环境化学第五章PPT课件
合集下载
2024年度-经典环境化学PPT课件
4
环境化学研究内容
01
02
03
04
环境中化学物质的来源、分布 和归宿
化学物质在环境中的迁移、转 化和降解
化学物质对生物和人类的影响 和危害
环境污染的监测、评价和治理
5
环境化学与环境保护关系
环境化学为环境保护 提供科学依据和技术 支持
环境化学与环境保护 相互促进，共同发展
环境保护需要环境化 学的理论和方法来指 导实践
排泄
生物体通过多种途径将污染物质排出体外，包括尿液、汗液、呼出气体、乳汁 等。此外，某些污染物质还可以通过皮肤接触等途径排出体外。
21
毒理学基本概念和原理
毒理学定义 研究外源化学物对生物体的有害作用 及其机制的科学。
毒性作用类型
包括急性毒性、慢性毒性、亚慢性毒 性等。
毒性作用机制
包括干扰生物大分子结构和功能、影 响细胞代谢过程、破坏细胞结构和功 能等。
12
水体污染及危害
01
Байду номын сангаас
02
03
水体污染来源
工业废水、生活污水、农 业面源污染等
水体污染的危害
影响水生生物生存、破坏 水生态平衡、危害人类健 康等
水体污染指标
化学需氧量(COD)、生物 需氧量(BOD)、总磷(TP)、 总氮(TN)等
13
水体中污染物迁移转化规律
物理作用
对流、扩散、挥发、吸附等
化学作用
氧化、还原、水解、络合等
生物作用
生物降解、生物富集、生物转化 等
污染物迁移转化模型
一维模型、二维模型、三维模型 等
14
04
土壤环境化学
15
土壤组成与性质
环境化学研究内容
01
02
03
04
环境中化学物质的来源、分布 和归宿
化学物质在环境中的迁移、转 化和降解
化学物质对生物和人类的影响 和危害
环境污染的监测、评价和治理
5
环境化学与环境保护关系
环境化学为环境保护 提供科学依据和技术 支持
环境化学与环境保护 相互促进，共同发展
环境保护需要环境化 学的理论和方法来指 导实践
排泄
生物体通过多种途径将污染物质排出体外，包括尿液、汗液、呼出气体、乳汁 等。此外，某些污染物质还可以通过皮肤接触等途径排出体外。
21
毒理学基本概念和原理
毒理学定义 研究外源化学物对生物体的有害作用 及其机制的科学。
毒性作用类型
包括急性毒性、慢性毒性、亚慢性毒 性等。
毒性作用机制
包括干扰生物大分子结构和功能、影 响细胞代谢过程、破坏细胞结构和功 能等。
12
水体污染及危害
01
Байду номын сангаас
02
03
水体污染来源
工业废水、生活污水、农 业面源污染等
水体污染的危害
影响水生生物生存、破坏 水生态平衡、危害人类健 康等
水体污染指标
化学需氧量(COD)、生物 需氧量(BOD)、总磷(TP)、 总氮(TN)等
13
水体中污染物迁移转化规律
物理作用
对流、扩散、挥发、吸附等
化学作用
氧化、还原、水解、络合等
生物作用
生物降解、生物富集、生物转化 等
污染物迁移转化模型
一维模型、二维模型、三维模型 等
14
04
土壤环境化学
15
土壤组成与性质
环境化学第五章生物体内污染物的运动及毒性
3 污染物质的生物富集、放大和积累
3.1生物富集 生物富集是指生物通过非吞食方式 , 从周围环境 ( 水、土壤、大 气 ) 蓄积某种元素或难降解的物质 , 使其在机体内浓度超过周围环 境中浓度的现象。
生物富集用生物浓缩系数表示 , 即 :
BCF= Cb / Ce (5-2)
式中 :BCF-生物浓缩系数 ; Cb -某种元素或难降解物质在机体中的浓度 ; Ce -某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。
