环境化学教学设计Word下载.docx

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3.形成热爱环境和保护环境正确态度。

教学重点

环境化学的形成过程和特点

教学难点

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。

教学方法

讲授法

教学内容及

时间安排

第一节 环境化学

第二节 环境污染物

学习指导

1.复习教材和笔记中本章内容。

2.阅读

王麟生等编 环境化学导论-2版华东师范大学出版社2006

汪群慧等编.环境化学，哈尔滨工业大学出版社，2004戴树桂主编-2版.环境化学，高等教育出版社，2006.10刘兆荣等编.环境化学教程，化学工业出版社，2003

邓南圣等编.环境化学教程，武汉大学出版社，2000

作业及思考题

思考题：

1.何谓环境化学？

环境化学有哪些分支学科？

2.环境问题在人类历史上的教训有哪些？

如何看待当前的世界环境问题？

教研室审阅意见

同意上述安排。

教研室主任签字：

于泓

2012年02月26日

教 学 程 序

教学的基本内容

第一章 绪论第一节 环境化学

1. 什么是环境化学

（1）环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的新型学科。

（2）定义：

环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。

它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。

（3）研究内容：

有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态；

来源；

它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应的机制和风险性；

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。

（4）研究特点：

从微观的原子、分子水平上研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径。

（5）核心：

研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。

第二节环境污染物

一、环境中的重金属

主要是汞、镉、铅、锌、铜、钴、镍、钡、锡、锑等，从毒性角度通常将砷、铍、锂、硒、硼、铝等也包括在内。

二有机污染物

碳、氢、氧、氮、硫、磷和卤素原子如氟、氯、溴、碘等组成

1碳氢化合物

2有机卤化合物（organichalogen）

3含氧官能团

⑴醇和醚官能团⑵醛酮基团⑶羧基⑷羧酸酯基团

4含氮官能团

⑴胺基⑵硝基（3）偶氮类（4）三嗪类（5）季铵盐

5含硫官能团

6含磷官能团三、POPs

四、环境内分泌干扰物

第三节环境各圈及环境污染物在的迁移转化过程迁移（transport） 转化（transformation）

第二章 大气环境化学

6学时

1、戴树桂主编-2版.环境化学，高等教育出版社，2006.10

2、王麟生等编 环境化学导论-2版华东师范大学出版社2006

3、汪群慧等编.环境化学，哈尔滨工业大学出版社，2004

4、刘兆荣等编.环境化学教程，化学工业出版社，2003

5、邓南圣等编.环境化学教程，武汉大学出版社，2000

1.掌握大气中污染物的迁移过程

2.掌握大气污染物的光化学转化过程

3.明确大气污染化学研究的新领域

要求掌握大气中污染物的迁移过程以及对环境化学提出的任务，明确学习环境化学课程的目的。

重要污染物参与光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成过程和机理。

重要自由基的来源，自由基的链式反应。

1.讨论法

2.讲授法

教学内容及时间安排

第一节 大气环境概述 1学时

第二节 大气中重要污染物 1学时

第三节 气体的污染化学 2学时

第四节 全球性大气污染 2学时

1、大气中有哪些重要自由基？

其来源如何？

2、何谓温室效应和温室气体？

第二章大气环境化学

第一节大气的组成及其主要污染物

一、大气的主要成分二、大气层的结构

1、对流层2、平流层3、中间层4、热层三、大气中的主要污染物

1、含硫化合物 2、含氮化合物 3、含碳化合物 4、含卤素化合物

第二节大气中污染物的迁移第三节大气中污染物的转化

一、自由基化学基础二、光化学反应基础

三、大气中重要自由基的来源

对清洁大气，O3的光解是HO的主要来源：

O3+hγ→O+O2

O+H2O→HO+HO

