环境化学 2010_第一章 环境介质及其性质(1)

nullnull本课件作者本课件的配套教材陈景文 博士、教授 大连理工大学 电话/传真：0411-84706269 电子邮件：jwchen@dlut.edu.cn 欢迎批评指正！普通高等教育“十一五”国家级规划教材 高等学校理工科环境类规划教材 环境化学 Environmental Chemistry 陈景文、全燮 编著 大连理工大学出版社出版 地址：大连市软件园路80号，邮编：116023 发行：0411-84708842，传真：0411-84701466， 邮购：0411-84703636 E-mail: dutp@dutp.cn, URL: http://www.dutp.cnnull第一章 环境介质及性质Chapter 1. Environmental Media and Their Propertynull 内容第一节 地球环境 (Global Environment) 第二节 大气圈 (Atmosphere) 第三节 水圈 (Hydrosphere) 第四节 土壤圈 (Pedosphere) 第五节 环境污染 (Environmental Pollution)null 内容第一节 地球环境 (Global Environment)一、自然环境 二、环境介质null 一、自然环境环境化学的研究对象：自然环境。 自然环境是人类赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总体，亦简称为环境。大气圈、水圈、土壤圈、生物圈、化学圈化学圈null 一、自然环境生物圈Biosphere水圈 Hydrosphere大气圈Atmosphere土壤圈 Pedosphere化学圈Chemospherenull 二、环境介质(相)环境介质 (Environmental Media), 相 (Phase，Compartment)环境的组成非常复杂，由一系列彼此相连的环境介质或环境相来组成，如大气、土壤、湖泊、河流、海洋、湖底沉积物、湖中悬浮物及水或土壤中的生物体等。 连续的介质或相：水、大气... 非连续的介质或相：大气颗粒物…相邻的环境介质或相：水体－大气(污染物迁移)、... 非相邻的环境介质或相：大气－水体沉积物…null 二、环境介质(相)容易受到污染的介质或相：表层水、大气... 不容易受到污染的介质或相：深海、岩石层…均相：如浅塘中充分混合的水，无浓度梯度、温度梯度； 非均相：性质不均一 (如土壤、沉积物)某一方向均一(如浅的河流) 所有方向都不均一null 内容第二节 大气圈(Atmosphere)一、大气温度层结 二、大气颗粒物 三、臭氧层的形成与耗损 四、温室气体和温室效应null 一、大气温度层结 1. 大气圈 (Atmosphere)一薄层覆盖地球表面的混合气体组成。The atmosphere consists of the thin layer of mixed gases covering the earth’s surface. null气相环境浓度单位 Environmental Concentration Units for GasesParts Per Million (ppm, 106); Parts Per Billion (ppb, 109); Parts Per Trillion (ppt, 1012) Parts Per Hundred Million (pphm, 108)In order to emphasize that the concentration scale is based upon molecules or volumes rather than upon mass, a v (for volume) is sometimes shown as part of the unit, e.g., 100 ppmv or 100 ppmv.1 mg/L浓度的硝基苯水溶液相当于1 ppm， 在空气中1 mg/L的硝基苯也相当于1 ppm吗？ 一、大气温度层结nulldecimeter (dm); centimeter (cm); millimeter (mm); micrometer (µm) (测微计、千分尺、微米)； nanometer (nm); angstrom (Å); liter (L); milliliter (mL); microlitre (µL) mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona-, deca-, poly-小 知 识 一、大气温度层结null 一、大气温度层结静大气温度和密度在垂直方向上的分布。地球的旋转作用 各层次大气对太阳辐射吸收差异2. 大气温度层结Stratification of the Atmospherenull大气温度的垂直分布热层中间层顶中间层平流层顶对流层顶平流层对流层100806040200160200240280T(K)Z(km) 一、大气温度层结null 一、大气温度层结null 一、大气温度层结null 二、大气颗粒物大气：各种固体或液体均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，也是气溶胶体系。大气颗粒物组成成分有机物 无机物状态有生命无生命 固态 液态1. 大气颗粒物的分类气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物。(atmospheric particles, particulates)null 二、大气颗粒物2. 大气颗粒物的来源天然来源：地面扬尘、海浪溅出的浪沫、火山灰、森林火灾、宇宙陨星尘埃、花粉、孢子人为来源：一次颗粒物：直接由污染源排放的 二次颗粒物：大气中的某些污染组分之间或这些组分与大气成分之间发生反应而产生的颗粒物燃料燃烧煤烟、飞灰(Fly Ash)、气态污染物生成机制：null 二、大气颗粒物smoke n.