環(huán)境化學(xué)答案解析

1、 大氣環(huán)境化學(xué)第二章重點(diǎn)習(xí)題及參考答案1.大氣的主要層次是如何劃分的?每個(gè)層次具有哪些特點(diǎn)? （1）主要層次劃分：根據(jù)溫度隨海拔高度的變化情況將大氣分為四層。（2）各層次特點(diǎn)：對(duì)流層：018km；氣溫隨高度升高而降低；有強(qiáng)烈的空氣垂直對(duì)流；空氣密度大（占大氣總質(zhì)量的3/4和幾乎全部的水汽和固體雜質(zhì)）；天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。平流層：1850km；平流層下部3035km以下氣溫變化不大（同溫層），3035km以上隨高度升高溫度增大(逆溫層)；有一20km厚的臭氧層，可吸收太陽(yáng)的紫外輻射，并且臭氧分解是放熱過(guò)程，可導(dǎo)致平流層的溫度升高；空氣稀薄，水氣、塵埃的含量極少、透明度好，很少出現(xiàn)天氣現(xiàn)象，飛機(jī)在平

2、流層低部飛行既平穩(wěn)又安全；空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)很小，只隨地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生平流運(yùn)動(dòng)，污染物進(jìn)入平流層可遍布全球。中間層： 5080km；空氣較稀?。怀粞鯇酉?；溫度隨海拔高度的增加而迅速降低；大氣的垂直對(duì)流強(qiáng)烈。熱層：80500km；在太陽(yáng)紫外線照射下空氣處于高度電離狀態(tài)（電離層），能反射無(wú)線電波，人類可利用它進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線電通訊；大氣溫度隨高度增加而升高；空氣更加稀薄，大氣質(zhì)量?jī)H占大氣總質(zhì)量的05。熱層以上的大氣層稱為逃逸層。這層空氣在太陽(yáng)紫外線和宇宙射線的作用與大氣溫度不同，大氣的壓力總是隨著海拔高度的增加而減小。2. 逆溫現(xiàn)象對(duì)大氣中污染物的遷移有什么影響？一般情況下，大氣溫度隨著高度增加而下降

3、，每上升100m，溫度降低0.6左右。即是說(shuō)在數(shù)千米以下，總是低層大氣溫度高、密度小，高層大氣溫度低、密度大，顯得“頭重腳輕”。這種大氣層結(jié)容易發(fā)生上下翻滾即“對(duì)流運(yùn)動(dòng)”，可將近地面層的污染物向高空乃至遠(yuǎn)方疏散，從而使城市上空污染程度減輕。因而在通常情況下，城市上空為輕度污染，對(duì)人體健康影響不大。可是在某些天氣條件下，一地上空的大氣結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)氣溫隨高度增加而升高的反?，F(xiàn)象，從而導(dǎo)致大氣層結(jié)“腳重頭輕”，氣象學(xué)家稱之為“逆溫”。發(fā)生逆溫現(xiàn)象的大氣層稱為“逆溫層”。它像一層厚厚的被子罩在我們城鄉(xiāng)上空，上下層空氣減少了流動(dòng)，近地面層大氣污染物“無(wú)路可走”，只好原地不動(dòng)，越積越多，空氣污染勢(shì)必加重。3

4、大氣中有哪些重要污染物？說(shuō)明其主要來(lái)源和消除途徑。環(huán)境中的大氣污染物種類很多，若按物理狀態(tài)可分為氣態(tài)污染物和顆粒物兩大類；若按形成過(guò)程則可分為一次污染物和二次污染物。按照化學(xué)組成還可以分為含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含鹵素化合物。主要按照化學(xué)組成討論大氣中的氣態(tài)污染物主要來(lái)源和消除途徑如下：（1）含硫化合物大氣中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、二甲基硫（CH3）2S、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、硫酸（H2SO4）、亞硫酸鹽（MSO3）和硫酸鹽（MSO4）等。大氣中的SO2（就大城市及其周圍地區(qū)來(lái)說(shuō)）主要來(lái)源于含硫燃料的燃燒。大

