各種形態(tài)的水在太陽輻射和地心引力作用下，不斷地運動循環(huán)、往復交替，在太陽能和地球表面熱能的作用下，地球上的水不斷地被蒸發(fā)成水蒸氣，進入大氣并被氣流輸送至各處，在適當條件下凝結成降水，其中降落到陸地表面的雨雪，經截留、入滲等環(huán)節(jié)而轉化為地表及地下徑流，最后又回歸海洋。這種不斷蒸發(fā)、輸送、凝結、沉降的往復循環(huán)過程稱為水的循環(huán)，如圖3-2所示。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識(三)我國水資源狀況

1.我國水資源主要類型

(1)海洋資源:我國海域范圍廣闊，大陸海岸線長達1.82萬km，加上島嶼共3.2萬km,擁有渤海、黃海、東海和南海四大海域。

(2)河流:中國境內的河流，僅流域面積在1000km2以上的就有150。多條。全國徑流總量達27000多億m3，相當于全球徑流總量的5.8%。

(3)湖泊:陸地表面上有一些能夠蓄相當水量的天然洼地，稱之為湖泊。湖泊不僅使我們的星球更加璀璨，還是人類生息繁衍的良好環(huán)境。

(2)地下水:地下水資源在我國水資源中占有舉足輕重的地位，由于其分布廣、水質好、不易被污染、調蓄能力強、供水保證程度高，正被越來越廣泛地開發(fā)利用。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識2.我國水資源所面臨的主要問題(1)地域分布不均衡，水土資源分布不匹配(2)降水年內、年際變化大(3)水污染問題嚴重(4)水資源利用效率低，浪費嚴重(5)地下水開采過量引發(fā)生態(tài)問題學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識(四)水資源問題對人類社會發(fā)展的影響(1)水與人民生活密切相關(2)水與工農業(yè)生產密切相關(3)水與生態(tài)環(huán)境密切相關(4)水污染對人體健康產生影響學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識二、水環(huán)境化學基礎知識(一)天然水的基本組成學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識

5.水生生物

水生生物是生活在各類水體中的生物的總稱。水生生物種類繁多，有各種微生物、藻類以及水生高等植物、各種無脊椎動物和脊椎動物。其生活方式也多種多樣，有漂浮、浮游、游泳、固著和穴居等。有的適于淡水中生活，有的則適于海水中生活。雖然種類繁多，按功能劃分，不外包含自養(yǎng)生物(各種水生植物)、異養(yǎng)生物(各種水生動物)和分解者(各種水生微生物)。不同功能的生物種群生活在一起，構成特定的生物群落，不同生物群落之間及其與環(huán)境之間進行著相互作用、協(xié)調，維持特定的物質和能量流動過程，對水環(huán)境保護起著重要作用。水生生物為人類提供蛋白質和工業(yè)原料，有重要的經濟價值。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識(二)天然水體化學組成特汪1.河水的化學組成特征(1)礦化度低。(2)化學組成的空間分布差異大。2.海水的化學組成特征海水中主要化學成分有無機組分、氣體和有機物。海水的化學組成特征:(1)海水具有很高的礦化度，約35g/L;(2)成分比較均一且較恒定;(3)水的離子成分無時空變化，很穩(wěn)定。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識3.湖泊及水庫水的化學組成特征(1)礦化度差異較大。(2)水的化學成分在垂直方向上分布不均一。(3)在湖泊、水庫、河日及近海水域常發(fā)生水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。4.地下水的化學組成特征(1)組成復雜。(2)礦化度范圍變化大。(3)地下水的化學成分隨時間變化極為緩J漫，常需要以地質年代來衡量。(4)地下水的氣體組成與地表水差異較大。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識(三)天然水中的化學平衡

1.酸堿平衡

在實際應用中，一般用[H+]來表示溶液的酸堿性。但是對于極稀的溶液，由于[H+]很小，使用起來不方便，常采用[H+]的負對數(shù)來表示溶液的酸堿性，稱為溶液的pH，數(shù)學表達式為:學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識2.沉淀一溶解平衡

溶解和沉淀是污染物在水環(huán)境中遷移的重要途徑，因此成為水處理過程中極為重要的現(xiàn)象。天然水的化學組成因礦物質的溶解和這些礦物質固體從飽和溶液中沉淀出來而有所變化。一些金屬化合物在水中的遷移能力可以直觀地用溶解度來衡量，溶解度越大，遷移能力越大;反之則小。但物質在天然水體中的溶解常為多相化學反應的固一液平衡體系，所以常用溶度積來表征溶解度。天然水中各種礦物質的溶解一沉淀作用也遵守溶度積原則。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識(3)碳酸鹽的沉淀一溶解平衡學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識