烟；抽烟 vi.冒烟粉末 dust，powderash n. 灰；灰烬，灰堆fog n. 雾, 烟雾, 尘雾 困惑, 迷惘 (灭火机等喷出的)喷雾, 泡沫 London has bad fogs in winter. 伦敦在冬季有大雾。null 二、大气颗粒物3. 颗粒物的粒径和表面性质 粒度：粒径(直径)的大小； 有效直径 空气动力学直径(Dp)：与所研究粒子有相同终端落速度的、密度为1的球体直径。null颗粒物的粒径分类(1) 总悬浮颗粒物：用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。用TSP表示。其粒径多在100 μm以下，尤以10 μm以下的为最多。 (2) 飘尘：可在大气中长期漂浮的悬浮物称为飘尘。其粒径主要是小于10 μm的颗粒物。 (3) 降尘：能用采样罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直径大于10 μm的粒子由于自身的重力作用会很快沉降下来。这部分颗粒物称为降尘。 (4) 可吸入粒子：易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。目前国际标准化组织(ISO)建议将其定为Dp≤10 μm。我国科学工作者已采用了这个建议。 二、大气颗粒物nullParticulate matter (PM) is the general term used for a mixture of solid particles and liquid droplets found in the air. Some particles are large or dark enough to be seen as soot or smoke. Others are so small they can be detected only with an electron microscope. These particles, which come in a wide range of sizes ("fine" particles are less than 2.5 micrometers in diameter and coarser-size particles are larger than 2.5 micrometers), originate from many different stationary and mobile sources as well as from natural sources. Fine particles (PM-2.5) result from fuel combustion, motor vehicles, power generation, and industrial facilities, as well as from residential fireplaces and wood stoves.  二、大气颗粒物nullInhalable PM includes both fine and coarse particles. These particles can accumulate in the respiratory system and are associated with numerous health effects. Exposure to coarse particles is primarily associated with the aggravation of respiratory conditions, such as asthma. Fine particles are most closely associated with such health effects as increased hospital admissions and emergency room visits for heart and lung disease, and increased respiratory symptoms.Health and Environmental Effects 二、大气颗粒物null 三、臭氧层的形成与耗损FIGURE 1. The Antarctic ozone hole reached its maximum on September 12, 2008. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 1518–1520null臭氧层主要分布在距地面10-50 km的范围内，峰值浓度在20-25 km处。 三、臭氧层的形成与耗损null动态平衡：生成和耗损的速率相同，臭氧的浓度保持恒定。 三、臭氧层的形成与耗损null臭氧层耗损 Ozone Depletion 由于水蒸气、NOx、氟氯烃等污染物进入平流层，它们能加速臭氧耗损过程，破坏臭氧层的稳定状态。The yearly variation in total ozone (mean values for October) over Halley bay Station, Antarctica. 