第一章 绪 论
第一节 环境问题

一、人类活动和环境问题

环境问题主要是指在全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存与发展的各种现象。它是当前世界上人类面临的几个重要问题之一。

（1）人与环境的关系

a. 人类与环境是一体的 环境是人类生存和发展的物质基础，人体组织的组成元素及其含量在一定程度上同地壳的元素及丰度之间具有相关的关系。

b. 人类是环境的产物，又是环境的改造者 人类是从环境中产生，同时又通过生产与生活活动，从自然界获取物质资源，然后将经过改造和使用的资源和各种废弃物返还自然界，从而参与自然界的各种物质循环和能量流动过程，不断地改变自然环境。

c. 环境问题的产生源于人类与自然本身 人类在改造环境以适应于本身生存的过程中，由于人类认识能力和科学技术水平的限制，往往会产生意料不到的后果，造成环境污料与破坏；另一方面，自然环境也以自已的规律运动着并不断对人类产生反作用，相互间不能很好协调，也会产生环境问题。

（2）环境问题的形成

环境问题的形成是多方面的，但目前所指环境问题并非只限于环境污染，主要是人类利用环境不当和在人类发展中与环境不相协调所致。它大致可分为两类：原生环境问题和次生环境问题。

A、由自然力引起的为原生环境问题，也是第一环境问题，如火山喷发、地震、洪涝、干旱、滑坡等引起的环境问题。

B、由于人类的生产和生活活动所引起的生态系统破坏和环境污染，反过来又危及人类自身的生存和发展的现象，为次生环境问题，也是第二环境问题。次生巩固境问题包括生态破坏、环境污染和资源浪费等方面，目前所指的环境问题一般是指次生环境问题。

（3）环境系统与的环境因素

环境系统 地球表面各种环境因素及其相互关系的总称为环境系统。它实际上是一个不割的整体，但通常把地球环境系统分为大气圈、水圈、土壤圈（或土壤-岩石圈）与生物圈。人类的活动实质上在大气圈、水圈、土壤圈三圈交会处的生物圈中存在。

特点　a .物质与能量进行着永恒的能量流动和交换　b. 各种生命元素如N、C 、S、P、O、Ca、Mg、K等在地表环境中不断循环，并保持相对稳定的浓度 c. 环境系统是一个开放系统，但能量的收入和支出保持平衡，因而地球表面温度相对恒定 d.具有自我调节能力，维持组成各环境系统的各环境因素相对的稳定性，所有这些都是生物圈各生命发展与的繁衍不可少的条件。

环境因素　包括非生物的和生物的。

非生物因素 有温度、光、大气、土壤、岩石以及其它如重力、压力、声音和火等。

生物因素 是指各种有机体，它们彼此作用，并同非生物环境密切联系着。

从地球各圈层的质量分布表可看出，岩石-土壤圈质量最大，占据了绝大部分的地球质量，但是与人类生活直接相关的部分不多，因此岩石-土壤圈的研究也最少。水圈的质量较多，但同样的与人类生活密切相关的部分主要是河流、湖泊、地下水中可用的淡部分，在环境工程化学中工作研究得最多.大气的质量相对很少，但是与人类的生存息息相关，只是由于研究手段的原因，在20世纪半叶才开始多方面展开。

(5)环境因素与环境系统间的关系

A.环境因素的变化，影响区域环境变化，整个环境系统的变化归根结底是区域环境变化的积累，全球性变化稳定以后，形成新的环境系统，对局部系统产生控制性影响。例如对森林的滥砍滥伐，造成绿地面积日益缩小，对全球环境因素（物质循环（CO2、H2O为主）和能量循环（直接的是对太阳和地球辐射的吸收和反射的变化，间接的是物质循环过程中携带的化学能、热能等）造成影响，进而影响全球气候和生态平衡，从而建立新的环境系统。

B.环境系统具有一定调节能力，在一定程度上可以对外界的干扰因素进行补偿和缓冲，从而维持环境系统的相对稳定性。

C.环境系统各影响因素的作用相差很大，在一定条件下，某个关键因素发生很小的变化，可能触发内在的反馈机制，引起一系列链式反应，对整个环境系统造成无法挽救的严重后果。