3.氧化一還原平衡(1)氧化一還原電位和電子活度在實際應用中，采用pE來表示氧化一還原的能力更為方便。參照用pH來表示溶液的酸堿性，pE可以定義為電子活度的負對數(shù)。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識(2)天然水體的氧化還原體系

天然水體是一個由水、懸浮物、大氣、生物、底質等環(huán)境要索構成的統(tǒng)一整體，也是一個由許多無機的和有機的氧化還原單一體系所復合的復雜體系。因此，在水體中氧化還原反應進行的方向和強度決定于整個復合體系的氧化還原電位。計算表明，復合體系的電位介于各個單體系的電位之間，而接近于含量較大的單體系的電位。如果某一單體系學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識(2)天然水體的氧化還原體系學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識正常天然水體表層溶解氧是決定電位，暴露于大氣的水能按如下反應被氧化:學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識4.配合一離解平衡(1)配合一離解平衡與配合物的穩(wěn)定性(2)水體中常見的配位體和配合物類型天然水體中常見的配位體可分為無機和有機兩類。天然水體中常見絡合物可分為兩類。一類是配位化合物，單核配位化合物具有一個金屬離子為核心外加配位體的結構形態(tài);雙核或多核配位化合物中，是將各單核絡合物的金屬離子結合了起來，成為具有橋聯(lián)結構的化合物。另一類是鰲合物，是由多基配位體和金屬離子同時生成兩處或更多的配位鍵，構成了環(huán)狀鰲合結構的產物。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識①輕基對重金屬離子的配合作用學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識②腐殖質與重金屬離子的配合作用腐殖質是動植物殘骸被微生物分解后形成的有機高分子化合物，是黑色的無定形有機膠體，分子量300--300000腐殖質通過氫鍵等理化作用形成巨大的聚集體，呈現(xiàn)多孔疏松的海綿結構，有很大的比表面積。腐殖質的分解產物是植物可以吸收的養(yǎng)料。腐殖質的組成和結構極其復雜，根據(jù)它在酸和堿中的溶解情況和顏色，通常分為三類:富里酸、腐殖酸和腐黑物。富里酸(FA):可溶于酸又可溶于堿的部分，分子量數(shù)百至數(shù)千。腐殖酸(HA):可溶于稀堿但不溶于酸的部分，分子量數(shù)千至數(shù)萬。胡敏索(腐黑物，Humin):不能被酸和堿提取的部分，分子量數(shù)千至數(shù)萬。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識5.吸附一解吸平衡天然水體中存在著大量懸浮的顆粒物，如鉆土礦物、水合氧化物等無機高分子化合物和腐殖質等有機高分子化合物，它們是天然水體中的主要膠體物質，而且它們可相互結合成有機一無機膠體復合物。這些物質具有巨大的比表面積和表面能，能夠吸附各種無機物及有機物，強烈地吸附水中的重金屬離子。水體中膠體顆粒的吸附作用可分為物理吸附和化學吸附兩大類，化學吸附又可分為離子交換吸附和專屬吸附。表面吸附:由于顆粒物具有巨大的比表面積和表面能所產生的表面吸附，屬物理吸附。表面吸附是由固體表面與被吸附物在固一液界面上的分子間作用力引起的，膠體表面積越大，所產生的表面吸附能也越大，膠體的吸附作用也就越強。學習情景一:地球上的水資源及水環(huán)境化學基礎知識離子交換吸附:膠體顆粒大部分帶負電荷，容易吸附各種陽離子，在吸附過程中，膠體每吸附一部分陽離子，同時也放出等量的其他陽離子，因此把這種吸附稱為離子交換吸附，它屬于化學吸附。這種吸附是可逆反應，而且能夠迅速達到平衡。該反應不受溫度影響，在酸、堿條件下均能進行，其交換吸附能力與溶質的性質、濃度及吸附劑性質等有關。專屬吸附:專屬吸附是指吸附過程中，除了化學鍵的作用外，還有加強的憎水鍵和范德瓦爾斯力或氫鍵在起作用。專屬吸附不但可使表面電荷改變符號，而且可使離子化合物吸附在同號電荷的表面上。在天然水體中，配合離子、有機離子、有機高分子和無機高分子的專屬吸附作用特別強烈。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化一、水環(huán)境污染概述水體污染:當污染物進入天然水體并超過水的自凈能力，使水和水體底泥的物理、化學、生物和放射性等方面的特性發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值和使用功能，即水體受到了污染。(一)水體污染源水體污染按照污染源劃分為天然源和人為源。隨著工農業(yè)生產的發(fā)展和人們生活水平的提高，人為源對水環(huán)境的影響越來越大。人為源按照排放方式可分為點源污染和非點源污染，其主要來源有以下四種。