三、臭氧层的形成与耗损nullThe total overhead amount of atmospheric ozone at any location is usually expressed in terms of Dobson units (DU); one such unit is equivalent to a 0.01 mm thickness of pure ozone at the density it would possess if it were brought ground-level (1 atm) pressure. The normal amount of over-head ozone at temperate latitudes is about 350 DU. Because of stratospheric winds, ozone is transported from tropical toward polar regions. Thus the closer to the equator you live, the less the total amount of ozone that protects you from ultraviolet light. Dobson units (D. U.) 三、臭氧层的形成与耗损null假设可催化臭氧分解的物质为Y，则有如下反应：平流层中NO, NO2的主要天然来源是N2O的氧化：超音速飞机可以排放NO。 N2O是无色气体，低层空气中含量最高的含氮化合物，主要是天然来源，惰性较大。N2O + O  2NO 三、臭氧层的形成与耗损null平流层HOX主要是由H2O, CH4 或H2与O反应而生成的。H2O + O  2HO• CH4 + O  •CH3 + HO• H2 + O  •H + •OH ClOx的人为来源是制冷剂，如F-11(CFCl3)和F-12(CF2Cl2)，它们在波长175-220 nm的紫外光照射下会产生•Cl。CFCl3 + hv  •CFCl2 + •Cl CF2Cl2 + hv  •CF2Cl + •Cl 三、臭氧层的形成与耗损nullThe stratosphere chlorine concentration currently is 3.5 ppb, which is twice as great as it was in the 1970s and six times the background level of 0.6 ppb, paralleling the growth in the use of CFCs. In the 1980s, about 1 million tonnes (i.e., metric tons, 1000 kg each) of CFCs were released annually to the atmosphere. 氟里昂Freon is a commercial trade name used by Du Pont, a large corporation producing industrial chemicals, to refer to CFCs---it is a term often used informally in discussions of environmental air chemistry. freon n. [化] 氟里昂，二氯二氟[氟三氯]甲烷（商标名，一种无色气体冷冻剂） 三、臭氧层的形成与耗损nullThe chemical formulas for individual CFCs, such as CFC-11, can be deduced from their code number by adding 90. The resulting digits correspond, respectively, to the number of carbon, hydrogen, and fluorine atoms present in one molecule. For example, adding 90 to 11 gives 101, so it follows that CFC-11 contains one carbon, zero hydrogens, and one fluorine. Since that the total number of noncarbon atoms adds up to 2n+2, where n is the number of carbons, the number of chlorines in these substituted alkanes can be deduced by difference, that is, by subtracting from 2n+2, the number of hydrogen plus fluorine atoms. Thus for CFC-11, 2n+2=4, so the number of chlorine atoms is 4-(0+1)=3, and its formula is CFCl3. 三、臭氧层的形成与耗损null 四、温室气体和温室效应null 四、温室气体和温室效应..........4%地球表面反射47%17%6%9%15%9%24%24%52%48%100%10%25%云吸收浮尘被臭氧、水蒸气、碳酸气等吸收太阳辐射通过大气到达和离开地球的情况反射地球外部太阳辐射（包括紫外、可见光、红外）null一部分太阳辐射被地球和大气反射大气太阳辐射穿过晴空大气 大部分 太阳辐射被地表吸收使地表变暖地表放射的 红外辐射一些红外辐射被温室气体吸收并重又放射出，这种效应使地表和低层大气变暖。 四、温室气体和温室效应null温室效应：大气中存在一些温室气体(CO2、CH4)，这些气体可以强烈地吸收波长1200-1630 nm的红外辐射，其存在对截留红外辐射能量影响较大。 这些气体如同温室的玻璃一样，它允许来自太阳的可见光到达地面，但阻止地面重新辐射出来的红外光返回外空间，因此，这些温室气体起到了单向过滤作用，吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留在大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。 