环境化学课后习题答案.doc

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、水资源的短缺与污染、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、致癌与致畸作用的所谓“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与控制的对象，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 、匀与层或湍流层86～90、90110、> 120、非匀与层、外大气层 500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、 11、 12、四氯化碳。
酸沉降化学
酸沉降 ( )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 ( )大气中的物质通过降水而落到地面的过程。
干沉降 ( )大气中的污染气体与气溶胶等物质随气流的对流、扩散作用，被地球外表的土壤、水体与植被等吸附去除的过程。
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<5·6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
<<2〕与粗粒子模〔>2〕
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，羰基化合物与卤代化合物。
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：·，2·，R· ，·，2·等自由基，其中以·与2·最为重要。
〔2〕其来源：在大气化学中，有机化合物与其它大气组分的光解，是产生自由基的最主要途径与来源。例如：
a. O3的光解是大气中·的重要来源：
O3 + hν → O· + O2 O· + H2O → 2·
b. 2· 主要来源于醛的光解：
H2 + hν → H· + · H· + O2 + M → 2· + M · + O2 → 2· +
c. R· ，·，2·等自由基主要来源于各种有机化合物的光解：
3 + hν → 3· + · + O· → R· + · R· + O2 → 2·
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拟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〔〕与二氧化氮〔2〕。
〔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。
与2是大气中主要的含氮污染物，合称为，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。是导致大气光化学污染与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，主要是及活性的自由基之间的反响：
a. 烷烃可及大气中的·与O·发生氢原子摘除反响；
. + · → R· + H2O + O·→ R· + ·
b. 烯烃及·主要发生加成反响，如乙烯与丙烯，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. 饱与烃的衍生物，如醚、醇、酮与醛类，它们在大气中的反响主要是是及· 发生氢原子摘除反响。
11、说明光化学烟雾现象，解释污染物及产物的日变化曲线，并说明光化学烟雾产物的性质与特征。
答：〔1〕光化学烟雾现象：含有氮氧化物与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，这种由一次污染物与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，烃与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2、O3与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2、O3与醛类也不会再增加。
〔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〔〕、H2O2与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，是自由基转化与增殖的重要载体与促进反响物，是链式反响的重要参及者。例如：〔5分〕
+ O·→ R· + ·
+ · → R· + H2O
H· + O2 + M → 2· + M
R· + O2 → 2·
· + O2 → R()O2·(反响式各1分)
13、说明臭氧层破坏的原因与机理。
(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·，·与·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. 氯与溴的协同作用
· + O3 → · + O2 · + · → · + · + O2 · + O3 → · + O2
b. · 自由基的氯链反响机理 (3分)
· + O3 → 2· + O2 · + 2· → + O2 + hν → · + ·
c. 的破坏作用 (2分)
+ O3 → 2 + O2 2 + O· → + O2
d. ·二聚体链反响机理 (2分)
· + · + M → 2O2· + M 2O2· + hν →· + · · + M → · + O2 + M
14、 简述大气中2氧化的几种途径。
(1) 二氧化硫的气相氧化：
a. 2的直接光氧化
b. 2被·等活性自由基氧化
(2) 二氧化硫的液相氧化：
a. O3对2的氧化
b. H2O2对2的氧化
c. 金属离子对2液相氧化的催化作用
15、说明酸雨形成的原因。
(1) 大气中的2与经氧化后，溶于水形成H24、3与2等酸性物质；其它气态或固态物质进入大气，对降水的也有影响。
(2) 酸雨中，H24约占60~65%，它主要来源于火山爆发的大量硫化物与悬浮物、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，3与2约占30%，主要来源于汽车尾气排放与人为燃烧产生的，以及大气中的N2经过雷电而转化成的，此外土壤中的3-通过复原等作用也可生成。
〔4〕酸雨中，盐酸约占5%，主要来源于一些化工厂与燃烧垃圾，以及矿物燃料燃烧而产生的气体。
〔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与森林排放等。
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，除主要由硅与氧组成的岩石粉末外，还含有一些如锌、锑、硒、锰与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、釩与锌等的化合物。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，构造也极其复杂。已检测到的主要有烷烃、烯烃、芳烃与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、酚类与有机酸等。
〔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2氧化后，溶于水而形成硫酸，硫酸再及大气中的3化合而生成(4)24颗粒物。硫酸也可及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粒径的颗粒鼻咽部与支气管上部沉降
〔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〔〕，苯并[e]苊，苯并[j]荧蒽与茚并[1,2,3]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：它们能及大气中的臭氧、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，具有直接的致癌与致突变的作用。
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：
、、2+、2+、3-、3-、与42-〔占天然水中离子总量的95~99%〕。
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、苯酚类与甲酚类、酞酸酯类与多环芳烃类。
水体的自净作用
水体自净( )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、吸附凝聚等化学与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-复原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理、化学作用进展迁移转化，参及与干扰各种环境化学过程与物质循环过程，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。
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(5)、化学需氧量〔〕
水体中，有机物的化学降解反响与生化降解反响
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、水化学与生物化学的作用；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？何为？
持久性毒害污染物〔 ，〕：是指一类具有很强的毒性，在环境中难降解，可远距离传输，并随食物链在动物与人体中累积、放大，具有内分泌干扰特性的污染物，包括与某些重金属污染物。
是英文　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、长距离迁移能力与高生物毒性的特殊污染物。
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〕矿物微粒与黏土矿物
〔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。
请表达水中颗粒物可以哪些方式进展聚集。
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
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。
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、空气与养分
〔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与水系，又可能通过地球化学循环归入土壤。
〔3〕保存水资源：大气与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：具有极大比外表与催化活性，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？它们对土壤的性质及作用有哪些影响？
土壤是由固体、液体与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与土壤有机质。
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。土壤矿物质的组成与性质直接影响土壤的物理性质与化学性质。土壤矿物质是植物营 养元素的重要供应源，按其成因可分为原生矿物质与次生矿物质。
b. 土壤有机质是泛指土壤中来源于生命的物质。动植物、微生物残体与施入的有机肥料是土壤有机质的主要来源。土壤有机质的含量及土壤肥力水平密切相关，对土壤性状、作物生长与化肥的施用影响很大。
2〕土壤水分是土壤的重要组成局部，主要来自大气降水与灌溉。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〕土壤空气组成及大气根本相似，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。
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、叶与果实局部。
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
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、排泄与生物转化
吸收、分布与排泄称为转运。排泄及生物转化称为消除。
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、放大与积累程度。
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与
〔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与
〔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与
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