环境化学复习提纲(附答案).doc

优质文本环境化学复习提纲 Chapter 11、现今人类面临的重大环境问题有哪些？臭氧层破坏、全球气候变化、水资源的短缺和污染、固体废弃物的危害以及生物多样性的损伤。2、环境化学的分支。环境分析化学、各圈层环境化学、环境工程化学。3、环境污染物有哪些类别？当前世界范围普遍关注的污染物有哪些特性？ (1) 环境污染物的分类： a. 按污染物影响的环境要素可分为：大气污染物、水体污染物、土壤污染物 b. 按污染物的形态可分为：气体污染物、液体污染物、固体污染物 c. 按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物、生物污染物 d. 按人类社会活动不同功能产生的污染物可分为：工业、农业、交通运输、生活污染等 (2) 当前世界范围普遍关注的污染物主要特性是：持久行有机污染物具有致突变、致癌和致畸作用的所谓“三致 化学污染物，以及环境内分泌干扰物。4、优先控制污染物及其种类 在众多污染物中被筛选出潜在危害大的作为优先研究和控制的对象，称为优先污染物。 优先控制物包括如下几类：挥发性卤代烃类、苯系物、氯代苯类、多氯联苯、酚类、硝基苯类、苯胺类、多环芳烃类、酞酸酯类、农药、丙烯腈、亚硝胺类、氰化物、重金属及其化合物。在“黑名单中，共有14类，68种优先控制的污染物。其中优先控制的有毒有机化合物有12类，58种 ，占总数的85.29%， Chapter 21、 大气层的化学分层86 km、匀和层或湍流层8690km、90km110km、> 120km、非匀和层、外大气层 500km以上。2、 温室气体的种类举例二氧化碳、甲烷、 一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、CFC 11、CFC 12、四氯化碳。3、 酸沉降化学 酸沉降 (acid deposition)是指大气中的酸性物质通过降水， 如雨、雪、雾、冰雹等迁移到地表(湿沉降)，或酸性物质在气流的作用下直接迁移到地表到地表(干沉降)的过程。 湿沉降 (wet deposition)大气中的物质通过降水而落到地面的过程。 干沉降 (dry deposition)大气中的污染气体和气溶胶等物质随气流的对流、扩散作用，被地球外表的土壤、水体和植被等吸附去除的过程。4、 酸雨的界限 西南地区(重庆、贵阳)-长江以南、青藏高原以及四川盆地 -年均降水pH<5·6区域占全国面积40%左右 中国-致酸物质-硫酸盐。5、 一次颗粒物的天然源 、我国灰霾区域 一次颗粒物天然源： 地面扬尘风吹灰尘、海浪浪沫、火山爆发喷出物、森林火灾燃烧物、陨星尘及生物界产生的颗粒物，如花粉、袍子等。我国存在着4个明显的灰霾区:黄淮海地区、长江河谷、四川盆地、珠江三角洲。6、 大气颗粒物的粒度模型 <Dp<2和粗粒子模Dp>27、 大气颗粒物的有机组成种类 多环芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、磷类化合物，烃基化合物，脂肪族化合物，羰基化合物和卤代化合物。8、 大气中有哪些重要自由基？其来源如何？ 1大气中的重要自由基有：HO·，HO2·，R· ，RO·，RO2·等自由基，其中以HO·和HO2·最为重要。2其来源：在大气化学中，有机化合物和其它大气组分的光解，是产生自由基的最主要途径和来源。例如： a. O3的光解是大气中HO·的重要来源： O3 + h O· + O2 O· + H2O 2HO· b. HO2· 主要来源于醛的光解： H2CO + h H· + HCO· H· + O2 + M HO2· + M HCO· + O2 HO2· + CO c. R· ，RO·，RO2·等自由基主要来源于各种有机化合物的光解： CH3CHO + h CH3· + HCO· RH + O· R· + HO· R· + O2 RO2·9、 大气中有哪些重要含氮化合物？说明它们的天然来源及对环境的污染。 1大气中存在的含量比较高的含氮化合物主要是氮氧化物，包括氧化亚氮N2O，一氧化氮NO和二氧化氮NO2。 2N2O是低层大气中含量最高的含氮化合物，主要来自于天然源，即土壤中硝酸盐经细菌的脱氮作用而产生。由于在低层大气中N2O非常稳定，是停留时间最长的氮氧化物，一般认为其没有明显的污染效应。 NO和NO2是大气中主要的含氮污染物，合称为NOx，它们主要来自于人为来源，即化石燃料的燃烧。城市大气中的NOx有2/3来自汽车等流动燃烧源的排放，1/3来自固定燃烧源的排放。