环境化学课后习题答案(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章1、现今人类面临的重大环境问题有哪些？答：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、(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%，第二章大气层的化学分层86 km、匀和层或湍流层8690km、90

3、km110km、 120km、非匀和层、外大气层 500km以上。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。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，被地球表面的土壤、水体和植被等吸附去除的过程。酸雨的界限 西南地

4、区(重庆、贵阳)-长江以南、青藏高原以及四川盆地 -年均降水pH56区域占全国面积40%左右 中国-致酸物质-硫酸盐。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。大气颗粒物的粒度模型 可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根核模板（Dp0.05、积聚模（0.05Dp2）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。大气中

5、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 + H

6、O R + O2 RO2 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）。 （2）N2O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

7、污染和酸雨的重要污染物质。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应。 （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应，主要是与活性的自由基之间的反应： a. 烷烃可与大气中的HO和O发生氢原子摘除反应； e.g. RH + HO R + H2O RH + O R + HO b. 烯烃与HO主要发生加成反应，如乙烯和丙烯，也可以发生氢原子摘除反应；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应，生成环内氧桥化合物； e. 饱和烃的衍生物

8、，如醚、醇、酮和醛类，它们在大气中的反应主要是是与HO 发生氢原子摘除反应。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。 答：（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应而产生二次污染物，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的体积分数在早晨达到峰值，是由于交通高峰期，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应而产生的NO2、O3和醛类等二次污染物的量也大幅增加，并在午后左右达到峰值，

9、要比NO峰值晚出现4-5 h。傍晚交通高峰期，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，不足以引发光化学反应，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，自由基反应占主导地位，并且是链式的反应。烃类的存在，是自由基转化和增殖的重要载体和促进反应物，是链式反应的重要参与者。例如：（5分）RH + O

10、 R + HORH + HO R + H2OH + O2 + M HO2 + MR + O2 RO2RCO + O2 R(CO)O2(反应式各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

11、 b. HOx 自由基的氯链反应机理 (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二聚体链反应机理 (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S

12、O2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、自然水域表面释放的酸性化合物，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-通过还原等作用也可生成NOx。（4）酸雨中，盐酸

13、约占5%，主要来源于一些化工厂和焚烧垃圾，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

14、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。市政焚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。汽车尾气中则含有大量的铅。（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

15、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，环多的则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

16、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、气体浓度换算第三章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%）。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。水体的自净作用 水体自净(self-purification of w

17、ater 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，氧化还原、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。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-还原、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

18、潜在危害。 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：水体有机污染程度的指标 五天生化需氧量(BOD5)、化学需氧量（COD）水体中，有机物的化学降解反应和生化降解反应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.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

19、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。请叙述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、表面活性剂、油滴等。请叙述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

20、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 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 4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

21、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：具有极大比表面和催化活性，土壤中水、空气、微生物等都能使污染物降解。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基本物质，约占土壤固体部分总质量的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

22、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部分，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基本相似，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。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

23、实部分。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）第五章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。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。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专心-专注-专业