D.环境因素对环境的作用机制复杂. 至今为止，人类还未完全了解环境系统中许多错综复杂的机制，还未能建立精确的模式来揭示环境因素间微妙的平衡关系，有些影响，因科学和人类认知的局限，也只有在不断实践中逐渐认识。

F.生产力的提高，人类对环境的破坏能力逐步增强，对自然界的索求也逐渐增加，对环境的负面影响也越来越大。

二、当前主要面临的环境问题

（1）当前人类活动所引起的全球性环境影响主要有下列几个方面：

A.天然生态系统的逐渐消失，野生物种大量灭绝，生态系统简化。农业生态系统的高速发展，少数几种作物代替多样化植被。人类愈来愈借助化肥与农药来维持农业生态系统的稳定，给生态系统带来了严重的后果. B. 城市化进程加剧，农耕用地面积逐渐缩小，环境背景被破坏，全球环境污染问题日益严重。C. 土地利用不合理，土壤侵蚀严重，土壤肥力下降，荒漠化成为全球性问题。D.矿物燃料的燃烧和森林的减少，使大气层中CO2含量正在增长，伴随着热带雨林面积的减少，全球气候将有重大变化。E.人类对地壳内部金属矿产的开发、利用和弃置，最终将造成这些金属元素在地表环境中浓度的增高。重金属元素如Hg、Cd、Pb等，毒性重，它们通过食物链危害生态系统。这些改变多数是不可逆的，如野生动物的灭绝和地表重金属元素浓度的增加；有的则需要较长时间才能恢复，如植被、土壤与大气。生态破坏是指人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产力显著减少和结构显著改变，从而引起环境问题。

（2）当前主要面临的环境问题

a. 人口问题　人口急剧增长是当前环境的首要问题，特别是一些经济不发达国家的人口过度增长，影响了整个国家的经济发展、社会安定和人民生活水平的提高，给人类生活带来许多问题。如生态环境问题、劳动就业问题、青少年犯罪问题和老龄问题。

b.资源问题　主要是指由于人口增长和经济发展，对资源的过量开采和不合理开发利用而产生的影响资源质量的一系列问题。同人口问题一样，资源问题说到底也是发展问题。人类社会发展到今天，人口剧增、资源短缺、环境恶化以及生态危机等一系列的世界性问题，已经直接威胁到我们和子孙后代的生存。

c. 生态破坏　生态破坏是指人类不合理地开发、利用造成森林、草原等自然生态环境遭到破坏，从而使人类、动物、植物的生存条件发生恶化的现象。如：水土流失、土地荒漠化、土壤盐碱化、生物多样性减少等等。

d. 环境污染　环境污染是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。具体包括：水污染在增加，、大气污染、噪声污染、放射性污染等。随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高，环境污染也特别是在发展中国家。 环境污染问题越来越成为世界各个国家的共同课题之一。

三、环境污染物的环境效应

自然过程或人类的生产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，谓之环境效应。

可分为：

环境物理效应：是物理作用引起的环境效果，如噪声、振动、地面下沉、热岛效应与温室效应等。

例子：噪声与振动：主要是由工矿企业的机器和交通道路的车辆造成的。噪声与振动不仅会干扰人的思维活动和工作休息，而且还对人体健康有很大的危害。地面下沉：地处平原的大城市，由于过量开采地下水，就会引起地面下沉。热岛效应与温室效应：城市和工业区因燃料的燃烧，放出大量的热量，加上建筑群和街道的辐射热量，致使城市的气温高于周围地带，产生热岛效应。大气中二氧化碳量不断增加，产生所谓温室效应。另外，工业烟尘和风沙的增加，引起大气混浊度增大和能见度降低，进而和二氧化碳一起影响城区辐射的平衡。大气中颗粒物的大量存在增加了云雾的凝结核，致使城市降水量增加。这些也都是环境物理效应。

环境化学效应：在各种环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果，如环境的酸化、土壤的盐碱化、地下水硬度的升高、光化学烟雾的发生等等，就是环境化学效应。

