1、1、 環(huán)境化學的主要研究內(nèi)容是什么？有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度水平和形態(tài)；潛在有害物質(zhì)的來源，以及它們在個別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學行為；有害物質(zhì)對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效應的機制和風險性；有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。2、 環(huán)境本底（environmental background)：環(huán)境本底是指自然環(huán)境在未受污染的情況下，各種環(huán)境要素中化學元素或化學物質(zhì)的基線含量，也即人類活動干擾前的環(huán)境狀態(tài)下，地球生物圈中的大氣、水體、土壤、生物等環(huán)境要素在自然形成和發(fā)展過程中，其本身原有的基本化學組成和能量分布。同一環(huán)境要素在不同的地理、地質(zhì)環(huán)境中，自

2、然背景值是不同的。環(huán)境污染物(environmental pollutant)：是指進入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成和性質(zhì)發(fā)生直接或間接有害于人類的變化的物質(zhì)。主要是人類生產(chǎn)和生活活動中產(chǎn)生的各種化學物質(zhì)，也有自然界釋放的物質(zhì)。源(source)和匯（sink)：源就是產(chǎn)生來源,匯就是消耗處.即一個是成分的來路,一個是去路Chapter-11、 Structure of Atmospheric Environment：根據(jù)溫度的變化梯度分層Troposphere（對流層）：0-12km；stratosphere（平流層）：12-50km；mesosphere（中間層）：50-85km；thermos

3、phere（熱層）：85km+2、影響污染物遷移的因素：主要有空氣的機械運動，如風和湍流，由于天氣形勢和地理地勢造成的逆溫現(xiàn)象以及污染源本身的特性等。風和大氣湍流的影響、天氣形勢和地理地勢的影響：海陸風、城郊風、山谷風。3、Process of Photochemical Reactions：分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學反應，稱為光化學反應 Primary Process：初級過程包括化學物種吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種，基本步驟為A + h A* Secondary process：次級過程是指在初級過程中反應物、生成物之間進一步發(fā)生的反應。4、Photodissociation

4、 of O3 and NO2：O3+ h(290nm) O· +O2/NO2 + h(420nm) NO + O·O· + O2+M O3 + M5、Radicals in Atmosphere & their sources: OH、HO2清潔大氣中來自臭氧的光解O3+hO·+O2 、 O·+H2O2HO·，污染大氣中來自亞硝酸和過氧化氫的光解HNO2+ hHO·+NO（主要）H2O2+ h2HO·甲醛和亞硝酸乙酯的光解6、 Conversion and sink between OH and HO2 H

5、O2+OH H2O +O2 OH +OH H2O2 HO2+HO2H2O2+ O2 7、 Mechanism of Photochemical Smog 二氧化氮的光解：NO2 + h(420nm) NO + O·氧的參與O + O2+M O3 + M、 O3+ h O2+ O、 O3+ NO NO2+ O2碳氫化合物分解成自由基RCH2O2 + NO NO2 + RCH2O、 O2 + RCH2 RCH2O2 OH + RCH3 RCH2 + H2O 、 O + H2O OH自由基結合：ROO + NO NO2 + and/ or other products 、ROO + RCH

6、3 RCHO + RCOR8、 Acid Deposition: 大氣中NOx 與SO2的轉化過程，寫出主要方程式。影響酸雨形成的主要因素SO2+OSO3 、SO3+H2OH2SO4 、 SO2+H2OH2SO3 、 H2SO3+OH2SO4NO+ONO2、 2NO2+H2OHNO3+HNO2 酸性污染物的排放及其轉化條件 大氣中的NH3。它易溶于水，能與酸性氣溶膠或雨水中的酸起中和作用，從而降低了雨水的酸度。.顆粒物酸度及其緩沖能力。顆粒物的酸堿性會對酸雨有一定的影響。.天氣形勢的影響。氣象條件和地形有利于污染物的擴散，則大氣中污染物濃度降低，酸雨就減弱，反之則加重。9. Ozone Dep

7、letion: 臭氧層的屏蔽效應，消耗臭氧層物質(zhì)，南極臭氧洞形成的機制：臭氧層能吸收99%以上的來自太陽的紫外輻射，從而使對地球上的生物不會受到紫外輻射的傷害。 平流層中NOX對臭氧層破壞的影響NOX的來源：N2O的氧化。N2O+ h N2+O·N2O+O·2NONOX清除O3的循環(huán)催化反應NO+O3NO2+O2NO2+O·NO+O2O3+O·2O2平流層中ClOX·對臭氧層破壞的影響ClOX·的來源：甲基氯的光解：CH3ClCH3·+Cl·（很少）氟氯甲烷的光解：CFCl3·CFCl2+Cl·

