环境化学答案

第一章绪论4．根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？（1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。（2）环境化学的发展动向：国际上较为重视元素的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。（3）学好这门课的观点：环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科，研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了环境化学研究中需要运用现场研究、实验室研究、实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究方法，主要以化学方法为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此，要求研究人员具有较广泛的各相关学科的理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野，除了环境化学之外，广泛涉猎各相关学科，并注重培养自己的实验操作，如此才可能学好这门课。5、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征？答：环境污染物的类别：环境污染物按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态，可分为气体污染物、液体污染物和固体污染物；按污染物的性质，可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物；按污染物在环境中物理、化学性状的变化，可分为一次污染物和二次污染物（一次污染物称为原生污染物，二次污染物又称为次生污染物）。当前世界范围最关注的化学污染物主要是持久性有机污染物，具有致突变、致癌变和致畸变作用的所谓“三致”化学污染物，以及环境内分泌干扰物。第二章大气环境化学1大气的主要层次是如何划分的？每个层次具有哪些特点？根据温度随海拔高度的变化情况划分的：对流层气温随着海拔高度的增加而降低，大约每上升100m，温度降低0.6℃、密度大；平流层温度随海拔高度的升高而明显增加、空气没有对流运动，平流运动占优势、空气比对流层稀薄得多、有厚约20km的一层臭氧层；中间层温度随海拔增加迅速降低、空气较稀薄、对流运动非常激烈；热层空气高度电离、更加稀薄、大气温度随海拔高度增加而迅速增加。2逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响？污染物在大气中的迁移是只有污染物排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。迁移过程可使污染物5大气中有哪些重要的吸光物质？其吸光特征是什么？7．大气中有哪些重要的自由基？其来源如何？大气中存在的重要自由基有HO、HO2、R（烷基）、RO（烷氧基）和RO2（过氧烷基）等。它们的来源如下（1）HO来源对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO的重要来源对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在，它们的光离解也可产生HO其中HNO2的光离解是大气中HO的重要来源。（2）HO2的来源大气中HO2主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解任何光解过程只要有H或HCO自由基生成，它们都可与空气中的O2结合而导致生成HO2。亚硝酸酯和H2O2的光解也可导致生成HO2（3）R的来源大气中存在量最多的烷基是甲基，它的主要来源是乙醛和丙酮的光解O和HO与烃类发生H摘除反应时也可生成烷基自由基（4）RO的来源大气中甲氧基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解（5）RO2的来源大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中的O2结合而形成的12.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与特征1）光化学烟雾：含有氮氧化物和碳氢化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。）光化学烟雾的形成条件：大气中有氮氧化物和碳氢化合物存在.气温较高有强的阳光照射。这样样在大气中就会发生一系列复杂的反应、生成一些二次污染物，如O3、醛、PAN这便形成了光化学污染，也称为光化学烟雾。2）光化学烟雾在白天生成，傍晚消失。污染高峰出现在中午或稍后烃和NO的最大值发生在早晨交通繁忙时刻，这时NO2浓度很低。随着太阳辐射的增强，NO2、O3的浓度迅速增大，中午时已达到较高浓度，它们的峰值通常比NO峰值晚出现4－5h。由此可以推断NO2、O3和醛是在日光照射下由大气光化学反应而产生的，属于二次污染物。早晨由汽车排放出来的尾气是产生这些光化学反应的直接原因。傍晚交通繁忙时刻，虽然仍有较多汽车尾气排放，但由于日光已较弱，不足以引起光化学反应，因而不能产生光化学烟雾现象。3）产物性质特征：在R及RCO·寿命期内可使多个no转化为no2.这种自由基传递过程提供了使no向no2转化的条件，而no2既起链引发作用，又起链终止作用，最终胜出pan，hno3和硝酸酯等稳定产物14何为有机物的反应活性？如何将有机物按反应活性分类？1）表示某有机物通过反应生成产物的能力2）依据有机物与HO·反应的速率来将有机物的反应活性进行分类20．什么是大气颗粒物的三模态？如何识别各种粒子模？Whitby等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模。按这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根核模、积聚模和粗粒子模。（1）爱根核模主要源于燃烧产生的一次颗粒物以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。