环境化学自考复习大纲.doc

《环境化学》自考复习大纲 第一章 绪 论1、造成环境污染的因素有物理的、化学的、生物的三个方面2、环境化学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3、环境化学的研究领域和分支学科主要有环境分析化学、各圈层的环境化学、环境生态化学和环境工程化学等四个方面 4、环境化学的核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应环境本身是一个多因素的开放性体系，变量多、条件较复杂；化学污染物在环境中的含量较低，且易在环境中发生变化5、环境化学的发展动向： 国际上：① 重视元素的生物地球化学循环及其相互耦合研究；② 重视化学品的安全评价；③ 重视臭氧层破坏、气候变暖、酸沉降等全球性环境问题的研究 在中国：① 重视以有机污染为主的水质污染研究；② 重视以大气颗粒物和SO2为主的城市空气污染的研究；③ 重视工业有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染研究； 重点包括防治环境污染和保护自然生态两个方面6、环境污染物主要来自工业、农业、交通运输和生活等四方面7、污染物的环境效应可分为环境物理效应、环境化学效应和环境生物效应8、污染物的迁移是指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。

主要有机械迁移、物理-化学迁移和生物迁移等9、污染物的转化是指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变其存在形态或转变为另一种物质的过程 物理过程包括：蒸发、渗透、凝聚、吸附和放射性元素蜕变等； 化学作用包括：光化学氧化、氧化还原和配位络合、水解等； 生物作用包括：吸收同化、代谢降解等10、汞在环境中的迁移循环 见第10页 图1-2 第二章 大气环境化学1、 大气温度层结：是指静大气的温度在垂直方向上的分布； 对流层中随海拔高度的升 高，一般是温度下降2、 大气密度层结：是指静大气的密度在垂直方向上的分布；在对流层中随海拔高度的升高，一般是密度减小 3. 根据大气的温度层结、密度层结和运动规律，可将大气划分为对流层、平流层、中间层、热层和逸散层4、大气逆温可分为近地层逆温和自由大气逆温两种，其中近地面层的逆温可分为辐射逆温、平流逆温、融雪逆温和地形逆温等；自由大气的逆温有乱流逆温、下沉逆温和锋面逆温等5、影响大气污染物迁移的因素：空气的机械运动（风、湍流）、由于天气形势和地理地势造成的逆温现象及污染源和污染物本身的特性等。

6、MMD表示最大混合层高度，当其小于1500米时，城市会普遍出现污染现象7、光物理过程：物质（包括分子、原子、自由基或离子等）吸收光子后由基态变为激发态，激发态再变为基态（主要是发生光辐射跃迁），在这个过程中没有产生新的化学物质这一过程即称为光物理过程8. 光化学过程：物质吸收光子后由基态变为激发态，后者再发生光离解或与其它物质发生化学反应，在这个过程中产生了新的化学物质 9．光催化反应过程：在有光光催化剂（或光敏剂）存在条件下才能发生的光化学反应过程10．自由基：由共价键均裂所形成的化学碎片，其上有未配对的电子，所以十分活跃，反应性强11．试写出大气中HO和HO2的形成反应（见第28页） ①大气中HO的形成： 清洁大气：O3+hv→O+O 2 O+H2O→2HO 污染大气： HNO2+ hv→HO+NO H2O2+hv→2HO ②大气中HO2的形成：甲醛光解：H2CO + hv→H+HCO H+O2+M→HO2+M HCO+O2→HO2+CO亚硝酸酯类：CH3ONO+hv→CH3O+NO CH3O+O2→HO2+H2CO H2O2+hv→2HO HO+H2O2→HO2+H2O HO+CO→CO2+H H+O2→HO212、请写出乙烷和NOX存在时，经光氧化形成PAN的反应。

C2H6+HO→C2H5+H20 C2H5+O2+M→C2H5O2C2H5O2+NO→C2H5O+NO2 C2H5O+O2→CH3CHO+HO2CH3CHO+hv→CH3CO+H CH3CO+O2→CH3C(O)-O-OCH3C(O)-O-O+NO2→CH3C(O)-0-0-NO213．请写出CH4在大气中的反应及其危害CH4+HO→CH3+H2O CH4+O→CH3+HO CH3+O2→CH3O2由于大气中的HO和O主要来自O3的光解，通过上述反应，CH4不断消耗O，可导致O3层破坏；同时生成的CH3O2是一种强氧化剂，可将NO氧化成NO2，故可加重酸雨的形成，此外，CH4还是一种温室气体CH3O2+NO→NO2+CH3O CH3O+NO2→CH3ONO2 CH3O+O2→HO2+H2CO14、光化学烟雾的概念及其组成、形成条件和机理（见第47-51页）1）光化学烟雾是指由含NOX和CHX等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生O3、PAN和醛类等二次污染物 ，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。

它的形成过程涉及以下的12个最基本反应： （2）光化学烟雾的形成条件和机理：NO2+hv→NO+O O+O2+M→O3+M NO+O3→NO2+O2自由基传递反应：RH+HO+O2→RO2+H2O RCHO+HO+O2→RC(0)-O-O+H2O RCHO+hv+2O2→RO2+HO2+CO HO2+NO→NO2+HO RO2+NO+O2→NO2+R’CHO+HO2 RC(O)-0-0+NO+O2→NO2+RO2+CO2终止反应：HO+NO2→HNO2 RC(O)-O-O+NO2→RC(O)-O-O-NO2 RC(O)-O-O-NO2→RC(0)-0-0+NO2光化学烟雾的控制对策：减少NOX和CHX等汽车尾气的排放量，同时加强对汽车尾气的治理；特别是要减少反应活性高的有机污染物的排放，如稀烃等有机污染物中活性大致有如下顺序：有内双键的稀烃>=烷基或三烷基芳烃和有内外双键的稀烃>乙烯>单烷基芳烃>C5以上的烷烃>C2-C5的烷烃15、大气中SO2的转化过程（见第56-63页）：主要有气相氧化（又称均相氧化）和液相氧化（又称非均相氧化），其中气相氧化主要有:①直接光氧化，②被自由基HO、HO2和O等氧化；液相氧化主要包括：①O3和H2O2对SO2的氧化，②金属离子对SO2的催化氧化（特别Mn2＋、Fe3＋ 及其共存时的催化氧化）。

