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第1章 绪论1

1.1 环境化学的形成1

1.2 环境化学的特点2

1.3 环境化学的研究对象、任务和范围2

1.4 环境化学发展动向3

1.4.1 环境分析化学3

1.4.2 水环境化学5

1.4.3 大气污染化学6

1.4.4 土壤-有机污染物的界面反应及生物可利用性7

1.4.5 有害化学物质的生态风险和早期诊断8

本章基本要求10

思考与练习10

第1篇 水环境化学12

第2章 天然水的组成和性质12

2.1 水质概况12

2.2 天然水的组成13

2.2.1 天然水中的主要离子组成13

2.2.2 水中的金属离子13

2.2.3 溶解在水中的气体14

2.2.4 水中的营养元素17

2.2.5 水生生物17

2.3 天然水的性质18

2.3.1 碳酸平衡18

2.3.2 天然水的碱度和酸度21

2.3.3 天然水体的缓冲能力26

2.3.4 天然水的硬度27

本章基本要求27

思考与练习27

第3章 水环境中无机污染物迁移转化的基本原理29

3.1 水环境中的溶解和沉淀作用29

3.1.1 天然水中各类固体的溶解度29

3.1.2 水溶液的稳定性37

3.2 水环境中的配合作用40

3.2.1 天然水体中的配合作用40

3.2.2 羟基对重金属离子的配合作用41

3.2.3 螯合剂NTA的配合作用43

3.2.4 腐殖质的配合作用49

3.2.5 有机配位体对重金属迁移的影响50

3.3 天然水中的氧化还原平衡52

3.3.1 天然水中氧化还原平衡的意义52

3.3.2 电子活度和氧化还原电位53

3.3.3 天然水体的pe-pH图57

3.3.4 天然水中污染物的氧化还原转化62

3.3.5 水中有机物的氧化68

3.4 水环境中固-液界面的相互作用68

3.4.1 天然水体中的胶体物质68

3.4.2 胶体颗粒的性质70

3.4.3 颗粒物在水环境中的吸附过程73

3.4.4 沉积物——探索天然水体重金属污染的工具75

本章基本要求77

思考与练习77

第4章 水环境中有机污染物迁移转化的基本原理80

4.1 分配作用80

4.1.1 线性分配理论80

4.1.2 标化分配系数81

4.1.3 生物浓缩因子83

4.2 挥发作用85

4.2.1 亨利定律85

4.2.2 挥发作用的双膜理论86

4.3 水解作用89

4.4 光解作用91

4.4.1 直接光解91

4.4.2 敏化光解（间接光解）95

4.4.3 氧化反应96

4.5 生物降解作用97

4.5.1 生长代谢97

4.5.2 共代谢98

4.5.3 影响生物降解的因素99

本章基本要求101

思考与练习101

第5章 水环境中污染物环境行为和归趋模式102

5.1 有毒有机污染物的环境行为103

5.1.1 农药103

5.1.2 多环芳烃类104

5.1.3 多氯联苯104

5.1.4 卤代脂肪烃105

5.1.5 醚类105

5.1.6 单环芳香族化合物105

5.1.7 苯酚类和甲酚类105

5.1.8 酞酸酯类106

5.1.9 亚硝胺和其他化合物106

5.1.10 新型有机污染物106

5.2 有机污染物的归趋模式111

5.2.1 有机污染物在水环境中的迁移转化过程112

5.2.2 归趋模式简介113

5.2.3 归趋模式应用举例116

5.3 无机污染物的环境行为和归趋模型119

5.3.1 水环境中无机污染物的存在形态和生物可利用性119

5.3.2 水体富营养化122

5.3.3 水环境中重金属的化学平衡模型124

本章基本要求127

思考与练习127

第2篇 大气环境化学129

第6章 天然大气和重要污染物129

6.1 大气的组成和停留时间129

6.1.1 大气的组成129

6.1.2 大气组分的停留时间130

6.1.3 大气组分浓度表示方法131

6.2 大气的主要层次132

6.2.1 对流层133

6.2.2 平流层133

6.2.3 中间层134

6.2.4 热层134

6.3 大气中的离子及自由基134

6.3.1 大气中的离子134

6.3.2 大气中的自由基135

6.4 大气中的重要污染物137

6.4.1 含硫化合物138

6.4.2 含氮化合物140

6.4.3 含碳化合物142

6.4.4 含卤素化合物146

6.5 温室气体和温室效应147

6.5.1 地球的热平衡147

6.5.2 温室气体和温室效应148

6.5.3 辐射强迫149

本章基本要求151

思考与练习151

第7章 气相大气化学152

7.1 大气光化学反应基础152