由于它们的粒径小、数量多、表面积大而很不稳定，易于相互碰撞结成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很快被其他物质或地面吸收而去除。（2）积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。这些粒子多为二次污染物，其中硫酸盐占80%以上。它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除。积聚模与爱根核模的颗粒物合称细粒子。（3）粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，因此它的组成与地面土壤十分相近，主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。21．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23，何为温室效应和温室气体？大气中的的CO2等气体能吸收地球表面反射的1200－1630nm的红外光谱，并把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高的现象称为温室效应。温室气体：主要有二氧化碳、甲烷、氧化二氮、CFCs等.24.说明臭氧层破坏的原因和机理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·+O2ClO·+BrO·→Cl·+Br·+O2Br·+O3→BrO·+O2b.HOx·自由基的氯链反应机理(3分)HO·+O3→HO2·+O2ClO·+HO2·→HOCl+O2HOCl+hν→Cl·+HO·c.NOx的破坏作用(2分)NO+O3→NO2+O2NO2+O·→NO+O2d.ClO·二聚体链反应机理(2分)ClO·+ClO·+M→Cl2O2·+MCl2O2·+hν→Cl·+ClOO·ClOO·+M→Cl·+O2+M第三章水环境化学1、向一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：①总酸度、②总碱度、③无机酸度、④酚酞碱度和⑤CO2酸度，是增加、减少还是不变。8请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态。9什么叫优先污染物？我国优先控制污染物包括哪几类？10请叙述天然水体中存在哪几类颗粒物？11什么是表面吸附作用,离子交换吸附作用和专属吸附作用并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别.(1)表面吸附:由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能,因此固液界面存在表面吸附作用.胶体表面积越大,吸附作用越强.(2)离子交换吸附:环境中大部分胶体带负电荷,容易吸附各种阳离子.胶体每吸附一部分阳离子,同时也放出等量的其他阳离子,这种作用称为离子交换吸附作用,属于物理化学吸附.该反应是可逆反应,不受温度影响,交换能力与溶质的性质,浓度和吸附剂的性质有关.(3)专属吸附:指在吸附过程中,除了化学键作用外,尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用.该作用不但可以使表面点荷改变符号,还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上.(4)水合氧化物对金属离子的专属吸附与非金属吸附的区别如下表所示.20请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用。22请叙述有机配体对重金属迁移的影响。（1）影响颗粒物对重金属吸附能力；（2）影响重金属化合物的溶解度23什么是电子活度pE，以及它和pH的区别。35请叙述有机物在水环境中的迁移,转化存在哪些重要过程.(1)负载过程:污水排放速率,大气沉降以及地表径流引入有机毒物至天然水体均将直接影响污染物在水中的浓度.(2)形态过程:①酸碱平衡:天然水中pH决定着有机酸或碱以中性态存在的分数,因而影响挥发及其他作用.②吸着作用:疏水有机化合物吸着至悬浮物上,由于悬浮物质的迁移而影响它们以后的归趋.(3)迁移过程:①沉淀-溶解作用:污染物的溶解度范围可限制污染物在迁移,转化过程中的可利用性或者实质上改变其迁移速率.②对流作用:水力流动可迁移溶解的或者被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定的水生生态系统.③挥发作用:有机污染物可能从水体进入大气,因而减少其在水中的浓度.④沉积作用:污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸,均可改变污染物的浓度.(4)转化过程:①生物降解作用:微生物代谢污染物并在代谢过程中改变它们的毒性.②光解作用:污染物对光的吸收有可能导致影响它们毒性的化学反应的发生.③水解作用:一个化合物与水作用通常产生较小的,简单的有机产物.④氧化还原作用:涉及减少或增加电子在内的有机污染物以及金属的反应都强烈地影响环境参数.(5)生物累积过程:①生物浓缩作用:通过可能的手段如通过鱼鳃的吸附作用,将有机污染物摄取至生物体.②生物放大作用:高营养级生物以消耗摄取有机毒物进入生物体低营养级生物为食物,使生物体中有机毒物的浓度随营养级的提高而增大.请叙述有机物水环境归趋模式的基本原理。第四章土壤环境化学1．土壤由哪些主要成分？它们对土壤的性质与作用有哪些影响？1)土壤矿物质：其是土壤的主要组成部分，占土壤固体总质量的90%，是土壤的骨骼和植物营养元素的重要供给来源，分为原生矿物质与次生矿物质。原生矿物质主要有硅酸盐矿物，氧化物类矿物，硫化物好磷酸盐类矿物。次生矿物质主要有高岭石、蒙脱石、伊利石类，很多重要的物理化学过程和性质都和土壤所含黏土矿物种类和数量有关。2)土壤有机质：一般占土壤固相总质量的10%以下，是土壤的重要组成部分，是土壤形成的重要标志，在土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面有重要作用。3)土壤水分：是植物营养的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层迁移的的媒介。4)土壤中的空气：土壤空气使土壤具有疏松的结构。2．什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性A