5、氣中的SO2約有50%會(huì)轉(zhuǎn)化形成H2SO4或SO42-，另外50%可以通過(guò)干、濕沉降從大氣中消除。H2S主要來(lái)自動(dòng)植物機(jī)體的腐爛，即主要由植物機(jī)體中的硫酸鹽經(jīng)微生物的厭氧活動(dòng)還原產(chǎn)生。大氣中H2S主要的去除反應(yīng)為：HO + H2S H2O + SH。（2）含氮化合物大氣中存在的含量比較高的氮的氧化物主要包括氧化亞氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。主要討論一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOx表示。NO和NO2是大氣中主要的含氮污染物，它們的人為來(lái)源主要是燃料的燃燒。大氣中的NOx最終將轉(zhuǎn)化為硝酸和硝酸鹽微粒經(jīng)濕沉降和干沉降從大氣中去除。其中濕沉降是最主要的消除方式

6、。（3）含碳化合物大氣中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）以及有機(jī)的碳?xì)浠衔铮℉C）和含氧烴類，如醛、酮、酸等。CO的天然來(lái)源主要包括甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中CO的揮發(fā)、植物的排放以及森林火災(zāi)和農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒，其中以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要。CO的人為來(lái)源主要是在燃料不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的。大氣中的CO可由以下兩種途徑去除：土壤吸收（土壤中生活的細(xì)菌能將CO代謝為 CO2 和 CH4）；與HO自由基反應(yīng)被氧化為CO2。CO2的人為來(lái)源主要是來(lái)自于礦物燃料的燃燒過(guò)程。天然來(lái)源主要包括海洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)化、動(dòng)植物呼吸和腐敗作用以及燃燒作用等。甲烷既可以由天然源產(chǎn)生，也可以由人為源產(chǎn)生。除了燃

7、燒過(guò)程和原油以及天然氣的泄漏之外，產(chǎn)生甲烷的機(jī)制都是厭氧細(xì)菌的發(fā)酵過(guò)程。反芻動(dòng)物以及螞蟻等的呼吸過(guò)程也可產(chǎn)生甲烷。甲烷在大氣中主要是通過(guò)與HO自由基反應(yīng)被消除：CH4 + HOCH3 + H2O。（4）含鹵素化合物大氣中的含鹵素化合物主要是指有機(jī)的鹵代烴和無(wú)機(jī)的氯化物和氟化物。大氣中常見的鹵代烴以甲烷的衍生物，如甲基氯（CH3Cl）、甲基溴（CH3Br）和甲基碘（CH3I）。它們主要由天然過(guò)程產(chǎn)生，主要來(lái)自于海洋。CH3Cl和CH3Br在對(duì)流層大氣中，可以和HO自由基反應(yīng)。而CH3I在對(duì)流層大氣中，主要是在太陽(yáng)光作用下發(fā)生光解，產(chǎn)生原子碘（I）。許多鹵代烴是重要的化學(xué)溶劑，也是有機(jī)合成工業(yè)的重

8、要原料和中間體，如三氯甲烷（CHCl3）、三氯乙烷（CH3CCl3）、四氯化碳（CCl4）和氯乙烯（C2H3Cl）等均可通過(guò)生產(chǎn)和使用過(guò)程揮發(fā)進(jìn)入大氣，成為大氣中常見的污染物。它們主要是來(lái)自于人為源。在對(duì)流層中，三氯甲烷和氯乙烯等可通過(guò)與HO自由基反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為HCl，然后經(jīng)降水而被去除。氟氯烴類中較受關(guān)注的是一氟三氯甲烷（CFC11或F11）和二氟二氯甲烷（CFC12或F12）。它們可以用做致冷劑、氣溶膠噴霧劑、電子工業(yè)的溶劑、制造塑料的泡沫發(fā)生劑和消防滅火劑等。大氣中的氟氯烴類主要是通過(guò)它們的生產(chǎn)和使用過(guò)程進(jìn)入大氣的。由人類活動(dòng)排放到對(duì)流層大氣中的氟氯烴類化合物，不易在對(duì)流層被去除，它們?cè)趯?duì)

9、流層的停留時(shí)間較長(zhǎng)，最可能的消除途徑就是擴(kuò)散進(jìn)入平流層。4. 影響大氣中污染物遷移的主要因素是什么?答:由污染源排放到大氣中的污染物在遷移過(guò)程中要受到各種因素的影響。 （1）風(fēng)和大氣湍流的影響，風(fēng)可使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散稀釋，湍流可使污染物向各方向擴(kuò)散，在大氣湍流混合層中，存在動(dòng)力亂流和熱力亂流兩種擾動(dòng)趨勢(shì)，均影響著大氣污染物的遷移。尤其是亂流混合層的最大高度影響著污染物的遷移過(guò)程，在夏季和白天其最大混合層高度較高，污染物易擴(kuò)散稀釋，在冬季和夜間多發(fā)生逆溫情形，其最大混合層高度較低，污染物不易擴(kuò)散稀釋。 (2)天氣形勢(shì)和地理形勢(shì)的影響，天氣形勢(shì)指大范圍氣壓分布的狀況，影響著局部地區(qū)的氣象條件。污

