中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境化学》教案
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《环境化学》教案
《环境化学》教案第一章绪论第一节环境化学一、环境问题1.环境污染：由于人为因素，环境成分或状态发生变化，环境质量下降，扰乱和破坏生态系统和人们正常的生活生产条件。
具体来说，环境污染是指有害物质对大气、水质、土壤、动植物造成的污染，其危害程度达到一定程度，生物群落的生态系统受到不适当的干扰和破坏，不可再生资源的任意开发和滥用，以及固体废物、噪声、振动、，气味和放射性。
环境污染是由物理、化学和生物因素造成的，其中化学物质约占80%-90%。
2、人们对环境问题认识的发展过程（1） 20世纪60年代，人们只把环境问题视为污染问题。
他们认为，环境污染主要是指城市、工业和农业发展带来的空气、水质、土壤、固体废物和噪音污染。
对土地荒漠化、热带森林破坏和某些野生动物物种的频繁灭绝没有给予战略关注。
当时，中国以污染控制为中心的环境管理对改善城市和人民生活的环境质量发挥了重要作用，但明显的不足是没有将环境问题与自然生态联系起来，低估了环境污染的危害性和复杂性；环境污染不是与社会因素联系在一起才能找到根源的。
(2)1972年联合国在瑞典首都斯德哥尔摩召开了人类环境会议。
在这次会议中指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度，而且也表现在对生态的破坏和资源的枯竭。
（3） 20世纪80年代，人们对环境的认识有了新的突破，提出了可持续发展战略。
并发表了题为《我们共同的未来》的长篇报告。
(4)20世纪90年代，巩固和发展了这种指导思想，形成当代主导的环境意识。
通过了《里约环境与发展宣言》《21世纪议程》等重要文件。
二、环境化学在近现代工农业发展和科技进步过程中，“化学”为人类提供了各种各样的生产和生活用品，化学科学和化学工业为现代化社会做出了重要贡献。
然而与此同时，大量的有害化学物质进入地球的各个圈层后，大大降低了环境质量，直接或间接的损害人类的健康，影响生物的繁衍和生态的平衡。
在解决复杂综合的环境问题中，环境化学在掌握污染源、消除和控制污染、确定环境保护决策、提供科学依据等方面发挥着重要作用。
中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境化学》课件_环境化学第三章2
层状硅铝酸盐，代表性矿物有水云母、蒙脱石、高岭石等。
粘土矿物的粒径比原生矿物小得多，是一种凝胶。
第四节
水中胶体物质及其吸附作用
2．金属水合氧化物
铝、铁、锰、硅等金属的水合氧化物在天然水中以无机高
分子及溶胶的形态存在。
3．腐殖质和有机胶体 腐殖质是一种天然的带负电的有机胶体。藻类、细菌及病 毒是一类天然的生物有机胶体。排入废水中的表面活性剂， 与泄漏在水中的油滴、憎水有机物质形成的乳浊液也类似 于有机胶体。
第四节
水中胶体物质及其吸附作用
半径在 0.1~1 nm 的颗粒的许多性质与胶体相类似，一般也
将其归为胶体物质。下面分别叙述天然水中的胶体物质的 类别。 1. 矿物微粒和粘土矿物 天然水中常见矿物微粒一般为原生矿物，主要有石英、长 石、云母类矿物，这类矿物颗粒较粗，构成了水中颗粒物 的主要部分。粘土矿物为原生矿物经化学风化作用而成的
第四节
水中胶体物质及其吸附作用
一、
天然水中的胶体物质
水环境中的胶体物质主要有无机胶体，有机胶体和无
机 — 有机复合胶体。这些物质根据它们的半径的不同而呈
现为凝胶或溶胶的形式，有些胶体物质通过静电聚合作用
凝聚在一起，可形成颗粒物。 对分散系的划分大致为：溶解半径 < 1 nm溶质的溶液称 为真溶液；溶解粒子的半径 > 1 nm属粗分散系统。其中半 径在1~100 nm 的为胶体分散系统，对应大小的固体超细粉 料即为所谓的纳米材料。
Ka1 Ka2 +H NRCOOH === +H NRCOO- === H NRCOO3 3 2
低pH 中等pH 高4．胶体的双电层 胶体表面存在电荷，使溶液中固液界面区域内电荷分布被扰 乱而形成局部的不均等分布，由此构成胶体的双电层。根据 一系列的由于静电吸引作用和热运动两种效应，所以在溶液
环境化学教案
环境化学教案一、教学目标本教案旨在通过环境化学的教学，帮助学生：1. 了解环境化学的基本概念和研究对象；2. 掌握环境污染的成因以及常见的环境污染物；3. 理解环境污染对生态系统和人类健康的影响；4. 掌握环境化学分析方法，并能够应用于环境监测与治理；5. 培养学生的环境保护意识，提高他们对环境问题的认识。
二、教学重点与难点1. 教学重点：（1）环境污染物的种类、来源及其对环境和人体的影响；（2）环境化学分析方法的原理和应用。
2. 教学难点：环境化学分析方法的原理和应用。
三、教学过程1. 环境化学概述（1）引入环境化学的概念和研究对象。