1.生活污水2.工業(yè)污染源3.農業(yè)污染源4.交通運輸污染學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化(二)污染特征1.物理污染物理污染是指污染物使水的渾濁度、溫度和水的顏色發(fā)生改變以及水中含有的放射性物質超標的現(xiàn)象。2.化學污染化學污染物質是環(huán)境污染中影響最大的一類。世界上現(xiàn)有的化學物質種類繁多，人工合成的化學物質每年以千余種的數(shù)量遞增，這些化學物質都有可能通過各種途徑進入水體。水體中的化學污染物一般分為無機無毒污染物、植物營養(yǎng)物質、有機耗氧污染物和有毒物質、石油類物質等幾大類。3.生物污染生活污水、醫(yī)院污水、畜牧和屠宰場的廢水及垃圾和地面徑流都可能帶有大量病原體和其他微生物。病原體污染物主要是指病毒、病菌、寄生蟲等。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化二、水體的自凈作用及水環(huán)境容量(一)水體的自凈作用排入水體中的污染物，參與水體中的物質轉化和循環(huán)過程，經過一系列物理、化學和生物變化，污染物被分解或分離，水體基本上恢復到原來狀態(tài)的過程稱為水體的自凈作用。天然水體的自凈大體可分為物理自凈、化學自凈和生物自凈。物理自凈是最直接的一種凈化方式，指污染物在水體中通過稀釋、擴散、混合、沉淀、揮發(fā)等物理作用使污染度降低的過程。稀釋即污染物濃度高的水體進入污染物濃度低的水體而使污染濃度降低。沉淀和混合則是污染物中的可沉淀性固體在水流相對穩(wěn)定的地點進行沉淀形成污泥，與水體中的懸浮物等混合，而使污染物濃度降低的過程。化學自凈是一種比較復雜的過程，其中要經過氧化還原反應、酸堿中和反應、分解、凝聚等方法來降低水體污染濃度，而使水體得到凈化。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化(二)水環(huán)境容量一定水體在規(guī)定的環(huán)境目標下所能容納污染物的最大負荷量稱為水環(huán)境容量。水體的自凈作用說明了自然環(huán)境中存在著對污染物的一定的容納能力。充分利用這種自凈作用和容納能力，對水資源的利用和保護是十分重要的。水環(huán)境容量的大小與下列因索有關。1.水體特征2.污染物特征3.水質目標學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化三、水中重金屬污染物的遷移轉化(一)重金屬污染的特點水體中重金屬污染物具有以下特點:1.重金屬在水體中的存在形態(tài)是多樣且多變的，在不同的水環(huán)境條件下其存在形態(tài)不同，重金屬存在形態(tài)隨水域條件(如pH、pE、膠體類型等)的變化而變化。重金屬的形態(tài)不同毒性也不同。2.重金屬產生毒性效應的濃度范圍低，一般為1~100mg/L，而毒性較強的重金屬如Hg、Cd等則在0.001~0.01mg/L。3.重金屬污染物不易被微生物分解。4.進入水體的重金屬污染物大部分沉積于底泥中，只有少部分可溶態(tài)及顆粒態(tài)存在于水相中，水質條件變化時，重金屬在水相中和沉積物間遷移轉化。5.重金屬離子在水體中的遷移轉化是一個復雜的過程，它與水體的pH、pE等有密切的關系。6.某些重金屬離子及其化合物易被微生物吸收并通過食物鏈逐漸積累，能在人體的一定部位蓄積，使人慢性中毒，極難治愈。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化(二)水體中重金屬污染物的遷移轉化途徑在天然水體這個復雜多變的開放體系中，重金屬污染物遷移轉化過程十分復雜，幾乎涉及水體中所有可能的物理、化學和生物過程。這些過程往往是幾種作用同時發(fā)生，有些有可逆性。重金屬污染物的實際存在形態(tài)就是這些過程綜合作用的結果，但在一定條件下又以某種作用為主。1.物理遷移指污染物隨著水體徑流而進行的機械搬遷作用。主要的物理遷移過程有擴散、混合、稀釋、沉降、懸浮等。2.物理化學遷移指以一定形態(tài)存在的污染物(例如簡單離子、配離子或可溶性分子等)在環(huán)境中通過一系列物理化學作用，使它們的存在形態(tài)發(fā)生變化，從而實現(xiàn)它們在水中的遷移。3.生物遷移指污染物通過生物體的新陳代謝、生長、衰亡等生物活動而發(fā)生特有生命作用過程。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化(三)主要重金屬污染物在水體中的遷移轉化1.汞(1)主要來源水體汞污染主要來自使用含汞污水。另外，廢氣和廢渣中的汞經雨水洗滌及徑流后，最終也都轉移到水體中。(2)存在形態(tài)汞有三種不同價態(tài)，但在水環(huán)境中主要為單質汞和二價汞。(3)主要化學行為學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化2.鎘（1）主要來源水體的鎘污染來自地表徑流和工業(yè)廢水，主要是由鉛鋅礦的選礦廢水和有關工業(yè)(如電鍍、堿性電池等)廢水排入地面水或滲入地下水引起的。工業(yè)廢水的排放使近海海水和浮游生物體內的鎘含量高于遠海，工業(yè)區(qū)地表水的鎘含量高于非工業(yè)區(qū)。（2）存在形態(tài)鎘的價態(tài)較少，除單質ca外，一般為+2價態(tài)。鎘排入水體以后的遷移主要決定于水中膠體、懸浮物等顆粒物對鎘的吸附和沉淀過程。河流底泥與懸浮物對鎘有很強的吸附作用。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化3.鉛（1）主要來源水體的鉛污染主要來自鉛的冶煉、制造和使用鉛制品的工礦企業(yè)排放的廢水，以及汽油防爆劑(四乙基鉛)隨著汽車尾氣進入大氣，被雨水沖淋進入水體。（2）存在形態(tài)鉛有0、+2和+4三種價態(tài)，但在大多數(shù)天然水體中，多以+2價的化合物形式存在，水體的氧化一還原條件一般不會影響鉛的價態(tài)變化。