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戴树桂《环境化学》（第2版）笔记和课后习题（含考研真题）详解试读：
第一章 绪 论
1.1 复习笔记
【知识框架】【重点难点归纳】一、环境化学
1．环境问题
环境污染是指由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件的过程。
造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的三方面，其中化学的为主要因素。
2．环境化学
环境科学是指在原有各相关学科的基础上产生了一门以研究环境质量及其控制和改善为目的的综合性新学科。它主要是运用自然科学和社会科学有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题。（1）环境化学的任务、内容与特点
①环境化学的学科定义
环境化学是在化学科学的传统理论和方法的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一门新兴学科。环境化学主要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。
②环境化学的研究内容
a．有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态；
b．潜在有害物质的来源，以及它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；
c．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；
d．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。
③环境化学的特点
环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。（2）元素的生物地球化学循环
物质循环可分为内生的循环和外生的循环。物质循环常基于元素的循环，包括氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环。（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污染控制化学。
二、环境污染物
环境污染物是指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。
1．环境污染物的类别（1）人类社会活动不同功能产生的污染物（见表1－1）
表1－1 人类社会活动产生的污染物（2）化学污染物
①元素；
②无机物；
③有机化合物和烃类；
④金属有机和准金属有机化合物；
⑤含氧有机化合物；
⑥有机氮化合物；
⑦有机卤化物；
⑧有机硫化合物；
⑨有机磷化合物。
2．环境效应及其影响因素（1）环境效应的定义
环境效应是指自然过程或人类的生产和生活活动对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化的效应，并可分为自然环境效应和人为环境效应。（2）环境效应的影响因素
①环境物理效应，是由物理作用引起的。影响因素包括
a．燃料的燃烧，街道和建筑群辐射的热量；
b．大气中二氧化碳和其他温室气体；
c．工业烟尘和风沙；
d．大气中大量的颗粒物；
e．过量开采地下水。
②环境化学效应，是指在各种环境因素影响下，物质间发生化学反应所产生的环境效应。影响因素包括
a．酸雨；
b．水体和土壤中的碱性物质或可溶性盐；
c．土壤和沉积物中的碳酸盐矿物；
d．光化学烟雾；
e．填埋于地下的有毒有害废弃物。
③环境生物效应，是指环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果。影响因素包括
a．大型水利工程；
b．工业废水；
c．任意砍伐森林；
d．致畸、致癌、致突变物质。
3．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
污染物的迁移是指污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程。（2）污染物的转化
污染物的转化是指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变存在形态或转变为另一种物质的过程。
污染物的迁移和转化常常相伴进行。（3）污染物的迁移方式
污染物在环境中的迁移主要有机械迁移、物理—化学迁移和生物迁移三种方式。物理—化学迁移是最重要的迁移形式。
1.2 课后习题详解
1．如何认识现代环境问题的发展过程？