温室气体的浓度升高？ 四、温室气体和温室效应 温室气体：CO2, CH4, CO, Freon, ……nullMauns Loa 岛本底站测定的大气中CO2的浓度变化 (唐孝炎，1990)1960 1965 1970 1975 1980 1985 年340 330 320 310 CO2 (mL/m3) 四、温室气体和温室效应null气 体 大气中浓度（μL/m3） 年平均增长率（%） 二氧化碳 344 000 0.4 甲 烷 1 650 1.0 一氧化碳 304 0.25 二氯乙烷 0.13 7.0 臭 氧 不定 — CFC 11 0.23 5.0 CFC 12 0.4 5.0 四氯化碳 0.125 1.0 注：本表摘自俊藤搏俊，1990。 大气中具有温室效应的气体 四、温室气体和温室效应null Relative importance of the five most important greenhouse gasesPercentage of Tropospheric Warning (Hansen et al., 1989) 四、温室气体和温室效应null 四、温室气体和温室效应null 四、温室气体和温室效应null 内容第三节 水圈 (Hydrosphere)一、水体 二、天然水的基本组成 三、天然水的性质 四、水体富营养化null 一、水体水圈：地球表层水体的总称。水存在于环境的各个圈层中。海洋 河流、运河 湖泊、水库 沼泽、冰川、积雪 地下水 水蒸气 (大气、土壤) 固态冰 (极地、高山) 工业设施(锅炉、污水处理厂) 水 ＋ 溶解性物质 ＋ 胶体 悬浮物 沉积物 水生生物null 二、天然水的基本组成水溶液中金属离子的表达式通常可以写成Mn+，表示简单的水合金属离子M(H2O)n+。 水中金属离子常常以多种形态存在。例如铁: Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe3+ , ……K+, Na+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, NO3-, Cl-, SO42- 为天然水中常见的八大离子，占天然水离子总量的95-99%。1. 天然水的主要离子组成水中的金属离子：null2. 溶解性气体大气中的气体与溶液中同种气体间的平衡为：[G(aq)] = KH×pG亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应。溶解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨利定律表示的量。KH 是各种气体在一定温度下的亨利定律常数(mol/L·Pa);  二、天然水的基本组成null 氧在干燥空气中的含量为 20.95% ，大部分元素氧来自大气。氧在水中的溶解度与水的温度、氧的分压及水中含盐量有关。水在25℃时的蒸汽压为0.03167 × 105 Pa。氧在 1.013 × 105 Pa， 25 ℃饱和水中的溶解度：(1) 氧在水中的溶解度 二、天然水的基本组成null不同温度下，气体在水中溶解度的计算： Clausius-Claperyron方程： 二、天然水的基本组成null CO2在干燥空气中的含量为 0.0314% ，水在25℃时的蒸汽压为0.03167 × 105 Pa，CO2的亨利定律常数为3.34 × 10-7 mol/L.Pa。则CO2在水中的浓度为：(2) CO2的溶解度 二、天然水的基本组成null3. 溶解性有机物质、胶体物质、悬浮物 黏土、泥沙、生物排泄物、污染物 腐殖质矿物微粒和黏土矿物、金属水合氧化物 腐殖酸：可溶于稀碱但不溶于酸的部分； 富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分； 胡敏素(腐黑物，Humin)：不能被酸和碱提取的部分 二、天然水的基本组成一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子量300-30000。null富里酸的结构(Schnitzer, 1978)  二、天然水的基本组成null4. 水生生物 生态系统、食物链中的一个重要环节； 生产者、消费者、分解者； 自养生物、异养生物； 生产率、富营养化、C、N、P； 二、天然水的基本组成null 三、天然水的性质1. 碳酸平衡水中CO2、H2CO3、 HCO3-、 CO32各占多大的比例？null 三、天然水的性质CT = [H2CO3] + [HCO3-] + [CO32-] CT = [H2CO3]/α0null 三、天然水的性质null 三、天然水的性质以上属封闭的水溶液体系的情况；没有考虑大气交换过程。CO2+H2CO3HCO3-CO32-100 80 60 40 20 02 4 6 8 10 12pH碳酸化合态分布图α null 三、天然水的性质对于开放体系，应考虑大气交换过程：null 三、天然水的性质碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受H+的物质总量。 组成水中碱度的物质可以归纳为三类：① 强碱；② 弱碱；③ 强碱弱酸盐。 At pH values below 7, [H+] in water detracts significantly from alkalinity, and its concentration must be subtracted in computing the total alkalinity. Therefore the following equation is the complete equation for alkalinity in a medium where the only contributors to it are HCO3-, CO32-, and OH-.