8、CF2Cl2·CF2Cl+Cl·氟氯甲烷與O·（1D）的反應：O·（1D）+CFnCl4-nClO·+O2；ClOX·清除O3的催化循環(huán)反應Cl·+O3ClO·+O2ClO·+O·Cl·+O2總反應：O3+O·2O210. Global Climate change： 溫室效應和主要的溫室氣體，顆粒物對全球氣候變化的影響。大氣中的CO2吸收了地面輻射出來的紅外光，把能量截留于大氣之中，從而使大氣溫度升高，這種現(xiàn)象稱為為溫室效應。能夠引起溫室效應的氣體稱為溫室氣體。CO2/CH

9、4/CO/二氯乙烷/臭氧/氟利昂/四氯化碳11 大氣顆粒物按粒徑分類總懸浮顆粒物TSP，粒徑多在100m以下，尤以10m以下的為最多；飄塵，可在大氣中長期飄浮的懸浮物稱為飄塵，其粒徑小于10m；降塵，能用采樣罐采集到的大氣顆粒物。在TSP中一般直徑大于10m的粒子由于自身的重力作用會很快沉降下來，這部分顆粒物稱為降塵；可吸入粒子，空氣動力學直徑小于10m，PM10；細顆粒物，PM2.513. Three modes of Particles：Aitken核膜主要來源于燃燒過程所產(chǎn)生的一次顆粒物和氣體分子化學反應生成的二次顆粒物。DP<0.05m。不穩(wěn)定，易碰撞形成大粒子。積聚膜0.05-

10、2m由核膜凝聚或熱蒸汽冷凝再凝聚形成，多為二次污染物，不易碰撞。粗粒子Dp 2m。由海鹽濺沫、火山灰等一次顆粒物構成，靠干濕沉降除去。Chapter 21、TDS（總含鹽量）: total dissolved solid天然水中常見主要離子總量可以粗略的作為水中的總含鹽量TDS=Ca2+ +Mg2+ +Na+ +K+HCO3- +SO42- +Cl-DO（溶解氧）: dissolved oxygen是指溶解在水里氧的量，通常記作DO，用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示。水中溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個指標。它與誰的溫度、氧在水中的分壓及水中含鹽量有密切的關系。25101.3KPa時氧的溶解度為

11、8.32mg/L2、Alkalinity (堿度) in Natural Water：堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦指能接受質(zhì)子H+的物質(zhì)總量。組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類：強堿、弱堿、強堿弱酸鹽。測定總堿度時可用一個強酸標準溶液滴定，用甲基橙為指示劑，當溶液由黃色變?yōu)槌燃t色（pH約為4.3）時，停止滴定，此時所得到的結果稱為總堿度，也稱為甲基橙堿度?？倝A度是水中各種堿度成分的總和。總堿度=HCO3-+2CO32-+OH-H+如果是以酚酞作指示劑，當溶液的pH降到8.3時，表示OH-被中和，CO32-全部轉化為HCO3-，作為碳酸鹽只中和了一半，因此，酚酞堿度= CO32-

12、+OH-H2CO3*-H+苛性堿度=OH-HCO3-2H2CO3*-H+=2酚酞堿度-總堿度3、Colloid (膠體) in Water：膠體是在水中懸浮較長時間的物質(zhì)。直徑為0.001m-1 m hydrophilic colloids（親水膠體） hydrophobic colloids（疏水膠體）association colloids （締合膠體）高度分散的多相體系，具有熱力學穩(wěn)定性。向水中加入一定濃度的表面活性劑后，會開成一種締合體叫膠束。由于膠束的形成減少了疏水基與水的接觸面積，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定。而由于膠束形成的溶液稱為締合膠體4. Humic Substances(腐殖質(zhì))：天然

13、水中對水質(zhì)影響最大的有機物是腐殖質(zhì)，它是由生物體物質(zhì)在土壤、水和沉淀物中轉化而成。humin(胡敏質(zhì)): insoluble in H2O at all pHhumic acid(腐殖酸): soluble at pH <2 onlyfulvic acid(富里酸): soluble at all pH對環(huán)境的影響：凈化水體 與氯氣反應生成三氯甲烷 作為水中的光敏劑5、Surface electric charge(表面電荷)膠粒表面所反映的凈電荷。通常水體系和沉積物中的環(huán)境顆粒，是土壤、金屬或非金屬氧化物。表面金屬原子會從水中吸附OH-或H2O，整個表面可以作為氧化物。在溶液中的吸附量

