1-1第一章緒論

Chapter1.Introduction《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-2《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論內(nèi)容提要及重點(diǎn)要求

本章簡(jiǎn)要介紹了環(huán)境化學(xué)在環(huán)境科學(xué)中和解決環(huán)境問題上的地位和作用，它的研究?jī)?nèi)容、特點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)向，主要環(huán)境污染物的類別和它們?cè)诃h(huán)境各圈層中的遷移轉(zhuǎn)化過程。要求掌握對(duì)現(xiàn)代環(huán)境問題認(rèn)識(shí)的發(fā)展及對(duì)環(huán)境化學(xué)提出的任務(wù)，明確學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)課程的目的。從七八百年前因人類開始用煤產(chǎn)生的空氣污染，發(fā)展到當(dāng)代面向21世紀(jì)多方面的全球環(huán)境問題，無(wú)不與化學(xué)科學(xué)密切相關(guān)。所以，如何闡明這些危害人類的環(huán)境問題的化學(xué)機(jī)制并為解決這些問題提供科學(xué)依據(jù)，已成為化學(xué)科學(xué)工作者的一個(gè)重要職責(zé)。環(huán)境科學(xué)與化學(xué)交叉形成的環(huán)境化學(xué)學(xué)科在這方面負(fù)有特殊的使命。1-3

第一節(jié)環(huán)境化學(xué)

1.1EnvironmentalChemistry一、化學(xué)與環(huán)境

ChemistryandEnvironment二、什么是環(huán)境化學(xué)

WhatisEnvironmentalChemistry三、元素地球化學(xué)循環(huán)

GeochemicalCycleofElements四、環(huán)境化學(xué)的前沿

FrontiersofEnvironmentalChemistry《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-4一、化學(xué)與環(huán)境

ChemistryandEnvironment《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論化學(xué)工業(yè)的發(fā)展為人類帶來(lái)福祉，目前我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)所使用的化學(xué)品已多達(dá)100000種以上。沒有化學(xué)品，就沒有如此繁榮的地球。如，沒有農(nóng)藥，就不會(huì)有糧食的高產(chǎn)，地球不可能支撐如此龐大的人口；各種藥物幫助人類戰(zhàn)勝疾病，青霉素的使用使人類壽命出現(xiàn)第二次飛躍，平均增加了20歲。但是，人類過度依賴化學(xué)品，不當(dāng)使用化學(xué)品，在生產(chǎn)、使用和廢棄化學(xué)品的過程中疏于管理，使化學(xué)品成為環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)?。如，難降解有機(jī)氯農(nóng)藥及一些具有良好性能的工業(yè)品的使用被證明是過大于功，造成了“寂靜的春天”；在人類活動(dòng)過程中還無(wú)意識(shí)地產(chǎn)生很多副產(chǎn)物，如燃燒產(chǎn)生的多環(huán)芳烴、二噁英，飲用水消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物等。1-5Allmatterischemical;wearechemicalThehumanbodyisacomplexchemicalfactory

ChemistryisGoodGoodThingsfromChemistryPharmaceuticalsthathaveimprovedhealthandextendedlifeFertilizersthathavegreatlyincreasedfoodproductivitySemiconductorsthathavemadepossiblecomputersandothermodernelectronicdevicesTheDownsideofChemistryPollutantsToxicsubstancesNonbiodegradableplasticcontainersThesehaveresultedinharmtotheenvironment《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-61928年由英國(guó)細(xì)菌學(xué)家弗萊明發(fā)現(xiàn)了青霉素，1940年，牛津大學(xué)的病理學(xué)家弗洛里和病理化學(xué)家錢恩合成了青霉素。三人獲1945年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青霉素的成功合成帶動(dòng)了藥物合成革命，而且至今青霉素都是一個(gè)廉價(jià)有效的抗生素。但是一些抗生素的濫用，造成環(huán)境積累，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害?！董h(huán)境化學(xué)》第一章緒論1945年，瑞士化學(xué)家穆勒發(fā)明合成了DDT，能夠有效地殺死蚊蟲、控制瘧疾蔓延。穆勒因此于1948年榮獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。后來(lái)發(fā)現(xiàn)包括DDT在內(nèi)的很多有機(jī)氯農(nóng)藥難于降解，在生物體內(nèi)富集，沿著食物鏈放大，危害人類和生態(tài)系統(tǒng)健康。

1-7“Bysensibledefinition，

anyby-productofachemicaloperationforwhichthereisnoprofitableuseisawaste.Themostconvenient,leastexpensivewayofdisposingofsaidwaste——upthechimneyordowntheriver——isbest.”FromAmericanChemicalIndustry—AHistory,W.Haynes,

D.VanNostrandCo.,1954TheOldAttitude《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-71-8全球

十大

環(huán)境

污染

事件1.馬斯河谷煙霧事件1930年

2.洛杉磯光化學(xué)煙霧事件1943年

3.多諾拉煙霧事件1948年

4.倫敦?zé)熿F事件1952年

5.日本水俁病事件1953—1956年

6.日本骨痛病事件1955—1972年

7.日本米糠油事件1968年

8.印度博帕爾事件1984年

9.劇毒物質(zhì)污染萊茵河事件1986年

10.切爾諾貝利核泄漏事件1986年《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-9ChemistryisrequiredtodealwithenvironmentalproblemsandchallengestosustainabilityOfallprofessionals,chemistsarethebestqualifiedtounderstandenvironmentalproblemsfromthemisuseofchemicalsThepracticeofenvironmentallybeneficialchemistryisnotaburden,butratheranopportunitythatchallengeshumanimaginationandingenuityGreenChemistryseekstopresentabodyofchemicalknowledgefromthemostfundamentallevelwithinaframeworkoftherelationshipbetweenchemicalscienceandhumanbeings,theirsurroundings,andtheirenvironment.ChemistsandChemistryarePartoftheSolution《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-10

第一節(jié)環(huán)境化學(xué)

1.1EnvironmentalChemistry一、化學(xué)與環(huán)境

ChemistryandEnvironment二、什么是環(huán)境化學(xué)

WhatisEnvironmentalChemistry三、元素地球化學(xué)循環(huán)

GeochemicalCycleofElements四、環(huán)境化學(xué)的前沿

FrontiersofEnvironmentalChemistry《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-11二、什么是環(huán)境化學(xué)

