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环境与化学 唐亭亭 顾帅 目录 一、绪论 二、自然环境与化学 三、大气环境与化学 四、水体环境与化学 五、土壤环境与化学 六、总结 绪论 环境的好坏，关系着人类的生存与兴衰。保护环境，已成为人类紧迫和重要的任务。我们将从化学的角度阐述环境与环保知识，介绍大气污染、水土污染、酸雨、温室效应、大气臭氧层的破坏等，简析化学与环境的密切关系，以及利用化学方法解决一些环境问题的途径 。 一、自然环境与化学 　自然环境可分为四个圈层：生物圈、大气圈、水圈和岩石圈，总称生态圈，这是经过漫长的演化而形成的。各圈层之间有着复杂的物质交换和能量交换，如图所示。 　生物的形成 在太阳能和地热能的作用下，简单无机化合物和甲烷等化合形成了简单有机化合物（如氨基酸、单糖等），并逐步演化为生物大分子（如蛋白质、多糖等），为生命的产生首先创造了条件。原始海洋中的蛋白质、氨基酸形成无氧呼吸的细菌（原生物），并逐步演化为含有叶绿素的藻类，在水体中进行光合作用放出游离氧。生物的光合作用 6CO2（g）＋6H2O C6H12O6+6O2(g) 是O2富集的主要原因，出现有氧呼吸。游离氧的出现促进了生命的进化，并使地球上出现了臭氧层。 N循环 生物化学研究生物固氮机理，未来将使原不能固氮的植物拥有固氮酶，自行固氮，减少氮肥使用，降低农业生产成本。 C元素循环 二、大气环境与化学 在大气中与人类密切相关的是底层大气，底层大气由干洁空气、水汽、悬浮着的固体微粒和液体微粒组成，另外还有人为的或天然的大气污染物。当大气中某一化学成分的浓度超过或低于一定限度，便造成大气污染。比较著名的是：温室效应，臭氧空洞。大气的人为污染主要是工农业、生活和交通污染。 大气污染物的主要天然源 1.火山喷发 排放出SO2、H2S、CO2、 CO、HF及火山灰等。 2.森林火灾 排放出CO、CO2、SO2 NO2、碳氢化合物等。 3.森林植物释放 主要萜烯类碳氢化合物。 4.海浪飞沫 主要为硫酸盐和亚硫酸盐颗粒 5.海洋排放和生物过程 释放CO、NO 、 H2S、CH4等。 大气污染物的化学转化 1.大气光化学特性 原子、分子、自由基或离子吸收光子所引发的反应。 光化学反应第一步A + hv → A* A吸收光子转化为激发态A* 经过分解、直接、荧光、碰撞去活。总反应为 A* + M → A + M* 该反应过程只吸收300～700nm区段光。 2. S氧化物在大气中的化学转化示例 S的化学转化 2SO2 + 2H2O + O2 → 2H2SO4 多重态SO2 + hv(290~340nm) → 1SO2 SO2 + hv(290~340nm) → 3SO2 3SO2 + O2 → SO4 → SO3+O SO4 + SO2 → 2SO3 猝灭反应 3SO2 + M → SO2 + N 自由基氧化HOSO2 + O2 → H2O + SO3 SO3 + H2O → H2SO4 3. N氧化物在大气中转化示例 光化学NO2 + hv → NO + O O + O2 + M* → O3 + M O3 + NO → NO2 + O2 氧化 NO2 + OH → HNO3 NO2 + O3 → NO + 2O2 RO + O2 → R’CHO + HO2 HO2 + NO → HO + NO2 亚硝酸转化 OH + HNO3 → H2O + NO2 CH3CO + O2 → CH3COOO CH3COOO + NO2 → CH3COOONO2 四、水体环境与化学 水污染种类 病原体污染、 需氧物质污染、 植物营养物质污染、 石油污染、 热污染、 放射性污染、 盐类污染、 有毒化学物质污染 植物营养物质污染与盐类污染 定义：生活污水和某些工业废水中所含的磷和氮等植物营养物质引起水体富营养化