环境化学复习.doc

环境化学课程重点回顾 第一章 绪论 “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。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支”。 污染物的定义 进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物。 环境化学的研究特点： 从微观的原子、分子水平上，研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径； 其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。 20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题，没有把环境问题与自然生态、社会因素联系起来 1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，第一次把环境问题与社会因素联系起来 1992年，联合国在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会（环境保护与经济、社会协调发展），这是上世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。 2002年，在南非约翰内斯堡召开了联合国可持续发展大会。 哥本哈根世界气候大会全称《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议，于2009年12月7－18日在丹麦首都哥本哈根召开。 我国分别在1973、1983、1989、1996、2002、2006年召开了六次全国环境会议，推动了我国环境保护事业的发展和人们对环境认识的发展 第二章 大气环境化学 要求： 了解大气的层结结构、主要污染物、运动规律 掌握污染物迁移过程、光化学烟雾/硫酸型烟雾形成机理 了解大气污染数学模式、酸雨、温室效应臭氧层破坏 大气温度（密度）层结：静大气的温度（密度）在垂直方向上的分布。 影响大气污染物迁移的因素: 风和大气湍流的影响（湍流模型）：风：下风向；大气湍流：各方向 天气形式和地理地势的影响：海陆风、市郊风、山谷风 光化学反应过程 光化学反应条件 1 光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。 （外因） 2 分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。（内因） 另外，光被分子吸收的过程是单光子过程 光量子能量与化学键关系：光量子能量（ c—光速 2.9979×1010 cm/s，λ—光量子波长， h—普朗克常数，6.626×10-34J·S /光量子） 若一个分子吸收一个光量子，1mol分子吸收的总能量： 波长大于700 nm 的光就不能引起光化学离解 大气中重要吸光物质的光离解 O2、N2的光离解 氧分子的键能为493.8kJ/mol，对应波长243nm，通常认为240nm以下的紫外光可以引起氧的光解。 N2键能较大，为939.4 kJ/mol，对应光波长为127nm，因此，N2的光离解限于臭氧层以上 O3的光离解 在平流层中，O2光解产生的O可与O2发生如下反应: 这一反应是平流层中O3的来源，也是消除O的主要过程。它不仅吸收了来自太阳的紫外光而保护了地面的生物，同时也是上层大气能量的一个储库。 O3的光解反应： O3的离解能很低，键能为101.2kJ/mol，相对应的光吸收波长为1180nm，因此在紫外光和可见光范围内均有吸收,主要吸收来自波长小于290nm的紫外光。 NO2的光离解 NO2的键能为300.5 kJ/mol，在大气中活泼，易参加许多光化学反应，是城市大气中重要的吸光物质，在低层大气中可以吸收全部来自太阳的紫外光和部分可见光，在 290-400nm 范围内有连续光谱，在对流层大气中具有实际意义 已知臭氧唯一人为来源 大气中重要自由基来源 HO和HO2自由基的来源 清洁空气中 O3 的光离解是大气中HO的主要来源：HNO2 的光离解是污染大气中HO 的主要来源,污染大气中 HNO2 和 H2O2 的光离解 大气中醛的光解尤其是甲醛的光解是HO2的主要来源 甲基：乙醛和丙酮的光解，生成大气中含量最多的甲基，同时生成两个羰基自由基。 烷基： O和HO与烃类发生H摘除反应生成烷基自由基 甲氧基：甲基亚硝酸脂和甲基硝酸脂的光解产生甲氧基 过氧烷基：烷基与空气中的氧结合形成过氧烷基 氮氧化物的转化 NOX的人为来源主要是矿物燃料的燃烧、汽车尾气和固定的排放源等。另外，燃烧过程中氧和氮在高温下化合的主要链反应机制为： HO引起光化学烟雾的形成过程 由于HO基自由基引发一系列烷烃的链反应，得到RO2、HO2等，使得NO迅速氧化成NO2，同时O3得到积累，以致成为光化学烟雾的重要产物 RH+HO→R+H2O R+O2 →RO2 RO2+NO → RO+NO2 RO+O2 →RCHO+HO2 HO2+NO →HO+NO2 光化学烟雾的形成 大气中碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应产生二次污染物，这种由