WhatisEnvironmentalChemistry1.學(xué)科隸屬環(huán)境化學(xué)是在化學(xué)科學(xué)的傳統(tǒng)理論和方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起的環(huán)境問題為研究對(duì)象，以解決環(huán)境問題為目標(biāo)的新型學(xué)科。它既是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分，也是化學(xué)科學(xué)的一個(gè)新的重要分支。2.定義環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-12EnvironmentalChemistrymaybedefinedasthestudyofthesources,reactions,transport,effects,andfatesofchemicalspeciesinwater,soil,air,andlivingenvironmentsandtheeffectsoftechnologythereon.《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論SO2SO2+1/2O2+H2O

H2SO4H2SO4AcidprecipitationS(incoal)+O2

SO2H2SO4FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20041-133.研究?jī)?nèi)容：環(huán)境化學(xué)研究有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的來(lái)源、濃度水平和形態(tài)，它們?cè)趥€(gè)別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為，有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)及人體健康產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)性，有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑?！董h(huán)境化學(xué)》第一章緒論4.研究特點(diǎn)：從微觀的原子、分子水平上研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制。5.核心：研究化學(xué)污染物在環(huán)境介質(zhì)中的遷移transfer轉(zhuǎn)化transformation1-14HazardousCompoundsEnvironmentalSystemMathematicalmodel《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論Characterizationofimportantenvironmentalprocesses(transport,mixing,boundaryfluxes,etc.)andrelevantproperties(temperature,pH,watercomposition,soilconstituents,lightintensity,windvelocity,microbialactivity,etc.)ConceptualmodelforhazardouscompoundinenvironmentalsystemconsideredQuantitativedescriptionoffateofthehazardouscompoundintheenvironmentalsystemconsideredDeterminationoftherelevantcompoundpropertiesandreactivitiesQuestiontobeansweredInputdataFromEnvironmentalOrganicChemistry,R.P.Schwarzenbach,Wiley-Interscience,2003環(huán)境化學(xué)研究思路1-15atmospherehydrospheregeospherelithospherebiosphereanthrosphere《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論環(huán)境各圈層N2，固氮，CO2，O2，污染物，水蒸氣1-166.分支學(xué)科《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-17

第一節(jié)環(huán)境化學(xué)

1.1EnvironmentalChemistry一、化學(xué)與環(huán)境

ChemistryandEnvironment二、什么是環(huán)境化學(xué)

WhatisEnvironmentalChemistry三、元素地球化學(xué)循環(huán)

GeochemicalCycleofElements四、環(huán)境化學(xué)的前沿

FrontiersofEnvironmentalChemistry《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-18三、元素地球化學(xué)循環(huán)GeochemicalCycleofElements《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1.氧的循環(huán)

（OxygenCycle）1-19《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20041-202.碳的循環(huán)（CarbonCycle）《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論大氣中的CO2溶解作用和化學(xué)過程溶解性的無(wú)機(jī)碳主要為HCO3－以溶解的CO2的溶解作用化學(xué)沉淀作用和無(wú)機(jī)碳結(jié)合于微生物外殼不溶性無(wú)機(jī)碳，主要為CaCO3和CaCO3

MgCO3光合作用生物降解固定的有機(jī)碳（CH2O）和人為合成的碳固定的有機(jī)烴類，CxH2x和油母頁(yè)巖用石油原料生產(chǎn)的異型物質(zhì)生物地球化學(xué)過程1-21《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20042.碳的循環(huán)（CarbonCycle）CxH2x1-223.氮的循環(huán)（NitrogenCycle）人類活動(dòng)圈NH3，HNO3，NO，NO2無(wú)機(jī)硝酸鹽，有機(jī)氮化合物生物圈生物結(jié)合氮，像蛋白質(zhì)中的氨基（—NH2）氮污染物的排放，NO，NO2N2的固定，像NH3來(lái)自沉降的溶解NH4＋，NO3－分子N2的固定作用，像氨基氮微生物釋放的N2，N2O，NH3采礦的硝酸鹽化肥，含氮污染物化肥，NO3－由分解產(chǎn)生的NH4＋，NO3－大氣圈N2，一些N2O，痕量NO，NO2，HNO3，NH4NO3《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論水圈和巖石圈溶解的NO3－，NH4＋在死生物質(zhì)和化石燃料中的有機(jī)結(jié)合氮1-233.氮的循環(huán)（NitrogenCycle）《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20041-24FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20044.硫的循環(huán)（SulfurCycle）《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論大氣中的硫溶解或非溶解的無(wú)機(jī)硫被生物同化生物體內(nèi)的硫微生物代謝微生物代謝產(chǎn)生的小分子有機(jī)硫外來(lái)化合物殺蟲劑中的含硫基團(tuán)生物降解硫化物和金屬硫化物硫化物氧化硫酸鹽還原元素硫分解大氣中的硫與其他環(huán)境圈層的交換1-25FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20045.磷的循環(huán)（PhosphorousCycle）《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽和聚磷酸鹽非溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽化肥徑流廢水洗滌劑外來(lái)化合物中的有機(jī)磷底泥中的生物、有機(jī)和無(wú)機(jī)磷生物磷，主要是核酸生物同化微生物降解溶解沉淀1-26

第一節(jié)環(huán)境化學(xué)

1.1EnvironmentalChemistry一、化學(xué)與環(huán)境

ChemistryandEnvironment二、什么是環(huán)境化學(xué)

WhatisEnvironmentalChemistry三、元素地球化學(xué)循環(huán)

GeochemicalCycleofElements四、環(huán)境化學(xué)的前沿

FrontiersofEnvironmentalChemistry《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-27四、環(huán)境化學(xué)的前沿

FrontiersofEnvironmentalChemistry

微量化、微觀化宏觀化復(fù)合污染、綜合化理論化界面過程、多相性新型化學(xué)品學(xué)科交叉環(huán)境友好技術(shù)的開發(fā)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-28第二節(jié)環(huán)境各圈層