　　例子：环境酸化：主要是酸雨造成的地面水体和土壤的酸度增大。环境酸化会降低土地肥力，使农业和渔业减产。环境盐碱化：是由于大量的可溶性盐、碱类物质在水体和土壤中长期积累，或者受到海水的长期浸渍造成的。地下水硬度升高：这是土壤和第四纪沉积物中的碳酸盐矿物大量可交换的钙、镁离子，在需氧有机物的降解产物──二氧化碳、酸、碱、盐等污染物的酸解作用和盐效应的影响下，一方面促进碳酸盐矿物的溶解，另一方面某些污染物中的各种阳离子（主要是钠离子）与土壤中的钙、镁离子进行交换，从而增加了地下水的硬度。水硬度的升高增加了水处理的人力和物力消耗。光化学烟雾：是大气光化学效应的产物，它会恶化大气环境，直接危害人体健康和生物的生长。除此，填埋在地下的有毒有害废弃物经土壤的渗透传输可使地下水受到污染，甚至引起特殊疾病的流行，也属环境化学效应。

环境生物效应：是指各种环境因素变化而导致生态系统变异产生的后果。环境生物效应的后果时间上有长有短、程度上有重有轻。

　　例子：现代大型水利工程的建设，切断了鱼、虾、蟹等的回游途径，致使这些水生生物的生长繁殖受到影响，并导致其生活习性发生变化。　　工业废水、生活污水及农业污水大量排入江河湖海，改变了水体的物理、化学和生物条件，致使鱼类受害，数量减少，甚至灭绝。　　森林的大量砍伐，植被的大规模破坏，既能引起水土流失，降低土壤肥力，引发干旱、风沙等自然灾害，造成农业减产，又能造成鸟类栖息场所缩减，鸟类减少、虫害加剧。而致畸、致癌、致突变物质的污染则可引起染色体突变，机体畸变和癌症发病率上升，这是对人类健康的严重威协。

六、环境污染物的迁移转化过程

A、环境污染物的迁移：是指污染物在环境中发生空间位置的移动及其所引起的污染物的富集、扩散和消失的过程。

B、环境污染物的转化：指污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变其形态或转变为另一种物质的过程。各种污染物转化的过程取决于它们的物理化学性质和所处的环境条件，此转化过程往往与迁移过程随伴进行。

C、迁移方式有物理迁移、化学迁移和生物迁移三种。

　 物理迁移：就是污染物在环境中的机械运动，如随水流、气流的运动和扩散，在重力作用下的沉降，污染物的蒸发、渗透、凝聚、吸附与放射物的蜕变等过程实现转化。

化学迁移：是指污染物经过化学过程发生的迁移，包括溶解、离解、氧化还原、水解、络合、螯合、化学沉淀、生物降解等化学作用实现转化，化学迁移一般包含有物理迁移。

生物迁移：是指污染物通过有机体的吸收、新陈代谢、生育、死亡等生理过程实现的迁移。

富集：有的污染物（如一些重金属元素、有机氯等稳定的有机化合物）一旦被生物吸收，就很难排出生物体外，这些物质就会在生物体内积累，并通过食物链进一步富集，使得生物体中该污染物的含量达到物理环境的数百倍、数千倍甚至数百万倍，这种现象叫做富集。

污染物的转化可分为物理转化、化学转化和生物转化。

　　物理转化：包括污染物的相变、渗透、吸附、放射性衰变等。

　　化学转化：则以光化学反应、氧化还原反应及水解反应和络合反应最为常见。

　　生物转化：就是代谢反应。

　　在水体中，污染物可通过溶解态随水流动或通过吸附于悬浮物而传输，悬浮物沉积于水底将污染物带入沉积物中，实现迁移。同时污染物可通过氧化还原、水解、络合、螯合、化学沉淀、生物降解等作用发生转化，包括形态和价态的变化。