7.1.1 光化学反应定律152

7.1.2 光化学反应过程153

7.2 氮氧化物的气相反应153

7.2.1 氮氧化物的基本反应153

7.2.2 NO、NO2和O3的基本光化学循环154

7.2.3 氮氧化物气相反应动力学156

7.3 二氧化硫的气相反应156

7.3.1 SO2与氧原子的反应157

7.3.2 SO2与其他自由基的反应157

7.4 有机物的气相反应158

7.4.1 碳氢化合物的一些重要反应159

7.4.2 HO·与烯烃类、烃类、醛类、卤代烃、芳香烃的反应159

7.4.3 烯烃与臭氧、原子氧和氮氧化物的反应161

7.4.4 天然有机物的转化163

7.5 光化学烟雾163

7.5.1 光化学烟雾的特征163

7.5.2 光化学烟雾的形成机制与臭氧生成机制165

7.5.3 光化学烟雾的化学动力学机理169

7.6 平流层化学170

7.6.1 平流层的化学反应171

7.6.2 南极“臭氧洞”现象及解释174

7.6.3 北极上空的臭氧损耗177

本章基本要求178

思考与练习178

第8章 液相大气化学180

8.1 二氧化硫的液相反应180

8.1.1 SO2的液相平衡180

8.1.2 SO2的液相反应动力学182

8.2 氮氧化物的液相反应185

8.2.1 NOx的液相平衡185

8.2.2 NH3和HNO3的液相平衡187

8.2.3 NOx的液相反应动力学188

8.3 酸沉降化学188

8.3.1 酸雨的形成和危害188

8.3.2 酸雨的化学组成190

8.3.3 酸雨中的关键性离子组分191

8.3.4 影响酸雨形成的因素192

8.3.5 酸雨的来源及近年变化趋势194

8.4 降水化学组分和pH的背景值196

8.4.1 降水化学组分的背景值196

8.4.2 降水pH的背景值196

8.5 酸沉降临界负荷197

8.5.1 临界负荷基本含义与临界化学标准197

8.5.2 临界负荷计算方法198

本章基本要求200

思考与练习200

第9章 大气颗粒物202

9.1 大气颗粒物的分类202

9.2 大气颗粒物的源和汇203

9.2.1 大气颗粒物的来源203

9.2.2 大气颗粒物的汇203

9.3 大气颗粒物的粒度分布及表面性质204

9.3.1 大气颗粒物的粒度分布204

9.3.2 大气颗粒物的表面性质206

9.4 大气颗粒物中的无机物208

9.4.1 无机颗粒物的来源208

9.4.2 无机颗粒物的组成209

9.5 大气颗粒物中的有机物211

9.5.1 大气颗粒物中有机物的类型及来源211

9.5.2 多环芳烃212

9.5.3 持久性有机污染物的大气传输213

9.6 大气颗粒物对人体健康的影响214

9.6.1 大气颗粒物对健康的影响214

9.6.2 人体吸入量的估算214

9.7 大气颗粒物的源解析215

9.7.1 扩散模型法215

9.7.2 受体模型法216

9.8 大气颗粒物的区域污染219

9.8.1 大气颗粒物浓度的时空变化219

9.8.2 大气颗粒物污染特征220

9.8.3 区域复合污染控制220

9.8.4 灰霾223

本章基本要求225

思考与练习225

第3篇 土壤环境化学228

第10章 土壤的组成和性质228

10.1 土壤的分层228

10.2 土壤的组成229

10.2.1 土壤矿物质229

10.2.2 土壤有机质235

10.2.3 土壤水分238

10.2.4 土壤空气239

10.3 土壤的主要理化性质240

10.3.1 土壤的质地240

10.3.2 土壤的胶体性质241

10.4 土壤的离子交换与吸附245

10.4.1 离子交换与吸附反应245

10.4.2 表面配合模型250

10.5 土壤的酸碱度254

10.5.1 土壤的酸度254

10.5.2 土壤的碱度256

10.5.3 土壤的缓冲作用257

10.5.4 土壤酸碱性的环境意义259

10.6 土壤的氧化还原作用260

10.6.1 土壤的氧化还原电位260

10.6.2 土壤中主要的氧化还原体系260

10.6.3 土壤中氧化还原反应的环境意义262

本章基本要求263

思考与练习263

第11章 氮、磷及重金属在土壤中的迁移转化264

11.1 氮在土壤中的迁移264

11.1.1 土壤中氮的来源264

11.1.2 土壤中氮的形态264

11.1.3 氮在土壤中转化的重要过程265

11.1.4 氮的流失266

11.1.5 氮污染267

11.2 磷在土壤中的迁移268

11.2.1 土壤中磷的来源268

11.2.2 土壤中磷的形态268

11.2.3 土壤的固磷作用270