1.2EnvironmentalSpheres《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-29《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論干濕沉降揮發(fā)工農(nóng)業(yè)及生活廢氣、廢渣及廢水的排放生物富集食物鏈吸附/解吸沉降再懸浮懸浮顆粒物膠體DOC流失吸附碳酸鹽循環(huán)大氣圈土壤圈水圈地下含水層生物圈人類活動(dòng)圈1-30《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論大氣圈PressureinkPaThermosphereMesosphere1-31《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論熱層中間層平流層：臭氧層破壞對(duì)流層：污染物存留的主要場(chǎng)所自由基光化學(xué)反應(yīng)擴(kuò)散與遷移顆粒物吸附與載帶大氣圈重要的大氣化學(xué)過程示意圖1-32《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論大氣顆粒物的相關(guān)反應(yīng)FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,2004

hν1-33《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論大氣中的水冰和雪人類生活、市政及工業(yè)用水大氣中云、霧和降水中的水生物圈中的水海洋水地表淡水井水地下含水層中的水水圈水圈的構(gòu)成WaterinthegeosphereGroundwaterinaquifers1-34水的循環(huán)，1012L/d《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論水圈1-35O2CO2

CO2+H2O

+h

{CH2O}+

O2

EpilimnionPhotolysisRelativelyhighdissolvedO2,chemicalspeciesinoxidizedformsThermocline

Hypolimnion

RelativelylowdissolvedO2,chemicalspeciesinreducedformsExchangeofchemicalspecieswithsediments湖泊的分層《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論水體的分層水圈FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20041-36《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論沉積物是水環(huán)境污染物的一個(gè)匯，不同深度的沉積物反映不同年代的污染。隨著水環(huán)境的改善，污染沉積物可能成為水污染的一個(gè)內(nèi)源。如，滇池沉積物中磷的釋放對(duì)于滇池水體富營(yíng)養(yǎng)化的作用。FromEnvironmentalOrganicChemistry,R.P.Schwarzenbach,Wiley-Interscience,20031-37土

壤土壤干濕沉降揮發(fā)揚(yáng)塵陸生食物鏈垃圾填埋場(chǎng)地下儲(chǔ)油罐農(nóng)藥流失吸附地下水地下水《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論土壤圈吸附解吸重金屬形態(tài)過程有機(jī)污染物微生物降解水解等過程吸收和攝取1-38EEE土壤是高度不均一系統(tǒng)，造成污染物在土壤中具有不同的形態(tài)或者結(jié)合狀態(tài)，導(dǎo)致了過程的非線性及污染物的生物有效性降低《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論礦物骨架金屬氧化物土壤有機(jī)質(zhì)水分空氣有機(jī)質(zhì)具有松散易變形的結(jié)構(gòu)和緊密剛性的結(jié)構(gòu)表面具有不同的結(jié)合能分布著微米級(jí)到納米級(jí)大小不等的孔1-381-39地下含水層《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論只有在土壤中不容易被吸附的物質(zhì)，如硝酸根，才容易造成地下水的污染NAPL的污染非水相液體Non-aqueousphaseliquid1-40第三節(jié)環(huán)境污染物

1.3EnvironmentalPollutants一、重金屬

HeavyMetals二、營(yíng)養(yǎng)元素

NutrientElements三、有機(jī)污染物OrganicPollutants《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-41《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論一、重金屬

HeavyMetals元素周期表中，只有二十二個(gè)非金屬元素（包括惰性元素），其余全為金屬元素（包括過渡元素）。但是有環(huán)境學(xué)或毒理學(xué)意義的重金屬，包括汞、鎘、鉛、鋅、銅、鈷、鎳、鋇、錫、銻等，從毒性角度通常將砷、鈹、鋰、硒、硼、鋁等也包括在內(nèi)。1-411-42ExamplesofImportantHeavyMetalsintheEnvironment

Element Sources EffectsandSignificanceArsenic Miningby-product,chem- Toxic,possiblycarcinogenic icalwasteChromium Metalplating EssentialasCr(Ⅲ),toxicasCr(Ⅵ)Copper Metalplating,mining, Essentialtraceelement,toxicto industrialwaste plantsandalgaeathigherlevelsLead Industrialwaste,mining Toxic,harmswildlifeManganese Industrialwastes,acidmine Toxictoplants,damagesfixtures water,microbialaction bystainingMolybdenum Industrialwastes,natural Essentialtoplants,toxictoanimals sourcesSelenium Naturalsources,coal Essentialatlowerlevels,toxicat higherlevelsZinc Industrialwaste,metal Essentialelement,toxictoplantsat plating,plumbing higherlevels《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1.非降解性

（Nondegradability）1-43重金屬?gòu)U水，傳統(tǒng)的生物處理過程無(wú)效，只能依賴專門的分離技術(shù)：離子交換、（電）化學(xué)沉淀、吸附、膜分離。重金屬污染土壤修復(fù)稀釋法相轉(zhuǎn)移：沖洗、植物修復(fù)、電動(dòng)力學(xué)、熱解析形態(tài)轉(zhuǎn)化固定化、價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-44水環(huán)境：吸附-解吸、溶解-沉淀、氧化-還原、配合、膠體結(jié)合態(tài)土壤環(huán)境：水溶態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、金屬氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)等金屬有機(jī)污染物：有機(jī)汞、有機(jī)錫、有機(jī)砷、有機(jī)硒《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論2.形態(tài)

(Speciation)

價(jià)態(tài)，結(jié)合狀態(tài)等1-45《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論Cr的主要形態(tài)鉻離子主要形態(tài)的Eh–pH圖（25C）Eh/V1-46鋁是人們家用餐具的材料，而鋁離子能穿過血腦屏障進(jìn)入人的大腦組織，引起癡呆等嚴(yán)重后果。銅、鉛、鋅離子態(tài)的毒性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于配合態(tài)，而且配合物愈穩(wěn)定，其毒性愈低。金屬有機(jī)態(tài)的毒性往往大于無(wú)機(jī)態(tài)的毒性。價(jià)態(tài)不同毒性也不同，鉻（Ⅵ）的毒性大于鉻（Ⅲ）。而亞砷酸鹽的毒性比砷酸鹽大60倍。價(jià)態(tài)不同，其配合能力及被土壤中腐殖酸固定程度也不同，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的威脅也隨之轉(zhuǎn)變。如鉛（Ⅱ）的移動(dòng)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鉛（Ⅳ）。

形態(tài)研究的意義AlCuZnPbCrAs《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-47《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論土壤中重金屬形態(tài)劃分舉例BCR分級(jí)萃取方法（1g土壤）1-483.路易斯軟硬酸堿理論（SHAB）