5. 胞吞和胞饮：少数物质与膜上某种蛋白质有特殊亲和力 , 当其与膜接触后 , 可改变这部分膜的表面张力 , 引起膜的
பைடு நூலகம்
外包或内陷而被包围进入膜内 , 固体物质的这一转运称为胞 吞 , 而液态物质的这一转运称为胞饮。
影响物质通过生物膜方式的因素: 主要决定于机体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性 质。如脂溶性、水溶性、解离度、分子大小等。
成复合物 , 称为金属硫蛋白
2.3排泄
排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。排泄器官有肾 、肝胆、 肠、肺、外分泌腺等 , 而以肾和肝胆为主。 肾排泄污染物质的效率是肾小球滤过 , 近曲小管主动分泌和远曲 小管被动重吸收的综合结果。 大部分污染 物质都能从 肾小球滤过 能分别分泌有机酸 ( 如羧酸、磺酸、尿 酸、磺酰胺 ) 和有 机碱 ( 如胺、季胺) 对滤过肾小球溶液 中的污染物质 , 可 以被动扩散进行重 吸收 , 使之在不同 程度上又返回血液
影响消化管吸收的因素 （1）污染物质的脂溶性：脂溶性越 强及在小肠内浓度越高 , 被小肠吸收也越快。 （2）血液流速：污染物质的脂溶性强，血流速度越大 , 则 膜两侧污染物质的浓度梯度越大 , 机体对污染物质的吸收 速率也越大。极性污染物质 , 因其脂溶性小 , 在被小肠吸 收时经膜扩散成了限速因素 , 而对血流影响不敏感。 （3）离解度：未解离型易于扩散通过膜。小肠液的酸性 (pH≈6.6) 明显低于胃液 (pH≈2), 有机弱碱在小肠和胃液 中分别以未解离型和解离型占优势 , 因此有机弱碱在小肠 中的吸收比在胃中的吸收快。
环境化学-5章污染物质的毒性讲解
主动转运进入生物膜。
（3）大多数物质以被动扩散方式通过生物膜。
15
第二节
污染物质在机体内的转运
污染物质在机体内的运动过程包括吸收、
分布、排泄和生物转化。
吸收 分布 排泄 生物转化
转运
消除
16
第二节
污染物质在机体内的转运
一、吸收 (Adsorption)
吸收——是污染物从机体外通过机体的消化管、呼吸道、皮
（3）皮肤
污染物质在机体内的转运
一、吸收 (Adsorption)
由于皮肤角质层的阻隔，皮肤吸收污染物的能力较差，只是 一些污染物质进入机体的途径。 一般脂溶性强、分子量低的污染物（如酚、苯胺）才可以通
过皮肤吸收。
但是当皮肤毛孔张开时，一些大分子污染物也可以通过毛孔 进入人体。
19
人体内毒物被吸收、分布和排泄的主要途径
呼 吸 摄 吸
出
入
入
胃肠道
收
皮肤
肺和肺泡
胆汁
肝 排泄物
（粪） 血液和淋巴系统
骨 脂肪
而言：主要是叶片吸附、叶孔吸收、
根部吸收三个途径。
（1）叶片吸附
可吸附一些颗粒态污染物，植物叶片越粗糙，比表 面积越大，越能吸附大量污染物。 一些植物叶片分泌一些油脂性物质，增加了对颗粒
5
（1）磷脂双分子层
磷脂双分子层既有疏水基团，又有亲水基团。
亲水的头部处于水相，疏水的尾部朝向中央。
（2）蛋白质
根据它们与膜脂相互作用的方式及其在膜中的排列
部位，可以大体分为两类：表在蛋白与内在蛋白。
不同生物膜所具有的不同生物学功能主要是由于所
含膜蛋白的种类和数量不同
水环境化学 第五章 水环境中的界面过程
M
(OH
)n
(S
)
MO(OH
) n1
(S
)
H
M(OH)n-1(H2O)+的数目=MO(OH)n-1-的数目