天然水體中溶解的鉛很少，鉛污染物主要聚集在排放日附近的水體底泥中。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化3.鉛學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化4.鉻（1）主要來源由于風化、地震、火山、風暴、生物轉化等活動，使天然水中含微量的鉻，水體的鉻污染主要來自鉻鐵冶煉、耐火材料、電鍍、制革、顏料等化工生產排出的廢水、廢氣和廢渣。（2）存在形態(tài)鉻的價態(tài)較多，通常有0、+2、+3、+6，在水體中最重要的價態(tài)是+3和+6。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化4.鉻學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化5.砷（1）主要來源水體中砷主要來源于各種砷化合物的工業(yè)生產和應用;含砷農藥的使用;畜牧業(yè)生產中含砷制劑的使用;水生生物的富集作用等。(2)存在形態(tài)砷化合物包括有機砷和無機砷兩種形態(tài)，無機砷的毒性大于有機砷。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化5.砷學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化四、水中有機污染物的遷移轉化(一)耗氧有機物耗氧有機物主要指動、植物殘體和生活工業(yè)產生的碳水化合物、脂肪、蛋白質等易分解的有機物，它們在分解過程中要消耗水中的溶解氧，故稱為耗氧有機物。有氧條件下，耗氧有機物氧化分解為二氧化碳、水、二氧化氮等;無氧條件下，耗氧有機物氧化分解產物為醇類、有機酸、氨氣等。這些降解過程主要是通過化學氧化、光化學氧化和生物化學氧化來實現(xiàn)的。水體中耗氧有機物含量越高，消耗的氧氣越多，水質也越差，說明水體污染越嚴重。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化1.耗氧有機物含量的表示方法水中耗氧有機物的總體相對含量可通過化學需氧量和生化需氧量來表示?；瘜W需氧量又稱化學耗氧量(ChemicalOxygenDemand)，簡稱COD，是利用化學氧化劑(如高錳酸鉀)將廢水中可氧化物質(如有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等)氧化分解，然后根據(jù)殘留的氧化劑的量計算出氧的消耗量，它和生化需氧量一樣，是表示水質污染程度的重要指標。COD的單位為ppm或mg/L。其值越小，說明水質污染程度越輕。生化需氧量簡稱BOD(BiochemicalOxygenDemand)，是指在有氧的條件下，水中微生物分解有機物的生物化學過程所需溶解氧的質量濃度，以O2mg/L表示。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化2.水體中溶解氧的變化25℃時，天然水體中溶解氧(DO)約為8.32mg/L。其主要來源有:水體和污染物中含有的氧;大氣中的氧向水體中的補充;水生植物光合作用放出的氧氣。水體中溶解氧隨溫度升高和鹽度增大而降低，通常秋冬季較高，春夏高溫季節(jié)較低。表層水中的DO值還受水和大氣間氣體交換速率影響，深層水中的DO值受生物作用和水徑流所帶來的富氧水混合及在水中的擴散影響。水體DO值由耗氧作用和復氧作用兩個因索決定。耗氧作用:使水中溶解氧減少的作用。水中氧氣的消耗主要來源于三個方面:有機物被微生物氧化分解;污水中的還原性物質、沉積于水底的淤泥分解;水生植物在夜間的呼吸。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化復氧作用:增加水中溶解氧的過程。其主要來源有三個方面:空氣中氧的溶解補充，即當水中溶解氧含量不飽和時，空氣中的氧便不斷通過水面溶入水中并不斷擴散開來;水中綠色植物的光合作用;溶解氧隨徑流及大氣降水的進入。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化3.耗氧有機物對水中溶解氧的影響學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化4.影響耗氧有機物自凈的因素水溫的影響:水溫高，有機物質氧化分解強烈，水中溶解氧消耗加快，DO值變化曲線最低點會向下移動。反之，水溫低，DO值變化曲線最低點會向上移動。水生生物的影響:水體中的藻類和水草等植物在白天進行光合作用而放出氧氣。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化5.耗氧有機物自凈過程含有機物的污水排入水體后，因含有豐富的有機質作為微生物的食料，所以細菌以非?？斓乃俣却罅糠敝?，細菌繁殖過程中不斷將有機物氧化分解，來獲取它們的能量。水體中溶解氧含量較高時，含碳、氮、磷、硫的有機物被好氧細菌分解為硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、二氧化碳等無機物。好氧氧化分解過程進行得較快，最終產物也比較穩(wěn)定。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化(二)有毒有機物有毒有機物主要包括有機氯農藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、高分子聚合物(塑料、人造纖維、合成橡膠)、染料等有機化合物。對于有毒有機物，僅僅看它的毒性大小是不夠的，還必須考察它進入環(huán)境分解為無毒物的速度快慢如何。一個毒性大而分解快的有機污染物未必比毒性小而分解慢的危害嚴重，有機污染物在水中的遷移轉化主要經過分配作用、揮發(fā)作用、水解作用、光解作用、生物化學作用等過程實現(xiàn)。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化1.分配作用