下面以水环境污染为例，阐述水体环境化学污染物的迁移转化过程

(1) 扩散迁移　进入水体的污染物，如重金属离子等无机污染物、卤代烃、芳烃、醇、醛、酸、酯、卤代烃芳烃、农药等，在水体中随着平流和对流等而发生扩散迁移。

　　(2) 颗粒物吸附和迁移　天然水体中常见矿物颗粒为石英、长石、云母及粘土矿物等硅酸盐矿物。粘土矿物是由其他矿物经化学风化作用而生成，主要为铝或镁的硅酸盐 。

　　　由于颗粒具有巨大的比表面和表面能，在对水体中污染物吸附的同时，吸附了污染物的大小颗粒，因聚集，可能沉积于水底。

(3) 挥发迁移　易挥发的污染物如低分子量的卤代烃、芳烃、醇、醛、酸、酯、卤代烃芳烃，易在在水和空气界面通过挥发，进行污染物的物理迁移过程。

(4) 电离迁移　很多无机物或有机污染物分子如酸、碱等，能在水中发生电离，且电离过程非常快，电离后的离子以水合的形式，在水体中迁移。

(5) 水解　进入水体的过渡金属盐、强碱弱酸盐、弱酸强碱盐等，在水中电离后，其金属离子与水发生水合，引起一系列H+、OH-迁移反应，金属离子以含羟基的形式、阴离子以弱酸的形式迁移。

(6)化学氧化与光化学氧化　水体中的有机污染物，除了发生以上情况的迁移转化外，可能与水体中的氧、自由基、臭氧或其它氧化剂作用，发生氧化反应；也可能在光的作用下，吸收电磁波，发生光氧化，其产物以扩散、吸附等迁移。

　(7)生物浓集　水体中的污染也可能被水体中的生物体，作为营养等引入体内，并可能富集贮存在某脏器中。使居中于食物链末端人体的累积浓度比最初环境浓度高出数百倍，对机体构成很大威胁。

　 (8)有机物发生生物转化　水体中的有机物在微生物作用下，逐步降解分解最终成为CO2与H2O。这个过程，微生物通过有机物的分解获得了细胞自身材料与活动所需能量，同时受有机污染物污染的水体也得到净化。

第三节 环境工程化学

一、环境工程化学的定义

环境工程化学是研究环境化学在环境中的来源、 存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和技术的学科。是一门多学科的综合性交叉学科，是环境化学的一个重要分支，也是环境工程的核心组成部分。

二、环境工程化学的研究内容

环境工程化学的主要任务是研究化学污染物质在大气、水体、土壤等自然环境中的来源、化学特性、迁移转化过程及其控制与治理的化学原理和技术方法。是以环境污染控制化学为重点，包括大气污染控制化学、水污染控制化学和固体废弃物污染控制化学等内容。

第二节　水污染控制工程

一、水的循环与水污染

１水的主要作用与分布 作用：水是一切生命机体的组成物质，也是生命代谢活动所必需的物质，又是人类进行生产活动的重要资源。分布：地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山，以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为1.4×1013 m3，其中96.5%在海洋中，约覆盖地球总面积的70%。陆地上、大气和生物体中的水只占很少一部分。

２水的循环　

水的循环分自然循环和社会循环。

⏹ 　自然循环：在太阳能和地球表面热能的作用下，通过海洋、湖泊、河流等广大水面以及土壤表面、植物茎叶的蒸发与蒸腾作用形成水汽，进入大气，凝结为云，在风的作用下，移动至各处。在适当条件下又以雨、雪、雹等形式降落下来。　这些降落下来的水分，在陆地上以地表径流与地下渗流等环节，最后进入海洋。同时一部分又以地面和水面的蒸发以及植物的蒸腾又进入大气圈。　水的这种在水圈，大气圈，岩石圈，生物圈中进行连续运动的过程，称为水的自然循环

⏹ 社会循环：

是指人类社会为了满足生活和生产的需求，需从各种天然水体中取用大量的水，经人类生活或生产使用后，成为生活污水和生产废水，它们被排放出来，并最终又进入天然水体。这样水在社会中构成的一个局部循环体系就叫做社会循环。　

水的自然循环与社会循环之间互相关联、互相影响形成了整个水循环系统。

水污染 ： 水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。

分自然污染与人为污染。

根据污染杂质的不同，可将水污染分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。

１ 化学性污染　主要有

(1)无机有毒物质，主要是重金属Cd、Sb、Hg、Pb、Ga、As等，放射毒性元素有Po、Tl、Th、U、Pr、Ra等，有潜在影响的物质。 (2)无机污染物，包括酸、碱和一些无机盐类等。

