环境化学6-2
环境化学复习资料第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 名词术语
第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应名词术语1.持久性有毒化学污染物（Persistent toxic substances(PTS)）持久性有毒化学污染物是指在全球普遍存在的、具有生物累积性、难以降解、可远距离传输、致癌致突变性和内分泌干扰等特性的一类物质。
这些化合物所引起的污染问题已经引起国际环境保护组织、各国政府和民众的高度关注。
联合国UNEP制订的持久性有毒化学污染物（PTS）目前包括27种有毒化学污染物：1.艾氏剂（Aldrin）；2.氯丹（Chlordane）；3.滴滴涕（DDT）；4.狄氏剂（Dieldrin）；5.异狄氏剂（Endrin）；6.七氯（Heptachlor）；7.六氯代苯（Hexachlorobenzene）；8. 灭蚁灵（Mirex）；9.毒杀芬（Toxaphene）；10.多氯联苯（PCBs）；11.二恶英（Dioxins）；12.多氯代苯并呋喃（Furans）；13.十氯酮（Chlordecone）；14.六溴代二苯（Hexabromobiphenyl）；15.六六六（HCH）；16.多环芳烃（PAHs）；17.多溴代二苯醚（PBDE）；18.氯化石蜡（Chlorinated Paraffins）；19.硫丹（Endosulphan）；20.阿特拉津（Atrazine）；21.五氯酚（Pentachlorophenol）；22.有机汞（Organic Mercury compounds）；23.有机锡（Organic Tin compounds）；24.有机铅（Organic Lead compounds）；25.酞酸酯（Phthalates）；26.辛基酚（Octylphenols）；27.壬基酚（Nonylphenols）。
2.挥发性氯代烃（Volatile chlorinated hydrocarbons）指正常状态下(20 ℃，760 mmHg)，蒸汽压大于0.1 mmHg以上的氯取代烃类化合物，它是重要的化工原料和有机溶剂，广泛的应用于化工、医药、制革、电子等行业。
环 境 化 学 (第六章)
此外，森林大火烟雾含有CO、CO2 、 NOX、HC(有机烃)、颗粒物等。香烟烟 雾含有400多种有害物，其中有40多种致 癌物（烟碱、苯并芘、铀、镉等）。油 炸、煎食物的油烟中含有多量脂肪酸和 热分解产物如：丁二烯、丙烯、醛类等。
如：转移途径 转移途径 蛋白质(分解)→氨基酸（小分子）→ （部分分解)NH4+(NH3) → 尿素,铵盐→ 排出（正常人体） NH3 →（转入血液）进入人脑（中毒）
如：剂量 剂量 氧气是维持生命的气体，但早产新 生儿连续吸氧六小时以上，会造成视 网膜损伤导致失明。
确定一化合物是否是毒性的定量标准
存在于大气中 石油化工燃烧物，如 1kg 汽油燃 烧可产生CO2 150-200g，NOx 4-20g， CHx 4-8g 及相当量的铅；氟氯烃；光 化学反应的一次和二次污染物等。
存在于水体中的环境毒物: 存在于水体中的环境毒物 重金属、有机农药、多氯联苯、 增塑剂、表面活性剂、酚、醛、放 射性元素等； 存在于土壤中: 存在于土壤中 重金属、有机农药、表面活性剂、 化肥等其他有机污染物。
此外，非正常的不良社会环境因素造成的 污染即人为添加物，如: 大米（工业石蜡油）；面粉（滑石粉）； 黑木耳（硫酸镁）；茶叶（滑石粉,颜料）； 粉丝（漂白剂）； 白木耳（硫磺熏）； 海鲜 （甲醛泡）；味精（尿素）；猪饲料（瘦肉 精）；豆制品（吊白块，甲醛次硫酸氢钠）人 工合成色素、植物生长刺激素和食品添加剂等。
油墨、颜料 (苯、甲苯、铅、偶氮 化 合物等) 强酸、强碱伤害皮肤，引发炎症等， 重者渗入内层组织，并中毒。
2-氨基-4,6-二甲基嘧啶的合成
１ 实 验 部 分
共 振 波谱 仪 ， Ｂ ｒ ｕ ｋ ｅ ｒ 公 司； Ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ Ｖ ａ ｒ ｉ ｏ Ｅ Ｌ 一 Ⅲ 型元 素 分析 仪 ， Ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ 公 司； Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ Ｂ Ｘ Ｉ Ｉ 型 傅 里 叶 变 换红 外 光谱仪 （ Ｋ Ｂ ｒ 压片 ） ， Ｐ Ｅ公 司 ； Ｕ Ｖ 一 ７ ５ ０ ４ Ｐ Ｃ紫 外分 光光 度计 ， 上海 天美 科学 仪器 有 限公 司 。
钱
永， 等： ２ 一 氨基一 ４ ， ６ 一 二 甲基 嘧啶 的合 成
３ ３
在 １ ５ ０ ｍ Ｌ的三 口瓶 中加 入 ５ ０ ｍＬ水 ， 准确 称 量 ６ ． １ ｇ硝酸 胍 （ ０ ． ０ ５ ｍｏ １ ） 及 一定 摩 尔 比的 乙酰丙 酮 和无 水碳 酸 钠 ． 加 入 到三 口烧 瓶 中 ， 搅拌 ， 缓 慢 升 温至 ８ ５ — １ ０ ０℃间某 一预 定温 度 ， 保温 回流反 应 到设 定 时间后 冷 却 至室 温 ， 静 置约 ２ ０ ｍｉ ｎ后 过 滤 。滤饼 加 ２ ５ ｗ ％的氯 化钠 水溶 液 打浆 ３ ０ ｍｉ ｎ （ 温度 通过 冰水 浴 控制 ， 不 高 于 ｌ ０ ｏ Ｃ ） ， 再 过滤 ， 在 滤 饼 中加 适量 水 ， 搅 拌加 热 溶解 后 加入 约 ２ ｇ活性 炭 ， 继 续 加热 搅拌 约 ２ ０ ｍ ｉ ｎ ， 趁 热过 滤 ， 滤 液倒 人烧 杯 中 ， 加入 适 量 氯化 钠 固体 ， 搅拌 １ ５ ｍ ｉ ｎ后 ， 冰水 浴 冷却 至 １ ５℃以下 养 晶 ３ ０ ｍ ｉ ｎ ， 过滤 ， 冰水 淋
