環(huán)境化學(xué)課后習(xí)題答案

1、第一章1現(xiàn)今人類(lèi)面臨的重大環(huán)境問(wèn)題有哪些？答：臭氧層破壞、全球氣候變化、水資源的短缺和污染、固體廢棄物的危害以及生物多樣性的損傷。2、環(huán)境化學(xué)的分支。環(huán)境分析化學(xué)、各圈層環(huán)境化學(xué)、環(huán)境工程化學(xué)。3、環(huán)境污染物有哪些類(lèi)別？當(dāng)前世界范圍普遍關(guān)注的污染物有哪些特性？(1) 環(huán)境污染物的分類(lèi)：a. 按污染物影響的環(huán)境要素可分為：大氣污染物、水體污染物、土壤污染物b. 按污染物的形態(tài)可分為：氣體污染物、液體污染物、固體污染物c. 按污染物的性質(zhì)可分為：化學(xué)污染物、物理污染物、生物污染物d. 按人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)不同功能產(chǎn)生的污染物可分為：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、生活污染等(2) 當(dāng)前世界范圍普遍關(guān)注的污染物主要

2、特性是：持久行有機(jī)污染物具有致突變、致癌和致畸作用的所謂三致”化學(xué)污染物，以及環(huán)境內(nèi)分泌干擾物。4、優(yōu)先控制污染物及其種類(lèi)在眾多污染物中被篩選出潛在危害大的作為優(yōu)先研究和控制的對(duì)象，稱(chēng)為優(yōu)先污染物。優(yōu)先控制物包括如下幾類(lèi)：揮發(fā)性鹵代烴類(lèi)、苯系物、氯代苯類(lèi)、多氯聯(lián)苯、酚類(lèi)、硝基苯類(lèi)、苯胺類(lèi)、多環(huán)芳烴類(lèi)、酞酸酯類(lèi)、農(nóng)藥、丙烯腈、亞硝胺類(lèi)、氰化物、重金屬及其化合物。12類(lèi)，58種，在 黑名單”中，共有14類(lèi)，68種優(yōu)先控制的污染物。其中優(yōu)先控制的有毒有機(jī)化合物有 占總數(shù)的85.29%, 第二章大氣層的化學(xué)分層< 86 km、勻和層或湍流層 8690km、90km、110km、. 120km、非

3、勻和層、外大氣層500km以上。溫室氣體的種類(lèi)(舉例).氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、CFC 11、CFC 12、四氯化碳。酸沉降化學(xué)酸沉降(acid deposition)是指大氣中的酸性物質(zhì)通過(guò)降水，如雨、雪、霧、冰雹等遷移到地表(濕沉降),或酸性物質(zhì)在氣流的作用下直接遷移到地表到地表(干沉降)的過(guò)程。濕沉降(wet deposition)大氣中的物質(zhì)通過(guò)降水而落到地面的過(guò)程。干沉降(dry deposition)大氣中的污染氣體和氣溶膠等物質(zhì)隨氣流的對(duì)流、擴(kuò)散作用，被地球表面的土壤、水體和植被等吸附去除的過(guò)程。酸雨的界限西南地區(qū)(重慶、貴陽(yáng))-長(zhǎng)江以南、青藏高原以及四川盆地-年

4、均降水pH<5 6區(qū)域占全國(guó)面積 40%左右中國(guó)-致酸物質(zhì)-硫酸鹽。一次顆粒物的天然源、我國(guó)灰霾區(qū)域一次顆粒物天然源：地面揚(yáng)塵(風(fēng)吹灰塵)、海浪浪沫、火山爆發(fā)噴出物、森林火災(zāi)燃燒物、隕星塵及生物界產(chǎn)生的顆粒物，如花粉、袍子等。我國(guó)存在著4個(gè)明顯的灰霾區(qū)：黃淮海地區(qū)、長(zhǎng)江河谷、四川盆地、珠江三角洲。大氣顆粒物的粒度模型可把大氣顆粒物表示成三種模結(jié)構(gòu)，即愛(ài)根核模板(Dp 0.05 Am積聚模(0.05Pm<Dp<2 Am )和粗粒子模(Dp>2 Jm)大氣顆粒物的有機(jī)組成種類(lèi)多環(huán)芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、磷類(lèi)化合物，烴基化合物，脂肪族化合物，羰基 化合物和鹵