(3)有机化合物和烃类　包括烷烃、不饱和非芳香烃、芳烃、多环芳烃(PAH)、二噁英及卤代物等 (4) 需氧污染物质，主要是生活污水、畜禽废水和一些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚、醇等有机废水 (5) 植物营养物质，主要是生活污水、农田排水和某些工业废水中一定量的氮、磷等植物营养物质。植物营养物质会造成水体富营养化，破坏生态系统。 (6) 油类污染物质，主要来源于炼油厂和石油化工工业、海底石油开采、油轮洗舱以及大气中碳氢化合物的沉降等途径，这些物质会影响水质与水环境，危害水生生物

２物理性污染

水体的物理性污染是指由物理因素引起的环境污染，如： (1) 不溶性悬浮物污染，主要是影响水体透明度，减弱水生植物光合作用，减速少水中溶解氧； (2) 热污染，主要是热电厂、核电站及各工业过程的冷却水，热污染使水温升高，溶解氧含量降低，危害水生生态系统；(3) 放射性辐射、电磁辐射等。

3 生物性污染　

主要是指一些病原微生物、病毒和寄生虫等通过各种途径进入水体造成的污染。生物污染对人类和其它生物的危害很大，防止水体中生物污染是环境工程中得大课题之一。

二、水的自净能力和水环境容量

⏹ 　水的自净能力：受污染的水体，经过水中物理、化学与生物作用，使污染物浓度降低，并恢复到污染前的水平，或建立一个新的平衡，这种现象，称为水的自净能力。　　　

⏹ 　当进入水体污染物的量超过水体的自净能力时，就会造成水体污染。

⏹ 　水环境容量：是指在不影响水的正常用途的情况下,水体所能容纳的污染物的最大量或自身调节净化并保持生态平衡的能力的污染物量。

⏹ 四、水处理的基本原理和方法

⏹ (1) 给水处理　通过必要的处理工艺，改善天然水源的水质，使之符合饮用水不质标准。常见的给水处理工艺中包括：

⏹ 　　1)去除颗粒物：方法有：混凝、沉淀、澄清、气浮、过滤、筛滤（格栅、筛网、微滤机、滤网滤芯过滤器等）膜分离（微滤、超滤）、沉砂（粗大颗粒的沉淀）、离心分离（旋流沉砂）等

⏹ 　　2)去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体等：

⏹ 　　方法有：石灰软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分离等除无机离子等；对微生物污染水源，在消毒工艺前，还要增加臭氧氧化或活性炭吸附等工艺

⏹ (2) 废水处理原则

为了防止污染环境，破坏自然水体，工矿企业废水及城市生活污水排放前必须进行处理。在解决废水问题前需遵从下列原则：

①改革生产工艺，大力推进清洁生产，尽可能在生产过程不用水或少用水，尽量不用或少用易产生污染的原料、设备及生产方法。生产中杜绝有毒有害废水的产生。如以无毒用料或产品取代有毒用料或产品。

②重复利用废水，尽量采用重复用水和环用水系统，使废水排放量减到最少。

③含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水应与其他废水分流，以便于处理和回收有用物质。

④一些流量大而污染轻的废水如冷却废水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水处理厂的负荷。这类废水应在厂内经适当处理后循环使用。

(3)废水常见的处理方法

①废水物理处理法　是通过物理作用分离和去除废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物（包括油膜、油珠）的方法。处理过程中，污染物的化学性质不发生变化。

方法有：重力分离法（包括沉淀、上浮（气浮）等

⏹ 离心分离法，使用设备有离心分离机、水旋分离器等

⏹ 筛滤截留法，有栅筛截留和过滤两种处理单元，前者使用格栅、筛网，后者使用砂滤池、微孔滤机等。

⏹ 还有废水蒸发处理法、废水气液交换处理法、废水高梯度磁分离处理法、废水吸附处理法等。

⏹ 物理处理法的优点：设备大都较简单，操作方便，分离效果良好，故使用极为广泛。

②废水化学处理法：是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。

⏹ 　有氧化法、电解法、化学沉淀法、混凝法、电渗法、中和法等。

③废水生物处理法　是利用微生物的生命活动，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物降解作用，降低水中氮、磷等植物营养物质的含量，从而使废水得到净化的一种处理方法。