（2）介绍环境化学的基本理论和方法。
2. 环境污染的成因及污染物分类（1）介绍环境污染的成因，如工业活动、能源消耗、交通运输等。
（2）介绍主要的环境污染物，如大气污染物、水体污染物、土壤污染物等。
3. 大气污染与环境化学（1）介绍大气污染的主要来源和污染物。
（2）讲解大气污染的成因和影响因素。
（3）介绍大气污染的治理方法和环境化学在大气污染治理中的应用。
4. 水体污染与环境化学（1）介绍水体污染的主要来源和污染物。
（2）讲解水体污染的成因和影响因素。
（3）介绍水体污染的治理方法和环境化学在水体污染治理中的应用。
5. 土壤污染与环境化学（1）介绍土壤污染的主要来源和污染物。
（2）讲解土壤污染的成因和影响因素。
（3）介绍土壤污染的治理方法和环境化学在土壤污染治理中的应用。
6. 环境化学分析方法（1）介绍环境化学分析的基本原理和分类。
（2）介绍常用的环境化学分析方法，如光谱分析、电化学分析、色谱分析等。
（3）示范环境样品的采集和分析方法。
7. 环境保护意识培养（1）讲解环境保护的重要性。
（2）介绍环境保护的基本原则和方法。
（3）组织学生参与环境保护实践活动。
四、教学评估本节课的教学评估分为形成性评价和终结性评价。
1. 形成性评价：（1）课堂讨论和提问；（2）小组活动和合作探究；（3）作业和练习。
中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境监测》课件_第八讲
• 2 ． 计权声级：三条等响度曲线，单位：方 （ phone ）（以 1000Hz纯声的声压 level: three equal loudness curve, the unit is phone (based on sound pressure level of pure sound with frequency of 1000Hz).
五、声级：/Sound level
• 1. 声压：单位面积上压力的变化量。用p表示，单位： 帕斯卡（牛顿/米2）；人耳的闻阈210-5Pa；痛阈20Pa。
• 2. 声功率：单位时间内由声源辐射的声能量。用W表 示，单位为瓦（W）。 • 3. 声强：单位时间内垂直于波的传播方向上单位面积 所通过的声能量。用I表示，单位为瓦/米2（W/m2）。 I=W/S
• 1． 声压级、声功率级、声强级，其含义及其 表示方法为： • / Sound pressure level, sound power level, sound intensity level, its meanings and representation:
声压级 Lp=20lgp/p0 Po=2×10-5Pa 声功率级 Lw=10lgw/wo Wo=10-12W 声强级 LI=10lgI/I0 Io=10-12W/m2
三、分类（215）/Classification
• 1．按声源分：交通、工业、施工、社会 生活噪声。 • /Sound source: traffic, industry, construction, noise of social activity. • 2．按对人类影响分：甚响、妨碍声、不 愉快声、无影响声。 • /Effect on human being: extreme sound, disturbing sound, sharp sound, natural sound.
五、声级：/Sound level
• 1. 声压：单位面积上压力的变化量。用p表示，单位： 帕斯卡（牛顿/米2）；人耳的闻阈210-5Pa；痛阈20Pa。
• 2. 声功率：单位时间内由声源辐射的声能量。用W表 示，单位为瓦（W）。 • 3. 声强：单位时间内垂直于波的传播方向上单位面积 所通过的声能量。用I表示，单位为瓦/米2（W/m2）。 I=W/S
• 1． 声压级、声功率级、声强级，其含义及其 表示方法为： • / Sound pressure level, sound power level, sound intensity level, its meanings and representation:
声压级 Lp=20lgp/p0 Po=2×10-5Pa 声功率级 Lw=10lgw/wo Wo=10-12W 声强级 LI=10lgI/I0 Io=10-12W/m2
三、分类（215）/Classification
• 1．按声源分：交通、工业、施工、社会 生活噪声。 • /Sound source: traffic, industry, construction, noise of social activity. • 2．按对人类影响分：甚响、妨碍声、不 愉快声、无影响声。 • /Effect on human being: extreme sound, disturbing sound, sharp sound, natural sound.