LewisSoftHardAcidandBaseTheory半徑小、電荷量高或者較高的電負(fù)性、可極化度?。河?；離子化半徑大、電荷量小或者較小的電負(fù)性、可極化度大：軟；共價(jià)鍵路易斯硬酸：H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+

Intermediate：Co2+、Fe2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+路易斯軟酸：Cu+、Ag+、Hg22+、Pd2+、Cd2+、Hg2+、CH3Hg+

路易斯硬堿：H2O、OH-、F-、Cl-、PO43-、SO42-、CO32-、O2-

Intermediate：Br-、NO2-、SO32-路易斯軟堿：SH-、S2-、RS-、CN-、SCN-、R2S、RSH、RS-《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論構(gòu)成自然圈層，如巖石的成分重金屬與生物大分子結(jié)合，產(chǎn)生毒性機(jī)制1-49第三節(jié)環(huán)境污染物

1.3EnvironmentalPollutants一、重金屬

HeavyMetals二、營(yíng)養(yǎng)元素

NutrientElements三、有機(jī)污染物OrganicPollutants《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-50

水中的N、P、C、O和微量元素如Fe、Mn、Zn是湖泊等水體中生物的必需元素。營(yíng)養(yǎng)元素豐富的水體通過光合作用，產(chǎn)生大量的植物生命體，構(gòu)成水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力。但是當(dāng)營(yíng)養(yǎng)元素過剩時(shí)，導(dǎo)致藻類瘋長(zhǎng)，引起一系列水環(huán)境問題?！w富營(yíng)養(yǎng)化。

《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論二、營(yíng)養(yǎng)元素

NutrientElements2007年太湖藍(lán)藻暴發(fā)水葫蘆成為災(zāi)害1-51《環(huán)境化》第一章緒論全國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)加重中國(guó)主要水域的水質(zhì)等級(jí)變化

依據(jù)中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部制定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1-52《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論化肥的過度使用成為水體營(yíng)養(yǎng)元素污染的一個(gè)主要原因中國(guó)與世界一些國(guó)家和地區(qū)耕地化肥用量比較1978－1999年我國(guó)化肥使用量變化情況

年份化肥使用量（純量）/104t1-53固氮：將氣態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨根離子硝化：由銨根離子轉(zhuǎn)化為硝酸鹽反硝化：由硝酸鹽經(jīng)亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?/p>

NH4+—N2—N2O—NO—NO2-—NO2—NO3-固氮反硝化○○○○○《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論氮具有復(fù)雜的形態(tài)及生物地球化學(xué)過程硝化1-54pE<5時(shí)，NH4+是主要的氮形態(tài)；pE在5~7時(shí)，NO2-是主要形態(tài)；pE>7時(shí)，NO3-是主要形態(tài)。水土環(huán)境中無(wú)機(jī)氮主要形態(tài)分布《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論lgcpE1-55《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論陸生生態(tài)系統(tǒng)中氮的循環(huán)1-56《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論大氣中無(wú)機(jī)氮氧化物的轉(zhuǎn)化O

+NOhν+NO2

hν+1-57第三節(jié)環(huán)境污染物

1.3EnvironmentalPollutants一、重金屬

HeavyMetals二、營(yíng)養(yǎng)元素

NutrientElements三、有機(jī)污染物OrganicPollutants《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-58有數(shù)的元素:碳、氫、氧、氮、硫、磷和鹵素（氟、氯、溴、碘）等通過共價(jià)鍵組成。內(nèi)層電荷+1+4+5+6+7內(nèi)層體積增大H

↓2.2CNOF2.53.03.54.0PSCl2.22.53.0Br2.8I2.5三、有機(jī)污染物OrganicPollutants1.基本特性（1）電負(fù)性(ElectronicNegativity)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-59（2）成鍵

(Bond)單鍵：飽和鍵雙鍵、三鍵：不飽和鍵離域鍵：芳香結(jié)構(gòu)氫鍵（3）立體異構(gòu)與構(gòu)象

(StereoIsomersandConformation)手性異構(gòu)非手性異構(gòu)構(gòu)象：椅式異構(gòu)、船式異構(gòu)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-60《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論2.環(huán)境有機(jī)化合物的分類(1)碳?xì)浠衔?/p>

（Hydrocarbons）

①BTEX苯benzene甲苯toluene乙苯ethylbenzene三個(gè)二甲苯的異構(gòu)體xylene

ortho鄰meso間para對(duì)BTEX化合物是汽油中的重要組分，并廣泛用作溶劑。這些化合物是土壤和地下水中最常見的污染物，尤其是苯具有很高的毒性，因此這些化合物引發(fā)了很多有關(guān)土壤和地下水修復(fù)領(lǐng)域的研究。苯甲苯乙苯鄰、間、對(duì)二甲苯1-61《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論②多環(huán)芳烴

（PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs）

多環(huán)芳烴類污染物在環(huán)境中的主要來(lái)源包括化石燃料（汽油、石油、煤）的燃燒，森林大火，礦物油（事故性的直接輸入），木材防腐劑雜酚類化合物的應(yīng)用等。[a]1-62（2）有機(jī)鹵化物

（OrganohalogensHalogenatedOrganicCompounds）《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論惰性、不可燃?xì)怏w、液體和固體，穩(wěn)定理化性質(zhì),典型的例子包括多氯代的、含一個(gè)碳和兩個(gè)碳的化合物，這些物質(zhì)用量巨大（每年達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸到數(shù)百萬(wàn)噸），主要用作氣溶膠噴射劑、制冷劑、塑料窗體的發(fā)泡劑、麻醉劑，以及各種用途的溶劑等，由于這些物質(zhì)在對(duì)流層中具有高揮發(fā)性和強(qiáng)持久性，尤其是氟烴和氟氯烴（FCs和CFCs，也稱氟利昂）可以導(dǎo)致平流層下層臭氧的耗竭，并且能夠造成全球氣候變暖，因此受到廣泛的關(guān)注，這些物質(zhì)正在分別被含氫的氟烴和氯氟烴（HFCs和HCFCs）等所取代，后者的半衰期要小得多。

F（fluorine）氟Cl（chlorine）氯Br（bromine）溴I（iodine）碘①氟氯烴

(HydrochlorofluorocarbonsHCFCs)1-63②有機(jī)氯溶劑

(ChlorinatedSolvents)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論ExamplesofImportantIndustriallyProductC1-andC2-Halocarbons1-64③有機(jī)氯農(nóng)藥