答：环境问题不止限于环境污染，人们对现代环境问题的认识是由浅入深，逐渐完善的。环境问题的发展过程如下：（1）在20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题，认为环境污染主要指城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声污染。对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视，明显没有把环境污染与自然生态、社会因素联系起来。（2）1972年发表的《人类环境宣言》中明确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，而且表现在对生态的破坏和资源的枯竭；也宣告一部分环境问题源于贫穷，提出了发展中国家要在发展中解决环境问题。这是联合国组织首次把环境问题与社会因素联系起来。然而，它并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径，没明确解决环境问题的责任，没强调需要全球的共同行动。（3）20世纪80年代，人们对环境的认识有新的突破性发展，这一时期逐步形成并提出了持续发展战略，指明了解决环境问题的根本途径。（4）进入20世纪90年代，人们巩固和发展了持续发展思想，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。它促使环境保护和经济社会协调发展，以实现人类的持续发展作为全球的行动纲领。这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。
2．怎样了解人类活动对地球环境系统的影响？
答：地球环境系统即为生物圈，生物圈有五大圈层组成：大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈，这五大圈层受到人类影响，进而人类活动也就影响了整个地球环境系统。（1）大气圈。人类的工业化使得矿物质燃料产生CO、SO等大22量有害气体，进入到大气中使大气吸收地面的长波辐射增多，产生温室效应。（2）生物圈。人类的砍伐、屠杀野生动物，造成生态系统的破坏，食物链的断裂或减少，使生态系统的物质循环，能量流动受到影响，各种生态系统的恢复力以及抗破坏力减弱；（3）土壤圈。树木的砍伐造成水土流失，人们盲目施肥造成土壤污染。（4）水圈。重金属等对水的污染日益凸显。（5）岩石圈。酸雨产生溶洞腐蚀，过度砍伐使风化现象加剧。
五大圈层相辅相成，一个受到影响会引发其他的影响，进而造成自然灾害，造成生命财产损失，人类的活动最终的苦果还要人类自己承受。
3．你对于氧、碳、氮、磷、硫几种典型营养性元素循环的重要意义有何体会？
答：（1）氧、碳、氮、磷、硫元素的循环过程
①氧的循环
图1－1 氧的循环
②碳的循环
图1－2 碳的循环
③氮的循环
图1－3 氮的循环
④磷的循环
图1－4 磷的循环
⑤硫的循环
图1－5 硫的循环（2）对这几种营养性元素循环意义的体会
氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环是地球系统的主要构成部分，它涉及地层环境中物质的交换、迁移和转化过程，是地球运动和生命过程的主要动力。
4．根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？
答：（1）环境化学的任务、内容、特点
环境化学是在化学科学的传统理论和方法的基础上发展起来的，以化学物质在环境中应用而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。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。（2）环境化学的发展动向
国际上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；化学品安全评价；臭氧层破坏以及气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。（3）我对学好这门课的观点
环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科，研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了环境化学研究中需要运用现场研究、实验室研究、实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究方法，主要以化学方法为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此，要求研究人员具有较广泛的各相关学科的理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野，除了环境化学之外，广泛涉猎各相关学科，并注重培养自己的实验操作能力，如此才可能学好这门课。
5．环境污染物有哪些类别？当前世界范围普遍关注的污染物有哪些特性？
答：（1）环境污染物的分类
表1－1 环境污染物的分类（2）当前世界范围普遍关注的污染物特性
当前关注的污染物主要是持久性有机污染物等，具有致突变、致癌以及致畸作用，即“三致”作用。其特性是扩散性，持久性，毒性强，难降解，残留时间长，分布广泛。
6．举例简述污染物在环境各圈层间的迁移转化过程。
答：以汞为例，说明其在环境各圈层的迁移转化过程，见图1－6。
图1－6 汞在环境各圈层的迁移转化过程