在该pH值发生的情况称为等电点或零电荷点 （Zero Point of Charge，ZPC)。
pHZPC对于不同金属氧化物有不同数值，而且每种 氧化物均是固定常数。
表5-1 典型矿物的等电点（pHZPC)
大多数情况下，天然水中有机胶体或无机胶体微 粒都带有负电荷。
但一些胶体如水合氧化铁、铝等矿物在水pH值偏 酸下也可以带正电荷。
胶体表面电荷的来源？？？
（1）表面电荷可来自表面的化学反应 （2）离子置换 （3）离子吸附
（1）表面电荷可来自表面的化学反应
• 此类电荷的产生是由于无机胶体表面上的羟基或 有机质胶体的一些基团如-OH,-COOH,-C6H4OH,-NH2 等获得或失去质子所致。
胶体种类 气溶胶 液溶胶 固溶胶
分散剂状态 气体 液体 固体
实例 雾、云、烟、霾 Fe(OH)3胶体、牛奶、豆浆 烟水晶、有色玻璃
天然水体中的胶体一般可分为三大类： （按分散质分类） 无机胶体，包括各种次生粘土矿物和各种
金属水合氧化物； 有机胶体，包括天然的和人工合成的高分
子有机物、蛋白质、腐殖质等； 有机无机胶体复合体。
如气-液、气-固、液-液、液-固和固-固等界面。
5.1 天然水体中的胶体物质 5.2 固液界面的吸附过程 5.3 水-固体系中的分配过程 5.4 挥发作用
5.1 天然水体中的胶体物质
胶体是分散质的大小介于1～100nm之间的分散系。 胶体有丁达尔效应，能发生布朗运动，有电泳和聚
沉现象。
大学化学第05章-环境化学基础
附法和变压吸附法两种。吸附剂在低温高压时吸附CO2,
升温降压后将 CO2 解析出来。常用的吸附剂有天然沸石、 分子筛、活性氧化铝、硅胶和活性炭等。
膜分离法：膜分离法是利用某些聚合材料如醋酸纤维、
聚酰亚胺等制成的薄膜对不同气体的渗透率的不同来
分离气体的。膜分离的驱动力是压差, 当膜两边存在压 差时, 渗透率高的气体组分以很高的速率透过薄膜, 形 成渗透气流, 渗透率低的气体则绝大部分在薄膜进气侧 形成残留气流, 两股气流分别引出从而达到分离的目的。
布袋除尘；水膜除尘；等)。
5.2.2.2 温室气体与温室效应
地球上的能量关系
地 球 上 的 能 量 平 衡
地球温度升高所带来的后果（Rf：改变世界的6度）
南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面上升。 气候反常，海洋风暴增多。 土地干旱，沙漠化面积增大。 地球上的病虫害增加。
5.3 水污染与防治 6.3.1 我国的水资源状况简介；6.3.2 几个主要的水质指标与 处理措施；6.3.3 常用的水处理技术 5.4 固废处臵与土壤污染 5.5 可持续发展战略: 清洁生产与绿色工业
复习教材第11章；预习教材第12章；作业 ：另行布臵
5.1 环境与污染
5.1.1 几个基本概念
环境是指人类赖以生存的自然环境和社会环境的总和。 自然环境是指与人类生存和发展有关的各种自然因素，包
5.1.2 环境污染的研究内容
当前人们关注的环境污染的内容包括：空气污染；水污染； 固废污染；噪音污染；光污染；热污染；放射性污染；等。
5.2 大气污染与防治（防止）
5.2.1 大气的组成与结构 5.2.1.1 大气的组成 5.2.1.2 大气的结构
5.2.2 几种主要的大气污染
环境化学第5章典型污染物转归与效应
支链烷基、烷基苯基以及烷基萘基等，性能差别较小。
2.4.1 表面活性剂的分类
表面活性剂按亲水基团结构和类型可分为四种：
阴离子表面活性剂：如肥皂、烷基苯磺酸钠。
阳离子表面活性剂：如溴化十六烷基三甲基铵。