10、染物的擴(kuò)散條件與大型的天氣形勢(shì)和局部氣象條件均有聯(lián)系。如因大氣壓分布不均，在高壓區(qū)存在著下沉氣流，由此使氣溫絕熱上升，形成上熱下冷的逆溫現(xiàn)象，于是污染物會(huì)長(zhǎng)時(shí)間的積累在逆溫層中而不擴(kuò)散。由于不同地形地貌之間的物理性質(zhì)存在著很大差異，從而引起熱狀況在水平方向上分布不均。這種熱力差異在弱的天氣系統(tǒng)條件下就有可能產(chǎn)生局部環(huán)流。局部環(huán)流造成局部逆溫，致使污染物不易擴(kuò)散稀釋，形成嚴(yán)重的污染現(xiàn)象。5. 大氣中有哪些重要的吸光物質(zhì)?其吸光特征是什么?(1)氧分子和氮分子： 平流層的反應(yīng)(2)臭氧：高空： （3）NO2： 對(duì)流層的反應(yīng)（4）亞硝酸和硝酸：初級(jí)過(guò)程： 初級(jí)過(guò)程：（5）二氧化硫： 不離解，可生成激

11、發(fā)態(tài)，參與許多光化學(xué)反應(yīng)。 （6）甲醛：初級(jí)過(guò)程： （7）鹵代烴： 近紫外線碳鹵鍵斷裂順序?yàn)椋篊-F>C-H>C-Cl>C-Br >C-I6. 太陽(yáng)的發(fā)射光譜和地面測(cè)得的太陽(yáng)光譜有何不同?為什么?答：太陽(yáng)的發(fā)射光譜是連續(xù)的，而地面?zhèn)鹊玫奶?yáng)光譜不是連續(xù)的，因?yàn)樵诖髿庵杏性S多吸光物質(zhì)吸收了太陽(yáng)光的部分光能。7大氣中有哪些重要的自由基？其來(lái)源如何？大氣中存在的重要自由基有HO、HO2、R（烷基）、RO（烷氧基）和RO2（過(guò)氧烷基）等。它們的來(lái)源如下：（1）HO來(lái)源對(duì)于清潔大氣而言，O3的光離解是大氣中HO的重要來(lái)源：對(duì)于污染大氣，如有HNO2和H2O2存在，它們的光離解也可

12、產(chǎn)生HO： 其中HNO2的光離解是大氣中HO的重要來(lái)源。（2）HO2的來(lái)源大氣中HO2主要來(lái)源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：任何光解過(guò)程只要有H或HCO自由基生成，它們都可與空氣中的O2 結(jié)合而導(dǎo)致生成HO2。亞硝酸酯和H2O2 的光解也可導(dǎo)致生成HO2：如體系中有CO存在：（3）R的來(lái)源大氣中存在量最多的烷基是甲基，它的主要來(lái)源是乙醛和丙酮的光解：這兩個(gè)反應(yīng)除生成CH3外，還生成兩個(gè)羰基自由基HCO和CH3CO。O和HO與烴類發(fā)生H摘除反應(yīng)時(shí)也可生成烷基自由基：（4）RO的來(lái)源大氣中甲氧基主要來(lái)源于甲基亞硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：（5）RO2的來(lái)源大氣中的過(guò)氧烷基都是由烷基與空氣中的O2結(jié)合

13、而形成的：8. 大氣中有哪些重要含氮化合物？說(shuō)明它們的天然來(lái)源和人為來(lái)源及對(duì)環(huán)境的污染。大氣中含氮化合物有N2O、NO、NO2、HNO2、HNO3、亞硝酸酯、硝酸酯、亞硝酸鹽。N2O主要來(lái)自天然源，即環(huán)境中的含氮化合物在微生物作用下分解而產(chǎn)生的。土壤中的含氮化肥經(jīng)微生物分解可產(chǎn)生N2O，這是人為產(chǎn)生N2O的原因之一。它在對(duì)流層中十分穩(wěn)定，幾乎不參與任何化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)入平流層后，由于吸收來(lái)自太陽(yáng)的紫外光而光解產(chǎn)生NO，會(huì)對(duì)臭氧層起破壞作用。NOX主要是生物有機(jī)體腐敗過(guò)程中微生物將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成為NO，NO繼續(xù)被氧化成NO2。另外，有機(jī)體中的氨基酸分解產(chǎn)生的氨也可被HO·氧化成為NOX。人為

