《環境化學實驗》以大氣、水和土壤三種環境介質為主線,結合重要環境問題,分別討論了環境中的重要污染物在大氣、水和土壤中的遷移轉化規律,包括與光化學煙霧、酸性降水、溫室效應、臭氧層破壞有關的大氣污染化學;與水環境中重金屬和持久性有機污染物有關的氧化還原作用、沉澱溶解作用、配合作用、水解作用、吸附作用、微生物作用和光化學作用:以及與農藥等持久性有機污染物有關的土壤污染化學。 《環境化學實驗》知識結構完整,基礎性強,內容適中,注重實際套用性,可作為高等院校環境科學等有關專業的教材,也可作為一般環境工作者的參考用書。
基本介紹
- 中文名:21世紀全國高等院校環境系列實用規劃教材
- 出版社:北京大學出版社
- 頁數:237頁
- 開本:16
- 定價:26.00
- 作者:董德明 康春莉
- 出版日期:2010年1月1日
- 語種:簡體中文
- ISBN:9787301157398, 7301157398
- 品牌:北京大學出版社
內容簡介
圖書目錄
1.1 環境科學的產生與發展
1.2 環境化學的定義
1.3 環境化學的研究內容
1.3.1 大氣污染化學
1.3.2 水環境污染化學
1.3.3 土壤污染化學
1.3.4 環境化學動態學
1.4 環境化學的特點
思考題與習題
第2章 大氣的組成及其重要污染物
2.1 大氣的主要成分及其停留時間
2.1.1 大氣的主要成分
2.1.2 大氣組分的停留時間
2.1.3 大氣組分的分類
2.2 大氣層的結構
2.2.1 對流層
2.2.2 平流層
2.2.3 中間層
2.2.4 熱層
2.3 地球的熱平衡
2.3.1 大氣成分對太陽輻射的吸收
2.3.2 地球與大氣的能量平衡
2.3.3 溫室氣體和溫室效應
2.4 大氣中的重要污染物
2.4.1 含硫化合物
2.4.2 含氮化合物
2.4.3 含碳化合物
2.4.4 含鹵素化合物
思考題與習題
第3章 氣相大氣化學反應
3.1 大氣光化學作用與大氣自由基的形成
3.1.1 光化學基本定律
3.1.2 光化學反應過程
3.1.3 大氣中的自由基
3.2 氮氧化物的氣相反應
3.2.1 N0的化學反應
3.2.2 N02的化學反應
3.2.3 N0、N02和O3的基本光化學循環
3.3 二氧化硫(S02)的氣相反應
3.3.1 S02的直接光氧化
3.3.2 S02的間接光氧化
3.4 有機化合物的氣相反應
3.4.1 有機化合物與H0·的反應
3.4.2 烯烴與O3、O·和N03的反應
3.5 光化學煙霧
3.5.1 光化學煙霧的形成條件
3.5.2 光化學煙霧的形成機理
3.6 臭氧層耗損
3.6.1 臭氧層破壞的化學機理
3.6.2 南極“臭氧洞”的形成機理
思考題與習題
第4章 液相大氣化學反應
4.1 大氣中二氧化硫的液相反應
4.1.1 S02的溶解平衡
4.1.2 S02的液相反應動力學
4.2 大氣中含氮化合物的液相反應
4.2.1 NOx的液相溶解平衡
4.2.2 NH3和HNO3的液相溶解平衡
4.2.3 NOx的液相反應動力學
4.3 酸性降水的形成
4.3.1 降水的化學組成
4.3.2 降水化學組成的時空變化
4.3.3 降水的pH
4.3.4 酸雨
4.4 硫酸煙霧型污染
思考題與習題
第5章 大氣顆粒物
5.1 大氣顆粒物的來源與去除
5.1.1 大氣顆粒物的來源
5.1.2 大氣顆粒物的去除
5.2 大氣顆粒物的粒徑分布
5.2.1 大氣顆粒物的粒徑
5.2.2 大氣顆粒物的分類
5.2.3 大氣顆粒物的環境濃度
5.2.4 大氣顆粒物的三模態
5.3 大氣顆粒物的化學組成
5.3.1 大氣中的無機顆粒物
5.3.2 大氣中的有機顆粒物
5.4 大氣顆粒物中的PM2.5
5.5 大氣顆粒物對人體的危害
思考題與習題
第6章 天然水的組成及其
重要污染物
6.1 地球上水的分布
6.2 天然水的組成
6.2.1 天然水中的主要離子成分
6.2.2 天然水中溶解的氣體
6.3 天然水中的重要污染物
6.3.1 重金屬
6.3.2 水中的氰化物和其他無機污染物
6.3.3 植物營養物質
6.3.4 水中的耗氧物質
6.3.5 肥皂、洗滌劑和洗滌增效劑
6.4 水體中污染物的自淨作用
6.4.1 水體污染物的自淨途徑
6.4.2 影響水體自淨的因素
6.5 污染物進入水體後的遷移轉化過程