⏹ 可分需氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。需氧生物处理法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地处理系统等。

在实际应用中，废水处理流程是由以上各种方法合理组合而成。

⏹ 按照不同的处理程度，废水的处理可分为一级处理、二级处理和三级处理。

⏹ 　污水一级处理：又称污水物理处理，通过简单的沉淀、过滤或适当的曝气，以去除污水中的悬浮物，调整pH值及减轻污水的腐化程度的工艺过程。废水经过一级处理后一般仍达不到排放标准。

⏹ 　污水二级处理：污水经一级处理后，再经过具有活性污泥的曝气池及沉淀池的处理，使污水进一步净化的工艺过程，以除去一级处理后污水的悬浮物和胶体颗粒物或低浓度的有机物。经过二级处理后的污水，一般可以达到农灌水的要求和废水排放标准。但在一定条件下仍可能造成天然水体的污染。

⏹ 污水三级处理：又称深度处理，污水经二级处理后，进一步去除污水中的其他污染成分（如；氮、磷、微细悬浮物、微量有机物和无机盐等）的工艺处理过程。主要方法有生物脱氮法、凝集沉淀法、砂滤法、硅藻土过滤法、活性炭过滤法、蒸发法、冷冻法、反渗透法、离子交换法和电渗析法等。

第三章　环境工程化学基础

第一节　主要无机污染物的物理、化学与生物性质

一、无机酸、碱和盐污染物

(1) 氰化物

来源：氰化物多数是人工制造的，但也有少量存在于天然物质中，如苦杏仁、枇杷仁、桃仁、木薯和白果等。污染环境的氰化物，主要来自工业生产。

　煤焦化时，在干馏条件下碳与氨反应，也产生氰化物。氰化物可用作工业生产的原料或辅料，如HCN用于生产聚丙烯腈纤维，氰化钠用于金属电镀，矿石浮选，以及用于染料、药品和塑料生产；氰化钾用于白金的电解精炼，金属的着色、电镀，以及制药等化学工业。这些工业部门的废水都含有氰化物。

性质：氢氰酸(HCN)是一种无色液体,密度为0.6876，熔点为－14℃，沸点为26℃，易挥发，可溶于水、醇和醚中。其水溶液有苦杏仁臭味，臭味可感觉的最低浓度为0.001毫克/升。HCN的酸性是极弱的，不论在无水状态或水溶液中的HCN，只有和少量无机酸或某些其他物质共存时才是稳定的。 HCN受光照易分解为低毒的NH3、HCOOH、HOOCCOOH等。

　　除HCN外，NaCN、KCN也是氰污染物的初始形态，氰离子的一个重要特点是容易与某些金属形成络合物。

毒性：氰化物是剧毒物质。

　　HCN人的口服致死量平均为50毫克，氰化钠约100毫克，氰化钾约120毫克。

　　简单的氰化物经口、呼吸道或皮肤进入人体，极易被人体吸收。氰化物进入胃内，在胃酸的作用下，能立即水解为HCN而被吸收，进入血液。

　细胞色素氧化酶的Fe3+与血液中的氰根结合，生成氰化高铁细胞色素氧化酶，使Fe3+丧失传递电子的能力，造成呼吸链中断，细胞窒息死亡。

二、氧化物类污染物

　　氧化物是负价氧和另外一个化学元素组成的二元化合物如CO₂、CaO等。氧化物的种类繁多，物理化学性质差异非常大。以下仅介绍对环境影响大的碳、氮、硫氧化物；

（一）碳的氧化物

　　碳的氧化物有CO和CO2。

来源于天然污染源和人为污染源。

天然污染源包括火山爆发、森林火灾、闪电过程、植物生长过程及各种有机物的光化学分解。

人为污染源主要是各种燃料的不完全燃烧所产生的CO。在高温下，即使燃料完全燃烧生成CO2，已生成的CO2也会部分分解为CO；H2O在高温下，也会部分分解成H2与O2，H2与CO2反应生成CO。