NOx是导致大气光化学污染和酸雨的重要污染物质。10、 大气中有哪些重要的碳氢化合物？它们可发生哪些重要的光化学反响。 1大气中以气态形式存在的碳氢化合物，主要是碳原子数1-10的碳氢化合物，包括可挥发性的所有烃类。重要的碳氢化合物包括烷烃、烯烃、芳香烃等。2它们可发生的光化学反响，主要是与活性的自由基之间的反响： a. 烷烃可与大气中的HO·和O·发生氢原子摘除反响； e.g. RH + HO· R· + H2O RH + O· R· + HO· b. 烯烃与HO·主要发生加成反响，如乙烯和丙烯，也可以发生氢原子摘除反响；c. 环烃的氧化； d. 多环芳烃在湿的气溶胶中可发生光氧化反响，生成环内氧桥化合物； e. 饱和烃的衍生物，如醚、醇、酮和醛类，它们在大气中的反响主要是是与HO· 发生氢原子摘除反响。11、说明光化学烟雾现象，解释污染物与产物的日变化曲线，并说明光化学烟雾产物的性质和特征。 1光化学烟雾现象：含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反响而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾现象。 2从光化学烟雾日变化曲线可以看出，烃和NO的体积分数在早晨到达峰值，是由于交通顶峰期，汽车尾气大量排放造成的；随着太阳辐射的增强，在日光照射下由大气光化学反响而产生的NO2、O3和醛类等二次污染物的量也大幅增加，并在午后左右到达峰值，要比NO峰值晚出现4-5 h。黄昏交通顶峰期，虽然任有较多汽车尾气排放一次污染物，但由于日光已较弱，缺乏以引发光化学反响，因而NO2、O3和醛类也不会再增加。 3光化学烟雾的生成以臭氧为主，还包括醛类、过氧乙酰硝酸酯PAN、H2O2和细粒子气溶胶等污染物，是具有强氧化性的气团；烟雾通常呈蓝色，能使橡胶开裂，刺激人的眼睛，伤害植物的叶子，并使大气能见度降低，对环境危害极大。12、说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用 在光化学烟雾形成的过程中，自由基反响占主导地位，并且是链式的反响。烃类的存在，是自由基转化和增殖的重要载体和促进反响物，是链式反响的重要参与者。例如：5分RH + O· R· + HO·RH + HO· R· + H2OH· + O2 + M HO2· + MR· + O2 RO2·RCO· + O2 R(CO)O2·(反响式各1分)13、说明臭氧层破坏的原因和机理。 (1) 臭氧层破坏的原因：由于人类活动的影响，水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入了平流层，在平流层形成了HOx·，NOx·和ClOx·等活性基团，从而加速了臭氧的消除过程，破坏了臭氧层的稳定状态。这些活性基团在加速臭氧层破坏的过程中可以起到催化剂的作用。 (2) 臭氧层破坏的机理： a. 氯和溴的协同作用 Cl· + O3 ClO· + O2 ClO· + BrO· Cl· + Br· + O2 Br· + O3 BrO· + O2 b. HOx· 自由基的氯链反响机理 (3分) HO· + O3 HO2· + O2 ClO· + HO2· HOCl + O2 HOCl + h Cl· + HO· c. NOx的破坏作用 (2分) NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O· NO + O2 d. ClO·二聚体链反响机理 (2分)ClO· + ClO· + M Cl2O2· + M Cl2O2· + h Cl· + ClOO· ClOO· + M Cl· + O2 + M14、 简述大气中SO2氧化的几种途径。 (1) 二氧化硫的气相氧化： a. SO2的直接光氧化 b. SO2被HO·等活性自由基氧化 (2) 二氧化硫的液相氧化： a. O3对SO2的氧化 b. H2O2对SO2的氧化 c. 金属离子对SO2液相氧化的催化作用 15、说明酸雨形成的原因。 (1) 大气中的SO2和NOx经氧化后，溶于水形成H2SO4、HNO3和HNO2等酸性物质；其它气态或固态物质进入大气，对降水的pH也有影响。(2) 酸雨中，H2SO4约占6065%，它主要来源于火山爆发的大量硫化物和悬浮物、自然水域外表释放的酸性化合物，以及人为燃烧产生的硫氧化合物。(3) 酸雨中，HNO3和HNO2约占30%，主要来源于汽车尾气排放和人为燃烧产生的NOx，以及大气中的N2经过雷电而转化成的NOx，此外土壤中的NO3-通过复原等作用也可生成NOx。