(1)有機污染物在沉積物和水之間的分配作用有機物與沉積物(顆粒物、土壤等)的作用存在著兩種主要機制:一種是溶解作用，即在水溶液中，土壤有機質(包括水生生物、植物有機質等)對有機物的溶解作用;另一種是吸附作用，即土壤礦物質靠范德華力對有機物的表面吸附，或土壤礦物質靠氫鍵、離子偶極鍵、配合鍵及二鍵等作用對有機物的表面吸附。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化1.分配作用學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化2.揮發(fā)作用揮發(fā)作用是有機物從溶解態(tài)液相轉入氣相的一種物理遷移過程。揮發(fā)速率取決于有機污染物的性質和水體的特征。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化3.水解作用水解反應是有機污染物在水中發(fā)生化學性降解的重要過程。反應中有機物的官能團-X與水中的-OH基團發(fā)生交換。水解作用可以改變有機污染物的分子組成和結構，但并不總是生成低毒產物。水解產物可能比原來的有機物更易或更難揮發(fā)，與pH值有關的離子化水解產物的揮發(fā)性可能為零，而且水解產物一般比原來的有機物更易被生物降解，所以，對于許多有機污染物來說，水解作用是其從環(huán)境中消失的重要途徑。在環(huán)境條件下，可能發(fā)生水解反應的有機物有鹵代烷、胺、酞胺、睛、環(huán)氧化物、氨基甲酸酷、竣酸酷、嶙酸酷、磷酸酷、磺酸酷等。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化4.光解作用陽光供給水環(huán)境大量能量，吸收光的物質將其輻射能轉換為熱能或化學能。植物通過光合作用從CO2合成糖，而水中的有機污染物通過吸收光導致分子的分解，即眾所周知的光解作用，它強烈地影響水體中某些污染物的去向。光解作用是一個真正的污染物分解過程，因為它不可逆地改變了反應物分子。一個有毒化合物的光解產物可能還是有毒的，例如輻射DDT反應產生的DDE，它在環(huán)境中滯留時間比DDT還長。因此，有機污染物的光解作用并不意味著是環(huán)境的去毒作用。有機污染物的光解速率依賴于許多化學因索和環(huán)境因索。光的吸收性質、化合物的反應特性、天然水的光遷移特征以及陽光輻射強度等均是影響光解作用的重要因索。一般可把光解過程分為直接光解、敏化光解(間接光解)和光氧化反應。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化5.生物化學作用進入水體中的污染物，特別是有機污染物，還能發(fā)生生物化學作用。生物化學作用是指污染物通過生物的生理生化作用及食物鏈的傳遞過程發(fā)生特有的生命作用過程。生化作用大致可分為生物降解作用和生物積累作用。有機污染物在水體中的主要遷移轉化途徑如圖3-8所示。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化(三)難降解有機物有機物被微生物降解，轉化為無機物，又由無機物經過生命活動合成各種有機物，這是自然界生物地球化學的基本循環(huán)。1.多氯聯(lián)苯(PCBs)多氯聯(lián)苯是聯(lián)苯環(huán)上的H被Cl取代而形成的一系列氯代物。多氯聯(lián)苯由聯(lián)苯氯化而得，是一系列化合物，根據(jù)氯原子的取代位置和數(shù)量不同，共有210種化合物，統(tǒng)稱為PCBs，結構如圖3-9所示。這類化合物具有極好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可用作絕緣材料、涂料等。學習情景二:水環(huán)境污染及主要污染物的遷移轉化2.有機農藥水體中常見的有機農藥主要為有機氯農藥、有機磷農藥和氨基甲酸酷類農藥。它們通過噴施農藥、地表徑流及農藥廠的污水排入水體中。3.合成洗滌劑肥皂和合成洗滌劑是人們日常生活不可缺少的洗滌用品。肥皂為脂肪酸鈉、鉀或錢鹽，而合成洗滌劑的主要成分是表面活性劑。合成洗滌劑除有效成分表面活性劑和增凈劑外，還有漂白劑、熒光增白劑、抗腐蝕劑、泡沫調節(jié)劑、酶等輔助成分。