性质：在通常状况下， CO是无色、无臭、无味、难溶于水的气体，熔点-207℃，沸点-191.5℃。标准状况下气体密度为1.25g/L，和空气密度(标准状况下1.293g/L）相差很小，这也是容易发生煤气中毒的因素之一。

CO进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，由于CO与血红蛋白结合能力远强于氧气与血红蛋白的结合能力，进而使能与氧气结合的血红蛋白数量急剧减少，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。

常见于家庭居室通风差的情况下，煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒，肉呈红色。

（二）氮的氧化物

　　氮氧化物包括多种化合物，如N2O、NO、NO2、N203、N204和N205等。除NO2以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成NO2及NO2， NO又变为NO2 。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝烟 (气)，主要为NO和NO2 ，并以NO2为主。氮氧化物都具有不同程度的毒性。

来源：氮的氧化物主要来源于土壤和海洋中细菌对硝酸盐的分解，其次是天空闪电过程氮的氧化和大气中氨的氧化。

人类活动中产生的氮氧化物主要来源于各类含氮燃料的燃烧产生

性质：　NO为无色气体，分子量30.01，熔点-163.6℃，沸点-151.5℃，蒸气压101.3lkPa(-151.7℃)。溶于乙醇、二硫化碳，微溶于水和硫酸，水中溶解度4.7% (20℃)。性质不稳定，在空气中易氧化成NO2。

NO结合血红蛋白的能力比CO还强，更容易造成人体缺氧。不过，人们也发现了它在生物学方面的独特作用。一氧化氮分子作为一种传递神经信息的信使分子，在使血管扩张，免疫，增强记忆力等方面有着及其重要的作用。

NO2在21.1℃温度时为红棕色刺鼻气体;在21.1℃以下时呈暗褐色液体。 NO2溶于水时生成硝酸和一氧化氮。工业上利用这一原理制取硝酸。 NO2能使多种织物褪色，损坏多种织物和尼龙制品，对金属和非金属材料也有腐蚀作用。在大气中转成酸雨

危害：氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病。对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变。

　以NO和NO2为主的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。

　汽车尾气中的氮氧化物与氮氢化合物经紫外线照射发生反应形成的有毒烟雾，称为光化学烟雾.光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并能使大气能见度降低。

（三）硫氧化物

　 硫氧化物是硫的氧化合物的总称。通常硫有4种氧化物，即SO2、SO3(硫酐)、S2O3、SO；此外还有两种过氧化物：S2O7和SO4。

在大气中比较重要的是SO2和SO3，其混合物用SOx表示。硫氧化物是全球硫循环中的重要化学物质。它与水滴、粉尘并存于大气中，由于颗粒物（包括液态的与固态的）中铁、锰等起催化氧化作用，而形成硫酸雾，严重时会发生煤烟型烟雾事件，如伦敦烟雾事件，或造成酸性降雨。

SOx是大气污染、环境酸化的主要污染物。

来源：自然界产生的硫氧化物很少，主要是生物腐烂生成的H2S在大气中被氧化产生。

如在厌氧条件下，细菌为了获取氧，将周围环中的SO42-还原为H2S, H2S进一步氧化成SO2和SO3。

人类活动产生的硫氧化物主要来自含硫燃料的燃烧、金属冶炼、石油炼制硫酸生产和硅酸盐制品焙烧等过程。

危害：硫氧化物是大气的主要污染物之一，是无色、有刺激性臭味的气体，它不仅危害人体健康和植物生长，而且还会腐蚀设备、建筑物和名胜古迹。

第三节　氮与磷在环境中的循环作用
一、氮的循环作用
　　氮循环包括氮素同化作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用及固氮作用。
　　氮素同化：植物体或微生物吸收无机氮(NO3-、NH4+、N2)，把它们同化为转化为有机态氮(氨基酸、蛋白质、核酸等)的过程。
　　氨化作用:又叫脱氨作用，微生物分解有机氮化物产生氨的过程。产生的氨，一部分供微生物或植物同化，一部分被转变成硝酸盐。

　　硝化反应：由氨根离子转化为硝酸盐