汞在环境中的存在形态有金属汞、无机汞化合物和有机汞化合物三种。在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞。甲基汞脂溶性大，化学性质稳定，容易被鱼类等生物吸收，难以代谢消除，能在食物链中逐级放大。甲基汞可进一步转化为二甲基汞。二甲基汞难溶于水，有挥发性，易散逸到大气中，容易被光解为甲烷、乙烷和汞，故大气中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水体（pH4～5）中，二甲基汞也可转化为一甲基汞。
1.3 考研真题详解
一、填空题
1．环境化学是一门研究有害物质在环境介质中的存在、______、______、______及其控制的化学原理和方法的科学。（武汉科技大学2015年研；江西理工大学2014年研）【答案】化学特性；行为；效应【解析】环境化学是在化学科学的传统理论和方法的基础上发展起来的是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一门新兴学科。环境化学主要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。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。
2．______是环境化学研究的对象。（北京林业大学2010年研）【答案】环境污染物【解析】环境污染物是环境化学研究的对象。有的污染物进入环境后，通过物理或化学反应或在生物作用下会转变成危害更大的新污染物，也可能降解成无害物质。
3．环境化学所研究的环境本身是一个多因素的______体系，变量多，条件较______。（武汉科技大学2012年研）【答案】开放性；复杂【解析】环境化学与基础化学研究的方式方法不同，环境化学所研究的环境本身是一个多因素的开放性体系，变量多、条件较复杂，许多化学原理和方法则不易直接运用。
4．环境污染物按污染物的性质可分为化学污染物、______和______。（武汉科技大学2013年研）【答案】物理污染物；生物污染物【解析】环境污染物按污染物的性质可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物；按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物和固体废弃物。
二、名词解释
1．地球环境系统（哈尔滨工业大学2012年研）
答：地球环境系统是指包含大气圈、水圈和岩石圈各圈层的自然环境和以生物圈为代表的生态环境所组成的系统。
2．环境化学（上海交通大学2011年研；山东大学2011年研）
答：环境化学是指在化学科学的传统理论和方法的基础上发展起来，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一门新兴学科。环境化学主要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。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．环境污染物（哈尔滨工业大学2012年研；武汉科技大学2012年研）
答：环境污染物是指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。主要是人类生产和生活活动中产生的各种化学物质，也有自然界释放的物质，如火山爆发喷射出的气体、尘埃等。
4．优先污染物（Priority Pollutants）（山东大学2015年研；中国科学院大学2013年研；哈尔滨工业大学2012年研；西南交通大学2009年研；武汉科技大学2013年研）
答：优先污染物是指在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制对象的污染物。优先污染物的特征是：①具有较大生产量（或排放量），并广泛存在于环境中；②毒性效应强，对环境和人体健康具有严重的现实危害或潜在危险；③经济技术条件可行，可进行控制和检测。
5．环境效应（上海交通大学2011年研；中国科学院大学2011年研；西南大学2011年研）
答：环境效应是指自然过程或者人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化的过程。环境效应按起因可分为自然环境效应和人为环境效应；按环境变化的性质可分为环境生物效应、环境化学效应和环境物理效应。
6．环境生物效应（山东大学2011年研）
答：环境生物效应是指环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果。根据其所引起后果时间与程度上的差异，可分为急性的环境生物效应和慢性的环境生物效应。
三、简答题
1．什么是环境问题?请简述当今人类面临的环境问题。（中国科学院大学2011年研）
答：（1）环境问题的定义
环境问题，是指由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量变化，以及这种变化对人类的生产、生活和健康造成的影响。人类在改造自然环境和创建社会环境的过程中，自然环境仍以其固有的自然规律变化着。社会环境一方面受自然环境的制约，也以其固有的规律运动着。人类与环境不断地相互影响和作用，产生环境问题。（2）当今人类面临的环境问题
①大气污染；
②臭氧层破坏酸雨侵袭；
③水体污染与水资源短缺；
④土地荒漠化；
⑤绿色屏障锐减；