中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境监测》课件_第七讲
• • • • 2.4 腐殖质与重金属元素 /Humus and heavy metal elements 胡敏酸螯合物与元素沉积（难溶） /Humus acid complex and element sedimentation • 富里酸与元素迁移（易溶） • /Fulvic acid and element transfer
二、土壤污染的概念： /Concept of soil pollution
• 人类活动产生的污染物进入土壤并累积 到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。 • /The pollutants from human activities accumulate in the soil to certain content, then aggravate soil quality.
2．影响土壤元素含量的土壤化学因素 /Soil chemical factor
• 2.5 酸碱性、氧化还原性与元素的迁移与 富集 • /Acid-alkaline, oxidation-reduction and transfer and accumulation of element.
• 2.6 元素自身的性质与行为（P130，污染 物） • /Character and action of element itself
第七讲 土壤污染及土壤元素背 景值监测
Soil pollution monitoring and background monitoring
一、相关知识 / Knowledge
• 1．成土因素对土壤元素含量的影响 • /Influence of soil-forming factor on soil element content. • 1.1 母质：元素含量的总体因素和基本来 源 • /Mother rock: basic origin of element content.
二、土壤污染的概念： /Concept of soil pollution
• 人类活动产生的污染物进入土壤并累积 到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。 • /The pollutants from human activities accumulate in the soil to certain content, then aggravate soil quality.
2．影响土壤元素含量的土壤化学因素 /Soil chemical factor
• 2.5 酸碱性、氧化还原性与元素的迁移与 富集 • /Acid-alkaline, oxidation-reduction and transfer and accumulation of element.
• 2.6 元素自身的性质与行为（P130，污染 物） • /Character and action of element itself
第七讲 土壤污染及土壤元素背 景值监测
Soil pollution monitoring and background monitoring
一、相关知识 / Knowledge
• 1．成土因素对土壤元素含量的影响 • /Influence of soil-forming factor on soil element content. • 1.1 母质：元素含量的总体因素和基本来 源 • /Mother rock: basic origin of element content.
中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境监测》课件_第六讲
• 三、大气污染类型：能源与气象条件决定： • /Air pollution type: depending on energy sources and weather condition • 1．还原型，又称煤烟型，或伦敦烟雾型，以含 SO2、颗粒物、CO为主 • /Reduction type, namely soot type or London smog type , mainly containing SO2 (sulfur dioxide), particle, CO(carbon monooxide)
第六讲 大气污染监测/Air monitoring
• 3．按分布范围分类： • /Classification according to distributing scope • 局地（型）性/Local • 区域（型）性/Regional • 全球性/Global
第六讲 大气污染监测/Air monitoring
• 五、污染源分类 • / Classification according to pollution source
第六讲 大气污染监测/Air monitoring
• 3．混合型，来源于煤、石油燃烧、工业 排放。如多诺拉、四日事件。 • /Admixture type, root in the emission of coal, oil burning and industry such as Donora, Yokkaichi incident.
第六讲 大气污染监测/Air monitoring
• 四、污染物种类（p81）/Pollutant species • 1．按形成过程分类：一次、二次污染物 /According to forming course: primary, secondary pollutant • 一次 二次 • SO2 H2S NO NH3 SO3 H2SO4 MSO4 • C1-C5 CO CO2 HF HCl NO2 HNO3 醛 酮等
第六讲 大气污染监测/Air monitoring
• 3．按分布范围分类： • /Classification according to distributing scope • 局地（型）性/Local • 区域（型）性/Regional • 全球性/Global
第六讲 大气污染监测/Air monitoring
• 五、污染源分类 • / Classification according to pollution source
第六讲 大气污染监测/Air monitoring
• 3．混合型，来源于煤、石油燃烧、工业 排放。如多诺拉、四日事件。 • /Admixture type, root in the emission of coal, oil burning and industry such as Donora, Yokkaichi incident.
第六讲 大气污染监测/Air monitoring
• 四、污染物种类（p81）/Pollutant species • 1．按形成过程分类：一次、二次污染物 /According to forming course: primary, secondary pollutant • 一次 二次 • SO2 H2S NO NH3 SO3 H2SO4 MSO4 • C1-C5 CO CO2 HF HCl NO2 HNO3 醛 酮等
中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境监测》课件_第四讲
1．水体污染物及其污染类型 / Pollutant and its pollution type
• 1.3 生物型污染，如寄生虫、病原菌、 病毒等污染 /Bio-pollution such as vermin, pathogenic bacteria, virus and etc.