火山爆发；制冷剂、飞机推动剂、塑料发泡剂 ③四氯化碳（CCl4）：工业溶剂、灭火剂、干洗剂；氟利 昂的主要原料 ④甲基氯仿（CH3CCl3）：去油剂和干洗剂 ⑤ CHF2Cl（CFC-22）：致冷剂和发泡剂
（3）卤代烃在大气中的转化
· 3与O2反 CCl
应生成碳酰氯 ①对流层中的转化：与HO· 的反应是主要消除途径 和ClO· ClO· 还原 CHCl3 + HO· → H2O + · 3 CCl · 3 + O2 →COCl2 + ClO· CCl 并产生氯 原子
是最早被发现和研究的化学致癌物。
ห้องสมุดไป่ตู้
2.3.1多环芳烃的结构与性质
PAH是指两个以上苯环连在一起的化合物。
①非稠环型，苯环与苯环之间各由一个碳原子相连，如联 苯、联三苯等； ②稠环型，两个碳原子为两个苯环所共有，如萘、蒽等。
2.3.2多环芳烃的来源与分布
（1）天然源：
陆地和水生植物、微生物的生物合成，森林、草原
②氯酚：PCDD 、PCDF是氯酚生产的副产物。 ③多氯联苯产品 ④其他行业(如造纸、汽车、钢铁等)的“三废”中 （3）迁移、转化 地表径流和生物富集是PCDD、PCDF重要的迁移方 式。光化学分解是PCDD、PCDF重要的转化途径。
2.3多环芳烃(PAH)
多环芳烃是一大类广泛存在于环境中的有机污染物，也
的形式进入环境（氯碱工业）。
★ （2）挥发性 汞最大的特点是可以以零价形态存在于大气、土壤 和天然水中。汞及其化合物均具有一定的挥发性。 汞及其化合物挥发程度与化合物的形态及在水中的溶
环境化学五污染物毒性PPT学习教案
第3页/共44页
（3）独立作用
各毒物对生物体的侵入途径、作用部位、毒性作用机理均不相同， 其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关，互不影响，即独立作 用的毒性低于相加作用，但高于其中单项的毒性，如苯巴比妥与 二甲苯。
（4）拮抗作用
指联合作用的毒性小于其中各组分单独作用毒性的总和，即其中 某一毒物成分的存在能够减小其他毒物对生物体的毒性，使混合 物的毒性降低的作用。
症状。
<返回>
第5页/共44页
（1）酶活性的抑制
常见的酶活性抑制剂包括有机磷农药、氨基甲酸酯类农药和重金属离 子等。机制有三种类型：
第一是有些有机化合物与酶的共价结合，这种结合往往是通过酶活性 内羟基进行。例如有机磷酸酯、氨基甲酸酯等与乙酰胆碱酯酶的结合：
S (C2H5O)2P -O-
对硫磷
第7页/共44页
（2）致突变作用
致突变作用是指生物细胞内DNA改变引起的遗传特性突变的作用。 这一突变可遗传至后代。具有致突变作用的污染物质称为致突变 物质。致突变作用又分为基因突变和染色体突变两类。
基因突变是指DNA中碱基对的排列顺序发生改变，包括碱基对的 转换、颠换、插入和缺失四种类型。
第10页/共44页
根据作用机理分为遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物。
遗传毒性致癌物细分为 1）直接致癌物（直接与DNA反应引起DNA基因突变的致癌物，如双氯
甲醚） 2）间接致癌物（前致癌物，不能直接与DNA反应，需要机体代谢活化
转变，经过近致癌物至终致癌物后才能与DNA反应导致遗传密码修改， 如二甲基亚硝胺、苯并(a)芘等）
截止到20世纪80年代初期，已知对人的致畸物约有25种，对动物的致畸物约 有800种。其中最为著名的是“反应停”，曾于20世纪60年代初在欧洲及日 本被用作人们妊娠早期安眠镇静药，结果导致约10000名产儿四肢不全或四 肢严重短小。另外，甲基汞对人致畸作用也是大家熟知的。