4酸雨中，盐酸约占5%，主要来源于一些化工厂和燃烧垃圾，以及矿物燃料燃烧而产生的HCl气体。5酸雨中，有机酸约占2%，主要来源于人为燃烧产生的碳氧化合物，以及天然源的一些植物和森林排放等。16、说明大气颗粒物的化学组成以及污染物对大气颗粒物组成的影响。 大气颗粒物按照组成，可分为两大类。一般将只含无机成分的颗粒物称为无机颗粒物，而将含有有机成分的颗粒物称作有机颗粒物。1无机颗粒物：天然来源的无机颗粒物，如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。火山爆发所喷出的火山灰，除主要由硅和氧组成的岩石粉末外，还含有一些如锌、锑、硒、锰和铁等金属元素的化合物。海盐溅末所释放出来的颗粒物，其成分主要有氯化钠粒子，硫酸盐粒子，还会含有一些镁的化合物。人为源释放出来的无机颗粒物，如动力发电厂由于燃煤及石油而排放出来的颗粒物，其成分除大量的烟尘外，还含有铍、镍、釩等的化合物。市政燃烧炉会排放出含有砷、铍、镉、铬、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、锑、钛、釩和锌等的化合物。汽车尾气中那么含有大量的铅。2有机颗粒物：有机颗粒物种类繁多，结构也极其复杂。已检测到的主要有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等各种烃类。另外还有少量的亚硝胺、氮杂环类、环酮、酮类、酚类和有机酸等。3大气颗粒物多数是由气态一次污染物通过凝聚过程转化而来的。如硫酸及硫酸盐颗粒物主要是由污染源排出的SO2氧化后，溶于水而形成硫酸，硫酸再与大气中的NH3化合而生成(NH4)2SO4颗粒物。硫酸也可与大气中其他金属离子化合生成各种硫酸盐颗粒物。17、颗粒物在人体内的沉积作用。 1碰撞作用：5 30mm粒径的颗粒-鼻咽部和支气管上部沉降2沉降作用：1 5mm 粒径的颗粒-支气管部位沉降3扩散作用：粒径小于0.1mm的颗粒-肺区沉积18、大气颗粒物中多环芳烃的种类、存在状态以及危害性如何？ 种类：一般以苯环数命名，如苯并a蒽，苯并a芘BaP，苯并e苊，苯并j荧蒽和茚并1,2,3-cd芘等等。 存在状态：环少的易于以气态形式存在，环多的那么存在于固相颗粒物中。 危害性：它们能与大气中的臭氧、氮氧化物等相互作用，而形成二次污染物，这些二次污染物从毒理学、病理学上已被证明，具有直接的致癌和致突变的作用。19、气体浓度换算 Chapter 31、 天然水中常见的离子 天然水中常见的八大离子： K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-占天然水中离子总量的9599%。2、 水体中污染物的种类、有机物污染物的分类 美国科学家把水体污染物分为八类：耗氧污染物；致病污染物；合成有机物；植物营养物；无机及矿物质；由土壤、岩石冲刷下来得沉积物；放射性物质；热污染 有机污染物种类：农药、多氯联苯、卤代脂肪烃、醚类、单环芳香族化合物、苯酚类和甲酚类、酞酸酯类和多环芳烃类。3、 体的自净作用 水体自净(self-purification of water body)广义的是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前的状态；狭义的是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。 水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化复原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程。各种过程可同时发生、相互影响。 包括：物理自净、化学自净、生物自净。4、 水体环境中无机污染物的迁移转化 无机污染物通过沉淀-溶解、氧化-复原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理、化学作用进行迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程，最终以一种或多种形态长期存留在环境中，形成永久性的潜在危害。 5、 沉淀过程的三个阶段 沉淀分三个阶段：成核作用：晶体生长：晶核聚集：6、 水体有机污染程度的指标 五天生化需氧量(BOD5)、化学需氧量COD7、 水体中，有机物的化学降解反响和生化降解反响8、 水中污染物的运动过程。 