- •Федеральное агентство по образованию
- •Экологическая химия
- •Введение: предмет экологической химии, задачи экологической химии
- •1Основные понятия и определения
- •1.1 Загрязнение окружающей среды. Химическое загрязнение. Вредные вещества.
- •1.2 Предельно допустимые концентрации вредных веществ
- •2.1.1. Пдк вредных веществ в атмосфере
- •1.2.2 Пдк вредных веществ в водной среде
- •1.2.3Пдк вредных веществ в почве
- •1.3.2 Распространение в ос
- •1.3.3 Время жизни (устойчивость) загрязнителя
- •1.3.4 Склонность загрязнителя к деградации (биоразложению)
- •1.4 Термодинамический и кинетический подходы к изучению поведения загрязнителей в ос
- •1) Определять возможность самопроизвольного протекания химических реакций в том или ином направлении;
- •2) Определять условия, при которых устанавливается химическое равновесие.
- •При низких давлениях газы можно считать идеальными, и Ka ≈ Kp.
- •1) Рассчитать время достижения заданной степени превращения веществ (или опре- делить степень превращения вещества в заданный момент времени),
- •2) Найти условия, при которых время достижения заданной степени превращения ве- щества будет минимальным.
- •2. Физико-химические процессы в атмосфере
- •2.1 Состав и строение атмосферы
- •Qисточник и Qсток – скорости поступления и стока веществ соответственно для произвольного резервуара, атмосферы в целом или ее части;
- •2.1.1 Основные зоны атмосферы
- •2.1.2 Атмосферное давление
- •2.1.3 Солнечная радиация и вертикальная структура атмосферы
- •2.1.4 Тепловой баланс атмосферы и подстилающей ее поверхности
- •Процессы окисления примесей в тропосфере могут протекать:
- •1.3.4. Фотохимический смог в городской атмосфере
- •1.3.6Метан
- •В присутствии no общий результат окисления метана:
- •1.3.7.1 Номенклатура и особенности тропосферного аэрозоля
- •1.3.7.2 Время жизни (устойчивость) аэрозоля
- •Водородный цикл
- •Азотный цикл
- •Хлорный цикл
- •Физико-химические процессы в гидросфере
- •3. Биогенные вещества – главным образом соединения азота и фосфора. К биогенным элементам относят также соединения кремния и железа.
- •2.2. Классификация природных вод
- •1) Физико-географические (рельеф, климат…);
- •2.3.2 Процессы растворения твердых веществ в природныхводах
- •2.4 Кислотно-основное равновесие в природных водоемах
- •2.4.2 Растворимость карбонатов и рН подземных и поверхностных природных вод
- •2.5.1 Окислительно_восстановительное равновесие
- •2.5.2 Взаимосвязь между окислительно-восстановительны-ми и кислотно-основными характеристиками природных вод
- •2.6 Процессы самоочищения водных экосистем
- •2.6.1 Виды загрязнений и каналы самоочищения водной среды
- •2.6.3 Физико-химические процессы на границе разделафаз
- •1) В качестве окислителя участвуют ионы металлов в окисленной форме;
- •2) В окислении зв участвуют свободные радикалы и другие реакционноспособные частицы.
- •1) Рекомбинация и диспропорционирование
- •3) Присоединение по кратной связи
- •3 Физико-химические процессы в почвах
- •3.1 Гипергенез и почвообразование
- •3.3 Элементный и фазовый состав почв
- •3.4 Оганические вещества почвы
- •3.4.1 Классификация органических веществ почвы
- •3.5.2 Обменные катионы почв
- •3.7 Соединения азота в почве
- •3.6 Проблемы загрязнения почвенных экосистем
- •3.6.1 Проблема применения минеральных удобрений
- •3.6.2 Проблемы применения химическх средств защиты растений
- •3.6.3 Поведение пестицидов в ос
В присутствии no общий результат окисления метана:
СН4 + 8О2 + 4М → СО2 + 2Н2О + 4М* + 4О3 (50)
Поскольку радикалы гидроксила образуются под действием солнечного света, окисление метана наиболее интенсивно происходит в летнее время. Этим объясняется летний минимум концентраций CH4в тропосфере.
По отношению к тропосфере стоком служит также перенос метана в стратосферу. Быстрая убыль его содержания выше тропопаузы определяется более высокой концентрацией в стратосфере гидроксильных радикалов. В верхних слоях стратосферы становится заметным окисление метана атомарным кислородом, образующимся в результате фотодиссоциации молекулярного кислорода и озона.
Согласно расчетам, стоки метана распределяются следующим образом: в реакциях гомогенного газофазного окисления в тропосфере разрушается 86%, переносится в стратосферу 7%, поглощается почвами 7%.
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ В АТМОСФЕРЕ
Дисперсные системы, состоящие из твердых или жидких частиц, распределенных в газовой фазе, называют аэрозолями. Таким образом, атмосфера земли представляет собой гигантскую коллоидную систему со всеми характерными для них особенностями, определяемыми главным образом наличием развитой межфазной поверхности и высоким значением удельной свободной энергии.
Аэрозоли участвуют в формировании радиационного режима планеты. В зависимости от размера и состава частиц они вносят существенный вклад в отражение, рассеяние и поглощение коротковолновой радиации Солнца и восходящего потока теплового излучения подстилающей атмосферу поверхности.Поэтому изменение содержания взвешенных частиц в атмосфере может вызвать значительные климатические изменения.
Аэрозоли играют важную роль и при формировании другой глобальной характеристики атмосферы – ее гидрологического режима.Частицы определенного размера и химического состава служат ядрами конденсации водяного пара и кристаллизации воды. Роль аэрозолей состоит в том, что в их присутствии конденсация молекул воды происходит при невысокой относительной влажности, тогда как в чистом, не содержащем частиц воздухе для образования жидко-капельной фазы требуется значительное пересыщение водяного пара.
На поверхности частиц происходит конденсация не только воды, но и других компонентов атмосферы– соединений ТМ, неорганических и органических газов и паров малолетучих соединений. Поскольку время жизни аэрозолей относительно невелико, имеет место постоянный отток собираемых компонентов на подстилающую поверхность. Следовательно,сорбция с последующей коагуляцией и седиментацией частиц – важнейший путь самоочищения атмосферного воздуха (и в тоже время загрязнения подстилающей поверхности).
С другой стороны, поверхность твердых и внутренний объем жидко-капельных аэрозолей может служить местом протекания различного рода темновых и фотохимических реакций, скорость которых во многом определяется каталитическими свойствами поверхности и образующих частицы компонентов.
С точки зрения формирования химического состава среды обитания человека аэрозоли интересны тем, что в их составе обнаружены многие токсичные примеси: соединения ТМ, канцерогенные полиядерные ароматические углеводороды (ПАУ), полихлорированные соединения различных классов – бифенилы, дибензо-n-диоксины и дибензофураны. Наибольшие количества многих из этих токсикантов содержатся в самых мелких фракциях аэрозолей, способных проникать глубоко в дыхательные пути и, далее, в кровеносную систему.