摘
要 ：以 硝 酸 胍 、 乙酰 丙 酮 及 碳 酸 钠 为 原 料 ， 合成了 ２ 一 氨 基一 ４ ， ６ 一 二 甲 基 嘧 啶 。采 用 元 素 分 析 、 Ｉ Ｒ、 Ｕ Ｖ — Ｖ ｉ ｓ 及
《环境化学》课后部分习题解答1
《环境化学》（戴树桂第二版）课后部分习题解答第一章绪论2、根据环境化学的任务、内容和特点以及发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课？环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特征、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
环境化学以化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新型科学。
其内容主要涉及：有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态，潜在有害物质的来源，他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性；有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。
环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来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。
目前，国界上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化学循环及其相互偶合的研究；重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。
当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。
主要化学污染物有：1.元素:如铅、镉、准金属等。
2.无机物：氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等3.有机化合物及烃类：烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、PAH等；4.金属有机和准金属有机化合物：如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等；5.含氧有机化合物：如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等；6.含氮有机化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等；7.有机卤化物：四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛；8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等；9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。
第二章：大气环境化学4.影响大气中污染物迁移的主要因素是什么?主要有：（1）空气的机械运动如风和大气湍流的影响；（2）天气和地理地势的影响；（3）污染源本身的特性。
环境化学名词解释
名词解释： 1．自由基：由于共价键均裂而生成的带有未成对的电子碎片。
2．环境化学效应:在各种环境因素的影响下，物质之间发生化学反应产生的环境效应。
3．环境污染物：进入环境后是环境的正常组成和性质发生间接或直接有害于人类的变化的物质。
4．环境内分泌干扰物：能够干扰体内激素平衡的化学物质，一般都是人类在生产和生活活动中生产和排放的污染物质。
5．环境效应：自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化。
6．环境生物效应：环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果。
7．污染物转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用而改变存在的形态或转变另一种物质的过程。
8．环境容量：特定的环境单元在不影响其特定的环境功能的情况下，能够容纳污染物的最大量。
9．污染物的迁移：污染物在在环境中所发生的空间位移及其他所引起的富集、分散和消失的过程。
10、环境物理效应：由物理作用引起的，比如噪音、光污染、电磁辐射污染、地面沉降、热岛效应、温室效应等环境效应。
11．环境污染：由于人为因素是环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏生态系统和人们的正常生活和生产条件。
12．环境背景值（环境本底值）：某地未受污染的环境中某种化学元素或化学物质的含量。
第二章一、名词解释： 1、酸沉降(acid deposition)是指大气中的酸性物质通过干、湿沉降两种途径迁移到地表的过程。
2、湿沉降(wet deposition)指大气中的物质通过降水而落到地面的过程。
被降水去除或湿沉降对气体和颗粒物都是最有效的大气净化机制。
