环境化学/导论

环境化学是化学的一个分支。它研究的是环境中发生的化学过程，这些过程受到人类活动的影响。

环境

环境一词意为“周围”。环境是指生物体周围的一切，这些因素影响着生物体的生存。

非生物因素

1. 影响种群数量和环境的非生物成分
2. 影响生物体生长和繁殖的物理条件和非生物资源
3. 例如，温度、光照强度、二氧化碳浓度、水和土壤的pH值

非生物因素对种群的影响

1. 季节性温度变化影响植物开花时间、动物繁殖时间、种子发芽时间以及动物冬眠时间。
2. 许多类型的植物在完全暴露于阳光下时生长得更好
3. 例如，土壤的pH值会影响植物的生长类型。

生物因素

1. 影响另一个生物体种群或环境的生物成分
2. 例如，猎物是生物因素，因为它是一种会影响另一个生物体种群的生物（更多的猎物=捕食者种群增加，反之亦然）

生物因素对种群的影响

1. 病原体*很可能会导致种群数量下降
2. 人类建造城市和工厂，并将废物排放到水中，正在影响环境。

环境的各个部分

1. 岩石圈：由土壤和岩石组成的地壳*。土壤由有机物、无机物和水组成。它们负责土壤的肥力，从而影响土壤的生产力。

2. 水圈：指地球上所有状态的水（固态、液态和气态）。这包括所有地表水和地下水，如海洋、湖泊、河流、溪流、冰川、极地冰盖以及锁在地壳以下矿物中的水。

3. 生物圈：地球上存在生命的区域。生命在这个区域之外不存在。

4. 大气层：围绕地球的气体层。大多数生物体利用氧气进行呼吸；植物利用二氧化碳进行光合作用。

大气结构

大气层大致分为四个主要区域

1. 对流层
2. 平流层
3. 中间层
4. 热层

垂直递减率

• 温度随高度的变化称为垂直递减率。
• 温度随高度下降称为正垂直递减率（对流层）
• 对流层顶从正垂直递减率到负垂直递减率的过渡标志着所谓的温度逆转。

对流层

1. 它是距离地面最近的区域
2. 包含70%的大气质量
3. 温度随高度下降
4. 海平面15 C到11,000 m -56.5 C
5. 包含大气中99%的水蒸气
6. 对流层顶是对流层和平流层之间的过渡层

平流层

1. 对流层上方的区域
2. 较暖的层位于较高处，较冷的层位于靠近地球的地方
3. 温度升高是由于臭氧吸收来自太阳的紫外线
4. 臭氧存在于平流层中

中间层

1. 平流层上方的区域
2. 温度随高度下降
3. 中间层顶是中间层和热层之间的过渡层，温度最低（约-100 C）

热层

1. 它是中间层上方的区域
2. 温度随高度升高而升高
3. 该区域的大气气体（氧气和氮气）吸收太阳辐射并发生电离（失去电子）。
4. O2+、O+、N+
5. 在没有紫外线辐射的夜晚，这些物质再次与电子结合形成中性物质。
6. 由于存在正离子和电子，50-100 km 的区域被称为电离层

生物地球化学循环

水循环

• 蒸发：太阳加热海洋、湖泊和河流中的水，水变成水蒸气
• 凝结：当水蒸气上升到空中时，它开始冷却并形成微小的水滴。这些水滴聚集在一起形成云。这个过程称为凝结。
• 降水：当云变得很重，无法再容纳水滴时，它们就会以雨、冰雹或雪的形式落回地球。这个过程称为降水。

一些落在地球上的水渗入地下。这种水以地下水的形式供我们使用。剩余的水流回海洋、湖泊、河流和海中。这个过程称为汇聚。然后，太阳再次开始加热这些水。这种水的循环称为水循环。

• 蒸腾：植物也会通过蒸腾作用从叶片中以水蒸气的形式向空气中释放水分

氮循环

氮循环描述了氮如何在植物、动物、细菌、大气（空气）和土壤之间循环。为了让氮能够被不同的生命形式利用，它必须转变为不同的状态。大气中或空气中的氮是N2。氮的其他重要状态包括硝酸盐（N03）、亚硝酸盐（NO2）和铵盐（NH4）。

• 固氮：是将地球大气中的氮气 (N2) 转换为氨气 (NH4+) 的过程，由细菌完成。
• 硝化作用：是将铵盐转化为硝酸盐 (NO3−) 的过程，由细菌完成。硝酸盐是一种我们可以利用的氮形式（植物吸收它们，并通过食物链在群落中传递）。氮以蛋白质、氨基酸等形式存在于植物中，然后在植物被吃掉后会在其他动物体内重新组装
• 氨化作用：当植物或动物死亡时，真菌和细菌等分解者将氮转化回铵盐，使其可以重新进入氮循环。
• 反硝化作用：土壤中多余的氮被释放回空气中。也有一些特殊的细菌执行这项工作。