6.5.1 遷移過程
6.5.2 富集過程
6.5.3 轉化過程
思考題與習題
第7章 天然水中的氧化還原平衡
7.1 電子活度和pE
7.2 電極電勢E和pE之間的關係
7.3 天然水的pE
7.4 pE-pH圖
7.4.1 水的氧化限度和還原限度
7.4.2 鐵體系的pE-pH圖
7.5 以pE為獨立變數的對數濃度圖
7.5.1 Fe3+-Fe2+體系
7.5.2 NH+4-NO-2-NO-3體系
思考題與習題
第8章 水環境中的沉澱溶解作用
8.1 金屬氫氧化物的沉澱溶解甲衡
8.2 金屬硫化物的沉澱溶解平衡
8.3 金屬碳酸鹽的沉澱溶解平衡
思考題與習題
第9章 天然水中的配合作用
9.1 無機配位體對重金屬的配合作用
9.1.1 CT對重金屬的配合作用
9.1.2 CT配合作用對重金屬遷移轉化的影響
9.2 有機配位體對重金屬的配合作用
9.2.1 天然水中的腐殖質
9.2.2 腐殖質與重金屬離子配合反應的機理
9.2.3 腐殖質與重金屬離子配合反應的影響因素
9.2.4 腐殖質的配合作用對重金屬遷移轉化的影響
9.3 人工合成配位體對重金屬的配合作用
9.3.1 NTA對pb2+的配合作用
9.3.2 NTA與金屬氫氧化物的反應
9.3.3 NTA與重金屬碳酸鹽的反應
9.3.4 Ca2+的存在對NTA與難溶鹽
反應的影響
思考題與習題
第10章 水解作用
10.1 金屬離子的水解作用
10.1.1 水解平衡
10.1.2 水解產物
10.2 有機污染物的水解作用
10.2.1 有機污染物的水解機理
10.2.2 水解速率
10.2.3 影響水解的主要因素
思考題與習題
第11章 天然水環境中固液界面的吸附作用
11.1 固-液吸附過程中的吸附等溫式
11.1.1 溶液中的Langmuir吸附等溫式
11.1.2 溶液中的Freundlich吸附等溫式
11.2 天然水中的重要顆粒物
11.2.1 無機粒子
11.2.2 有機粒子
11.2.3 無機和有機粒子的聚集體
11.3 天然水中的顆粒物對重金屬的吸附作用
11.3.1 黏土礦物微粒對重金屬的吸附作用
11.3.2 金屬水合氧化物微粒對重金屬的吸附作用
11.3.3 腐殖質微粒對重金屬的吸附作用
11.4 天然水中的顆粒物對有機污染物的吸附作用
11.4.1 有機污染物的分類
11.4.2 有機污染物的吸附機理
11.4.3 有機污染物的吸附平衡
11.5 吸附作用對污染物在水環境中遷移轉化的影響
思考題與習題
第12章 水環境中的微生物作用
12.1 生物降解過程中的細菌、酶和輔酶
12.1.1 細菌
12.1.2 酶和輔酶
12.2 微生物在水環境中的分布
12.3 有機污染物的微生物轉化
12.3.1 有機物生物降解的基本反應類型
12.3.2 典型有機污染物的生物降解途徑
12.3.3 影響有機物生物可降解性的主要因素
12.4 環境中的金屬有機化合物與金屬的生物甲基化作用
12.4.1 金屬有機化合物的形成機理
12.4.2 汞的環境甲基化作用
思考題與習題
第13章 水環境光化學作用
13.1 水環境中太陽輻射的衰減
13.1.1 太陽光在空氣-水界面的傳播
13.1.2 水體對光的吸收
13.2 水中有機污染物的光化學降解機理
13.2.1 直接光解
13.2.2 間接光解
13.2.3 光氧化降解
思考題與習題
第14章 土壤的組成及其重要性質
14.1 土壤的組成
14.1.1 土壤中的空氣
14.1.2 土壤中的水
14.1.3 土壤中的礦物質
14.1.4 土壤中的有機質
14.1.5 土壤的粒級分組與質地分組
14.2 土壤的性質
14.2.1 土壤膠體的表面積
14.2.2 土壤膠體的帶電性
14.2.3 土壤的離子吸附與交換性
14.2.4 土壤的酸鹼度
14.2.5 土壤的氧化還原性
思考題與習題
第15章 土壤中的重要污染物及其遷移轉化
15.1 土壤中的農藥污染
15.1.1 農藥的分類
15.1.2 農藥的半衰期
15.1.3 農藥對環境的影響
15.1.4 農藥在土壤中的遷移轉化
15.2 土壤中的多環芳烴(PAH)
15.3 土壤中的多氯聯苯(PCB)
15.3.1 PCB的性質
15.3.2 PCB的遷移轉化途徑
15.4 土壤中的重金屬污染
15.4.1 重金屬在土壤中的形態