14、來(lái)源：主要是礦物燃料的燃燒。城市大氣中的NOX主要來(lái)自汽車尾氣和一些固定排放源。NOX在大氣光化學(xué)過(guò)程起著重要的作用，NO、NO2、O3之間存在的光化學(xué)循環(huán)是大氣光化學(xué)過(guò)程的基礎(chǔ)。過(guò)氧乙?；跛狨ナ怯梢阴；c空氣中的O2結(jié)合而形成過(guò)氧乙?；?，然后再與NO2化合生成的化合物。9. 敘述大氣中NO轉(zhuǎn)化為NO2的各種途徑，（1）NO的直接氧化：（2）NO在烴參與下間接氧化：在一個(gè)烴被HO氧化的鏈循環(huán)中，往往有2個(gè)NO被氧化成NO:，同時(shí)HO還得到了復(fù)原。因而此反應(yīng)甚為重要。這類反應(yīng)速度很快，能與O3氧化反應(yīng)竟?fàn)?。在光化學(xué)煙增，從而迅速地將NO氧化成NO2。霧形成過(guò)程中，由于HO引發(fā)了烴類化合物的鏈?zhǔn)?/p>

15、反應(yīng)，而使得RO2、H2O數(shù)量大增，從而迅速地將NO氧化成NO2。10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)？甲烷、石油烴、萜類和芳香烴等都是大氣中重要的碳?xì)浠衔铩Ｋ鼈兛蓞⑴c許多光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。（1）烷烴的反應(yīng)：與HO、O發(fā)生H摘除反應(yīng)，生成R氧化成RO2與NO反應(yīng)RH + OH R + H2ORH + O R + HOR + O2 RO2RO2 + NO RO + NO2（2）烯烴的反應(yīng)：與OH主要發(fā)生加成、脫氫或形成二元自由基加成：RCH=CH2 + OH RCH(OH)CH2RCH(OH)CH2 + O2 RCH(OH)CH2O2RCH(OH)CH2O2 + NO

16、 RCH(OH)CH2O + NO2脫氫：RCH=CH2 + HO RCHCH2 + H2O生成二元自由基：二元自由基能量很高，可進(jìn)一步分解為兩個(gè)自由基以及一些穩(wěn)定產(chǎn)物。另外，它可氧化NO和SO2等：R1R2COO + NO R1R2CO + NO2R1R2COO + SO2 R1R2CO + SO3（3）環(huán)烴的氧化：以環(huán)己烷為例（4）芳香烴的氧化單環(huán)芳烴：主要是與HO發(fā)生加成反應(yīng)和氫原子摘除反應(yīng)。生成的自由基可與NO2反應(yīng)，生成硝基甲苯：加成反應(yīng)生成的自由基也可與O2作用，經(jīng)氫原子摘除反應(yīng)，生成HO2和甲酚：生成過(guò)氧自由基：（b）多環(huán)芳烴：蒽的氧化可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的醌它可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的醌：（5）醚

17、、醇、酮、醛的反應(yīng)它們?cè)诖髿庵械姆磻?yīng)主要是與HO發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)：CH3OCH3 + HO CH3OCH2 + H2OCH3CH2OH + HO CH3CHOH + H2OCH3COCH3 + HO CH3COCH2 + H2OCH3CHO + HO CH3CO + H2O上述四種反應(yīng)所生成的自由基在有O2存在下均可生成過(guò)氧自由基，與RO2有相類似的氧化作用。11. 碳?xì)浠衔飬⑴c的光化學(xué)反應(yīng)對(duì)各種自由基的形成有什么貢獻(xiàn)?碳?xì)浠衔锏拇嬖谑亲杂苫D(zhuǎn)化和增殖的根本原因： 氧化：氫摘除：再氧化，還原HO：另有醛脫氫：再氧化：如此循環(huán)往復(fù)，各種自由基得到增殖和轉(zhuǎn)化。13說(shuō)明烴類在光化學(xué)煙霧形成過(guò)程