总碱度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+]2. 天然水酸度和碱度null 三、天然水的性质 酸度是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放出H+或经水解能产生H+的物质总量。包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐等。某水体的pH = 8.00, 碱度为1.00×10-3 mol/L, 该水体中[HCO3-], [CO32-], [OH-], [H+]等物质的浓度。 解：pH = 8.00时， [CO32-]的浓度很低，可认为碱度全部由[HCO3-]贡献，则[HCO3-] = [碱度] = 1.00×10-3 mol/L； 根据pH值，[H+] = 1.00 × 10-8 mol/L; [OH-] = 1.00 × 10-6 mol/L总酸度 = [H+] + [HCO3-] + 2[H2CO3] – [OH-]null 三、天然水的性质null 三、天然水的性质若水体的pH为10.0，碱度为1.00 × 10-3 mol/L, 则上述各形态物质的浓度为多少？ null 三、天然水的性质Solving these three equations gives [HCO3-] = 4.64× 10-4 mol/L and [CO32-] = 2.18 × 10-4 mol/L, so the contributions to the alkalinity of this solution are the following:null 四、水体富营养化常量元素：N, P, C, O 微量元素：Fe, Mn, Cu, Zn, Ca, …1. 水中的营养元素2. 水体富营养化湖泊、河口、海湾； N，P等营养物质；藻类和浮游生物大量增殖；溶解氧下降；鱼类及其它生物死亡。机理：污染物大量排放、水化学失衡、生态紊乱、内源营养物质释放。null 四、水体富营养化null 四、水体富营养化 赤潮(Algal bloom或Red tide)是海水中某些微小浮游植物、原生动物或细菌在一定的环境条件下突发性的增殖，引起一定范围一段时间的海水变色现象。3. 赤潮为什么会发生赤潮？  海域水体的富营养化。含有有机质和丰富营养盐的工农业废水和生活污水排入海洋。尤其是水体交换能力差的河口海湾地区，污染物不容易被稀释扩散。海水养殖密度高的区域也往往存在水体的富营养化。null 海域中存在赤潮生物种源。海洋中有330多种浮游生物能形成赤潮，有毒的种类大约有80多种，目前在中国沿海海域的赤潮生物约有150种。 合适的海流作用和天气形势。一般在海潮流缓慢、水体交换弱、天气形势稳定、风力较小、湿度大、气压低、闷热、阳光充足时，易发生赤潮。 适宜的水温和盐度。一般在表层水温的突然增加和盐度降低时，会促进赤潮的发生。资料来源：王金辉 单位：国家海洋局东海监测中心http://go5.163.com/chichao2001. 四、水体富营养化null 内容第四节 土壤圈 (Pedosphere)一、土壤的组成 二、土壤的性质null 一、土壤的组成土壤固相土壤液相土壤气相 (35% V)土壤矿物质 (90% )土壤有机质 (1-10%)原生矿物质 (90% ) 次生矿物土壤中固、液、气相结构图（自S.F. Manahan, 1984）地下水 null 一、土壤的组成土壤的层次结构A00A0A1A2A3B1B2B3CCCSGD土壤层覆盖层(A0)淋溶层(A)淀积层(B)母质层(C)基岩(D)疏松的枯枝落叶层，未经分解暗色半分解有机质层暗色的腐殖层灰白色的灰化层向B层过渡层，多似A层向A层过渡层，多似B层棕色至红棕色的淀积层向C层过渡层CaCO3聚集层CaSO4聚集层潜育层(灰粘层)可能出现的特殊层次自然土壤的综合剖面图(南京大学等合编，1980) null 一、土壤的组成原生矿物：各种岩石(主要是岩浆岩)受到程度不同的物理风化而未经化学风化而形成的物质，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变；1. 土壤矿物质 土壤矿物质是岩石经物理风化和化学风化形成的。按其成因类型可以将土壤矿物质分为两类：原生矿物和次生矿物。次生矿物：原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。Soil is the final product of the weathering action of physical, chemical, and biological processes on rocks. null 一、土壤的组成石英、长石类、云母类、 辉石、角闪石、橄榄石、 赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、 黄铁矿……原生矿物次生矿物简单盐类(方解石、白云石、石膏、泻盐等)、 三氧化物类（针铁矿、褐铁矿）、 次生铝硅酸盐（伊利石、蒙脱石、高岭石）类 ……化学风化：氧化、水解和酸性水解。null 一、土壤的组成2. 土壤有机质 土壤中含碳有机化合物的总称。(<10%, ~5%)组成有机体的各种有机化合物 腐殖质3. 土壤水分 主要来自于大气降水、地下水和灌溉。 不同土壤的保水能力不同；土壤水分实际上是土壤溶液。4. 土壤空气 土壤空气组成与大气类似；是一个不连续的体系； O2和CO2 的含量有很大的差异。null 二、土壤的性质土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物，它们对污染物在土壤中的迁移转化有重要作用。 胶体体系由粒子和介质组成。