⑥物种减少；
⑦海洋污染，固体废物污染，人口激增；
⑧全球变暖。
2．简述环境化学的主要研究内容。（河北大学2014年研）
答：环境化学是在化学科学的传统理论和方法的基础上发展起来的，是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一门新兴学科。环境化学主要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。
环境化学的主要研究内容如下：（1）有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态；（2）潜在有害物质的来源，以及它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；（3）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；（4）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；（5）环境污染物的检测方法和原理（属于环境分析化学的范围）及探讨环境污染和治理技术中的化学、化工原理和化学过程等问题；（6）在原子及分子水平上，用物理化学等方法研究环境中化学污染物的发生起源、迁移分布、相互反应、转化机制、状态结构的变化、污染效应和最终归宿。
3．什么是环境污染？如何判别？请依据下图叙说由物质（污染物）因素引起环境污染的概念。（南京林业大学2013年研）
图1－1
答：（1）环境污染的定义
环境污染是指由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件的过程。（2）判别环境污染的依据
具体说，环境污染是指有害物质对大气、水质、土壤和动植物的污染，并达到致害的程度，生物界的生态系统遭到不适当的干扰和破坏，不可再生资源被滥采滥用，以及因固体废弃物、噪声、振动、恶臭、放射线等造成对环境的损害。（3）由物质（污染物）因素引起环境污染的概念
环境污染物是指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。大部分环境污染物是由人类的生产和生活活动产生的。有些物质原本是生产中的有用物质，甚至是人和生物必需的营养元素，由于未充分利用而大量排放，就可能成为环境污染物。
有的污染物进入环境后，通过物理或化学反应或在生物作用下会转变成危害更大的新污染物，也可能降解成无害物质。不同污染物同时存在时，可因拮抗或协同作用使毒性降低或增大。
4．什么叫优先污染物，我国优先控制的污染物包括哪几类?举例说明其中的一类被纳入优先污染物的原因。（浙江工业大学2015年研）
答：（1）优先污染物的定义
由于化学污染物种类繁多，世界各国都筛选一些毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物优先进行控制，称为优先污染物。（2）我国优先控制的污染物
我国优先控制污染物包括挥发性卤代烃类、苯系物、卤代苯类、多氯联苯、酚类、硝基苯类、苯胺类、多环芳烃类、酞酸酯类、农药、丙烯腈、亚硝胺类、氰化物、重金属及其化合物14类共68种优先污染物。（3）农药被纳入优先污染物的原因
农药作为一种时间较长的污染物，在我国被大量使用，虽然在一定程度上增加了粮食产量，为国家的粮食安全作出了重要贡献。但农药的大量使用带来的一些负面影响越来越凸显，农药残留物随食物链进入人体体内从而威胁着人类的安全，即使在南极也能检测到农药的成分。农药具有难降解性，所以把农药作为优先污染物是当前重要的环境保护措施。
5．何谓污染物的迁移和转化?试举一例说明污染物在环境各圈的迁移转化过程。（武汉科技大学2014年研）
答：（1）污染物的迁移和转化
污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程称为污染物的迁移。而污染物的转化是指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变存在形态或转变为另一种物质的过程。污染物的迁移和转化常常相伴进行。（2）汞的迁移转化过程
汞在沉积物中经过细菌进行分解，转化为甲基汞，然后进入水体中的微生物体内，之后鱼类摄取微生物为食物，进而进入鱼的身体内形成毒性更大的有机汞，另一部分通过水的蒸发进入到空气，在空气中发生分解又形成了汞，通过降水或降尘进入到沉积物或者水中。汞的迁移转化循环过程如图1－2所示。
图1－2 汞的迁移转化循环
四、论述题
谈谈环境化学在环境污染控制、治理中的应用。（河北大学2014年研）
答：环境化学是在化学科学的传统理论和方法的基础上发展起来的，是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一门新兴学科。环境化学主要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。