1）SO2的气相氧化主要包括SO2的直接光氧化、SO2被自由基氧化（HO、HO2、CH3CHOO、CH3O2）、SO2被氧分子（O）氧化；（2）SO2的液相氧化主要包括SO2的溶解、O3和H2O2对SO2的氧化、金属离子对SO2液相氧化的催化作用等16、硫酸烟雾型污染 硫酸烟雾主要是由于燃烧煤炭而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸及其盐等颗粒物所造成的大气污染现象 硫酸烟雾又称为伦敦烟雾、还原性烟雾，由于大多呈黄色，所以又称黄色烟雾而光化学烟雾又称洛杉矶烟雾、氧化性烟雾由于它多呈蓝色，故又称蓝色烟雾 17、酸沉降：是指大气中的酸性物质迁移到地面的过程，它一般可以分为干沉降和湿沉降两个类型；干沉降是指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程；湿沉降是指大气中的酸性物质以降水形式迁移到地面的过程 酸雨是指降水PH<5.0的降水，酸雨的概念于1872年由英国的R.A.Smith观察到，并首先提出“酸雨”这个名词我国酸雨的特征有四：（1）、降水年平均小于5.6的地区主要分布在秦岭淮河以南，而以北地区则较少；（2）、我国降水中SO42-含量高，SO42-与NO3-之比为8-10:1，而国外发达国家只有2：1左右；不过我国沿海地区及一些大中城市的降水有朝SO42-与NO3-复合污染方向转化之趋势，并逐渐接近国外发达国家的情况。

4）、我国酸雨形成以低层大气中的液相氧化为主，大气颗粒对酸雨贡献较大，而国外发达国家则以气相氧化为主18、酸雨的形成过程或机理：（1）、氧化成核作用（或过程）：简称氧化成核，是指大气中的SO2和NOX等经过一系列的氧化反应生成硝酸、硫酸及其盐类的过程；（2）、云内消除作用（或过程）：又称雨除作用，是指大气中的NOX和SO2等气态污染物在大气中经过一系列的氧化过程形成硝酸、硫酸及其盐类，后者在大气中成为凝聚核，再吸收NOX、SO2或水蒸气，形成云滴，云滴再长大，并吸收SO2、H2O，同时凝聚核相互碰撞合并形成雨滴的过程云下清除过程：又称冲刷作用， 是指大气中NOX、SO2的等气态污染物经过氧化成核、云内清除作用形成雨滴，在大气中因重力的作用下降过程中吸收大气中的NOX、SO2、H2O，同时增加大气中凝聚核冲刷一并带至地表的过程增溶作用：某些有机化合物如表面活性剂等存在于水溶中时，可增加一些难溶于水的有机污染物在水溶液中的溶解度的一种现象 19、大气颗粒物/气溶胶（Aerosol）：(1)、大气是由各种固体或液体微粒均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，这一体系即称之为气溶胶体系2）、气溶胶体系中分散的各种粒子即称为大气颗粒物（3）、一次颗粒物：直接从污染源排放出来的颗粒物（4）、二次颗粒物：从污染源产生的一次颗粒物或一次污染物之间的相互反应，或这些组分与大气成分（包括受太阳光线照射）之间发生反应，而产生的新的颗粒物。

5）、TSP：即总悬浮颗粒物，是指大气中颗粒直径在100um以下的大气颗粒物的总和TSP一般可分为：降尘（φ在100um－10um之间）、飘尘（φ小于10um）和可吸入粒子（或颗粒物），一般用IP表示：是指易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子，目前国际标准组织（ISO）建议将其定义为Dp ≤ 10um的大气颗粒物6）、Whitby等人依据大气颗粒物的表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模，并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿按这个模型，可把大气颗粒物分成三种模结构：即爱根核模（Dp<0.05um）、积聚模（0.05um ≤ Dp ≤ 2um）和粗粒子模（Dp>2um）详见P76-77及图2-23（7）、大气颗粒物对酸雨的形成有2个方面的影响，一是对SO2等气态污染物转化有促进作用；二是对大气中的酸性物质有中和或缓冲作用 (8)、大气中颗粒物的去除过程，包括干沉降和湿沉降两种方式20、常见的温室气体主要有CO2、CH4、CO、CH3CHCL2、O3和氟利昂(CFC11和CFC12)等21、O3层形成与耗损的化学反应 （1）、O3层形成反应：O2+hv→2O (λ<=243nm) 2O+2O2+M→2O3+M 总反应：3O2+hv→2O3（2）、O3的消耗过程：a. O3光解: O3+hv→O2+O (210nm<λ<290nm)b.活性物种(Y)的催化反应过程：Y+O3→YO+O2 YO+O→Y+O2总反应：O3+O→2O2已知的物种有NOX(N2O、NO、NO2)、HOX(H、HO、HO2)、CLOX(CL、CL。