化学与环境,水体中的胶体物质,2,土壤胶体,3,大气气溶胶,1,第七章 环境中的胶体物质,,,,,,,,,,,,,,,7.1 大气气溶胶,,分散相是固体或液体，分散介质是气体的胶体分散系统叫做气溶胶（aerosol）悬浮在大气中的微粒（即分散相）统称为悬浮颗粒物（suspended particles，SP），或简称为颗粒物一、 大气气溶胶的主要形态(一) 烟（smoke） 分散相为固态，物质在高温下蒸发、升华以气态散布于空气中，冷凝成为固体微粒(二) 尘（dust） 分散相为固态，一般由机械过程产生，如风沙，粒径在1～100μm之间由于粒径不同，尘在重力作用下，沉降特性也不同7.1 大气气溶胶,,(三) 雾（fog） 分散相为液态，由液滴分散和蒸汽凝聚而成，粒径在2～30μm之间四） 烟雾（smog） 分散相为固、液两种状态，具有烟和雾的两重性由二氧化硫或其他硫化物、未燃烧的煤烟和高浓度的雾混合并伴有化学反应产生的硫酸烟雾，叫煤烟型烟雾或伦敦型烟雾；由碳氢化合物和氮氧化物通过光化学反应产生的光化学烟雾，叫洛杉矶型烟雾它们统称为化学烟雾7.1 大气气溶胶,,二、 大气颗粒物的来源和形成机制(一) 大气颗粒物的天然源1.一次颗粒物的天然源2.二次颗粒物的天然源(二) 大气颗粒物的人为源1.燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物2.各种工业生产过程中排放的固体微粒3.汽车排气(三)大气颗粒物的形成机制 一种是由固体的粉碎、液体的喷雾或粉尘的再分散而造成的，另一种是由饱和或过饱和的蒸汽凝结。
7.1 大气气溶胶,,三、 大气颗粒物的性质(一) 大气颗粒物的物理性质1.颗粒物的粒度分布及其类型 粒度指颗粒物粒子直径的大小7.1 大气气溶胶,,,,,,,,,,,,,,,,7.1 大气气溶胶,,颗粒物的粒径不同，对人体健康的影响也不同7.1 大气气溶胶,,2.颗粒物的光学性质 颗粒物与可见光的相互作用，可以有散射和吸收两种情况，一般粒径小的颗粒物以散射为主粒径小于0.1μm的颗粒物挡不住可见光，对大气能见度影响不大；粒径大于1μm的颗粒物散射和截断可见光的能力和截面积成正比，也不大；而粒径在0.1～1μm之间的颗粒物，由于其粒度和可见光的波长在同一个数量级，发生可见光的干涉现象，所以散射可见光的能力特别强烈，造成大气能见度明显下降7.1 大气气溶胶,,(二) 大气颗粒物的化学性质1.颗粒物的化学组成包括整个颗粒集合体在不同粒度中或单个颗粒的元素浓度、离子浓度等2.颗粒物的化学状态（1） 化合状态 即在颗粒物中以何种化合物存在的状态及各种相2） 原子结合状态（3） 电子状态指不同的价态、氧化态3.化学结构原子排列的状态（化合物及晶体颗粒）和颗粒表面的结构与组成等4.活性颗粒物表面的活性5.毒性不同组成、结构、状态、形状与粒度的颗粒物，其致毒效应有很大差别。
7.1 大气气溶胶,,四、 大气颗粒物的清除(一) 干沉降 这种沉降清除的过程有两种机制一种是通过重力对颗粒物的作用，使它们降落到土壤、水体的表面或植物、建筑等物体上沉降的速率主要和颗粒的粒径、密度、空气的动黏滞系数有关，颗粒的粒径越大，则扩散系数和沉降速率就越大另一种干沉降的机制是粒径小于0.1μm的颗粒，即爱肯核，靠布朗运动扩散、互相碰撞而凝集成较大的颗粒粒径小于0.01μm的颗粒，凝集较快，形成较大的颗粒粒径大于0.1μm的颗粒几乎不再凝集，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而清除7.1 大气气溶胶,,(二) 湿沉降 湿沉降是指降雨、下雪使颗粒物清除的过程，它对于清除大气中的颗粒物和痕量气体污染物是很有效的湿沉降有两种方式，一种叫雨除（rain out），另一种叫洗脱（wash out）7.2 水体中的胶体物质,,一、 黏土矿物 黏土矿物是环境中无机胶体最重要也是最复杂的成分黏土矿物是在原生矿物风化过程中形成的，其成分是铝硅酸盐，具有片状晶体构造 黏土矿物里的基本结构单元有两种，一种是由一个硅原子和四个氧原子形成的硅氧四面体，多个硅氧四面体连成片，组成的四面体层结构叫硅氧片，符号是T；另一种是由一个铝原子和六个氧原子或氢氧原子团形成的铝（氢）氧八面体，多个铝氧八面体连成片，组成的八面体层结构叫水铝片，符号是O。