环境化学在环境污染控制、治理中的应用如下：（1）在大气环境化学方面，研究对象涉及大气颗粒物、酸沉降、大气有机物、痕量气体、臭氧耗损及全球气候变暖等。空间尺度从室内空气、城市、区域环境，远距离乃至全球。关于大气环境化学过程研究主要涉及大气光化学过程、大气自由基反应。在模式研究方面侧重于光化学烟雾和酸雨。（2）在水环境化学方面，水体研究较多的是河流、湖泊和水库，其次是河口、海湾和近海海域。近年来，由于大量固体废弃物填埋而引起有毒有害物质污染地下水，国外对地下水污染研究十分重视。天然水体污染过程和废水净化过程是水环境化学的主要研究范围，对水环境中化学物质的重点研究对象逐渐转向某些重金属（含准金属）及持久性有毒有机污染物。从应用基础的研究来看，当前主要集中在水体界面化学过程、金属形态转化动力学过程、有机物的化学降解过程、金属和准金属甲基化等方面的研究。（3）土壤环境化学主要研究农用化学品在土壤环境中的迁移转化和归趋及其对土壤和人体健康的影响。包括有机污染物在土壤中的吸附、降解过程机制，土壤环境复合污染问题，以及污染土壤修复的化学基础等。
第二章 大气环境化学
2.1 复习笔记
【知识框架】【重点难点归纳】一、大气的组成及其主要污染物
1．大气的主要成分
大气的主要成分包括：N（78.08%），O（20.95%），22－4Ar（0.934%）和CO（0.0314%）及稀有气体He（5.24×10），2－3－4－6Ne（1.81×10），Kr（1.14×10）和Xe（8.7×10）。
2．大气层的结构
表2－1 大气的主要层次（1）对流层
①对流层的特性
对流层的对流层是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化。夏季较厚，冬季较薄。原因在于热带的对流程度比寒带要强烈。
对流层最显著的特点是气温随着海拔高度的增加而降低，大约每上升100m，温度降低0.6℃；另一个特点是密度大。
②对流层的分类
a．低层大气（摩擦层或边界层）。海拔高度低于1～2km的大气。它受地表的机械作用和热力作用影响强烈，一般排放进入大气的污染物绝大部分会停留在低层大气。
b．自由大气层。海拔高度在1～2km以上的对流层大气。它受地表活动影响较小，自然界主要的天气过程如雨、雪、雹等的形成均出现在自由大气层。（2）平流层
①平流层的定义
平流层是指从对流层顶到海拔高度约50km的大气层。
在平流层下部，即30～35km以下，随海拔高度的降低，温度变化并不大，气温趋于稳定，该部分大气称为同温层。
在30～35km以上，温度随海拔高度的升高而明显增加。
②平流层的特点
a．空气没有对流运动，平流运动占显著优势；
b．空气比对流层稀薄得多，水汽、尘埃的含量甚微，很少出现天气现象；
c．在高15～60km范围内，有厚约20km的一层臭氧层。（3）中间层
中间层是指从平流层顶到80km高度的大气层。该层空气变得较稀薄，同时由于臭氧层的消失，温度随海拔高度的增加而迅速降低。（4）热层
热层是指从80km到约500km的大气层。该层的空气处于高度电离的状态，故又称电离层。
热层以上的大气层称为逃逸层。逃逸层空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同，故又称外大气层。逃逸层的温度随高度增加而略有增加。
3．大气中的主要污染物（1）大气污染物的定义
大气污染物是指大气中某种物质的含量超过了正常水平而对人类和生态环境产生不良影响的物质。（2）大气污染物的分类
①按物理状态分
大气污染物按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类。
②按形成过程分
a．一次污染物
一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如CO，SO，2NO等。
b．二次污染物
二次污染物是指由一次污染物经化学反应形成的污染物质，如臭氧（O）、硫酸盐颗粒物等。3
③按化学组成分
a．含硫化合物
大气中的含硫化合物主要包括氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS）、二甲基硫[（CH）S]、硫化氢（HS）、二氧化硫（SO）、23222三氧化硫（SO）、硫酸（HSO）、亚硫酸盐（MSO）和硫酸盐3243（MSO）等。4
第一，SO2
SO是无色、有刺激性气味的气体。大气中的SO对人体呼吸道22危害很大，并可形成硫酸烟雾和酸雨。大气中的SO主要来源于含硫2燃料的燃烧，约50%转化形成硫酸或硫酸根，余下50%可通过干、湿沉降从大气中消除。
第二，HS2
大气中HS的主要来源是天然排放，人为来源排放量并不大。2
b．含氮化合物
第一，NO的来源与消除x
NO和NO是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是2燃料的燃烧。
大气中的NO最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降x从大气中去除，其中湿沉降是最主要的消除方式。
第二，燃料燃烧过程中NO的形成机理x
途径一 燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化生成NO，即x
途径二 燃烧过程中空气中的N在高温条件下氧化生成NO。其2x机理为链反应机制：
即燃烧过程产生的高温使氧分子热解为原子，氧原子和空气中的氮分子反应生成NO和氮原子，氮原子又和氧分子反应生成NO和氧原子。
第三，燃料燃烧过程的影响因素
燃料燃烧过程主要与燃烧温度和空燃比有关。在燃烧过程中，高温既能产生较高的NO含量，又有助于NO的快速生成。空燃比是指空气质量与燃料质量的比值。