18、中的重要作用。光化學(xué)煙霧形成共有三步過(guò)程: 光引發(fā)、鏈傳遞、鏈終止. 其中鏈傳遞過(guò)程實(shí)質(zhì)是烴類的存在使得自由基轉(zhuǎn)化和增殖推波助瀾致使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)往返加劇:14. 何謂有機(jī)物的反應(yīng)活性?如何將有機(jī)物按反應(yīng)活性分類?所謂的有機(jī)物的反應(yīng)活性是指有機(jī)物的反應(yīng)能力?？梢愿鶕?jù)有機(jī)物的反應(yīng)速率、產(chǎn)物產(chǎn)率以及在混合物中暴露的效應(yīng)等來(lái)描述。有人提出依據(jù)有機(jī)物與HO反應(yīng)的速率來(lái)對(duì)有機(jī)物的反應(yīng)活性進(jìn)行分類。原因是大多數(shù)有機(jī)物均可與HO發(fā)生反應(yīng)，并且在光化學(xué)反應(yīng)中HO是消耗有機(jī)物的主要反應(yīng)。對(duì)極易與O3反應(yīng)的烯烴來(lái)說(shuō)，在光照初期，與HO反應(yīng)也同樣起主要作用。因此，有機(jī)化合物與HO之間的反應(yīng)速度常數(shù)大體上反映了碳?xì)浠衔锏?/p>

19、反應(yīng)活性。反應(yīng)活性大致有如下順序:有內(nèi)雙健的烯烴二烷基或三烷基芳烴和有外雙鍵的烯烴乙烯單烷基芳烴C5以上的烷烴C2-C5的烷烴.15 簡(jiǎn)述大氣中SO2氧化的幾種途徑。(2)液相氧化：被O3氧化：被H2O2：金屬離子的催化作用: 空氣中的Mn2+、Fe2+、NH4+的催化作用會(huì)加速SO2的氧化。16. 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，并說(shuō)明光化學(xué)煙霧產(chǎn)物的性質(zhì)與特征。答：所謂光化學(xué)煙霧是指含有NOX和HC等一次污染物的大氣，在陽(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，稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧在白天生成，傍晚消失。污染高

20、峰出現(xiàn)在中午或稍后。一次污染物CH 和一氧化氮的最大值出現(xiàn)在早晨交通繁忙時(shí)刻，隨著NO濃度的下降，NO2濃度增大，O3和醛類等二次污染物隨著陽(yáng)光增強(qiáng)和NO2、HC濃度降低而積聚起來(lái)。它們的峰值一般要比NO峰值的出現(xiàn)要晚4-5小時(shí)。二次污染物PAN濃度隨時(shí)間的變化與臭氧和醛類相似。特征：藍(lán)色煙霧，強(qiáng)氧化性，具有強(qiáng)刺激性，使大氣能見度降低，在白天生成傍晚消失， 高峰在中午。17 說(shuō)明酸雨形成的原因？酸雨中含有多種無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，其中絕大部分是硫酸和硝酸，多數(shù)情況下以硫酸為主。從污染源排放出來(lái)的SO2和NOX是形成酸雨的主要起始物。其形成過(guò)程為：大氣中的SO2和NOx經(jīng)氧化后溶于水形成硫酸、硝酸和亞

21、硝酸，這是造成降水pH降低的主要原因。大氣顆粒物中Mn, Cu, V等是酸性氣體氧化的催化劑；大氣光化學(xué)反應(yīng)生成的O3和HO2等又是使SO2氧化的氧化劑。18確定酸雨pH界限的依據(jù)是什么？國(guó)際上把pH為5.6作為判斷酸雨的界限。依據(jù)以下過(guò)程得出：在未污染大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是CO2，所以只把CO2作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)CO2的全球大氣濃度330ml/m3與純水的平衡：CO2 (g) + H2OCO2 + H2O CO2 + H2OH+ + HCO3-HCO3- H+ + CO32-根據(jù)電中性原理：H+OH- + HCO3- + 2CO32-，將用KH、K1、K2、H

