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第二章 气体有机污染 环境工程专业 §2-1 空气环境的有机本底和物质循环 一、地球表面空气的形成与组成 §2-1 空气环境的有机本底和物质循环 §2-1 空气环境的有机本底和物质循环 氧循环 §2-1 空气环境的有机本底和物质循环 氮循环 §2-1 空气环境的有机本底和物质循环 §2-1空气环境的有机本底和物质循环 §2-2 空气有机污染源和污染物 §2-2 空气有机污染源和污染物 §2-2 空气有机污染源和污染物 §2-2 空气有机污染源和污染物 §2-2 空气有机污染源和污染物 §2-2 空气有机污染源和污染物 稠环芳烃的结构 稠环芳烃的来源 稠环芳烃形成机理 稠环芳烃形成机理 稠环芳烃形成机理 卤代稠环芳烃 吸入烟草烟雾：有机物燃烧不完全产生稠环芳烃。 激发态有机物的物理过程和化学反应 重要（光）氧化剂在水溶液中的标准氧化还原电势(25℃) 烷烃与氧反应的速度常数 烯烃与氧反应的速度常数 芳烃与氧原子反应的速度常数 烯烃与臭氧反应的速度常数 光化学烟雾 三、间接光解 烷烃与OH自由基的氧化 2. 氢氧自由基的氧化反应 与烷烃的反应 氢原子愈活泼，烷基 愈稳定；反应速度越快 Ⅰ. 甲烷可能是所有大气碳氢化合物中反应活性最低的, 它的平均大气停留时间大概是4年。 Ⅱ. 对于H取代反应来说,三位的氢通常要比二位的和 一位的氢活性强;碳原子上邻近取代基通常对氢 转移反应速率影响很大。 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 2. 氢氧自由基的氧化反应 与烯烃的反应： 三、间接光解 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 2. 氢氧自由基的氧化反应 Ⅲ. 把羟基自由基加入到一个不对称的双键上, 得到一个更稳定的自由基产物。 2/3 1/3 三、间接光解 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 2、氢氧自由基的氧化反应 与芳烃的反应： H2O2 Ⅳ. 苯环的电子密度不同，反应活性不同。 苯甲醚比硝基芳香化合物快2.6倍。 Ⅳ. 对芳环的加成比侧链的取代更普遍。 苯环上的加成反应是氢转移反应的10倍。 + 三、间接光解 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 2.氢氧自由基的氧化反应 与芳烃的反应： 甲苯 甲基酚 + 苯甲醛 乙苯 乙基酚 + 苯甲醛 + 苯乙酮 苯胺 氨基二酚 + 偶氮苯 + 氧化偶氮苯 三、间接光解 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 2、氢氧自由基的氧化反应 与醛酮的反应 RCHO + ·OH RCO· + H20 RCO· + O2 RCO·3 + RO· + CO2 RC0·3 + NO RC0·2 + NO2 三、间接光解 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 3、臭氧的氧化反应 特点：1）氧化能力远低于氧原子和氢氧自由基； 2）对烷烃和芳烃的氧化能力弱 3）在其浓度高于0.05mg/L时，对烯烃的氧化速度可观 O2 + hν O + O O + O2 + M O3 + M O3 + hν O + O2 产生和分解 三、间接光解 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 3、臭氧的氧化反应 与烯烃的氧化反应 三、间接光解 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 四、自由基在大气中的反应 1. 大气中常见的六种自由基 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 四、自由基在大气中的反应 2.自由基的反应 与氧气的反应 §2-3 空气有机污染物的光化学反应 四、自由基在大气中的反应 2.自由基的反应 与NO的反应 §2-2 空气有机污染源和污染物 稠环芳烃的生物降解 苯并[a]芘的微生物氧化 微生物生长的速度与多环芳烃的溶解度密切相关。 多环芳烃的生物降解性能各异，取决于其性质和浓度. [芘] 10 mg.L-1时，生物降解性能显著降低。 随着苯环数的增加，对生物降解的阻抗性加强，很难被生物降解.最容易降解的是菲，芘较难降解。 §2-2 空气有机污染源和污染物 稠环芳烃的结构与癌症 K区理论 ① PAH分子中存在两类活性区域。一类是相当于菲环 的9,10位的区域,称之为K区;另一类是相当于蒽环的9,10 位的区域,称之为L区。 ② PAH的K区在致癌过程中起主要作用,而L区则起负作用(即脱毒作用)。K区愈活泼,L区愈不活泼的PAH致癌性愈强。 PAH的致癌机理：可能是由于PAH分子Κ区具有较大的电子密度,因此D