粒子大小至少在一维方向上为30-10000 Å左右。粒子叫胶粒或分散相；介质叫分散介质或连续相。1. 土壤胶体 比表面和表面能：土壤胶体具有巨大的比表面和表面能。比表面是单位质量的物质的表面积。(1) 土壤胶体的性质null 电性——双电层：土壤胶体具有双电层，微粒的内部一般带负电荷，其外部由于电性吸引，形成一个正离子层，合称为双电层。土壤双电层示意图E0（热力学电位）EM(电动电位） 二、土壤的性质紧密层扩散层补偿离子null 土壤胶体的凝聚性和分散性由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。 但是在土壤溶液中，胶体常带负电荷，所以胶体微粒间又因相同电荷而排斥，这是胶体的分散性。影响土壤胶体凝聚性的主要因素是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度。电动电位高，分散性强。 二、土壤的性质null 土壤溶液中阳离子增多，由于土壤表面的负电荷被中和，可以加强凝聚作用。阳离子改变土壤凝聚作用的能力与其种类和浓度有关。一般，土壤溶液中常见阳离子的凝聚能力顺序是：Na+ < K+ < NH4+ < H+ 蒙脱石 > 水化云母 > 高岭土 > 含水氧化铁、铝。 土壤质地越细，阳离子交换量越高。 土壤胶体中SiO2/R2O3(铝或铁的氧化物)比值越大，阳离子交换量越大； pH下降，阳离子交换量降低。 二、土壤的性质null土壤可交换性阳离子致酸离子：H+、Al3+盐基离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+盐基饱和土壤：当土壤胶体上吸附的阳离子均是盐基离子，且已经达到吸附饱和时的土壤。 盐基不饱和土壤：当土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种土壤为盐基不饱和土壤。 盐基饱和度：在土壤交换性阳离子中，盐基离子所占的百分数为盐基饱和度。 土壤胶体的阴离子交换吸附: 自身带正电荷的胶体离子所吸附的阴离子与溶液中的阴离子的交换作用。 二、土壤的性质null根据土壤的酸度可以将土壤分为9个等级。(1) 土壤酸度 根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为两大类：  活性酸度：是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称为有效酸度，通常用pH表示。 土壤溶液中氢离子的来源：CO2溶于水形成碳酸、有机酸、无机酸、酸沉降。2. 土壤酸碱性 二、土壤的性质null 潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+ 。当这些离子通过离子交换作用进入土壤溶液中之后，即可增加土壤溶液的H+浓度。 只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度，其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。 根据测定潜性酸度所用的提取液，可以把潜性酸度分为代换性酸度和水解酸度。 二、土壤的性质null水解性酸度：用弱酸强碱盐(如乙酸钠)淋洗土壤，溶液中的金属离子可以将土壤胶体吸附的H+和Al3+ 代换出来，同时生成某弱酸。此时测定的弱酸的酸度为水解性酸度。H+-土壤胶体-Al 3＋ ＋ 4CH3COONa ＋ 3H2O  土壤胶体-4 (Na+) + Al(OH)3 + 4CH3COOH近年研究确认，代换性Al3+是土壤中潜性酸度的主要来源。代换性酸度：用过量中性盐(如NaCl或KCl)溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+和Al3+ 发生离子交换作用，而表现出的酸度。 二、土壤的性质null活性酸度与潜性酸度的关系：土壤的活性酸度与潜性酸度是同一平衡体系的两种酸度。二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤潜性酸度往往比活性酸度大得多。土壤溶液中OH-的主要来源，是CO32- 和HCO3-的碱金属及碱土金属盐类。 碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总和称为总碱度。 不同溶解度的碳酸盐和重碳酸盐对土壤碱性的贡献不同。 当土壤胶体上吸附的Na+, K+, Mg2+(主要是Na+)等离子的饱和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的水解作用。(2) 土壤碱度 二、土壤的性质nullIt is important to distinguish between high basicity, manifested by an elevated pH, and high alkalinity, the capacity to accept H+. Whereas pH is an intensity factor. This may be illustrated by comparing a solution of 1.00×10-3 M NaOH with a solution of 0.100 M HCO3-. The sodium hydroxide solution is quite basic, with a pH of 11, but a liter of it will neutralize only 1.00×10-3 mole of acid. The pH of the sodium bicarbonate solution is 8.34, much lower than that of the NaOH. However, a liter of the sodium bicarbonate solution will neutralize 0.100 mole of acid; therefore its alkalinity is 100 times that of the more basic NaOH solution.  