是污染物在海水中通过稀释、扩散、生物活动等引起污染物空间位置的移动；是污染物在海洋中的转化过程，包括化学、物理化学、水化学和生物化学的作用；是污染物在海水中的停留过程；为污染物在海洋中的富集过程.9、 何为POPs？何为PTS？ 持久性毒害污染物Persistent Toxic Substances，PTS：是指一类具有很强的毒性，在环境中难降解，可远距离传输，并随食物链在动物和人体中累积、放大，具有内分泌干扰特性的污染物，包括POPs和某些重金属污染物。 POPs是英文PersistentOrganicPollutants的缩写，中文名称为“持久性有机污染物，它是一类具有环境持久性、生物累积性、长距离迁移能力和高生物毒性的特殊污染物。10、 请表达天然水体中存在哪几类颗粒物。 天然水中存在五大类的颗粒物： 1矿物微粒和黏土矿物 2金属水合氧化物 3腐殖质 4水体悬浮沉积物 5其他：如病毒、细菌、藻类、外表活性剂、油滴等。11、 请表达水中颗粒物可以哪些方式进行聚集。 由电介质促成的聚集-凝聚：1压缩双电层凝聚 2专属吸附凝聚3胶体相互凝聚 由聚合物促成的聚集-絮凝：1“边对面絮凝 2第二极小值絮凝 3聚合物粘结架桥絮凝 4无机高分子的絮凝 5絮团卷扫絮凝 6颗粒层吸附絮凝 7生物絮凝 12、 絮凝剂的种类 无机盐类：三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝、 聚合氯化铝、聚合硫酸铝有机高分子类：聚丙烯酰胺生物絮凝剂：定义、筛选过程、研究状况13、亨利定律常数。 Chapter 41、 土壤的机能 。 1培育植物： 植物生长支持体、植物生长提供水、空气和养分2推动物质循环：由岩石风化产生的物质都有可能进入大气和水系，又可能通过地球化学循环归入土壤。3保存水资源：大气和地下水之间的缓冲地区。4防止灾害： 防止洪水发生。土壤植物又可防止风雨侵蚀、水土流失或土壤荒漠化趋向，并兼有防风、消音等作用。5自净能力：具有极大比外表和催化活性，土壤中水、空气、微生物等都能使污染物降解。2、 土壤有哪些主要成分？它们对土壤的性质与作用有哪些影响？ 土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。1土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。a. 土壤矿物质是组成土壤的根本物质，约占土壤固体局部总质量的90%以上，有土壤骨骼之称。土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理性质和化学性质。土壤矿物质是植物营养元素的重要供给源，按其成因可分为原生矿物质和次生矿物质。b. 土壤有机质是泛指土壤中来源于生命的物质。动植物、微生物残体和施入的有机肥料是土壤有机质的主要来源。土壤有机质的含量与土壤肥力水平密切相关，对土壤性状、作物生长和化肥的施用影响很大。2土壤水分是土壤的重要组成局部，主要来自大气降水和灌溉。此外，空气水蒸气遇冷凝结成为土壤水分。土壤水分既是植物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层迁移的媒介。3土壤空气组成与大气根本相似，差异在于土壤空气存在于相互隔离的土壤孔隙中，是不连续的体系，另外土壤空气中二氧化碳含量比大气中高得多。土壤空气对作物种子发芽、根系发育、微生物活动及养分转化都有极大的影响。3、 土壤中重金属向植物体内转移的主要方式及其影响因素有哪些？ 土壤污染物通过植物根系根毛细胞的作用积累于植物茎、叶和果实局部。影响重金属在土壤-植物体系中转移的因素：1植物种类；2土壤种类；3重金属形态 ；4重金属在植物体内的迁移能力4、 农药在土壤中的环境行为有哪些方面？ 1被土壤胶粒及有机质吸附2被作物及杂草吸收3随地表水径流或向深层土壤淋溶4向大气扩散、光解5被土壤化学降解或微生物降解 土壤吸附是导致农药在土壤中残留污染的主要行为 Chapter 51、 污染物在机体内的运动过程。 污染物质在机体内的运动过程-吸收、分布、排泄和生物转化吸收、分布和排泄称为转运。排泄与生物转化称为消除。2、 生物浓缩系数的物理意义。可以反映污染物质在机体中的生物富集、放大和积累程度。3、 污染物质毒性的联合作用。 1协同作用 -联合作用的毒性，大于其中各个毒物成分单独作用毒性的总和 2相加作用 -联合作用的毒性，等于其中各毒物成分单独作用毒性的总和 3独立作用 -独立作用的毒性低于相加作用 4拮抗作用 -联合作用的毒性，小于其中各毒物成分单独作用毒性的总和