11.2.4 磷肥的污染270

11.3 土壤重金属污染272

11.3.1 土壤元素背景值和土壤环境容量272

11.3.2 控制重金属在土壤中归趋的主要反应275

11.4 土壤-植物系统中重金属的归趋277

11.4.1 重金属在土壤-植物体系中的累积和迁移278

11.4.2 植物对重金属污染的耐受机制281

11.4.3 重金属的植物修复281

11.4.4 典型重金属在土壤-植物系统中的主要归趋283

本章基本要求288

思考与练习288

第12章 有机污染物在土壤中的迁移289

转化289

12.1 土壤中的典型有机污染物289

12.1.1 农药289

12.1.2 多环芳烃类289

12.1.3 多氯联苯290

12.1.4 二？英290

12.1.5 石油类290

12.1.6 其他291

12.2 有机污染物在土壤中的吸附与迁移292

12.2.1 有机污染物在土壤中的吸附292

12.2.2 离子型有机物在土壤上的吸附294

12.2.3 非离子型有机物在土壤有机质上的吸附300

12.2.4 非离子型有机物在矿物表面上的吸附304

12.2.5 有机污染物在土壤中的挥发、扩散和迁移308

12.3 有机污染物在土壤中的降解309

12.3.1 非生物降解309

12.3.2 生物降解313

12.4 土壤中有机污染物的修复方法314

12.4.1 原位微生物催化降解315

12.4.2 原位化学氧化316

本章基本要求318

思考与练习318

第4篇 化学物质的生物效应和生态风险320

第13章 污染物的存在形态及生物可利用性320

13.1 环境介质中的金属形态320

13.1.1 水体中金属形态320

13.1.2 土壤中金属形态320

13.1.3 大气中金属形态322

13.2 金属形态的分析技术及应用323

13.2.1 天然水中溶解态金属形态分析323

13.2.2 沉积物/土壤中的重金属或类金属形态分析325

13.3 金属形态的生物可利用性与形态调控332

13.3.1 生物可利用性概念332

13.3.2 溶解态金属的生物可利用性333

13.3.3 土壤沉积物金属的生物可利用性334

13.3.4 金属生物可利用性的调控336

13.4 有机污染物的形态及生物可利用性338

13.4.1 土壤中有机污染物的形态338

13.4.2 土壤中有机污染物的生物可利用性339

本章基本要求341

思考与练习342

第14章 化学物质的生物吸收和生物浓缩343

14.1 化学物质的吸收和转化343

14.1.1 生物膜的结构343

14.1.2 化学物质通过生物膜的方式343

14.1.3 化学物质的生物转运345

14.1.4 污染物的生物转化349

14.2 生物富集、生物积累和生物放大作用351

14.2.1 生物富集352

14.2.2 生物积累354

14.2.3 生物放大355

14.3 生物组织中物质的浓缩机理356

14.3.1 生物体某组织生物浓缩的机理模型356

14.3.2 生物浓缩模型357

本章基本要求359

思考与练习359

第15章 微生物对环境中化学物质的作用360

15.1 微生物在环境中的重要性360

15.1.1 微生物在环境中的作用360

15.1.2 微生物酶催化的氧化还原反应361

15.2 碳、氮、硫的微生物转化362

15.2.1 碳的微生物转化362

15.2.2 氮的微生物转化364

15.2.3 硫的微生物转化368

15.3 金属及类金属的微生物转化370

15.3.1 铁的微生物转化370

15.3.2 汞的微生物转化371

15.3.3 砷的微生物转化373

15.4 有机污染物的微生物降解374

15.4.1 烃类的微生物降解374

15.4.2 农药的微生物降解376

本章基本要求379

思考与练习380

第16章 污染物的环境生态风险381

16.1 污染物对生物的毒性作用381

16.1.1 毒性作用381

16.1.2 遗传毒理学的“三致”效应384

16.1.3 污染物的联合作用388

16.2 生物标志物和早期预警390

16.2.1 生物标志物390

16.2.2 生物的氧化损伤机制393

16.2.3 生态风险的早期预警396

16.3 有机物的定量构效关系397

16.3.1 概述398

16.3.2 量子化学参数在QSAR研究中的应用401

16.3.3 3D-QSAR方法简介406

16.4 生态风险表征方法407

16.4.1 生态风险及其特点407

16.4.2 生态风险评价408

本章基本要求410

思考与练习411

部分课后习题参考答案412

参考文献414