化学与环境之间存在着极为紧密的联系。化学作为环境科学的基石,贯穿污染物产生、治理、生态修复及可持续发展的全过程。随着全球环境污染问题的日益凸显,众多化学污染事件警示我们,在大规模生产消费品的过程中,必须妥善使用、回收和处理含有毒性、对人体和生态环境有潜在危害的原料、半成品、产品和废物。化学不仅揭示环境问题的本质,更通过绿色工艺、循环策略及交叉创新,为生态文明建设提供科学支撑,凸显“分子水平认知—工程技术转化—系统治理应用”的逻辑闭环。
《化学与环境》(第四版)致力于呈现学科交叉和前沿,引入化学和环境领域的一些新概念,介绍新近发生的事件、当前与环境相关的热点话题以及其产生、治理与源头控制的化学基础知识理论。通过这些内容,读者将对化学的基本知识以及环境中与化学相关的内容有一个全面的了解,并深刻认识到这两个一级学科之间的交叉与融合。
全书共分十一章,前三章为化学的基础理论,重点介绍化学平衡原理、电化学和物质结构知识;第四章和第五章以环境中的化学污染物和背景物质为对象,以元素周期表中的族为线索,介绍环境中存在的主要无机污染物和有机污染物;第六章至第十一章介绍各类与化学有关的环境污染及其防治的基本知识,包括大气污染与防治、水污染与防治、土壤污染与防治、食品污染、日常生活污染、可持续发展战略与中国的环境保护。
绪论 1
第一节 化学的发展 1
第二节 环境与生态平衡 5
第三节 化学与环境 12
习题 13
第一章 化学基本原理 14
第一节 化学热力学基础 14
第二节 化学平衡原理 20
第三节 水溶液中的离子平衡 26
第四节 配位平衡 34
第五节 沉淀-溶解平衡 36
第六节 有机化学反应基本类型 41
习题 54
第二章 电化学基础 58
第一节 氧化还原反应与原电池 58
第二节 电极电势及其应用 60
第三节 化学电源 67
第四节 金属的腐蚀与防护 74
第五节 电动汽车与电化学 77
习题 78
第三章 物质结构 81
第一节 原子结构 81
第二节 分子结构 93
第三节 固体结构 104
习题 109
第四章 无机污染物 111
第一节 金属无机污染物 111
第二节 含碳、硅的无机污染物 116
第三节 含氮、砷的无机污染物 119
第四节 含氧、硫、硒的无机污染物 121
第五节 含氟、溴的无机污染物 123
习题 125
第五章 有机污染物 126
第一节 金属有机污染物 126
第二节 烃污染物 128
第三节 含氮、磷的有机污染物 130
第四节 含氧、硫的有机污染物 136
第五节 含卤素的有机污染物 138
第六节 天然产物污染物 142
第七节 持久性有机污染物 144
习题 147
第六章 大气污染与防治 149
第一节 大气化学基础 149
第二节 光化学烟雾 156
第三节 煤烟型污染 159
第四节 大气复合型污染 160
第五节 酸雨与臭氧层损耗 172
第六节 全球气候变化 179
第七节 大气污染防治 183
习题 195
第七章 水污染与防治 197
第一节 水化学基础 198
第二节 水体富营养化 205
第三节 水体中有毒元素污染 207
第四节 水体复合型污染 210
第五节 水污染防治 214
习题 220
第八章 土壤污染与防治 221
第一节 土壤化学基础 221
第二节 土壤重金属污染 223
第三节 农药污染 227
第四节 固体废弃物污染 231
第五节 肥料的污染 232
第六节 荒漠化和沙化 233
第七节 土壤污染防治 235
习题 236
第九章 食品污染 237
第一节 食品添加剂污染 237
第二节 食品霉变污染 246
第三节 食品加工污染 246
第四节 环境激素污染 249
第五节 食品污染的预防 251
习题 252
第十章 日常生活污染 254
第一节 居室环境污染 254
第二节 生活用品污染 257
第三节 白色污染和废旧家用电器污染 262
第四节 不良生活习惯危害 265
习题 267
第十一章 可持续发展战略与中国的环境保护 269
第一节 可持续发展战略 269
第二节 循环经济 272
第三节 清洁生产 275
第四节 碳达峰与碳中和 278
第五节 美丽中国建设 283
习题 287
附录 288
附录一 一些弱酸、弱碱的解离常数 288
附录二 一些配离子的稳定常数(298.15K) 288
附录三 溶度积常数(298.15K) 289
附录四 标准电极电势 290
附录五 常用单位换算和物理常数 291
附录六 我国《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002) 292
附录七 我国《环境空气质量标准》(GB 3095—2012) 295
附录八 我国《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018) 296
参考文献 297