4.油類污染物油類污染物主要來自含油廢水，主要含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等。油類污染物的生物降解具有如下特點:耗氧量大，有實驗數(shù)據(jù)顯示，使1升原油降解可以消耗30萬倍體積海水的含氧量;降解速率緩慢，尤其在低溶氧或重金屬存在條件下，不易降解;對毒性強的組分不能降解。學習情景三:水體富營養(yǎng)化一、水體富營養(yǎng)化概述(一)水體富營養(yǎng)化的概念水體富營養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質大量進入湖泊、河日、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。(二)水體富營養(yǎng)化的類型1.按照形成原因可將水體富營養(yǎng)化分為天然富營養(yǎng)化和人為富營養(yǎng)化。天然富營養(yǎng)化:自然界的許多湖泊，它們在數(shù)千萬年前，或者更遠年代的幼年時期，處于貧營養(yǎng)狀態(tài)。人為富營養(yǎng)化:隨著工農業(yè)生產大規(guī)模迅速發(fā)展，“城市化”現(xiàn)象愈加明顯，不斷增長的人日集中在一些水源豐富的特定的地區(qū)。學習情景三:水體富營養(yǎng)化2.按發(fā)生富營養(yǎng)化的水體不同，富營養(yǎng)化分為兩種類型。發(fā)生在海洋的水體富營養(yǎng)化，稱為“赤潮”;發(fā)生在江河湖泊的水體富營養(yǎng)化，稱為“水華”。赤潮又稱紅潮，國際上通稱為“有害藻華”，是海洋中某一種或幾種浮游生物在一定環(huán)境條件下爆發(fā)性繁殖或高度聚集，引起海水變色，影響和危害其他海洋生物正常生存的災害性生態(tài)異?，F(xiàn)象。由于浮游生物常具有各種顏色，大量漂浮在水中會使水面呈現(xiàn)紅、藍、棕、白等各種不同的顏色，因此，赤潮不一定是紅色，而是各種色潮的統(tǒng)稱。學習情景三:水體富營養(yǎng)化3.水體富營養(yǎng)化程度判別目前，雖有多種水體富營養(yǎng)化判別標準，但尚未統(tǒng)一，其中以基于營養(yǎng)鹽因子的判別標準和多因子判別標準最為典型。目前常采用多因子判別標準，該方法的優(yōu)點是可全面考慮相關的外界影響因索;缺點是容易混淆各因索之間的關系，特別是對于諸判別因子分屬不同營養(yǎng)級別時，并不能做出唯一的判定結果。學習情景三:水體富營養(yǎng)化學習情景三:水體富營養(yǎng)化二、水體富營養(yǎng)化過程(一)藻類原生質的生成在適宜的光照、溫度、pH值和具備充足營養(yǎng)物質的條件下，天然水體中的藻類進行光合作用(R)合成本身的原生質，其總反應式為:從反應式可知，在藻類繁殖所需要的各種成分中，成為限制性因索的是氮和磷。所以藻類繁殖的程度主要取決于水體中這兩種成分的含量，并且已經知道，能為藻類吸收的是無機形態(tài)的含磷、含氮的營養(yǎng)物。學習情景三:水體富營養(yǎng)化(二)水體中的藻類水體中的藻類作為富營養(yǎng)化污染的主體，可分為四種類型，它們是藍綠藻類、綠藻類、硅藻類和有色鞭毛蟲類。(三)水體中的營養(yǎng)物質對水體中的藻類來說，營養(yǎng)物質是指那些促進其生長或修復其組織的能源性物質。由原生質的合成反應式可見，關鍵性的營養(yǎng)物質是氮和磷的各種化合物。1.氮、磷的主要來源水體中過量的氮、磷既來源于外污染源也來源于內污染源。外污染源:水體中過量的氮、磷等營養(yǎng)物質主要來自未加處理或處理不完全的工業(yè)廢水和生活污水、有機垃圾和家畜家禽糞便以及農施化肥，其中最大的來源是農田上施用的大量化肥。內污染源:湖泊底泥和底泥沉積物。底泥是湖泊的重要組成部分，其含有大量的營養(yǎng)學習情景三:水體富營養(yǎng)化2.水體中氮、磷的轉化水體中所含氮化合物有多種形態(tài)，包括有機氮、氨態(tài)氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮等。錢鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽都可重新由植物作為營養(yǎng)吸收。在厭氧條件下，少數(shù)自養(yǎng)菌能利用葡萄糖使硝酸鹽還原成NH3