5、代化合物。大氣中有哪些重要自由基？其來(lái)源如何？(1) 大氣中的重要自由基有：HO，HO2-, R- , RO-, RO2-等自由基，其中以 HO和HO2最為重要。(2) 其來(lái)源：在大氣化學(xué)中，有機(jī)化合物和其它大氣組分的光解，是產(chǎn)生自由基的最主要途徑和來(lái)源。 例如：a. 03的光解是大氣中 HO的重要來(lái)源：03 + h v t O-+ 02O- + H2O 宀 2HO-b. HO2 主要來(lái)源于醛的光解：H2CO + h v t H + HCO H - + O2 + M t HO2- + MHCO- + O2 t HO2- + COc. R , RO-, RO2-等自由基主要來(lái)源于各種有機(jī)化合物的

6、光解：CH3CHO + h v t CH3 + HCO RH + O t r+ HO R-+ O2 t RO2-大氣中有哪些重要含氮化合物？說(shuō)明它們的天然來(lái)源及對(duì)環(huán)境的污染。(1) 大氣中存在的含量比較高的含氮化合物主要是氮氧化物，包括氧化亞氮(N2O), 氧化氮(NO) 和二氧化氮(NO2 )。(2) N2O是低層大氣中含量最高的含氮化合物，主要來(lái)自于天然源，即土壤中硝酸鹽經(jīng)細(xì)菌的脫氮作用而產(chǎn)生。由于在低層大氣中N2O非常穩(wěn)定，是停留時(shí)間最長(zhǎng)的氮氧化物，一般認(rèn)為其沒(méi)有明顯的污染效應(yīng)。NO和NO2是大氣中主要的含氮污染物，合稱(chēng)為NOx，它們主要來(lái)自于人為來(lái)源，即化石燃料的燃燒。城市大氣中的 N

7、Ox有2/3來(lái)自汽車(chē)等流動(dòng)燃燒源的排放，1/3來(lái)自固定燃燒源的排放。NOx是導(dǎo)致大氣光化學(xué)污染和酸雨的重要污染物質(zhì)。大氣中有哪些重要的碳?xì)浠衔?？它們可發(fā)生哪些重要的光化學(xué)反應(yīng)。(1) 大氣中以氣態(tài)形式存在的碳?xì)浠衔?，主要是碳原子?shù)1-10的碳?xì)浠衔?，包括可揮發(fā)性的所有烴類(lèi)。重要的碳?xì)浠衔锇ㄍ闊N、烯烴、芳香烴等。(2) 它們可發(fā)生的光化學(xué)反應(yīng)，主要是與活性的自由基之間的反應(yīng)：a. 烷烴可與大氣中的 HO和O 發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)；e. g. RH + HO t r-+ H2O RH + O t r-+ HO b. 烯烴與HO主要發(fā)生加成反應(yīng)，如乙烯和丙烯，也可以發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)；c.

8、環(huán)烴的氧化；d. 多環(huán)芳烴在濕的氣溶膠中可發(fā)生光氧化反應(yīng)，生成環(huán)內(nèi)氧橋化合物；e. 飽和烴的衍生物，如醚、醇、酮和醛類(lèi)，它們?cè)诖髿庵械姆磻?yīng)主要是是與HO發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)。11、說(shuō)明光化學(xué)煙霧現(xiàn)象，解釋污染物與產(chǎn)物的日變化曲線(xiàn)，并說(shuō)明光化學(xué)煙霧產(chǎn)物的性質(zhì)和特征。 答：(1)光化學(xué)煙霧現(xiàn)象：含有氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚锏拇髿?，在?yáng)光照射下發(fā)生光化學(xué)反 應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱(chēng)為光化學(xué)煙霧 現(xiàn)象。（ 2）從光化學(xué)煙霧日變化曲線(xiàn)可以看出，烴和NO 的體積分?jǐn)?shù)在早晨達(dá)到峰值，是由于交通高峰期，汽車(chē)尾氣大量排放造成的；隨著太陽(yáng)輻射的增強(qiáng)，在

9、日光照射下由大氣光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的NO2 、O3 和醛類(lèi)等二次污染物的量也大幅增加，并在午后左右達(dá)到峰值，要比NO峰值晚出現(xiàn)4-5 h。傍晚交通高峰期，雖然任有較多汽車(chē)尾氣排放一次污染物，但由于日光已較弱，不足以引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，因而NO2、O3 和醛類(lèi)也不會(huì)再增加。（3）光化學(xué)煙霧的生成以臭氧為主，還包括醛類(lèi)、過(guò)氧乙酰硝酸酯（PAN）、H2O2 和細(xì)粒子氣溶膠等污染物，是具有強(qiáng)氧化性的氣團(tuán)；煙霧通常呈藍(lán)色，能使橡膠開(kāi)裂，刺激人的眼睛，傷害植物的葉子，并使 大氣能見(jiàn)度降低，對(duì)環(huán)境危害極大。12、說(shuō)明烴類(lèi)在光化學(xué)煙霧形成過(guò)程中的重要作用 在光化學(xué)煙霧形成的過(guò)程中，自由基反應(yīng)占主導(dǎo)地位，并且是鏈?zhǔn)降?/p>