对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在，它们的光离解也可产生HO：

HNO2+hγ→HO+NO

H2O2+hγ→ HO+HO

其中HNO2光解离是大气中的重要来源。

大气中HO2主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：

HCHO+hγ→H+HCO

HCO+O2→HO2+CO

H+O2+M→HO2+M

O和HO与烃类发生摘H反应也可以生成RRH+O→R+HO

RH+HO→R+H2O

大气中的CH3O主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：

CH3ONO+ hγ→CH3O+NO

CH3ONO2+hγ→CH3O+NO2

大气中的RO2都由R与O2结合而成的：

R+O2→RO2

四、氮氧化物的转化五、碳氢化合物的转化六、光化学烟雾

链引发反应：

1.NO2+hγ（λ＜430nm）→NO+O

基本无机反应：

2.O+O2+M→O3+M

3.NO+O3→NO2+O2

链传递反应：

4.RH+HO→RO2+H2O

HC氧化反应

5.RCHO+HO→RC（O）O2+H2O

醛类氧化反应

6.RCHO+hγ→RO2+HO2+CO

其他反应

7.HO2+NO→NO2+HO

NO氧化反应

8.RO2+NO→NO2+RCHO+HO2

9.RC（O）O2+NO→NO2+RO2+CO2

链终止反应：

10.HO+NO2→HNO3

自由基消除反应

11.RC（O）O2+NO2→RC（O）O2NO2（PAN）

12.RC（O）O2NO2→RC（O）O2+NO2

按原始HC结构的不同可生成各种各样的醛和酮，他们最后则凝聚为烟雾而影响大气的能见度。

而PAN及其同类物PBN都是刺激性很强的物质，氧化性很强。

七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染

（1）光化学氧化

SO2+hv（190~340nm）Û

1SO2（单重态）SO2+hv（340~400nm）Û

3SO2（三重态）

3SO2+O2→SO4→SO3+O-

或SO4+SO2→2SO3

（2）液相氧化

大气中小于1μm的气溶胶粒子通常表面都吸附有水层，可溶解SO2使其再氧化为H2SO4。

有Mn、Fe、V等起催化作用的金属离子，或强氧化剂（如O3或H2O2）存在时，氧化速率增大。

八、酸性降水

1.降水的化学组成

（1）降水的形成

（2）降水中的离子成分

（3）降水中的有机酸

（4）降水中的金属元素

2.降水的pH

通常认为天然雨水酸度的本底值为pH5.6它仅由大气中存在的CO2与纯水的平衡决定。

pH＜5.6多年来被国际上用作判别是否受到酸化以及是否受到认为污染的界限。

许多人通过对全球背景点的降水组成和pH的研究,认为全球降水pH的本底值似乎

≥5.0更符合实际情况。

4

而将pH和SO2-相结合，就可以判别降水是否酸化或是否受到人为污染。

全球偏远地区非海盐SO2-在降水中的浓度为1.5~5.1μmol.L-1（本底值）。

九、温室气体和温室效应

温室效应：

大气中的吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。

温室气体：

能够引起温室现象的气体称之为温室气体。

H2O、O3、N2O、CH4、H2O、O3、N2O、CH4、CFCS等也是温室气体。

十、臭氧层的形成与耗损

1、清洁大气中：

O3的形成

O2+hv→2O

O+O2+M→O3+M

总反应：

3O2+hv→2O3

2、O3的猝灭 O3+hv→O+O2 O3+O→2O2

HOx、NOx、ClOx等是导致O3猝灭的直接原因，把他们叫做活性物质。

它们导致

O3猝灭的反应如下：

第四节大气颗粒物

按粒径大小将大气颗粒物分为：

TSP <

100μm 飘尘 <

10μm

降尘 >

10μm 可吸入粒子 Dp≤10μm

大气颗粒物的三模态

Whitby等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模。

爱根核模（Dp≤0.05μm）

积聚模 （0.05μm<

Dp<

2μm）

粗粒子模 （Dp>

大气颗粒物的表面性质大气颗粒物的化学组成

无机颗粒物：

由颗粒物的形成过程决定。

如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。

海洋溅沫成分主要是氯化钠粒子和硫酸盐粒子。

有机颗粒物：

指大气中的有机物质凝聚而形成的颗粒物，或有机物质吸附在其他颗粒物上面而形成的颗粒物。

粒径较小，属于爱根核模或积聚模。

大气颗粒物的去除过程干沉降存在两