2．资料调查与现场踏勘 /Data collection and on site exploration
第四讲 水体污染监测
/Chapter 4 Monitoring for water pollution
第一部分 水体污染监测绪论 /Part 1 Introduction
• 1．水体污染物及其污染类型 / Pollutant and its pollution type 1.1 化学污染（见p14表2-3，p12表2-1） / Chemical pollution
2．资料调查与现场踏勘 /Data collection and on site exploration
2.2 地面水系资料调查 /Ground water investigation 2.2.1 水资源资料（含丰水期、平水期、枯 水期） /Water resource data (abundant period, level period, low water period)
1．水体污染物及其污染类型 / Pollutant and its pollution type
• （2）非持久性污染：指水体中的污染物 容易被分解或挥发的化学型污染，如可 降解有机物污染等。 / Non persistent pollution: pollutant is very easy to decompose or volatilize, such as organic pollutant and etc.
中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境化学》课件_第二章 水环境化学
表面张力 溶解能力 介电常数 电离度 密 度 透明度 热传导 氢键 偶极矩 存在状态
2. 3 水质标准和水质指标
2.3 水质标准和水质指标
一、水质标准 水质标准是环境质量标准的重要组成部分。所谓环境质 量标准就是环境中的污染物具有法律效力的限量。包括 环境水质标准和污水排放标准两大类。前者又分为饮用 水质标准、渔业用水质标准，工业用水质标准等多种； 后者如工业“三废”排放标准等。理论上讲，排放标准 首要应当以保障环境水质标准为基本目标。 水质标准的确定是以保护人体健康和生态平衡为目的， 用客观的科学数据表示各污染物在适合于一种较高要求 的生态系统生存的水体中所允许的限量。同时还要考虑 具体的自然条件和国家的经济技术条件等因素。所以各 国的水质标准有明显的差异
凝固点 (摄氏度) 沸 点 （摄氏度） 偶极矩 (德 拜 ) 汽化热 (千焦/摩) 融化热 (千焦/摩) 生成热 (千焦/摩)
化合物
H2O H2O推测 H2S H2Se H2Te
0 (-95) -85.2 -65.7 -51
100 (-80) -60.3 -41.3 -2.2
1.84 (2.58) 1.10 0.40 ＜0.20
2.1 水在地球上的分布及水循环
一、天然水的分布 二、水循环
三、我国水资源状况
2.1
水在地球上的分布及水循环
全 球 水 量 分 布 比 例
2.1 水在地球上的分布及水循环
表2-1 地球上各种水的储量
序 号 类 别 水储量 (万亿m3)
1338000 23400 12870 10530 16.5 24064.1 300.0 176.4 85.4 91.0 11.47 2.12 1.12 12.9 1385984.61 35029.21
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RH + HO
RO2 + H2O
RCHO + HO
RC（O）O2 + H2O
RCHO + hν
RO2 + HO2 + CO
HO2 + NO
NO2 + HO
RO2 + NO
NO2 + R’CHO + HO2
RC（O）O2 + NO
NO2 + RO2 +CO2
终止反应：
HO + NO2
HNO3
RC（O）O2 + NO2
O + O2
NO2 + hν （4） 亚硝酸和硝酸的光离解
NO + O
HNO2 + hν HNO2 + hν HNO3 + hν （5） 二氧化硫对光的吸收
HO + NO H + NO2 HO + NO2
SO2 + hν （6） 甲醛的光离解
SO2*
H2CO + hν H2CO + hν （7） 卤代烃的光离解
HO + SO2
HOSO2
HOSO2 + O2 SO3+ H2O 与其他自由基反应
HO2 + SO3 H2SO4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CH3CHOO + SO2
HO2 + SO2
2、环境化学效应
3、环境生物效应
三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介
1、 污染物的迁移与转化 2、 迁移方式 3、 转化方式 4、 污染物在多介质中的迁移、转化和循环
举例：大气—水—土壤
第二章 大气环境化学
本章重点：1 污染物在大气中迁移过程 2 光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理
