物理化学基本原理在相关学科中的应用

物理化学基本原理在环境工程专业的应用摘要：我国环境污染越来越严重，许多环境问题急需解决，而物理化学提供了许多基本原理，我们可以运用这些原理来解决环境问题，本文中介绍了几种处理环境问题的物理化学的基本原理以及介绍了物理化学对环境保护做出的贡献。

关键字：物理化学环境工程化学固化土壤淋洗动电修复贡献

物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的。它以丰富的化学现象和体系为对象，大量采纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础。物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度。

物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面：化学体系的宏观平衡性质，以热力学的三个基本定律为理论基础，研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。在这一情况下，时间不是一个变量。属于这方面的物理化学分支学科有化学热力学。溶液、胶体和表面化学。化学体系的微观结构和性质以量子理论为理论基础，研究原子和分子的结构，物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构，以及结构与物性的规律性。属于这方面的物理化学分支学科有结构化学和量子化学。化学体系的动态性质研究由于化学或物理因素的扰动而引起体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。在这一情况下，时间是重要的变量。属于这方面的物理化学分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化。随着学科的交叉，渗透与融合的不断深入，物理化学也显得越来越重要了，它不仅在化学，还在生命、材料、能源、环境等领域中也发挥着重要作用。在此，我们介绍一些物理化学基本原理在环境方面的应用。

一，环境工程中的物理化学技术

1，化学固化

在重金属污染土壤修复技术中运用化学固化，固化的方法就是加入土壤添加剂改变土壤的理化性质，通过重金属的吸附或沉淀作用来降低其生物的有效性。污染土壤中的毒害重金属被固定后，不仅可减少想土壤深层和地下水迁移，而且可能重建植被。固化方法的关键在于成功地选择一种经济而有效的固化剂，固化剂的种类很多，常用的主要有石灰、磷灰石、沸石、磷肥、海绿石、含铁氧化物材料、堆肥和钢渣等，不同的固化剂固定重金属的机理不同，如施用是非主要通过重金属自身的水解反应极其与碳酸钙的共沉淀反应机制降低土壤中的重金属的移动性，沸石是碱金属或碱土金属的水化硅酸盐晶体，含有大量的三维晶体结构、很强的例子交换能力及独特的分子结构，从而通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中的重金属的有效性，向土壤添加富含铁锰氧化物的物料，铁锰氧化物能专性吸附重金属，使其生物有效性降低，大多数重金属磷酸盐的溶解度很低，因此有关羟基磷灰石对重金属的固化效果、机理和影响因素报道很多。固化方法能在原位固化重金属，从而大大降低成本。但是固化方法并不是一个永久的措施，因为重金属知识改变其在土壤中的存在形态，仍留在土壤中。

2，土壤淋洗

土壤淋洗是通过逆转离子交换、吸附、沉淀等反应机制，把土壤固相中的重金属转移到土壤液相。将挖掘出的地表土经过初期筛选去除表面残渣，分散土壤大块后，与一种提取剂充分混合，经过第二步筛选分离后，用水淋洗出去残留的提取剂，处理后“干净”的土壤可归还原位被再利用，富含重金属的废水可进一步处理回收重金属和提取剂。土壤淋洗技术的关键是寻找一种提取剂，既能提取各种形态的重金属，又不能破换土壤的结构。提取剂很多，包括有机或无机酸、碱、盐等。

3，动电修复

动电修复是指在污染土壤中插入电机对，并通过低直流电，污染物在电场作用下向电机室运输，从而通过工程化的手机系统手机起来，进行集中处理。在电场作用下，污染物主要

通过电渗透和电迁移两种机制向电极运输，在一些情况下，也存在电泳作用，电渗透是一种电动力学现象，指饱和液体机器中溶解的物质向电极运输，其流动速度与电场强度和土液界面电势有关，而电势取决于土壤的性质和饱和液体的例子强度及PH值等，电迁移主要是指高度溶解的无机离子，在电场中，特别是重金属离子，在电场作用下，以电迁移方式运输。动电修复是一种原位修复技术，近年来发展很快，特别是适合于低渗透的粘性和淤泥土，可以控制污染物的流动方向，从经济上来看，也是可行的。

二、物理化学与环境科学

物理化学在环境保护中起了很大的作用，它的理论和方法被运用到环境保护中，推动了环境保护事业的发展，为环境保护作出了积极的贡献。

1，为生态系统中的能量流动提供理论依据。

生态系统是指地球表层的一定空间的生物与其生存环境间的相互作用，相互制约，不断演化，通过质能交换达到动态平衡的相对稳定的统一整合体，生态系统中存在的物质能量流动在一般情况下达到动态平衡，即生态平衡。生态平衡失调乃至破坏，是今天人类面临的环境问题的一个重要方面。利用热力学第一定律和第二定律，可以i比较清楚地了解生态系统中能量流动的大小、方向和形式。

2，寻找污染源的形成机理

依靠物理化学对反应机理和速率的测定，才探明了光化学形成的原因，是由于光照，以空气中的二氧化氮发生逛街深层氧原子的反应为引发，导致臭氧的形成。碳氢化合物的存在，促使一氧化氮向二氧化氮的快速转化，这些都是光化学烟雾的主要污染物。

3，研究O3的破坏机理

为探索臭氧被破坏的机理，物理化学又做出了贡献，依靠动力学，光化学知识和现代实验手段，已经探明臭氧的形成、破坏转化机理。

4，为环境监测提供了新的技术

依靠物理化学，才设计出灵敏的监测仪器，成功地提出了最灵敏的监测分析技术。傅里叶变换红外光谱仪就是一例，这是一种十分紧密的仪器，可检测出一英里左右的城市空气，鉴别出所在的一切化学物质及他们的浓度，靠这种仪器，人们可以检测出光化学烟雾的痕量成分。

三、物理化学的发展

目前，环境问题随着社会生产发展日益尖锐复杂，同时也随着科学技术的进步而得到认识和解决。现在已经有很多环境问题由物理化学中的某些原理解决，但是还远远不够，还需要运用更多的物理化学知识来解决，如什么办法能替代产品和生产工艺来减轻已造成的污染问题。因此物理化学的研究是很重要的，我们应该重视物理化学这门学科，努力加大该领域的研究。

[参考文献]

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（2）龙新宪杨肖娥倪吾钟重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望应用生态学报2002-6 （3）郭晓霞物理化学与环境科学云南环境科学2000-6