15.4.2 土壤中重金屬的遷移轉化
思考題與習題
參考文獻
文摘
第1章 緒論
1.1 環境科學的產生與發展
自然環境主要是由大氣圈、水圈、土壤岩石圈和生物圈所構成的。在構成自然環境的4個圈層當中,生物圈最為重要,因為它最活躍,最具有生命力。生物圈是經過幾百萬年的演化才逐漸形成的一個協調發展的生態系統。所謂協調發展的生態系統是指在這個系統中,系統內部各部分的結構和功能都處於相互適應、相互協調的一種動態平衡之中,也就是說生態系統是處於一種平衡狀態的。這種平衡狀態下的生態系統最適合人類的生存。
可是,在人類社會的發展過程中,人類的生產活動常常會影響到生態系統,有時甚至會破壞人類賴以生存的這種生態平衡。
當代人類面臨的環境問題是隨著科技的進步和社會的發展而產生的。如化石燃料的使用為工業革命創造了條件,也為大氣環境污染埋下了禍根;又如在1909年,。美國人L?貝克蘭首次合成了酚醛塑膠,為此後各種塑膠的發明和生產奠定了基礎,然而,由於塑膠在數百年內不會自然降解,成為今日威脅著全世界的塑膠垃圾,即“白色污染”的根源。環境問題隨著科技、經濟和社會的發展而發生著變化。
在工業革命之前,由於當時人口比較少,生產力水平比較低,人們對自然資源的開發和利用程度還不高,由人類的生產活動所引起的污染比較輕微,對生態平衡的破壞並不明顯,因此當時環境問題並沒有引起人們的注意。
而在工業革命之後,情況發生了巨大的變化。這時許多工業國家的經濟都以空前的規模和速度發展起來。特別是在20世紀之後,這些工業國家經濟發展的速度之快,規模之大都是非常驚人的。根據美國礦山部公布的數字,1940~1970年這30年中,美國所使用的礦物原料的數量要比整個人類從古羅馬時代開始一直到1940年這漫長的歲月當中所使用的礦物原料的總量還要多。
環境問題的集中出現,就會產生“公害”。從歷史發展進程看。
(1)18~20世紀是公害發生期,主要是燃煤、冶煉和化工產生的污染帶來的環境問題。
(2)20世紀20~40年代是公害發展期,當時工業發展迅猛,尤其是二戰後,工業高速發展,帶來很多環境問題。在大氣方面就有馬斯河谷煙霧事件、多諾拉煙霧事件、倫敦煙霧事件等,都跟二氧化硫和煙塵有關。倫敦煙霧事件尤其著名,其致死人數最多,5天內4000多人死亡,原因就是燃煤產生的二氧化硫轉化成硫酸霧,導致人們胸悶、咳嗽、嘔吐,年老體弱者因而死亡。洛杉磯光化學煙霧事件,發生在20世紀40~50年代,當時不明原因,小學生有刺眼、落淚、喉嚨不適等症狀,植物受害,西紅柿、鳳梨反應明顯,直到50年代才找到原因,是汽車及石油工業的廢氣所致。廢氣在紫外線作用下形成了光化學煙霧,造成65歲以上老人死亡率增加。
序言
環境學科是一門新興的學科,並且還處在蓬勃發展之中,許多社會科學、自然科學和工程科學的部門已經積極地加入到了環境學科的研究當中,它們相互滲透、相互交叉,從而使環境學科變得更加寬廣和多樣化。為了更好地向社會展示環境學科的研究成果,進一步推進環境學科的發展,北京大學出版社於2007年6月在北京召開了《21世紀全國高等院校環境系列實用規劃教材》研討會,會上國內幾十所高校的環境專家學者經過充分討論,研究落實了適合於環境類專業教學的各教材名稱及其編寫大綱,並遴選了各教材的編寫組成員。
本系列教材的特點在於:按照高等學校環境科學與環境工程專業對本科教學的基本要求,參考教育部高等學校環境科學與工程教學指導委員會研究制定的課程體系和知識體系,面向就業,定位於套用型人才的培養。
為貫徹套用型本科教育由“重視規模發展”轉向“注重提高教學質量”的工作思路,適應當前我國高等院校套用型教育教學改革和教材建設的迫切需要,培養以就業市場為導向的具備職業化特徵的高等技術套用型人才,本系列教材突出體現教育思想和教育觀念的轉變,依據教學內容、教學方法和教學手段的現狀和趨勢進行了精心策劃,系統、全面地研究普通高校教學改革、教材建設的需求,優先開發其中教學急需、改革方案明確、適用範圍較廣的教材。
環境問題已經成為人類最為關注的焦點,每位致力於環境保護的人士都在為環境保護儘自己最大的努力,同時還有更多的人加入到這個隊伍中來,為人類能有一個良好的居住環境而共同努力。參與本系列教材編寫的每一位專家學者都希望把自己多年積累的知識和經驗通過書本傳授給更多的有志於為人類——環境系統的協調和持續發展出一份力的同仁。