二、土壤的性质null土壤的缓冲性能是指土壤具有缓和其pH发生剧烈变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定，为植物生长和土壤生物创造比较稳定的生活环境。 土壤溶液的缓冲作用 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。  二、土壤的性质(3) 土壤的缓冲性能null 土壤胶体的缓冲作用 土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能越强；盐基饱和度越高，对酸的缓冲能力越强，盐基饱和度越低，对碱的缓冲能力越强。 二、土壤的性质null在pH < 5的酸性土壤里，土壤溶液中Al3+有6个水分子围绕着，当土壤中OH-增多时，铝离子周围的6个水分子有一、二个水分子离解出H+，与加入的OH-中和，并发生如下的反应。这种带有OH-的铝离子很不稳定，它们要聚合成更大的离子团。聚合的离子团越大，解离出的氢离子越多，对碱的缓冲能力越强。 二、土壤的性质null土壤中主要的氧化剂——氧气 土壤中主要的还原剂——有机物3. 土壤的氧化还原性  二、土壤的性质null 内容第五节 环境污染 (Environmental Pollution)一、环境污染物 二、化学污染物null 一、环境污染物1. 环境污染环境污染：由于人为因素，使环境的构成或状态发生变化，环境质量下降，从而扰乱和破坏生态系统和正常生活与生产条件。环境污染物理性污染生物性污染化学物质污染null 一、环境污染物进入环境后，使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质。有毒有害物质：降解、毒性变化、联合作用有用物质：大量进入环境中，成为污染物；污染物2. 污染物分类多介质共存(多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCB)…)存在一个环境介质或以一个环境介质为主(SO2……)污染物人类活动非故意产生：PCDD/Fs, PAHsnull 一、环境污染物null 一、环境污染物anthropogenic discharge: 人为排放anthropogenic chemicals 地球(宇宙)上原本就有的物质 人类文明创造的物质Toxicantnull 二、化学污染物SO2： SO3  H2SO4, 硫酸盐，硫酸烟雾型污染，酸雨。 含氮化合物(N2O、NO、NO2、N2O5、NH3、硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐): 消耗臭氧，酸雨。 CO和CO2: 挥发性有机化合物：烷烃、烯烃、芳烃(多环芳烃) 颗粒物：吸附蒸气压低的化学物质； 室内环境：甲醛、多环芳烃(PAHs)、多溴代联苯醚(PBDEs)、苯系物…1. 空气中的典型化学污染物Volatile Organic Compounds, VOC; Semivolatile organic compounds, SOC, SVOC; Polycyclic Aromatic Hydrocarbons; Polybrominated diphenyl ethers; Vapor Pressure; Benzenenull耗氧有机物：碳水化合物、蛋白质、脂肪和纤维素… 有毒有机物:农药、表面活性剂、芳烃、药物… 金属离子、无机物：汞、铅、镉、砷、氰化物、 饮用水消毒副产物：2. 水中的典型化学污染物2. 土壤中的典型化学污染物农药：有机氯、有机磷… 其它化学污染物：污水灌溉、干湿沉降… 二、化学污染物Organochlorine Pesticide, Insecticide, Organophosphate Pesticide; Proteinnull地球环境主要由哪些圈层构成？英文单词？各之间有什么关系？各有哪些性质？ 环境介质、相的概念。连续和非连续的介质，对于污染物的运动变化有哪些影响？ 区分大气和空气的概念，各自对应哪个英文单词？ 什么是大气温度层结？各层结的特点如何？不同波长的太阳辐射，个能到达哪些层结？ 5. 简述大气颗粒物的来源和分类。 6. 臭氧是如何生成和损耗的(天然和人为因素)？ 7. 什么是温室效应？大气中有哪些温室气体？ 课后思考 null 课后思考 8. 论述：全球气候变化的原因及对影响 9. Deduce the formulas for the compounds with the following code numbers: (1) 12, (2) 113, (3) 123, (4) 134 10. Deduce the code numbers for each of the following compounds (1) CH3CCl3, (2) CCl4, (3) CH3CFCl2 11. 举例说明，怎样表示大气中的气体与同种气体在溶液中的平衡？ 12. 水体富营养化的机理和危害。 13. 分别论述封闭和开放水体系中的碳酸平衡过程。null14. 什么是天然水酸度和碱度？如何计算？和pH有什么关系？ 15. 论述土壤的组成和性质。 16. 名词解释：原生矿物、次生矿物、腐殖质、双电层及热力学电位、电动电位、土壤阳离子交换量、盐基饱和土壤、盐基饱和度、土壤酸度、活性酸度、潜性酸度、代换性酸度和水解酸度。 17. 环境污染物如何分类，主要来源？ 18. 各环境介质中的典型化学污染物有哪些，来源？ 课后思考