c．含碳化合物
大气中含碳化合物主要包括一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO）2以及有机的碳氢化合物和含氧烃类，如醛、酮、酸等。
第一，CO
CO是一种毒性极强、无色、无味的气体，可参与光化学烟雾的形成，并可导致温室效应。城市大气中CO的主要来源是燃料的燃烧，可通过土壤吸收、HO·自由基反应两种途径消除。其中HO·自由基反应作为CO主要的消除途径，可去除大气中约50%的CO。
第二，CO2
CO的人为来源主要是矿物燃料的燃烧过程，天然来源主要包2括：海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸，以及腐败作用和燃烧作用。它可导致温室效应。
第三，碳氢化合物
大气中以气态形式存在的碳氢化合物碳原子数主要为1～10，包括可挥发性的所有烃类。它们是光化学烟雾的主要参与者。其他碳氢化合物大部分以气溶胶形式存在于大气中。
d．含卤素化合物
大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代烃和无机的氯化物、氟化物。
第一，简单的卤代烃
甲烷的衍生物，如甲基氯（CHCl）、甲基溴（CHBr）和甲基33碘（CHI），主要由天然过程产生。3
三氯甲烷（CHCl）、三氯乙烷（CHCCl）、四氯化碳（CCl）3334和氯乙烯（CHCl）等可通过生产和使用过程挥发进入大气，成为23大气中常见的污染物，主要来自于人为来源。
第二，氟氯烃类
氟氯烃类化合物是指同时含有元素氯和氟的烃类化合物，其中比较重要的是一氟三氯甲烷（CFC－11或F－11）和二氟二氯甲烷（CFC－12或F－12）。大气中的氟氯烃类化合物主要是通过它们的生产和使用过程进入大气的。该类化合物既可以破坏臭氧层也可以导致温室效应。
二、大气中污染物的迁移
污染物在大气中的迁移是指由污染源排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。迁移过程可使污染物浓度降低。
1．辐射逆温层（1）对流层的垂直递减率
随高度升高气温的降低率为大气垂直递减率，通常用下式表示：
上式可表征大气的温度层结。式中，T为热力学温度，K；z为高度。
在对流层中，Г＞0，但在一定条件下会出现反常现象。
当Г＝0时，称为等温气层；
当Г＜0时，称为逆温气层。
逆温现象经常发生在较低气层中，按形成过程可分为近地面层的逆温和自由大气的逆温两种。近地面层的逆温有辐射逆温、平流逆温、融雪逆温和地形逆温等；自由大气的逆温有乱流逆温、下沉逆温和锋面逆温等。（2）辐射逆温现象的形成
辐射逆温是地面因强烈辐射而冷却所形成。最有利于辐射逆温发展的条件是平静而晴朗的夜晚。当白天地面受日照而升温时，近地面空气的温度随之而升高，夜晚地面由于向外辐射而冷却，便使近地面空气的温度自下而上逐渐降低。由于上面的空气比下面的空气冷却慢，结果就形成逆温现象。
图2－1 辐射逆温
ABC：白天的层结曲线；
FEC：夜晚层结曲线；
FE：逆温层；
DB：随着地面更加冷却，逆温层越加变厚，到清晨达到最厚；
DBC：清晨层结曲线；
日出后地面温度上升，逆温层近面处首先破坏，自下而上逐渐变薄，最后完全消失。
2．大气稳定度
大气稳定度是指气层的稳定程度，或者说大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定的程度。
气块在大气中的稳定度与大气垂直递减率和干绝热垂直递减率（干空气在上升时温度降低值与上升高度之比，用Γ表示）有关。若dΓ＜Γ，表明大气是稳定的；Γ＞Γ，大气是不稳定；Γ＝Γ，大气处ddd于平衡状态。
一般而言，大气温度垂直递减率越大，气块越不稳定。反之，气块越稳定。
3．稳定度级别
将大气的扩散稀释能力划分成A，B，C，D，E，F六个稳定度级别，如表2－2所示。
表2－2 稳定度级别分类表
①A为极不稳定，B为不稳定，C为弱不稳定，D为中性，E为弱稳定，F为稳定；
②A～B按A、B数据内插（用比例法）；
③规定日落前1h至日出后1h为夜晚；
④不论什么天空状况，夜晚前后各1h算中性；
⑤仲夏晴天中午为强日照，寒冬中午为弱日照（中纬度）；
⑥云量，是指目视估计云蔽天空的分数。观测时，将天空划分10份，为之遮蔽的分数即为云量，无云则为零。
4．影响大气污染物迁移的因素（1）风和大气湍流的影响
①污染物扩散的影响因素
风可使污染物向下风向扩散，湍流可使污染物向各方向扩散，浓度梯度可使污染物发生质量扩散，其中风和湍流起主导作用。
②大气的运动
大气中任一气块既可作规则运动，又可作无规则运动，并且两者可以共存。
气块作规则运动时，水平方向上的速度分量称为风，铅直方向上的速度分量称为铅直速度。大尺度规则运动的铅直速度称为系统性铅直速度，小尺度规则运动的铅直速度称为对流。
而具有乱流特征的气层称为摩擦层或乱流混合层，在摩擦层中大气稳定度较低，污染物可自排放源向下风向迁移，从而得到稀释，也可随空气的铅直对流运动使污染物升到高空而扩散。摩擦层顶以上的气层称为自由大气，污染物很少到达。