(ChlorinatedPesticides)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論甲氧滴滴涕艾氏劑氯丹(異)狄氏劑七氯毒殺芬林丹除草劑殺蟲劑1-65

④多氯聯(lián)苯

(Poly-chlorinatedBiphenyls,PCBs）

多氯聯(lián)苯（PCBs），有209個(gè)同系物（congeners）；多氯三聯(lián)苯（Poly-chlorinatedterphenyls,

PCTs）有8149個(gè)同系物。迄今為止，PCBs和PCTs的產(chǎn)量超過100萬(wàn)t，這些物質(zhì)廣泛用作蠟、打印用墨、油漆和顏料，以及電容器絕緣液、變壓器散熱劑、液壓機(jī)液體、傳熱液體、潤(rùn)滑油、增塑劑、阻燃劑等。這些物質(zhì)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存時(shí)，尤其在處置地都能進(jìn)入環(huán)境。雖然PCBs和PCTs在很多國(guó)家已經(jīng)禁止或嚴(yán)格限制生產(chǎn)和使用，但是它們?cè)诃h(huán)境中仍然無(wú)處不在?！董h(huán)境化學(xué)》第一章緒論ClmClnClmClkCln多氯聯(lián)苯多氯三聯(lián)苯（PCBs，209個(gè)同系物）（PCTs，8149個(gè)同系物）1-66⑤消毒副產(chǎn)物

(DisinfectionBy-products)廢水和飲用水中用氯進(jìn)行消毒，以及造紙廠的漂白工藝等都會(huì)產(chǎn)生很多已知的和未知的氯代化合物，并進(jìn)入環(huán)境。例如，三鹵代甲烷化合物（tri-halogenatedmethane,THMs）就是這些氯代化合物中比較重要的一類，其中包括CHCl3、CHBrCl2、CHBr2Cl及CHBr3等。⑥二噁英

（Dioxin）工業(yè)過程及垃圾燃燒副產(chǎn)物，特別是焚燒氯含量高的廢物，在焚燒溫度低于800℃，同時(shí)存在金屬如鐵、銅等催化條件下，二噁英會(huì)大量產(chǎn)生。《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論二噁英（135個(gè)異構(gòu)體）二噁英呋喃（75個(gè)異構(gòu)體）-p--p-1-67氧具有很高的電負(fù)性（3.5），可以與氫原子、碳原子、氮原子、磷原子和硫原子形成極性共價(jià)鍵，增加了化合物的溶解性和反應(yīng)活性。（3）含氧官能團(tuán)(OxygenContainingFunctionalGroups)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論①醇、酚和醚

(Alcohol,Phenol,

andEther)

－OH官能團(tuán)的特性：可形成氫鍵。R－OH基團(tuán)在水溶液中可能會(huì)發(fā)生解離，即相當(dāng)于弱酸。一些酚類化合物容易氧化，形成穩(wěn)定的自由基。1-68《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論廣泛應(yīng)用的非離子型表面活性劑降

解典型化合物壬基酚(nonylphenol)毒性增大、持久性增大、內(nèi)分泌干擾性。H19C9H19C9H19C9H19C9H19C9H19C9(OCH2CH2)nOHOCH2CH2OHOCH2CH2OCH2CH2OHOCH2COOHOCH2CH2OCH2COOHOHNPnEONP1EONP2EONP1ECNP2ECNP壬基酚聚氧乙烯醚壬基酚一氧乙烯醚壬基酚二氧乙烯醚壬基酚氧乙酸壬基酚氧乙基氧乙酸壬基酚1-69《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論典型化合物五氯酚pentachloro-phenolClClClClClOH

一種高效、價(jià)廉的廣譜殺蟲劑、防腐劑、除草劑，曾長(zhǎng)期在世界范圍內(nèi)使用。我國(guó)從20世紀(jì)60年代早期開始，曾在血吸蟲病流行區(qū)大量使用，用于殺滅血吸蟲的中間宿主釘螺。目前，五氯酚主要用作木材防腐劑。盡管歐洲的一些發(fā)達(dá)國(guó)家已停止或限制使用五氯酚，但在一些發(fā)展中國(guó)家五氯酚仍被作為重要的農(nóng)藥而使用。

1-70②

羧酸酯

(CarboxylicAcidEsters)

鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)主要用作增塑劑，在塑料中以游離態(tài)存在，非常容易釋放。其在全球的年產(chǎn)量超過100萬(wàn)t。COOR1COOR2《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論R為異己基、丁基、甲基等。隨著側(cè)鏈的延長(zhǎng)，溶解性減弱，生物富集性增加，可降解性減弱。疑似致癌物疑似內(nèi)分泌干擾物1-71①氨基

(AminoGroup)氨基會(huì)參與氫鍵的形成。氨基是弱堿，在水溶液中可以獲得一個(gè)質(zhì)子，形成銨根離子。氨基可以作為

電子供體。用作抗氧化劑。②硝基

(NitroGroup)硝基具有很強(qiáng)的吸電子性質(zhì)。硝基具有強(qiáng)氧化性。（4）含氮官能團(tuán)

(NitrogenContainingFunctionalGroups)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論NO2NO2O2NCH32,4,6-三硝基甲苯（2,4,6-trinitrotoluene）TNT，第二次世界大戰(zhàn)期間的主要炸藥。1-72③偶氮染料

(AzoDye)④含氮除草劑

(NitrogenContainingHerbicides)三嗪類triazineherbicide雙吡啶類bipyridiliumherbicide阿特拉津

atrazine敵草快

diquat《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論偶氮染料因可降解產(chǎn)生具有致癌作用的芳香胺，而被一些國(guó)家禁用。目前為止，70%的染料都是以偶氮結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。1-73⑤季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑

(QuaternaryAmmoniumSalts,CationicSurfactants)⑥含氮配合劑

(NitrogenContainingChelatingAgents)TrisodiumNitrilotriacetate(NTA)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論H2C=CH—CH2CH3N+Cl-H2C=CH—CH2CH3表面活性劑和配合劑在水環(huán)境中大量檢出，自身會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害，還會(huì)影響到其他污染物的環(huán)境行為。1-74《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論（5）含硫官能團(tuán)

