[理化生]环境化学教案

1、1环境化学教案环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的存在、特性、行为和效应的化学原理与方法的科学。本课程依次讲解大气、水、岩石（土壤）各圈层的环境化学之后，对典型污染物在各圈层之间的迁移转化规律做了专门论述。通过学习使学生了解环境化学在环境科学中和解决环境问题上的作用，环境化学研究的内容、特点和发展动向。使学生掌握主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程，具备一定的处理实际环境问题的思路、方法和技术。第一章绪论目的要求：目的是要求学生掌握对现代环境问题认识的发展以及对环境化学提出的任务 重点要求：1、了解环境化学的内容、作用及其地位。2、了解环境化学各分支学科的发展动向。3、掌握环境污染物和化学污染物的分类及主要组成。4、环境效应的基本概念。5、环境污染物在环境各圈层的迁移转化过程（了解） 。 时间安排：2 学时 【讲解内容】 11 环境化学一、环境问题 次生环境问题：生态破坏 ：1、环境污染 2、可持续发展二、环境化学 1、环境化学的概念 2、环境化学的任务、内容及特点 3、环境化学的发展动向 （1）环境分析化学 各圈层环境化学 环境工程化学12 环境污染物2一、环境

2、污染物的类别1、人类社会不同功能产生的污染物 工业 农业 交通运输 生活2、化学污染物 元素 有机氮化合物 无机物 有机卤化合物 有机化合物和烃类 有机硫化合物 金属有机和准金属有机化合物 有机磷化合物 含氧有机化合物二、 环境效应及其影响因素1、环境物理效应 2、环境化学效应 3、环境生物效应 三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介1. 污染物的迁移与转化 2、迁移方式3、转化方式 4、污染物在多介质中的迁移、转化和循环 作业要求：第二章 大气环境化学目的要求：了解大气的层结结构，大气中的主要污染物，大气运动的基本规律。掌握污染物遵循这些规律而发生的迁移过程，特别是重要污染物参与光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理。了解描述大气污染的数学模式和酸雨、温室效应以及臭氧层破坏等全球性环境问题。本章重点：1、大气结构。大气中的主要污染物及其迁移。 2、光化学反应基础。 3、重要的大气污染化学问题3及其形成机制。 4、重要污染物参与光化学烟雾的形成过程和机理。教学难点：1、大气运动的基本规律。2、污染物遵循基本规律和发生的迁移过程。3、污染物参与光化学烟雾的形成过程和机理。时间安排：1

3、6 学时【讲解内容】 21 大气中污染物的转移第一节、大气的组成及其主要污染物一、大气的组成二、大气垂直分层:图 1 大气温度的垂直分布 图 2 大气密度的垂直分布大气垂直递减率三、基本气象要素 四、大气主要污染物第二节 大气中污染物的迁移辐射逆温层四 绝热过程与干绝热过程五 大气稳定度的判定六 影响大气污染物迁移的因素1、 风和大气湍流的影响 2、天气形势和地理地势的影响2、22 大气中污染物的转化4一、光化学反应基础1、 光化学反应过程什么是光化学反应？初级过程： A + h A*次级过程： 举例： HCl + h H + ClH + HCl H2 + ClCl + Cl Cl22、 量子产率（简单介绍）3、 大气中重要吸光物质的光离解（1） 氧分子和氮分子的光离解O2 + h O + ON2 + h N + N（2） 臭氧的光离解O3 + h O + O2（3） NO2 的光离解NO2 + h NO + O（4） 亚硝酸和硝酸的光离解HNO2 + h HO + NOHNO2 + h H + NO2HNO3 + h HO + NO2（5） 二氧化硫对光的吸收SO2 + h SO 2