10、反應(yīng)。烴類(lèi)的存在，是自由基 轉(zhuǎn)化和增殖的重要載體和促進(jìn)反應(yīng)物，是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的重要參與者。例如：（5分）RH + O t R-+ HO -RH + HO - t R. + H2OH - + O2 + M t HO2 - + MR- + O2 t RO2-RCO- + O2 t R（CO）O2 （反應(yīng)式各 1 分）1 3、說(shuō)明臭氧層破壞的原因和機(jī)理。（1）臭氧層破壞的原因：由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，水蒸氣、氮氧化物、氟氯烴等污染物進(jìn)入了平流層， 在平流層形成了 HOx，NOx-和ClOx-等活性基團(tuán)，從而加速了臭氧的消除過(guò)程，破壞了臭氧層的穩(wěn)定狀 態(tài)。這些活性基團(tuán)在加速臭氧層破壞的過(guò)程中可以起到催化劑的作

11、用。（2）臭氧層破壞的機(jī)理：a. 氯和溴的協(xié)同作用Cl - + O3 t ClO - + O2ClO - + BrO t Cl + Br + O2Br - + O3 t BrO - + O2b. HOx 自由基的氯鏈反應(yīng)機(jī)理 （3分）HO - + O3 t HO2 - + O2 ClO - + HO2 - t HOCl + O2 HOCl + h v t Cl + HO -c. NOx的破壞作用 （2分）NO + O3 t NO2 + O2NO2 + O t NO + O2d. ClO 二聚體鏈反應(yīng)機(jī)理 （2 分）ClO + ClO + M t Cl2O2 + M Cl2O2 + hv tCl

12、 + ClOO ClOO + M t Cl + O2 + M 14、 簡(jiǎn)述大氣中 SO2 氧化的幾種途徑。（1）二氧化硫的氣相氧化：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 對(duì) SO2 的氧化b. H2O2 對(duì) SO2 的氧化c. 金屬離子對(duì) SO2 液相氧化的催化作用1 5、說(shuō)明酸雨形成的原因。（1） 大氣中的 SO2 和 NOx 經(jīng)氧化后， 溶于水形成 H2SO4、HNO3 和 HNO2 等酸性物質(zhì)；其它氣態(tài)或固態(tài) 物質(zhì)進(jìn)入大氣，對(duì)降水的 pH 也有影響。（2） 酸雨中， H2SO4 約占 6065%，它主要來(lái)源于火山爆發(fā)的大量

13、硫化物和懸浮物、自然水域表面釋放的 酸性化合物，以及人為燃燒產(chǎn)生的硫氧化合物。（3）酸雨中， HNO3 和 HNO2 約占 30%，主要來(lái)源于汽車(chē)尾氣排放和人為燃燒產(chǎn)生的NOx ，以及大氣中的N2 經(jīng)過(guò)雷電而轉(zhuǎn)化成的 NOx ，此外土壤中的 NO3- 通過(guò)還原等作用也可生成NOx。（ 4）酸雨中，鹽酸約占 5%，主要來(lái)源于一些化工廠(chǎng)和焚燒垃圾，以及礦物燃料燃燒而產(chǎn)生的HCl 氣體。（ 5）酸雨中，有機(jī)酸約占 2%，主要來(lái)源于人為燃燒產(chǎn)生的碳氧化合物，以及天然源的一些植物和森林排 放等。16、說(shuō)明大氣顆粒物的化學(xué)組成以及污染物對(duì)大氣顆粒物組成的影響。 大氣顆粒物按照組成，可分為兩大類(lèi)。一般將只含

14、無(wú)機(jī)成分的顆粒物稱(chēng)為無(wú)機(jī)顆粒物，而將含有有機(jī)成分的顆粒物稱(chēng)作有機(jī)顆粒物。（ 1）無(wú)機(jī)顆粒物：天然來(lái)源的無(wú)機(jī)顆粒物，如揚(yáng)塵的成分主要是該地區(qū)的土壤粒子?；鹕奖l(fā)所噴出的 火山灰，除主要由硅和氧組成的巖石粉末外，還含有一些如鋅、銻、硒、錳和鐵等金屬元素的化合物。海 鹽濺末所釋放出來(lái)的顆粒物，其成分主要有氯化鈉粒子，硫酸鹽粒子，還會(huì)含有一些鎂的化合物。人為源釋放出來(lái)的無(wú)機(jī)顆粒物，如動(dòng)力發(fā)電廠(chǎng)由于燃煤及石油而排放出來(lái)的顆粒物，其成分除大量的煙塵 外，還含有鈹、鎳、釩等的化合物。市政焚燒爐會(huì)排放出含有砷、鈹、鎘、鉻、銅、鐵、汞、鎂、錳、鎳、 鉛、銻、鈦、釩和鋅等的化合物。汽車(chē)尾氣中則含有大量的鉛。（ 2