湿沉降有两类：雨除(rainout)和冲刷(washout)。
3、雨除是指被去除物参与成云过程，即作为云滴的凝结核，使水蒸气在其上凝结，云滴吸收空气中成分并在云滴内部发生液相反应。
4、干沉降(dry deposition)是指大气中的污染气体和气溶胶等物质随气流的对流、扩散作用，被地球表面的土壤、水体和植被等吸附去除的过程，具体包括重力沉降，与植物、建筑物或地面(土壤)碰撞而被捕获(被表面吸附或吸收)的过程。
环境化学实验
环境化学实验一、说明（一）课程性质专业限选课程。
（二）教学目的《环境化学实验》包括环境分析化学、环境污染化学和污染控制化学三部分内容，重点是环境污染化学部分，着重探讨污染物来源及其在环境介质中的存在形态、浓度水平和迁移、转化与降解等环境行为及其影响因素等。
通过《环境化学实验》课程的学习，深化《环境化学》课程讲授的基本知识，促进对环境化学领域研究动态及前沿的理解，掌握研究环境化学问题的基本方法和手段，提高实验数据科学分析能力和实验技能，使学生具备初步的独立科研能力。
（三）教学内容依据新的环境化学实验教学大纲，将整个教学环节分为“基础性实验”和“综合设计性实验”（项目总表）两个部分，增加了以独立科研能力培养为目标的“综合设计性实验”环节。
在“综合设计性实验”环节中，教师设计了多个研究题目供学生参考选择，要求学生在查阅文献的基础上，写出开题报告，并在教师的配合下自行设计实验方案、自行准备实验所需的材料。
在研究过程中，实验室（包括仪器设备）向学生开放，在教师的配合下学生自主进行实验活动。
在学期末，学生应完成一篇符合规范的研究论文。
（四）教学时数36学时。
（五）教学方式实验教学。
二、本文（一）基本要求通过该实验课程的学习，学生应熟练掌握环境化学的基本实验技能，了解环境化学领域当前国际最新研究动态和研究方法。
（二）项目总表（三）实验内容与要求实验一环境空气中挥发性有机物的污染评价实验目的1. 了解VOCs的成分、特点。
2. 了解气相色谱法测定环境中VOCs的原理，掌握其基本操作。
实验原理将空气中苯、甲苯、乙苯、二甲苯等挥发性有机化合物吸附在活性炭采样管上，用二硫化碳洗脱后，经色谱柱分离，火焰离子化检测器测定，以保留时间定性，峰高（或峰面积）外标法定量。
本法检出限：苯1.25ng；甲苯1.00ng；二甲苯（包括邻、间、对）及乙苯均为2.50ng。
当采样体积为100L时，最低检出浓度苯为0.005mg/m3；甲苯为0.004 mg/m3；二甲苯（包括邻、间、对）及乙苯均为0.010mg/m3。
环境化学习题集
环境化学习题集环境化学习题 (1)第⼀章绪论 (1)⼀、填空 (2)⼆、选择题 (2)三、问答题 (2)第⼆章⼤⽓环境化学 (2)⼀、填空 (2)⼆、选择题 (4)三、问答题 (5)第三章⽔环境化学 (6)⼀、填空 (6)⼆、选择题 (7)三、问答题 (8)四、计算 (9)第四章⼟壤环境化学 (12)⼀、填空 (12)⼆、选择题 (13)三、问答题 (13)第五章⽣物体内污染物质的运动过程及毒性 (14)⼆、多项选择 (14)三、填空 (15)四、简答题 (15)五、计算题 (16)第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 (17)⼀、填空 (17)⼆、多项选择 (17)三、问答题 (17)第七章受污染环境的修复 (18)1．名词解释： (18)2. 问答题 (18)第⼋章绿⾊化学的基本原理与应⽤ (18)1. 问答题 (18)⼀、填空1、造成环境污染的因素有物理、化学和⽣物的三⽅⾯，其中化学物质引起的约占________。
2、污染物的性质和环境化学⾏为取决于它们的和在环境中的。
3、环境中污染物的迁移主要有、和三种⽅式。
4、⼈为污染源可分为____________、____________、____________、和____________。
⼆、选择题1、属于环境化学效应的是A热岛效应B温室效应C⼟壤的盐碱化D噪声2、五⼗年代⽇本出现的痛痛病是由______污染⽔体后引起的。
A CdB HgC PbD As3、五⼗年代⽇本出现的⽔俣病是由______污染⽔体后引起的。
A CdB HgC PbD As三、问答题1.根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？2.环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？3.如何认识现代环境问题的发展过程？4. 举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第⼆章⼤⽓环境化学⼀、填空1、出下列物质的光离解反应⽅程式（1）NO2+ hν +（2）HNO2 + hν + 或HNO2 + hν + （3）HNO3 + hν +（4）H2CO + hν + 或H2CO + hν +（5）CH3X + hν +2、⼤⽓中的NO2可以转化成、和。
《环境化学》第6章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
第一节 重金属元素（Heavy Metals）
一、汞
Mercury
二、镉
Cadmium
三、铬
Chromium
四、砷
Arsenic
6-3
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
一、汞 (Hg) Mercury
1. 环境中汞的来源、分布与迁移
6-22
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
