天然水光化学过程发生的机制电子教案.pdf

国家职业教育水环境监测与治理专业教学资源库

《水环境化学》教案

天然水系统光化学过程的

知识点学时1学时

发生机制

教学

直接光解、间接光解

内容

教学直接光解

教学难点光化学过程

重点活性氧

环境水化学中国水利水电出版社

参考环境化学南京大学出版社、

资料环境化学大连理工大学出版社

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一、天然水系统光化学过程发生的机制

光解作用是有机污染物真正的分解过程，因为它不可逆地改变了反应分子，强烈

地影响水环境中某些污染物的归趋。一个有毒化合物的光化学分解的产物可能还是有

毒的。例如，辐照DDT反应产生的DDE，它在环境中滞留时间比DDT还长。

在天然水中，化学品发生的光化学过程可分为三类：第一类称为直接光解，这是2

化合物本身直接吸收了太阳能而进行分解反应；第二类称为敏化光解，水体中存在的

天然物质如腐殖质等被阳光激发，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解()

反应；第三类是氧化反应，天然物质被辐照而产生自由基或纯态氧又称单一氧等中()

间体，这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物。由此而产生各种活性物种和短

HOOHORROONO-1OOHOROOH

寿命的氧化剂：、、、、、等自由基和、、、

222322

等分子。这些物质具有较强的反应活性，使得水体中能够发生复杂多变的化学反应。

1、直接光解

GrothusDraper()

根据—定律，只有吸收辐射以光子的形式的那些分子才会进行

光化学转化。这意味着光化学反应的先决条件应该是污染物的吸收光谱要与太阳发射

光谱在水环境中可利用的部分相适应。这就使得直接光解受到一些条件的限制，如：

(1)水环境中光的吸收作用：光以具有能量的光子与物质作用，物质分子能够吸

收作为光子的光，如果光子的相应能量变化允许分子间隔能量级之间的迁移，则光的

吸收是可能的。因此，光子被吸收的可能性强烈地随着光的波长而变化。一般说来，

在紫外—可见光范围的波长的辐射作用，可以有有效的能量给最初的光化学反应。下

面首先讨论外来光强是如何到达水体表面的。

水环境中污染物光吸收作用仅来自太阳辐射可利用的能量，太阳发射几乎恒定强

度的辐射和光谱分布，但是在地球表面上的气体和颗粒物通过散射和吸收作用，改变

了太阳的辐射强度。阳光与大气相互作用改变了太阳辐射的谱线分布。

(290320nm)

太阳辐射到水体表面的光强随波长而变化，特别是近紫外—区光强变

化很大，而这部分紫外光往往使许多有机物发生光解作用。其次，光强随太阳射角高

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度的降低而降低。此外，由于太阳光通过大气时，有一部分被散射，因而使地面接受

的光线除一部分是直射光(Id)外，还有一部分是从天空来的散射光(Is)，在近紫外区，

散射光要占到50%以上。

当太阳光束射到水体表面，有一部分以与入射角z相等的角度反射回大气，从而

减少光在水柱中的可利用性，一般情况下，这部分光的比例小于10%，另一部分光由

于被水体中颗粒物、可溶性物质和水本身散射，因而进入水体后发生折射从而改变方

向。

（2）光量子产率：虽然所有光化学反应都能吸收光子，但是并不是每一个被吸

收的光子均诱发产生化学反应，还可能产生辐