15、）有機(jī)顆粒物：有機(jī)顆粒物種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)也極其復(fù)雜。已檢測(cè)到的主要有烷烴、烯烴、芳烴和多環(huán) 芳烴等各種烴類(lèi)。另外還有少量的亞硝胺、氮雜環(huán)類(lèi)、環(huán)酮、酮類(lèi)、酚類(lèi)和有機(jī)酸等。（ 3）大氣顆粒物多數(shù)是由氣態(tài)一次污染物通過(guò)凝聚過(guò)程轉(zhuǎn)化而來(lái)的。如硫酸及硫酸鹽顆粒物主要是由污 染源排出的 SO2 氧化后，溶于水而形成硫酸，硫酸再與大氣中的 NH3 化合而生成 （NH4）2SO4 顆粒物。硫 酸也可與大氣中其他金屬離子化合生成各種硫酸鹽顆粒物。17、顆粒物在人體內(nèi)的沉積作用。（1）碰撞作用：530 m粒徑的顆粒-鼻咽部和支氣管上部沉降（2）沉降作用： 15 m 粒徑的顆粒 -支氣管部位沉降（3）擴(kuò)散作用：粒徑小

16、于 0.1 m的顆粒-肺區(qū)沉積18、大氣顆粒物中多環(huán)芳烴的種類(lèi)、存在狀態(tài)以及危害性如何？種類(lèi)：一般以苯環(huán)數(shù)命名，如苯并a蒽，苯并a芘（BaP）,苯并e危，苯并j熒蒽和茚并1,2,3-cd芘等等。存在狀態(tài)：環(huán)少的易于以氣態(tài)形式存在,環(huán)多的則存在于固相顆粒物中。危害性： 它們能與大氣中的臭氧、 氮氧化物等相互作用, 而形成二次污染物, 這些二次污染物從毒理學(xué)、 病理學(xué)上已被證明,具有直接的致癌和致突變的作用。19、氣體濃度換算 第三章天然水中常見(jiàn)的離子天然水中常見(jiàn)的八大離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和 SO42-（占天然水中離子總量的9599% ）。水體中污染

17、物的種類(lèi)、有機(jī)物污染物的分類(lèi) 美國(guó)科學(xué)家把水體污染物分為八類(lèi)：耗氧污染物；致病污染物；合成有機(jī)物；植物營(yíng)養(yǎng)物；無(wú)機(jī)及礦物質(zhì)；由土壤、巖石沖刷下來(lái)得沉積物；放射性物質(zhì)；熱污染 有機(jī)污染物種類(lèi)：農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、鹵代脂肪烴、醚類(lèi)、單環(huán)芳香族化合物、苯酚類(lèi)和甲酚類(lèi)、酞酸酯類(lèi)和多環(huán)芳烴類(lèi)。水體的自?xún)糇饔盟w自?xún)?（self-purification of water body） 廣義的是指受污染的水體由于物理、化學(xué)、生物等方面的作用， 使污染物濃度逐漸降低，經(jīng)一段時(shí)間后恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)；狹義的是指水體中微生物氧化分解有機(jī)污 染物而使水質(zhì)凈化的作用。水體自?xún)魴C(jī)理包括沉淀、稀釋、混合等物理過(guò)程，氧化還原

18、、分解化合、吸附凝聚等化學(xué)和物理化學(xué)過(guò) 程以及生物化學(xué)過(guò)程。各種過(guò)程可同時(shí)發(fā)生、相互影響。包括：物理自?xún)?、化學(xué)自?xún)簟⑸镒詢(xún)?。水體環(huán)境中無(wú)機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化無(wú)機(jī)污染物通過(guò)沉淀 -溶解、氧化 -還原、配合作用、膠體形成、吸附 -解吸等一系列物理、化學(xué)作用進(jìn) 行遷移轉(zhuǎn)化，參與和干擾各種環(huán)境化學(xué)過(guò)程和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，最終以一種或多種形態(tài)長(zhǎng)期存留在環(huán)境中， 形成永久性的潛在危害。沉淀過(guò)程的三個(gè)階段沉淀分三個(gè)階段：成核作用：晶體生長(zhǎng)：晶核聚集：水體有機(jī)污染程度的指標(biāo)五天生化需氧量 （BOD5） 、化學(xué)需氧量（ COD）水體中，有機(jī)物的化學(xué)降解反應(yīng)和生化降解反應(yīng)水中污染物的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 是污染物在海水中通過(guò)稀