在摩擦层里，乱流的起因有，动力乱流（湍流），它起因于有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动；热力乱流（对流），它起因子地表面温度与地表面附近的温度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降，从而形成对流。（2）天气形势和地理地势的影响
天气形势是指大范围气压分布的状况，局部地区的气象条件总是受天气形势的影响。
①海陆风
a．循环作用
如果污染源处在局地环流之中，污染物就可能循环积累达到较高的浓度，直接排入上层反向气流的污染物，有一部分也会随环流重新带回地面，提高了下层上风向的浓度。
b．往返作用
在海陆风转换期间，原来随陆风输向海洋的污染物又会被发展起来的海风带回陆地。海风发展侵入陆地时，下层海风的温度低，陆地上层气流的温度高，在冷暖空气的交界面上，形成一层倾斜的逆温顶盖，阻碍了烟气向上扩散，造成封闭型和漫烟型污染。
②城郊风
城市热岛效应是指在城市中，工厂企业和居民要燃烧大量的燃料，燃烧过程中会有大量热能排放到大气中，便造成了市区的温度比郊区高的现象。
城市热岛上暖而轻的空气上升，四周郊区的冷空气向城市流动，形成城郊环流。在这种环流作用下，城市本身排放的烟尘等污染物聚积在城市上空，形成烟幕，导致市区大气污染加剧。
③山谷风
山谷风是最常见的局地环流。白天受热的山坡把热量传递给其上面的空气，这部分空气比同高度的谷中空气温度高，相对密度小，产生上升气流。同时谷底中的冷空气沿坡爬升补充，形成由谷底流向山坡的气流，称为谷风。夜间山坡上的空气温度下降较谷底快，其相对密度也比谷底的大。在重力作用下，山坡上的冷空气沿坡下滑形成山风。山谷风转换时往往造成严重的空气污染。
三、大气中污染物的转化
污染物的迁移是污染物在大气中的空间分布发生了变化，而它们的化学组成不变。
污染物的转化是污染物在大气中经过化学反应，如光解、氧化还原、酸碱中和以及聚合等反应，转化成无毒化合物，从而去除了污染；或者转化成毒性更大的二次污染物，加重了污染。
1．自由基化学基础
自由基又称游离基，是指由于共价键均裂而生成的带有未成对电子的碎片。（1）自由基的产生方法
自由基的产生方法包括热裂解法、光解法、氧化还原法、电解法和诱导分解法等。在大气化学中，有机化合物的光解是产生自由基最重要的方法。（2）自由基的结构和性质的关系
自由基的稳定性是指自由基或多或少解离成较小碎片，或通过键断裂进行重排的倾向。
自由基的活性是指一种自由基和其他作用物反应的难易程度。
①自由基的结构与稳定性
解离能（D值）越大，自由基R·越不稳定，一般D值越大均裂所需能量越高。
一些自由基的相对稳定性顺序如下：
烷基自由基的稳定性是：叔＞仲＞伯。
②自由基的结构和活性
自由自的活性通常由其夺取氢或卤素的难易来评价。卤原子夺氢的活性是F·＞Cl·＞Br·。卤原子夺氢的活性越小，夺氢反应中卤原子的选择性越好。即选择性Br·＞Cl·＞F·。（3）自由基反应
①自由基反应的分类
a．单分子自由基反应
单分子自由基反应是指不包括其他作用物的反应。该类自由基在反应以前，会全部脆裂或重排。碎裂是指自由基碎裂生成一个稳定的分子和一个新的自由基。重排是发生在环状体系中，通常是邻近氧的C－C键断裂生成羰基和一个异构的自由基；或者是1，2－或1，5－氢原子或氯原子的转移。
b．自由基—分子相互作用
第一，加成反应
加成是指自由基对不饱和体系的加成，生成一个新的饱和的自由基。
第二，取代反应
取代是指自由基夺取其他分子中的氢原子或卤素原子生成稳定化合物的过程。
c．自由基—自由基相互作用
自由基—自由基相互作用主要包括自由基二聚或偶联反应：（两个相同的自由基结合）（两个不同的自由基结合）
②自由基链反应
自由基卤代反应是一个链反应，它的反应历程如下：
引发
增长
终止
其中，引发是决定速率的一步。
③影响自由基反应的因素
影响自由基反应的因素主要包括位阻效应和溶剂效应。一般来说，溶剂对于自由基反应的影响较小。对于大气化学反应来说，位阻效应更加重要。
2．光化学反应基础（1）光化学反应过程
光化学反应是指分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。
①初级过程
初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物种，其基本步骤为*
式中，A为物种A的激发态；hν为光量子。*
随后，激发态A可能发生如下几种反应： （2－1） （2－2） （2－3） （2－4）
式（2－1）为辐射跃迁，即激发态物种通过辐射荧光或磷光而失活。
式（2－2）为无辐射跃迁，亦即碰撞失活过程。以上两种过程均为光物理过程。
式（2－3）为光解，即激发态物种解离成为两个或两个以上新物种。*
式（2－4）为A与其他分子反应生成新的物种。以上两种过程均为光化学过程。
②次级过程
次级过程是指在初级过程中的反应物，生成物之间进一步发生的反应。
根据光化学第一定律，首先，只有当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂时，亦即光子的能量大于化学键能时，才能引起光解反应。其次，为使分子产生有效的光化学反应，光还必须被所作用的分子吸收，即分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。
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