（3）独立作用
各毒物对生物体的侵入途径、作用部位、毒性作用机理均不相同， 其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关，互不影响，即独立作 用的毒性低于相加作用，但高于其中单项的毒性，如苯巴比妥与 二甲苯。
（4）拮抗作用
指联合作用的毒性小于其中各组分单独作用毒性的总和，即其中 某一毒物成分的存在能够减小其他毒物对生物体的毒性，使混合 物的毒性降低的作用。
症状。
<返回>
第5页/共44页
（1）酶活性的抑制
常见的酶活性抑制剂包括有机磷农药、氨基甲酸酯类农药和重金属离 子等。机制有三种类型：
第一是有些有机化合物与酶的共价结合，这种结合往往是通过酶活性 内羟基进行。例如有机磷酸酯、氨基甲酸酯等与乙酰胆碱酯酶的结合：
S (C2H5O)2P -O-
对硫磷
第7页/共44页
（2）致突变作用
致突变作用是指生物细胞内DNA改变引起的遗传特性突变的作用。 这一突变可遗传至后代。具有致突变作用的污染物质称为致突变 物质。致突变作用又分为基因突变和染色体突变两类。
基因突变是指DNA中碱基对的排列顺序发生改变，包括碱基对的 转换、颠换、插入和缺失四种类型。
第10页/共44页
根据作用机理分为遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物。
遗传毒性致癌物细分为 1）直接致癌物（直接与DNA反应引起DNA基因突变的致癌物，如双氯
甲醚） 2）间接致癌物（前致癌物，不能直接与DNA反应，需要机体代谢活化
转变，经过近致癌物至终致癌物后才能与DNA反应导致遗传密码修改， 如二甲基亚硝胺、苯并(a)芘等）
截止到20世纪80年代初期，已知对人的致畸物约有25种，对动物的致畸物约 有800种。其中最为著名的是“反应停”，曾于20世纪60年代初在欧洲及日 本被用作人们妊娠早期安眠镇静药，结果导致约10000名产儿四肢不全或四 肢严重短小。另外，甲基汞对人致畸作用也是大家熟知的。
5环境化学-天然水的氧化-还原平衡(王晓蓉)
第五章 天然水中的氧化-还原平衡
三、天然水体的pE-pH图 2、pE-pH图 （2）Fe 2+和Fe(OH)2(s)的边界
[Fe2+]=1.00×10-5mol·L-1，则
平pE13.2＋logKsp[H+]3 [Fe2+]
边界条件[Fe2+]=1.0010-5molL-1, 则得 pE=22.2-3pH
3、天然水的pE和决定电位
平logK＝nFE0＝nE0（25℃） 2.303RT0.0591
第五章 天然水中的氧化-还原平衡
一、天然水中氧化-还原平衡的意义 二、电子活度和氧化还原电位 三、天然水体的pE-pH图 四、天然水中污染物的氧化还原转化
第五章 天然水中的氧化-还原平衡
1、重金属元素的氧化还原转化 天然水中的铁主要以Fe(OH)3(S)或Fe2+形态存在。 设总溶解铁的浓度为1.00×10-3 mol/L
1
p E = 5 .8 2 + lo g
[N
O
2-]6
1
[N
H
+ 4
]6
[N
H
+ 4
]
1
.0
0
1
0
4
lo g [N O 2-] 3 8 .9 2 6 p E
1 8
NO
3
5 4
H
e
1 8
N
H
+ 4
3 8
H
2O
p E 0 1 4 .9 0
1
p E = 6 .1 5 + lo g
[N O
3- ]8
1
是 一 条 垂 直 于 横 轴 平 行 于 pE纵 轴 的 直 线 ， 表 明 与 pE无 关 。 当 pH2.99时 ， Fe(OH)3(s)将 陆 续 析 出 。