4、*（6） 甲醛的光离解H2CO + h H + HCOH2CO + h H2 + CO（7） 卤代烃的光离解5CH3X + h CH 3 + X二、大气中重要自由基的来源1、 大气中 HO 和 HO2 自由基的浓度2、 大气中 HO 和 HO2 自由基的来源HO 来源一： O3 + h O + O2O + H2O 2HOHO 来源二： HNO2 + h HO + NOH2O2 + h 2HOHO2 的来源：H2CO + h H + HCOH + O2 + M HO2 + MHCO + O2 HO2 + CO3、 R、RO 和 RO2 等自由基的来源大气中存在最多的烷基是甲基，主要来源是：CH3CHO + h CH3 + HCOCH3COCH3 + h CH3 + CH3CO烷基自由基：RH + O R + HORH + HO R + H2O甲氧基：CH3ONO + h CH3O + NOCH3ONO2 + h CH3O + NO2过氧烷基： R + O2 RO2三、氮氧化物的转化1、 大气中的含氮化合物62、 氮氧化合物和空气混合体系中的光化学反应NO2 + h NO + OO + O

5、2 + M O3 + MO3 + NO NO2 +O23、 氮氧化物的气相转化（1） NO 的氧化NO + O3 NO2 + O2NO + RO2 NO2 + RONO + HO2 NO2 + HONO + HO HNO2NO + RO RONO（2） NO2 的转化NO2 + HO HNO3NO2 + O3 NO3 + O2NO2 + NO3 N2O5（3） PANCH3CO + O2 CH3COOOCH3COOO + NO2 CH3COOONO24、氮氧化物的液相转化（补充内容）四、碳氢化合物的转化1、 大气中主要的碳氢化合物2、 碳氢化合物在大气中的反应（1） 烷烃的反应RH + HO R + H2ORH + O R + HO（2） 稀烃的反应与 HO 发生加成反应和氢原子摘除反应73、 光化学烟雾现象什么是光化学烟雾（1）光化学烟雾的日变化曲线 （2）烟雾箱模拟曲线4、 光化学烟雾形成的简化机制引发反应：NO 2 + h NO + OO + O2 + M O3 + MNO + O3 NO2 + O2自由基传递反应：RH + HO RO2 + H2ORCHO + HO RC（O）

6、O 2 + H2ORCHO + h RO2 + HO2 + COHO2 + NO NO2 + HORO2 + NO NO2 + RCHO + HO2RC（O ）O 2 + NO NO2 + RO2 +CO2终止反应：HO + NO 2 HNO3RC（O ）O 2 + NO2 RC（O ）O 2NO2RC（O ）O 2NO2 RC（O ）O 2 + NO25、 光化学烟雾的控制对策五、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染1、 二氧化硫的气相氧化（1） SO2 的直接光氧化3SO2 + O2 SO4 SO3 + O或 SO2 + SO4 2SO3（2） SO2 被自由基氧化SO2 与 HO 的反应HO + SO2 HOSO2HOSO2 + O2 HO2 + SO38SO3+ H2O H2SO4与其他自由基反应CH3CHOO + SO2 CH3CHO + SO3HO2 + SO2 HO + SO3CH3O2 + SO2 CH3O + SO32、 二氧化硫的液相氧化3、 硫酸烟雾型污染六、酸性降水1、 降水的 pH2、 降水 pH 的背景值3、 降水的化学组成（1） 降水的组成大气中固定气体成分 无机物 有机物 光化学反应产物 不溶物（2） 降水中的离子成分4、 酸雨的化学组成SO2 + O SO3SO3 + H2O H2SO4SO2 + H2O H2SO3HSO3 + O H2SO4NO + O NO22NO2 + H2O HNO3 + HNO25、 影响酸雨形成的因素（1） 酸性污染物的排放及其转化条件 （2） 大气中的氨（3） 颗粒物酸度及其缓冲能力（4） 天气形势的影响七、大气颗粒物1、 颗粒物的粒度及表面性质（1） 颗粒物的粒度分布9总悬浮颗粒物 飘尘 降尘 可吸入粒子（2） 大气颗粒物的三模态2、 大气颗粒物的化学组成（1） 无机颗粒物 （2） 有机颗粒物3、 大气颗粒物的去除过程（1） 干沉降（2） 湿沉降八、温室气体和温室效应九、臭氧层的形成与耗损1、 臭氧层形成与耗损的化学反应生成：3O 2 + h 2O3消耗：O 3 + h O2 + OO3 + O 2O22、 南极的臭氧洞现象23 大气污染数学模式（补充内容）作业要求：第三章 水环境化学目的要求：了解天然水的基本性质，掌握无机污染物在水体中进行沉淀溶解

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