在本系列教材即將出版之際,我們要感謝參加本系列教材編寫和審稿的各位老師所付出的辛勤勞動。我們希望本系列教材能為環境學科的師生提供儘可能好的教學、研究用書,我們也希望各位讀者提出寶貴意見,以使編者與時俱進,使教材得到不斷的改進和完善。
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目錄
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗二 交通幹線附近空氣中NO和NO的含量日變化規律
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗三 環境空氣中烯烴與臭氧的反應
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗四 環境空氣中SO液相氧化模擬
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗五 氣體溫室效應的測定與評估
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗六 天然水的主要離子組成
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗七 湖泊富營養化程度的評價
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗八 有機物的正辛醇-水分配係數
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗九 水中有機物揮發速率的測定
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十 底泥對苯胺和硝基苯的吸附
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十一 苯酚的光降解與光催化降解速率測定
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十二 鄰苯二甲酸二丁酯的微生物降解
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十三 甲萘威在水環境中的水解
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十四 水體中懸浮顆粒物和表層沉積物對重金屬的富集
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十五 工業廢水與生活污水的OD與OD的相關性
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十六 河流沉積物中汞的存在形態分析
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十七 土壤中鉛和銅的形態分析
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十八 土壤中的有機氯農藥殘留
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗十九 銅在不同土壤-溶液體系中的分配
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗二十 土壤-糧食體系中的重金屬
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗二十一 活性炭吸附法處理廢水
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
實驗二十二 Fenton氧化法處理模擬有機廢水
一、實驗目的
二、實驗原理
三、儀器和試劑
四、實驗步驟
五、數據處理與分析
六、注意事項
七、思考題
附錄1實驗室安全常識
附錄2實驗室常用器皿的洗滌
附錄3實驗室常用純水的製備
附錄4常見環境樣品採集方法概述
附錄5常見基準物質
附錄6常見酸鹼的解離常數
附錄7常見標準緩衝溶液的配製及其pH
附錄8市售酸鹼試劑的基本特徵
附錄9環境質量標準摘編
參考文獻