14、與濃度之間的不顯示出線性關系。Charge is acquired by:（成因） acid-base (primary mechanism)酸堿（原發(fā)性機制） ion exchange reactions.離子交換反應。 charge transfer (e.g., ligand/donor, sorption)電荷轉移（eg. 配體/供體，吸附）6. Isoelectric point(等電點) 使膠體表面總電荷達到平衡的pH值7. Coagulation(凝聚), Flocculation(絮凝)膠體顆粒的聚集可稱為凝聚或絮凝凝聚：由電介質(zhì)促成的聚集/ 絮凝：由聚合物促成的聚集8. Re

15、lease of heavy metals in sediments( 沉積物中重金屬的釋放)Factors of inducing release(誘發(fā)釋放的因素)： increase of salts concentration (鹽濃度的升高) change of oxidation- reduction reaction (氧化還原條件的變化) lower the pH value (降低pH值) increase the concentration of chelating agent in water (增加水中配合劑的含量)9. Electron activity( 電子活度)p

16、E=-lg（ae）10. pE-pH diagrams in natural water11. Eutrophication ( 富營養(yǎng)化） 水體富營養(yǎng)化是指由于大量的氮、磷、鉀等元素排入到流速緩慢、更新周期長的地表水體，使藻類等水生生物大量地生長繁殖，使有機物產(chǎn)生的速度遠遠超過消耗速度，水體中有機物積蓄，破壞水生生態(tài)平衡的過程。 The main resources of eutrophicationN：農(nóng)業(yè)用肥料硝酸鹽化肥、屠宰場、養(yǎng)殖場、大氣沉積的NOX P：洗滌劑Effects of eutrophication 增加動植物量、增加有根植物如蘆葦?shù)纳L、增加水的濁度、增加沉降率、降低溶

17、解氧、減少物種多樣性、改變占主導地位的生物群、增加赤潮發(fā)生的頻率與富營養(yǎng)化的相關的水的指標有哪些？葉綠素a（chla）、總磷（TP）、總氮（TN）、 透明度（SD）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）Chapter 31. soil horizons（土層）& Soil Composition成熟的土壤分層排列稱為土層。每一層有不同的質(zhì)地和不同成分類型的土壤。分層：覆蓋層、淋溶層、淀積層、母質(zhì)層、基巖土壤是由固體、液體、氣體三相共同組成的多相體系。土壤固相包括：土壤礦物質(zhì)（原生礦物&次生礦物），土壤有機質(zhì)。土壤液相：土壤中的水分及其水溶物。土壤氣相：土壤孔隙土壤作用：促進良好的土壤結構

18、、供給植物養(yǎng)分、動物的能量能源、吸附污染物2.Nonhumic substances 非腐殖質(zhì)：氨基酸、碳水化合物、脂類compounds belonging to the well known classes of biochemistry： amino acids、carbohydrates、 lipids(脂類)Soils are very strong adsorbents, why? 土壤具有巨大的比表面積和表面能、土壤表面有電荷 Permanent charge （永久電荷）：由于同晶置換 pH-dependent charge 通過官能團的質(zhì)子化/去質(zhì)子化生成的電荷4. Isom

19、orphous substitution （同晶置換）在晶格中，一個原子取代另一個同樣大小原子而不破壞晶體結構5. CEC（陽離子交換容量）每千克干土中所含全部陽離子總量，稱為陽離子交換總量6. Soil Acidity（土壤酸度）天然土壤酸度為PH=6土壤酸度分為活性酸度和潛性酸度Active acidity(活性酸度) ：土壤浸出液中自由H +濃度Potential acidity (潛性酸度) ：吸附在土壤中的可交換的H+和Al3+離子7. CEC DETERMINATION (Double Wash Method)（1） 用陽離子（NH4+）飽和土壤（2）用水去除多余的鹽分（3）從土壤