第一节 重金属元素（Heavy Metals）
一、汞
Mercury
二、镉
Cadmium
三、铬
Chromium
四、砷
Arsenic
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《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
三、铬 Chromium
1. 来源与分布
1953年在日本熊本县水俣湾附近的渔村，发现一种 中枢神经性疾患的公害病，称为水俣病。经过十年研究 于1963年从水俣湾的鱼、贝中分离出CH3HgCl结晶。并 用纯CH3HgCl结晶喂猫进行试验，出现了与水俣病完全 一致的症状。1968年日本政府确认水俣病是由水俣湾附 近的化工厂在生产乙醛时排放的汞和甲基汞废水造成的。 这是世界历史上首次出现的重大重金属污染事件。
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《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
甲基钴氨素的再生：水合钴氨素（H2OCoB12+）被辅 酶FADH2还原，使其中钴由三价降为一价，然后辅酶甲 基四氢叶酸(THFA-CH3)将正离子CH3+ 转移给钴，并从 钴上取得两个电子，以CH3-与钴结合，完成了甲基钴 氨素的再生，使汞的甲基化能够继续进行。
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一、各类物质的溶解度
Solubility of some matters
重金属化合物( metal compounds)在水中的溶解 度可直观地表示它在水环境中的迁移能力( transport ability)。溶解度( solubility)大者迁移 能力大，溶解度小者迁移能力小。 而讨论重金属的氢氧化物、硫化物及碳酸重金属 化合物的溶解度与体系中阴离子的种类( anion types)、浓度( concentration)及pH有关。
3
* Ferric Hydroxide （ Fe(OH)3)--- case study Trivalent Metal Hydrolysis（ 三价金属水解） Case for iron（ 以铁为例）
+ H+ + 2H+
Fe(H2O)6+3
+ 3H+
FeOH(H2O)5+2 Fe(OH)3(H2O)3
（一）金属氧化物和氢氧化物的溶解度
(solubility of oxides and hydroxides heavy metals )
（二）金属硫化物化物的溶解度
(solubility of Sulfide heavy metals )
（三）金属碳酸盐的溶解度
(solubility of carbonate heavy metals )
1.金属氢氧化物的水解
Hydrolysis of hydroxides heavy metals 据上式可做 pc- pH 图，斜率 ( slope)等于 n，即金属离子价(ionic 。 valence of metal)；截距 (intercept)是
Does not consider the hydroxometal complexes
1.金属氢氧化物的水解
Hydrolysis of hydroxides heavy metals
用强电解质(strong electrolyte)的最简单关系来表述金属氢氧 化物的溶解平衡(dissolution balance)为： Me(OH)n=== Men+ + nOH根据溶度积： Ksp= [ Men+ ] [ OH- ]n 可转化为： [ Men+ ] = Ksp/[ OH- ]n = Ksp[ H+] /Kwn 若溶解后的金属离子不再发生其他化学反应，则在金属氢 氧化物的饱和溶液中，金属离子的最大浓度 (maximum concentration)[Men+]即为该金属氢氧化物的溶解度( solubility of the hydroxide)，它与水体的pH有关。将上式 + pKsp - n pKw 令 pM = -lg[Men+]，则 pM = pKsp- n pKw + n pH = pKsp – n pOH
Environmental Significance (环境意义） Engineered systems （工程体系中） coagulation, softening, removal of heavy metals Natural systems （自然体系中） composition of natural waters formation and composition of aquatic sediments global cycling of elements Composition of natural waters
Solubility of some matters
天然水体中的主要阴离子( main anion ions) 有 HCO3-、Cl-、SO42-及少量NO3-离子，在厌 氧条件( under anaerobic condition)下还可能 有 H2S、HS-、S2-存在。 重金属的氯化物(chloride)和硫酸盐 (sulphate) (AgCl、 Hg2Cl2、PbSO4等除外)基 本上是可溶的( soluble)，重金属的碳酸盐( carbonate)、硫化物(sulphide) 、氢氧化物( hydroxide)却是难溶的。
阴影区( red part)为 PbO的沉淀区(precipitation area)，阴影区域线为四条特征线的综合