(SulfurContainingFunctionalGroups)

在有機(jī)分子中，硫具有很多不同的氧化態(tài)（-2

+6）。硫原子周圍可以環(huán)繞10個(gè)電子（如亞砜）甚至12個(gè)電子（如砜、磺酸及其衍生物），這種能力使其能夠發(fā)生同族元素氧所不能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。硫與氧之間另外一個(gè)重要的區(qū)別是硫的電負(fù)性（2.5）比氧要小得多，因此參與形成氫鍵的能力也弱得多。在含有氧化態(tài)硫原子的官能團(tuán)中，最重要的是芳香族磺酸基團(tuán)。例如，線性烷基苯磺酸鹽（linearalkylbenzenesulfonate,LAS）。作為陰離子表面活性劑，LAS生產(chǎn)和應(yīng)用量大，每年大于200萬(wàn)t。而磺酰胺類藥物是一大類抗菌劑。

LAS磺胺嘧啶藥物磺基脲除草劑R＝C10

C131-75《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論OPOOO三苯基磷酸鹽增塑劑、阻燃劑SO馬拉硫磷殺蟲劑、殺螨劑（6）含磷官能團(tuán)

(PhosphorusContainingFunctionalGroups)理論上雖然磷也像氮一樣具有很多氧化態(tài)（-3

+5），但在與環(huán)境相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)中，磷原子主要以氧化態(tài)出現(xiàn)，即+3和+5。主要用途有：農(nóng)藥、增塑劑、阻燃劑、化學(xué)武器、沙林。OPOCH2CH3NO2CH3CH21-76? Polyethylene(plasticbags,milkcartons)? Polypropylene(impact-resistantplastics,indoor-outdoorcarpets)? Polyacrylonitrile(orlon,carpets)? Polystyrene(foaminsulation)? Polytetrafluoroethylene(Tefloncoatings,bearings)《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論（7）高分子材料單體

(MonomersinWidelyUsedPolymers)1-77《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論（8）金屬有機(jī)化合物

(MetallicOrgano-pollutants)四異丙氧基鈦主要用于黏合劑，增塑劑和聚酯的制備、偶聯(lián)劑的中間體。三有機(jī)錫作為防生物附著油漆的活性添加劑，曾經(jīng)是近海岸的主要污染物。二有機(jī)錫主要用于塑料添加劑。＝—1-78POPs：PersistentOrganicPollutants

《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論判定標(biāo)準(zhǔn)高持久性高生物蓄積性高毒性半揮發(fā)性全球遷移在遠(yuǎn)距離區(qū)域?qū)瘜W(xué)品的測(cè)定生物有效性社會(huì)-經(jīng)濟(jì)和其他因素

1-79首批POPs名單滴滴涕DDT狄氏劑dieldrin異狄氏劑endrin艾氏劑aldrin氯丹chlordane七氯heptachlor六氯苯hexachlorobenzene(HCB)滅蟻靈mirex毒殺芬camphechlor多氯聯(lián)苯polychlorinatedbiphenyls(PCBs)二噁英dioxins呋喃furans2001年《斯德哥爾摩公約》2005年在我國(guó)生效《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論1-802009年5月在第四次締約國(guó)大會(huì)上又新增9種POPs林丹（

-六氯環(huán)己烷）

-六氯環(huán)己烷

-六氯環(huán)己烷商用五溴聯(lián)苯醚商用六溴代二苯開蓬

Kepone；又名Chlordecone

中文全稱：十氯代八氫-亞甲基-環(huán)丁異[c,d]戊搭烯-2-酮

商用八溴聯(lián)苯醚五氯苯PFOS，全氟辛磺酸《環(huán)境化學(xué)》第一章緒論2-81內(nèi)容提要及重點(diǎn)要求主要介紹大氣結(jié)構(gòu)，大氣中的主要污染物及其遷移，光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)，重要的大氣污染化學(xué)問題及其形成機(jī)制。要求了解大氣的層結(jié)結(jié)構(gòu)，大氣中的主要污染物，大氣運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。掌握污染物遵循這些規(guī)律而發(fā)生的遷移過程，特別是重要污染物參與光化學(xué)煙霧和硫酸型煙霧的形成過程和機(jī)理。還應(yīng)了解描述大氣污染的數(shù)學(xué)模式和酸雨、溫室效應(yīng)，以及臭氧層破壞等全球性環(huán)境問題。2-82第一節(jié)

大氣的組成及其主要污染物

2.1AtmosphericCompositionandPrimaryPollutants《環(huán)境化學(xué)》第二章大氣環(huán)境化學(xué)一、大氣的主要成分

(MainCompositionsoftheAtmosphere)二、大氣層的結(jié)構(gòu)

(StratificationoftheAtmosphere)三、大氣中的主要污染物

(PrimaryPollutantsintheAtmosphere)2-83一、大氣的主要成分(MainCompositionsoftheAtmosphere)大氣的主要成分（體積分?jǐn)?shù)）包括：N2（78.08%）、O2（20.95%）、Ar（0.943%）和CO2（0.0314%）。幾種惰性氣體：He（5.24×10-4）、Ne（1.81×10-3）、Kr（1.14×10-4）和Xe（8.7×10-6）的含量相對(duì)比較高。水蒸氣的含量是一個(gè)可變化的數(shù)值，一般在1%～3%。痕量組分，如H2（5×10-5）、CH4（2×10-4）、CO（1×10-5）、SO2（2×10-7）、NH3（6×10-7）、N2O（3×10-5）、NO2（2×10-6）、O3（4×10-6）等。2-84GasorSpeciesVolumePercentaMajorSourcesProcessforRemovalfromtheAtmosphereCH42×10-4BiogenicbPhotochemicalCO1×10-5Photochemical,anthropogeniccPhotochemicalN2O3×10-5BiogenicPhotochemicalNOxd10-10

~10-6Photochemical,lightning,anthropogenicPhotochemicalHNO310-9~10-7PhotochemicalWashedoutbyprecipitationNH36×10-7BiogenicPhotochemical,washedoutbyprecipitationH25×10-5Biogenic,photochemicalPhotochemicalH2O210-8