19、釋、擴(kuò)散、生物活動(dòng)等引起污染物空間位置的移動(dòng)；是污染物在海洋中的轉(zhuǎn) 化過(guò)程，包括化學(xué)、物理化學(xué)、水化學(xué)和生物化學(xué)的作用；是污染物在海水中的停留過(guò)程；為污染物在海 洋中的富集過(guò)程 .何為POPs?何為PTS?持久性毒害污染物（Persistent Toxic Substances, PTS）:是指一類(lèi)具有很強(qiáng)的毒性，在環(huán)境中難降解，可遠(yuǎn)距離傳輸，并隨食物鏈在動(dòng)物和人體中累積、放大，具有內(nèi)分泌干擾特性的污染物，包括POPs 和某些重金屬污染物。POPs 是英文 PersistentOrganic Pollutants 的縮寫(xiě)，中文名稱(chēng)為 “持久性有機(jī)污染物 ”，它是一類(lèi)具有環(huán) 境持久性、生物累積性

20、、長(zhǎng)距離遷移能力和高生物毒性的特殊污染物。請(qǐng)敘述天然水體中存在哪幾類(lèi)顆粒物。天然水中存在五大類(lèi)的顆粒物：（ 1）礦物微粒和黏土礦物（ 2）金屬水合氧化物（ 3）腐殖質(zhì)（ 4）水體懸浮沉積物（ 5）其他：如病毒、細(xì)菌、藻類(lèi)、表面活性劑、油滴等。請(qǐng)敘述水中顆粒物可以哪些方式進(jìn)行聚集。由電介質(zhì)促成的聚集 -凝聚： （ 1）壓縮雙電層凝聚（ 2）專(zhuān)屬吸附凝聚（ 3）膠體相互凝聚由聚合物促成的聚集 -絮凝：（1） “邊對(duì)面 ”絮凝（2）第二極小值絮凝（3）聚合物粘結(jié)架橋絮凝（ 4）無(wú)機(jī)高分子的絮凝（ 5）絮團(tuán)卷掃絮凝（ 6）顆粒層吸附絮凝（ 7）生物絮凝絮凝劑的種類(lèi)聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁無(wú)機(jī)鹽類(lèi)：三氯化

21、鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁、 有機(jī)高分子類(lèi)：聚丙烯酰胺 生物絮凝劑：定義、篩選過(guò)程、研究狀況13、亨利定律常數(shù)。Chapter 4土壤的機(jī)能 。（ 1）培育植物： 植物生長(zhǎng)支持體、植物生長(zhǎng)提供水、空氣和養(yǎng)分（ 2）推動(dòng)物質(zhì)循環(huán)：由巖石風(fēng)化產(chǎn)生的物質(zhì)都有可能進(jìn)入大氣和水系，又可能通過(guò)地球化學(xué)循環(huán)歸入土 壤。（3）保存水資源：大氣和地下水之間的緩沖地區(qū)。（ 4）防止災(zāi)害： 防止洪水發(fā)生。 土壤植物又可防止風(fēng)雨侵蝕、 水土流失或土壤荒漠化趨向， 并兼有防風(fēng)、 消音等作用。（5）自?xún)裟芰Γ壕哂袠O大比表面和催化活性，土壤中水、空氣、微生物等都能使污染物降解。 土壤有哪些主要成分？它們對(duì)土壤的性質(zhì)與作用有哪些影響？土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系。1）土壤固相包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)。a. 土壤礦物質(zhì)是組成土壤的基本物質(zhì)， 約占土壤固體部分總質(zhì)量的 90%以上， 有土壤骨骼之稱(chēng)。 土壤礦物 質(zhì)的組成和性質(zhì)直接影響土壤的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。土壤礦物質(zhì)是植物營(yíng) 養(yǎng)元素的重要供給源，按 其成因可分為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)。b. 土壤有機(jī)質(zhì)是泛指土壤中來(lái)源于生命的物質(zhì)。 動(dòng)植物、 微生物殘?bào)w和施入的有機(jī)肥料是土壤有機(jī)質(zhì)的主 要來(lái)源。土壤有