,N2或N20。此過程稱為反硝化或脫氮作用。學習情景三:水體富營養(yǎng)化水體中磷化合物也有多種化學形態(tài)，且在水體中各種形態(tài)間也會發(fā)生相互轉化，但藻類優(yōu)先攝取的可能是可溶性正磷酸鹽。水體中磷的主要存在形態(tài)及轉化途徑見圖。學習情景三:水體富營養(yǎng)化學習情景三:水體富營養(yǎng)化三、水體富營養(yǎng)化的危害在自然條件下，湖泊會從貧營養(yǎng)過渡到富營養(yǎng)，進而演變?yōu)檎訚珊完懙?，這是一個極為緩慢的過程。但由于人類活動所引起的水體富營養(yǎng)化，可在短期內使水體由貧營養(yǎng)變?yōu)楦粻I養(yǎng)狀態(tài)。富營養(yǎng)化對水環(huán)境造成以下影響:(一)水的透明度降低(二)水中溶解氧變化異常環(huán)境化學

目錄模塊一緒論模塊二大氣環(huán)境化學模塊三水環(huán)境化學模塊四土壤環(huán)境化學模塊五生物環(huán)境化學模塊六環(huán)境化學研究方法與實驗模塊四土壤環(huán)境化學教學目標1.知道土壤的組成與性質；2.理解重金屬等污染物在土壤中的遷移轉化；3.理解土壤中有機污染物的變化過程；4.學會土壤分析的方法；5.學會分析現(xiàn)實出現(xiàn)的土壤污染的原因及控制方法。模塊四土壤環(huán)境化學環(huán)境案例1、我國土壤現(xiàn)狀2、甘肅徽縣血鉛事件3、毒大米毒蔬菜事件4.1土壤環(huán)境化學基礎知識（一）土壤的形成4.1土壤環(huán)境化學基礎知識（一）土壤的形成4.1土壤環(huán)境化學基礎知識（一）土壤的形成

圖4-2直接發(fā)育于基巖之上的基本的綜合土壤剖面圖4.1土壤環(huán)境化學基礎知識（二）土壤的組成4.1土壤環(huán)境化學基礎知識（二）土壤的組成1、土壤礦物質

（1）原生礦物（2）次生礦物

2、土壤有機質

3、土壤生物

4、土壤溶液

5、土壤空氣4.1土壤環(huán)境化學基礎知識（三）土壤的基本性能1.土壤吸附性土壤具有吸附并保持固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)物質的能力，稱為土壤的吸附性能。（1）土壤膠體的性質

①具有巨大的比表面積與表面能

②膠體粒子具有表面電荷

③土壤膠體的凝聚性和分散性（2）土壤膠體的離子交換吸附

①土壤膠體的陽離子交換吸附

②土壤膠體的陰離子交換吸附4.1土壤環(huán)境化學基礎知識2、土壤的酸堿性（1）土壤酸度①活性酸度：H+的濃度②潛在酸度4.1土壤環(huán)境化學基礎知識（2）土壤堿度土壤溶液中OH-離子的主要來源，是CO32-和HCO3-的堿金屬（Na+、K+）及堿土金屬（Ca2+、Mg2+）的鹽類。

（3）土壤的緩沖能力①土壤溶液的緩沖作用②土壤膠體的緩沖作用4.1土壤環(huán)境化學基礎知識3.土壤的氧化還原性土壤中的主要氧化劑有土壤中的氧氣、NO3-離子和高價金屬離子。土壤中的主要還原劑有有機質和低價金屬離子。4.1土壤環(huán)境化學基礎知識（四）土壤是復雜的綜合體（1）培育植物（2）推動物質循環(huán)（3）保存水資源（4）防止災害（5）自凈能力4.2土壤環(huán)境污染1.土壤污染的概念土壤污染是指由于人類活動所產生的物質(污染物)，通過多種途徑進入土壤，其數(shù)量和速度超過了土壤的容納能力和凈化速度，因而使土壤的性質、組成及性狀等發(fā)生變化，使污染物的積累過程逐漸占優(yōu)勢，破壞了土壤的自然動態(tài)平衡，從而導致土壤自然功能失調、土壤質量惡化、影響作物的生長發(fā)育、產品的產量和質量下降，產生一定的環(huán)境效應(水體或大氣發(fā)生次生污染)，并可通過食物鏈對生物和人類構成危害。4.2土壤環(huán)境污染2.土壤污染源和污染物土壤污染源：①化肥和農藥；②廢物（廢渣、污水和垃圾等）的處理場所；③大氣或水體中的污染物質的遷移、轉化；④某些元素的富集中心或礦床周圍。