第一节 大气中污染物的转移
R + HO
RH + HO 甲氧基：
R + H2O
CH3ONO + hν CH3ONO2 + hν 过氧烷基：
CH3O + NO CH3O + NO2
R + O2
RO2
三、氮氧化物的转化 1、 大气中的含氮化合物 2、 氮氧化合物和空气混合体系中的光化学反应
NO2 + hν
O + O2 + M
O3 + NO 3、 氮氧化物的气相转化 （1） NO 的氧化
NO + O O3 + M
NO2 +O2
NO + O3 NO + RO2 NO + HO2
NO2 + O2 NO2 + RO NO2 + HO
NO + HO NO + RO
HNO2 RONO
（2） NO2 的转化
NO2 + HO NO2 + O3
HNO3 NO3 + O2
NO2 + NO3
N2O5
RC（O）O2NO2
RC（O）O2NO2
RC（O）O2 + NO2
5、 光化学烟雾的控制对策 五、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 1、 二氧化硫的气相氧化 （1） SO2 的直接光氧化
3SO2 + O2
SO4
SO3 + O
或 SO2 + SO4
2SO3
（2） SO2 被自由基氧化
SO2 与 HO 的反应
《环境化学》教案
环境化学是研究有害化学物质在环境介质中的存在、特性、行为和效应的化学原理与方 法的科学。本课程依次讲解大气、水、岩石（土壤）各圈层的环境化学之后，对典型污染物 在各圈层之间的迁移转化规律做了专门论述。
通过学习使学生了解环境化学在环境科学中和解决环境问题上的作用，环境化学研究的 内容、特点和发展动向。使学生掌握主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转 化过程，具备一定的处理实际环境问题的思路、方法和技术。
第一节 环境化学
第一章 绪论
一、环境问题
1、 环境污染 2、 可持续发展
二、环境化学
1、 环境化学的概念 2、 环境化学的任务；内容及特点 3、 环境化学的发展动向
（1） 环境分析化学 （2） 各圈层环境化学 （3） 环境工程化学
第二节 环境污染物
一、环境污染物的类别
1、人类社会不同功能产生的污染物
HO + NO 2HO
H + HCO
H + O2 + M
HO2 + M
HCO + O2
HO2 + CO
3、 R、RO 和 RO2 等自由基的来源
大气中存在最多的烷基是甲基，主要来源是：
CH3CHO + hν CH3COCH3 + hν 烷基自由基：
CH3 + HCO CH3 + CH3CO
RH + O
（1） （2） （3） （4）
工业 农业 交通运输 生活
2、化学污染物
（1） 元素 （2） 无机物
（3） （4） （5） （6） （7） （8） （9）
有机化合物和烃类 金属有机和准金属有机化合物 含氧有机化合物 有机氮化合物 有机卤化合物 有机硫化合物 有机磷化合物
二 环境效应及其影响因素
1、环境物理效应
与 HO 发生加成反应和氢原子摘除反应
3、 光化学烟雾现象 什么是光化学烟雾
（1） 光化学烟雾的日变化曲线 出示大图：光化学烟雾日变化曲线
（2） 烟雾箱模拟曲线 4、 光化学烟雾形成的简化机制
引发反应：
NO2 + hν O + O2 + M NO + O3 自由基传递反应：
NO + O O3 + M NO2 + O2
什么是光化学反应？
初级过程：
A + hν
A*
次级过程
举例：
HCl + hν
H + Cl
H + HCl
H2 + Cl
Cl + Cl
Cl2
2、 量子产率（不做介绍） 3、 大气中重要吸光物质的光离解 （1） 氧分子和氮分子的光离解
O2 + hν N2 + hν （2） 臭氧的光离解
O+O N+N
O3 + hν （3） NO2 的光离解
大气层简介
一、大气温度层结
出示大图：
图 1 大气温度的垂直分布
图 2 大气密度的垂直分布
大气垂直递减率
二、辐射逆温层 三、绝热过程与干绝热过程 四、大气稳定度的判定 五、影响大气污染物迁移的因素 1、 风和大气湍流的影响 2、 天气形势和地理地势的影响
第二节 大气中污染物的转化
一、光化学反应基础 1、 光化学反应过程
H + HCO H2 + CO
CH3X + hν
CH3 + X
二、大气中重要自由基的来源 1、 大气中 HO 和 HO2 自由基的浓度 2、 大气中 HO 和 HO2 自由基的来源
HO 来源一：O3 + hν
O + O2
O + H2O
2HO
HO 来源二：
HNO2 + hν H2O2 + hν HO2 的来源： H2CO + hν
（3） PAN
CH3CO + O2
CH3COOO + NO2
4、 氮氧化物的液相转化（补充内容） 四、碳氢化合物的转化 1、 大气中主要的碳氢化合物 2、 碳氢化合物在大气中的反应 （1） 烷烃的反应
CH3COOO CH3COOONO2
RH + HO
R + H2O
（2） 稀烃的反应
RH + O
R + HO