20、通過質(zhì)量作用取代陽離子（用K+將NH4+洗脫）（4）測量被取代替換陽離子（NH4+）的濃度8. 影響農(nóng)藥在土壤中行為的因素1、 農(nóng)藥本身的物理化學性質(zhì)：物理：水溶性、極性、揮發(fā)性。化學：化學降解、微生物降解。2、土壤性質(zhì)：土壤結構，粘土含量、金屬離子含量、有機質(zhì)含量、PH值、離子交換容量、微生物種類數(shù)量。3、環(huán)境因素：溫度、濕度、日照情況、耕作方式、作物種植等 Chapter 41. Enzyme(酶)、Substrate(底物) 酶是由細胞產(chǎn)生的具有高度特異性結構的用于促進生化反應的蛋白質(zhì)類催化劑。在酶催化下發(fā)生轉化的物質(zhì)稱為底物或基質(zhì)。2. biomembrane(生物膜)生物膜是細胞的基

21、本結構，包括外層和內(nèi)部細胞層膜系統(tǒng)。Composition 組成：蛋白質(zhì)，脂質(zhì)，多糖，水，金屬離子Structure結構：磷脂的雙分子層和蛋白質(zhì)鑲嵌而成3. Pathways of substances pass the biomembrane1.Filter through biomembrane(膜孔濾過) 2. passive transport(被動擴散) 3. 被動易化擴散 4. active transport(主動轉運) 5. Pinocytosis (胞吞和胞飲)4. 生命必需元素滿足的條件1.參與生命構成或生命過程2.生物體會主動攝取并調(diào)節(jié)其體內(nèi)的分布和水平3組成生物體內(nèi)具有

22、生物活性化合物的化合物4.缺乏時會造成生理病變5. Biotransport（生物轉運） of Pollutants（1）Absorption：污染物在多種因素影響下，自接觸部位通過體內(nèi)生物膜進入血液循環(huán)的過程。吸收的途徑：消化管、 呼吸道和皮膚（2）Distribution：環(huán)境污染物隨血液或其他體液的流動，分散到全身各組織細胞的過程。 主要分布：脂肪或骨組織（3）排泄：進入機體的環(huán)境污染物及其代謝產(chǎn)物被機體清除的過程. 主要途徑：腎臟排泄、隨膽汁排泄、 其他排泄途徑（如乳汁）（4）Accumulation：機體長期接觸某污染物質(zhì)，若吸收超過排泄及其代謝轉化，則會出現(xiàn)該污染物質(zhì)在體內(nèi)逐增的現(xiàn)

23、象。 主要蓄積部位：血漿蛋白、脂肪組織和骨骼6. biological concentration生物機體或處于同一營養(yǎng)級上的許多生物種群從周圍環(huán)境 中蓄積某種元素或難分解的化合物，使生物體內(nèi)該物質(zhì) 的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象，又稱生物濃縮。（Bio-concentration Factor BCF)生物濃縮系數(shù)BCF = Cb/CeCb：某種元素或難降解物質(zhì)在機體中的濃度Ce：某種元素或難降解物質(zhì)在環(huán)境中的濃度 Bio-accumulation生物從周圍環(huán)境（水、土壤、大氣）和食物鏈蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機體中的濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。 Bio-magnification在

24、生態(tài)系統(tǒng)中，由于高營養(yǎng)級生物以低營養(yǎng)級生物為食物某種元素或難分解化合物在生物機體中的濃度隨著營養(yǎng)級的提高而逐步增大的現(xiàn)象。 協(xié)同作用(synergism)和拮抗作用(antagonism)7. Factors That Affect the Toxicity（毒性） of Chemicals、LD50（1）Chemical Reactivity 化學反應活性（2）Dose劑量（3）Duration of exposure暴露時間（4）Routes of exposure 暴露途徑（5）Age and Health 年齡與健康情況(6）Chemical interaction化學相互作用LD50

25、是化學方法殺死一半實驗動物的給定時間量。LD50值較高，化學物質(zhì)毒性較低8. Chemical substances interact in a variety of waysAdditive response相加效應：指聯(lián)合作用的毒性等于其中各毒物成分單獨作用毒性的總和Synergism協(xié)同效應：指聯(lián)合作用的毒性大于其中各毒物成分單獨作用毒性的總和2+24Potentiation強化效應發(fā)生在一個沒有毒性作用的化學物質(zhì)與有毒化學物質(zhì)結合使毒物的危害更大。0 + 2 = 6Antagonism拮抗效應指聯(lián)合作用的毒性小于其中各毒物成分單獨作用毒性的總和三種暴露途徑是最常見的：吸入Inhalation，攝入 ingestion，與皮膚接觸derma