* Ferrous Hydroxide( Fe(OH)2)- case study
Thermodynamics ( 热力学平衡） Fe(OH)2 (s) = Fe+2 + 2OHKsp = 10-15.1 Fe+2 + OH- = FeOH+ K1 = 10-4.5 Fe+2 + 3OH- = Fe(OH)3 K2 = 10-11.0 Mass Balance （ 物质平衡） FeT = [Fe+2] + [FeOH+] Log C vs pH relationships （lgC-pH 关系） Log [Fe+2] = 12.9 – 2pH Log [FeOH+ ] = 3.4 – pH Log [Fe(OH)3-] = -18 + pH
0 -1 -2 -3 -4
H+
OH-
Log C
-5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Solubility Products
General Equilibrium constant in this form that +n -m AmBn(s) ↔ mA + nB expresses the solubility of Cation Anion Solid Solubility Product Equation Ksp = [A+n]m[B-m]n
（一）金属氧化物和氢氧化物的溶解度
(solubility of oxides and hydroxides heavy metals )
金属氢氧化物（metal hydroxide)沉淀有几种形态， 它们在水环境中的行为差别很大( big difference on behaviors in water)，氧化物 (oxides)可以看成氢氧 化物脱水(dehydration) 而成 , 天然水和工业废水中 重金属离子的去除,均属于此类问题( remove heavy metals from natural water and industrial wastewater)。 由于这类化合物直接与pH值有关，实际涉及到 水解 ( hydrolysis)和羟基配合物(hydroxide complexes)的平衡过程，该过程往往复杂多变。
Ksp- an equilibrium
a solid that forms ions in water is a solubility products.
在溶解和沉淀现象的研究中，平衡关系和反应速 率两者都是重要的。知道平衡关系就可预测污染物 溶解或沉淀作用的方向，并可以计算平衡时溶解或 沉淀的量。 In the study of precipitation and dissolution, equilibrium relationship is as important as reaction rate. Knowing equilibrium relationship can predicate the direction of precipitation and dissolution of pollutant, and it also can calculate soluble amount or precipitating amount from the system.
0 -1
+1
-2
固体氧化物和氢氧化物具 有两性的特征(amphiprotic property)，它们和质子 (proton)或者羟基离子 (hydroxyl ion)都发生反应 ，存在有一个pH值，在此 pH值下溶解度(y)最小( minimum solubility)，在碱 性或者酸性更强的pH值区 域内，溶解度都变得更大( solubility increase)。
第二节 重金属的溶解沉淀反应
Precipitation and Dissolution of Heavy Metal in Water
Precipitation and Dissolution
溶解和沉淀反应是污染物在水环境中分布 （ distribution)、累积 ( accumulation)、迁移和转化 ( transport and transformation)的重要途径。一般金属 化合物在水中迁移能力大小，直观地用溶解度 (solubility)来衡量。
Fe(OH)2(H2O)4+
+ 4H+
Fe(OH)4(H2O)2-
Fe(OH)3 (s)
*Ferric Hydroxide （ Fe(OH)3)--- case study
Thermodynamics ( 热力学平衡） Fe(OH)3 (s) = Fe+3 + 3OHKso = 10-38.8 FeOH+2 = Fe+3 + OHK1 = 10-11.8 Fe(OH)2+ = FeOH+2 + OHK2 = 10-10.5 Fe(OH)4- = Fe(OH)2+ + 2OHK3 = 10-12.1 Fe2(OH)2+4 = 2Fe+3 + 2OHK22 = 10-25.05 Mass Balance （ 质量平衡） FeT = [Fe+3] + [FeOH+2] + [Fe(OH)2+] + [Fe(OH)4-] + [Fe2(OH)2+4] Log C vs pH relationships （LogC－pH关系） Log [Fe+3] = 3.2 – 3pH Log [FeOH+2 ] = 1.0 – 2pH Log [Fe(OH)2+] = -2.5 – pH Log [Fe(OH)4-] = -18.4 + pH Log [Fe2(OH)2+4] = 3.45 – 4pH