土壤污染物：①有機物質；②氮素和磷素化學肥料；③重金屬；④放射性元素；⑤有害微生物類。4.2土壤環(huán)境污染3、土壤的自凈作用和污染防治方法土壤的自凈能力主要來自于土壤顆粒物層對污染物有過濾、吸附等作用，土壤微生物有強大生物降解的能力，土壤本身對酸堿度改變具有緩沖能力以及大量的土壤膠體表面能降低反應的活化能，成為很多污染物轉化反應的良好催化劑。此外，土壤空氣中的氧可作為氧化劑，土壤水分可作為溶劑，這些也都是土壤的自凈因素。4.3土壤中重金屬遷移轉化（一）土壤的重金屬污染及危害（1）影響植物生長（2）影響土壤生物群的變化及物質的轉化（3）影響人體健康

①通過揮發(fā)作用進入大氣。②受水特別是酸雨的淋溶或地表徑流作用。③植物吸收并積累土壤中的重金屬，通過食物鏈進入人體。4.3土壤中重金屬遷移轉化（二）重金屬在土壤中的存在形態(tài)重金屬進入土壤后，可以可溶性自由態(tài)或絡離子的形式存在于土壤溶液中；被土壤膠體所吸附，或以各種難溶化合物的形態(tài)存在。4.3土壤中重金屬遷移轉化（三）重金屬在土壤中的遷移轉化

1.土壤中重金屬的物理遷移

2.土壤膠體對重金屬的吸附（1）重金屬元素在土壤溶液中呈膠體狀態(tài)。（2）土壤中存在的有機和無機膠體對金屬離子的吸附固定。

土壤膠體對重金屬的吸附作用通常分為非專性吸附和專性吸附。

非專性吸附：

專性吸附：4.3土壤中重金屬遷移轉化3.重金屬離子的配位作用土壤重金屬可與土壤中的各種無機配位體和有機配位體發(fā)生配位作用。4.土壤中重金屬的沉淀和溶解在高氧化環(huán)境中，Eh較高，釩、鉻呈氧化態(tài)，形成可溶性釩酸鹽、鉻酸鹽等，具有極強的遷移能力，而鐵、錳則相反，形成高價難溶性化合物沉淀，遷移能力很低。4.3土壤中重金屬遷移轉化5.土壤微生物的固定和活化（1）胞外絡合作用（2）胞外沉淀作用（3）金屬的微生物轉化4.3土壤中重金屬遷移轉化6.土壤根際的富集和降毒（1）根際氧化還原屏障形成（2）根際pH屏障形成（3）根系分泌物的絡合作用4.3土壤中重金屬遷移轉化（四）土壤中有毒的重金屬

重金屬中毒機理生物機體中含巰基（-SH）的酶與外來重金屬的反應：4.3土壤中重金屬遷移轉化1、汞汞在土壤中可能以多種不同的形態(tài)存在，如無機汞有HgS、HgO、HgCO3、HgHPO3，HgSO4，HgCl2等。4.3土壤中重金屬遷移轉化2．鎘鎘在土壤中只能以二價簡單離子或簡單配離子的形式存在于土壤溶液中，如Cd2+、CdCl+、CdSO4，CdHCO3+等。Cd2+與有機配體形成配合物的能力很弱，故土壤中有機結合態(tài)的鎘較少。鎘還以CdCO3、Cd3(PO4)2、Cd(OH)2、CdS等難溶的形態(tài)存在于土壤中。4.3土壤中重金屬遷移轉化3.鉻在低氧化還原電位的條件下，鉻以三價形態(tài)存在，在低pH時為Cr3+，高pH時為CrO2-；在高氧化還原電位條件下，鉻以六價形態(tài)存在，在低pH時為Cr2O72-，在高pH時為CrO42-。4.3土壤中重金屬遷移轉化4、鉛在正常的上壤環(huán)境條件下，Pb(Ⅱ)是僅有的穩(wěn)定狀態(tài)，土壤中鉛主要是Pb(OH)2、PbCO3、Pb3(CO3)2(OH)2、Pb3(PO4)2、PbS等難溶化合物。5．砷土壤中砷主要以含氧酸鹽的形式存在，有砷酸根和亞砷酸根。4.4土壤中農藥的遷移轉化農藥包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑以及其他如殺螨劑、殺鼠劑、引誘劑、忌避劑、植物生長調節(jié)劑和配制農藥的助劑等。

4.4土壤中農藥的遷移轉化（一）農藥的分類4.4土壤中農藥的遷移轉化（一）農藥的分類4.4土壤中農藥的遷移轉化（二）農藥在土壤中的遷移轉化1.土壤對農藥的吸附作用（1）異性電荷相吸指帶負電土壤組分與呈正離子狀態(tài)的農藥通過靜電引力相吸引；（2）非專一的物理性鍵合。這是范德華引力起作用，這種作用力發(fā)生在被吸