~10-6PhotochemicalWashedoutbyprecipitationHO·e10-13

~10-8PhotochemicalPhotochemicalHO2·e10-11

~10-9PhotochemicalPhotochemicalH2CO10-8

~10-7PhotochemicalPhotochemicalCS210-9

~10-8Anthropogenic,biogenicPhotochemicalOCS10-8Anthropogenic,biogenic,photochemicalPhotochemicalSO22×10-7Anthropogenic,photochemical,volcanicPhotochemicalI2trace--CCl2F2f3×10-5AnthropogenicPhotochemicalH3CCCl3g~1×10-8AnthropogenicPhotochemicalAtmosphericTraceGasesinDryAirNearGroundLevelaLevelintheabsenceofgrosspollution;bFrombiologicalsources;cSourcesarisingfromhumanactivities;dSumofNO,NO2,andNO3,ofwhichNO3isamajorreactivespeciesintheatmosphereatnight;eReactivefreeradicalspecieswithoneunpairedelectron,transientspecieswhoseconcentrationsbecomemuchloweratnight;fAchlorofluorocarbon,FreonF-12;gMethylchloroform.FromEnvironmentalChemistry,S.E.Manahan,CRCPress,20042-85地表大氣的平均壓力為101300Pa，相當(dāng)于每平方厘米地球表面包圍著1034g的空氣。地球的總表面積為510100934km2，所以大氣總質(zhì)量約為5.3×1018kg，相當(dāng)于地球質(zhì)量的10-6倍。大氣隨高度的增加而逐漸稀薄，其質(zhì)量的99.9％集中在50km以下的范圍內(nèi)。海拔高度大于100km的大氣中，大氣質(zhì)量?jī)H是整個(gè)大氣圈質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。2-86第一節(jié)

大氣的組成及其主要污染物

2.1AtmosphericCompositionandPrimaryPollutants《環(huán)境化學(xué)》第二章大氣環(huán)境化學(xué)一、大氣的主要成分

(MainCompositionsoftheAtmosphere)二、大氣層的結(jié)構(gòu)

(StratificationoftheAtmosphere)三、大氣中的主要污染物

(PrimaryPollutantsintheAtmosphere)2-87二、大氣層的結(jié)構(gòu)

(StratificationoftheAtmosphere)1.對(duì)流層（Troposphere）高度：0~(10~16)km

，隨緯度和季節(jié)發(fā)生變化溫度：大約每上升100

m，降低0.6

℃

空氣運(yùn)動(dòng)：低緯度較強(qiáng)，高緯度較弱，夏季較強(qiáng)，冬季較弱密度：密度大，占大氣總質(zhì)量的3/4低層大氣（1~2km）：摩擦層或邊界層，污染物集中；自由層大氣（2km以上）：自然現(xiàn)象；對(duì)流層頂層：水變冰，阻止水分子進(jìn)入平流層，阻止了氫的損失。H2O→H

+HO

熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對(duì)流層頂對(duì)流層2-882.平流層(Stratosphere)高度：(10~16)~50

km溫度：同溫層[對(duì)流層頂端~(30~35km)]

30~35km以上開始下降空氣運(yùn)動(dòng)：沒有對(duì)流，平流為主空氣稀薄，很少出現(xiàn)天氣現(xiàn)象在高度15~60

km，有厚約20km的臭氧層，其生成和去除過程為：O2→O

+O

O

+O2→O3O3→O

+O2O3+O

→2O2吸收紫外線，放出熱量，臭氧吸收熱量3.中間層(Mesosphere)：

50~80

km4.熱層（電離層）(Thermosphere)：80~500

km吸收紫外線造成溫度上升，空氣高度電離，因此也稱為電離層，占大氣質(zhì)量的0.5%5.逃逸層，外大氣層(Exosphere)熱層中間層頂中間層平流層頂平流層對(duì)流層頂對(duì)流層2-89Theatmosphereisdividedconceptuallyintofourregions——thetroposphere,stratosphere,mesosphere,andthermosphere——onthebasisofthedirectionoftemperaturechangewithincreasingaltitude.Therelativeamountsofthemajorgasesremainconstantforthefirst80km,but,asindicatedbythedecreasingpressurewithincreasingaltitude,theabsoluteamountofeachgasdecreases.2-90thermospheremesospherestratospheretropospheretemperatureDegreeofpenetrationofincomingsolarradiationPrincipalchemicalspeciesN2,O2,N·,O·,N2+,O2+,NO+,O+N2,O2,O3N2,O2,H2O,Ar,CO2N2,O2,NO,N2+,O2+,NO+100nmtolong200nmtolong330nmtolongpressure2-91大氣的壓力總是隨著海拔高度的增加而減?。簆h：高度為h時(shí)的大氣壓力(Pa)。p0：地面大氣壓力(Pa)。M：空氣的平均摩爾質(zhì)量(28.97g·mol-1)。g：重力加速度(981cm·s-2)。h：海拔高度(cm)。R：摩爾氣體常數(shù)(8.314J·mol-1·K-1)。T：海平面熱力學(xué)溫度(K)。上述方程兩邊取對(duì)數(shù)：取地面大氣壓力p0=12-92第一節(jié)

大氣的組成及其主要污染物

2.1AtmosphericCompositionandPrimaryPollutants《環(huán)境化學(xué)》第二章大氣環(huán)境化學(xué)一、大氣的主要成分

(MainCompositionsoftheAtmosphere)二、大氣層的結(jié)構(gòu)

(StratificationoftheAtmosphere)三、大氣中的主要污染物

(PrimaryPollutantsintheAtmosphere)2-93三、大氣中的主要污染物(PrimaryPollutantsintheAtmosphere)一次污染物是指直接從污染源排放的污染物質(zhì)，如CO、SO2

、NO等。二次污染物是指由一次污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成的污染物質(zhì)，如臭氧（O3）、硫酸鹽顆粒物等。大氣污染物按照化學(xué)組成還可以分為：含硫化合物(SulfurCompounds)含氮化合物(NitrogenCompounds)含碳化合物(CarbonCompounds)含鹵素化合物(HalogenCompounds)2-941.含硫化合物

(SulfurCompounds)大氣中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、二甲基硫[(CH3)2S]、硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、硫酸(H2SO4)、亞硫酸鹽(MSO3)和硫酸鹽(MSO4)等。SO2的來(lái)源與去除：人為來(lái)源中，有60％來(lái)自煤的燃燒，30％左右來(lái)自石油燃燒和煉制過程；有50%會(huì)轉(zhuǎn)化形成硫酸或硫酸根，另外50%可以通過干濕沉降從大氣中被去除；SO2的濃度特征：本底濃度一般在0.2~10μL·m-3，隨不同地區(qū)發(fā)生變化。（1）二氧化硫