这两种原子层结构以不同的方式组合，形成三大类黏土矿物7.2 水体中的胶体物质,,(一) 高岭石类 由一层水铝片和一层硅氧片组成一个晶层，叫1∶1型晶格，或OT型两层黏土矿物二) 蒙脱石类 由两层硅氧片夹一层水铝片组成一个晶层叫2∶1型晶格，或TOT型三层黏土矿物三) 伊利石类 伊利石当中的硅氧片中有一部分硅被铝取代，因为硅是+4价的，铝是+3价的，这样取代以后，缺少正电荷，就在两个晶层之间结合一些钾离子(K+)，补偿不足的正电荷7.2 水体中的胶体物质,,（四） 三类黏土矿物性质的比较 由于高岭石晶层之间除了一般的分子间力以外，又多了氢键这种结合力，所以晶层之间结合力强 由于蒙脱石晶层之间没有氢键，只有一般的分子间力，所以晶层之间结合力弱，于是其比表面大，也就是粒度细 由于伊利石晶层之间虽然没有氢键，但是除了一般的分子间力以外，还有钾离子作为桥梁，所以晶层之间结合力比高岭石弱，但是比蒙脱石略强一点7.2 水体中的胶体物质,,二、水合氧化物 水合氧化铁胶体分布较广，在大部分土壤中都有，但最主要分布在红壤和砖红壤区域；水合氧化铝分布不广，在自然界很少遇到纯净的物质，往往和氢氧化铁在一起，也主要分布在潮湿热带内的红壤和砖红壤地区。
7.2 水体中的胶体物质,,三、 腐殖质 腐殖质泛指自然界存在的、由生物（主要是植物）的残骸经过微生物分解和一系列化学过程而形成的有机物质，它是深色、酸性的亲水胶体一) 腐殖质的成因 腐殖质的形成过程是千差万别的共同点是都有生物遗骸的来源，都经过微生物和地质化学作用过程，都是深色、非晶态的酸性物质，统称腐殖质7.2 水体中的胶体物质,,(二) 腐殖质的分类 按照相对分子质量的大小和在酸、碱溶液中的溶解性，可以把腐殖质分为三类1.富里酸（fulvic acid，FA） 又名黄腐酸2.腐殖酸（humic acid，HA） 又名棕腐酸3.胡敏素（Humine）又名腐黑物(三) 腐殖质的组成和结构 腐殖质是相对分子质量高低不一，组成结构相似而又各不相同的复杂物质的混合物腐殖质分子中相邻的羧基或相邻的羧基和酚羟基是当然的配合位腐殖质的分子内和分子间普遍存在氢键，加上配位桥键等作用，使腐殖质分子间形成形形色色的超分子结构，对腐殖质的性能有极大影响7.3 土壤胶体,,一、 土壤胶体的类型(一) 有机胶体 有机胶体主要是腐殖质-生物活动的产物，它是高分子有机物，呈球形、三维空间网状结构，胶粒直径在20～40nm之间。
二) 无机胶体 无机胶体主要是细颗粒的黏土微粒，包括黏土矿物中的高岭石、蒙脱石、伊利石，以及埃洛石、蛭石、 绿泥石和海泡石、水铝英石以及铁、铝、锰的水合氧化物三) 有机、无机复合胶体 这种结合可能是通过金属离子的桥键，也可能通过可交换阳离子周围的水分子氢键实现的7.3 土壤胶体,,二、 土壤胶体的构造 土壤胶体双电层由胶体表面负电荷和可交换阳离子的正电荷所构成土壤胶体双电层紧靠胶体表面带正电荷的部分称为双电层内层（或吸附层），由于胶体表面负电荷静电引力的作用，内层阳离子被牢固地吸附在胶体表面，难于自由运动7.3 土壤胶体,,三、 土壤胶体的性质(一) 巨大的表面和表面能(二) 电荷性质(三) 分散性和凝聚性 由于土壤胶体主要是阴离子胶体，它在阳离子作用下凝聚阳离子对土壤负胶体的凝聚能力随离子价数增高而增高、半径增大而增大，常见阳离子凝聚能力大小顺序为,Thank you,。