(SulfurDioxide,SO2)SO2的危害：刺激性氣體，呼吸道危害；植物危害；2-95SO2SO2SO2SO2SO2SO2SO2SSSSSSSS2-96早、晚SO2排放量大，且逆溫層低，大氣穩(wěn)定，排放的SO2不易擴(kuò)散影響因素包括：高度、污染源位置與風(fēng)向、風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度、低層逆溫、湍流2-97（2）硫化氫

(HydrogenSulfide,H2S)許多天然源都可以向環(huán)境中排放含硫化合物，如火山爆發(fā)、海水浪花和生物活動(dòng)等。H2S主要來(lái)自動(dòng)植物機(jī)體的腐爛，即主要由植物機(jī)體中的硫酸鹽經(jīng)微生物的厭氧活動(dòng)還原產(chǎn)生。而大氣中H2S主要的去除反應(yīng)為：HO

+H2S→H2O+

SH

大氣中H2S的本底濃度（以體積分?jǐn)?shù)表示）一般為0.2~20μL·m-3，停留時(shí)間<1～4d。2-982.含氮化合物

(NitrogenCompounds)大氣中存在的含量比較高的氮氧化物主要包括氧化亞氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。其中氧化亞氮（N2O）是低層大氣中含量最高的含氮化合物，其主要來(lái)自天然源，即由土壤中硝酸鹽（NO3-）經(jīng)細(xì)菌的脫氮作用而產(chǎn)生：一般認(rèn)為N2O沒有明顯的污染效應(yīng)。主要討論一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOx表示（NOx不包括N2O）。2-99（1）NOx的來(lái)源與去除

(SourcesandEliminationofNOx)NO和NO2是大氣中主要的含氮污染物，它們的人為來(lái)源主要是燃料的燃燒。一般有2/3來(lái)自汽車等流動(dòng)源的排放，1/3來(lái)自固定源的排放。NO占90％以上，NO2占0.5％~10％。NOx最終將轉(zhuǎn)化為硝酸和硝酸鹽顆粒，經(jīng)濕沉降和干沉降從大氣中去除。其中濕沉降是最主要的去除方式。2-100（2）燃料燃燒過程中NOx的形成機(jī)理

(FormationofNOxduringCombustionProcesses)燃料中的含氮化合物在燃燒過程中氧化生成NOx，即含氮化合物+O2→NOx。燃燒過程中空氣中的N2在高溫（>2100℃）條件下氧化生成NOx。其機(jī)理為鏈反應(yīng)機(jī)制：（極快）（極快）（極快）（極快）（慢）2-101（3）燃料燃燒過程中影響NOx形成的因素(FactorsAffectingtheFormationofNOxduringCombustion)化學(xué)計(jì)量空燃比氮氧化物碳?xì)浠衔飯D汽油中碳?xì)浠衔?，CO和氮氧化物的排放量（體積分?jǐn)?shù)）與空燃比的關(guān)系CO12001000800600400200024002000160012008004000φ(氮氧化物)/10-6φ(碳?xì)浠衔?/10-6φ(CO)/%燃燒溫度：燃燒溫度越高，形成的NOx的數(shù)量也越多?？杖急龋ㄙ|(zhì)量比）：化學(xué)計(jì)量空燃比。對(duì)于典型的汽油其化學(xué)計(jì)量空燃比為14.6。1112131415161718空燃比2-102（4）NOx的環(huán)境濃度

(NOxConcentrationsintheEnvironment)全球總平均體積分?jǐn)?shù)：NO為1.0μL·m-3,NO2為2.0μL·m-3

。（5）NOx的危害

(AdverseEffectsofNOx)NO的生物化學(xué)活性和毒性都不如NO2，可與血紅蛋白結(jié)合，并減弱血液的輸氧能力；NO2使肺部損傷，導(dǎo)致肺炎、纖維組織變性性支氣管炎；植物毒性；NOx是導(dǎo)致大氣光化學(xué)污染的重要污染物質(zhì)。2-1033.含碳化合物

(CarbonCompounds)（1）一氧化碳(CarbonMonoxide)CO是一種毒性極強(qiáng)、無(wú)色、無(wú)嗅的氣體CO的人為來(lái)源：燃料不完全燃燒，CO氧化為CO2的速率極慢，80％是由汽車排放出來(lái)的，家庭爐灶、工業(yè)燃煤鍋爐、煤氣加工等工業(yè)過程也排放大量的CO。CO的天然來(lái)源：主要包括甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中CO的揮發(fā)、植物的排放，以及森林火災(zāi)和農(nóng)業(yè)廢物焚燒。其中以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要。CH4經(jīng)HO

自由基氧化可形成CO，其反應(yīng)機(jī)制為：2-104CO的去除土壤吸收：細(xì)菌能將CO代謝為CO2和CH4

與HO·的反應(yīng)，該途徑可去除大氣中約50％的COCO的停留時(shí)間：約0.4年CO的危害：使人體缺氧窒息；參與光化學(xué)反應(yīng)，適量CO的存在可以促進(jìn)NO向NO2的轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)了臭氧的積累。2-105而且，空氣中存在的CO也可以導(dǎo)致臭氧的積累：

CO+2O2→CO2+O3

CO本身也是一種溫室氣體，可以導(dǎo)致溫室效應(yīng)；大氣中CO的增加，將導(dǎo)致大氣中HO

減少，這使得可與HO

反應(yīng)的物種，如甲烷得以積累。甲烷是一種溫室氣體，可吸收太陽(yáng)光譜的紅外部分，而間接地導(dǎo)致溫室效應(yīng)的發(fā)生。2-106（2）二氧化碳(CarbonDioxide)CO2是一種無(wú)毒、無(wú)嗅的氣體，對(duì)人體沒有顯著的危害作用。CO2的來(lái)源(SourcesofCO2)大氣中CO2的來(lái)源也包括人為來(lái)源和天然來(lái)源兩種。CO2的人為來(lái)源主要是礦物燃料的燃燒過程。CO2的天然來(lái)源主要包括：海洋脫