22、+表達(dá)的式子代入，得：H+3 (KW + KHK1pCO2) H+ 2KHK1K2pCO20在一定溫度下，KW、KH、K1、K2、pCO2都有固定值，將這些已知數(shù)值帶入上式，計(jì)算結(jié)果是pH5.6。19. 論述影響酸雨形成的因素。答：影響酸雨形成的因素主要有:(1)酸性污染物的排放及其轉(zhuǎn)化條件。(2)大氣中NH3的含量及其對(duì)酸性物質(zhì)的中和性。(3)大氣顆粒物的堿度及其緩沖能力。(4)大氣形勢(shì)的影響。20什么是大氣顆粒物的三模態(tài)？如何識(shí)別各種粒子模？Whitby等人依據(jù)大氣顆粒物表面積與粒徑分布的關(guān)系得到了三種不同類型的粒度模。按這個(gè)模型，可把大氣顆粒物表示成三種模結(jié)構(gòu)，即愛根（Aitken）核模

23、（Dp<0.05m）、積聚模（0.05m<Dp<2m）和粗粒子模（Dp>2m）。識(shí)別各種粒子模主要靠其動(dòng)力學(xué)徑度和其來(lái)源級(jí)及去除方式。愛根核模來(lái)源于燃燒過(guò)程或均相反應(yīng)成核的細(xì)小粒子，其凝聚可成二次污染物豹積聚模，兩者均可通過(guò)大氣湍流和地面物質(zhì)吸收而去除;粗粒子模多由機(jī)械過(guò)程產(chǎn)生粒徑較粗的顆粒物，可通過(guò)干濕沉降去除。21. 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。（1）無(wú)機(jī)穎粒物:天然來(lái)源的無(wú)機(jī)顆粒物，主要有含硅和氧的土壤粒子·、火山灰、巖石粉末數(shù)及含有如鋅、銻、硒、錳和鐵等的化合物，由海洋釋放出的氯化鈉粒子、硫酸鹽粒子、鎂化合物等。不同粒徑的

24、顆粒物其化學(xué)組成差異很大。·如硫酸鹽粒子，其粒徑屬于積聚模，為細(xì)粒子，主要是二次污染物。土壤粒子大都屬于粗模、為粗粒子，其成分與地殼組成元素十分相近。(2)有機(jī)顆粒物：有機(jī)穎粒物是指大氣中的有機(jī)物質(zhì)凝聚而形成的順粒物或有機(jī)質(zhì)吸附在其它穎粒物上面而形成的順粒物。大氣顆粒污染物主要是有毒或有害的有機(jī)顆粒物。有機(jī)顆粒污染物種類繁多，結(jié)構(gòu)也極其復(fù)雜。已檢瀏到的主要有燒烴、烯烴、芳烴和多環(huán)芳烴等各種烴類。另外還有少量的亞硝胺、雜氮環(huán)化合物、環(huán)酮、醌類、酚類和有機(jī)酸等。這些有機(jī)顆粒物主要是由礦物燃料燃燒、廢棄物焚化等各種高沮燃燒過(guò)程所形成的。在各類燃燒過(guò)程中已鑒定出的化合物有300多種。按類別分

25、為多環(huán)芳香族化合物、芳香族化合物、含氮、氧、硫、磷類化合物、羰基化合物、脂肪族化合物、羰基化合物和鹵化物等。有機(jī)籟粒物多數(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。轉(zhuǎn)化速率比SO2轉(zhuǎn)化為硫酸鹽顆粒物要小。一次污染物轉(zhuǎn)化為二次污染物時(shí)，通常都含有COOH、CHO，CH2ONO、C（O）SO2、C（O）OSO2等基團(tuán)，這是由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程中有HO、HO2和CH3O等自由基參與的結(jié)果. 有機(jī)城粒物的粒徑一般都較小，屬于愛根模或積聚模。22. 大氣顆粒物中多環(huán)芳烴的種類、存在狀態(tài)以及危害性如何?多環(huán)芳烴化合物(PAH)系若干苯環(huán)聯(lián)接或稠合在一起形成的聯(lián)苯或稠環(huán)化合物，或是若干個(gè)苯環(huán)和戊二烯稠合在一起的

26、化合物。其環(huán)少的以氣態(tài)形式存在，環(huán)多的則在固相顆粒物中。大氣顆粒物中所含最多的PAH是苯并芘、苯并苊、苯并熒蒽及茚并芘等。在多環(huán)芳烴化合物PAH中，有一些物質(zhì)已經(jīng)被確認(rèn)有致癌、致崎和致突變的三致作用。23. 何謂溫室效應(yīng)和溫室氣體?溫室效應(yīng)：CO2象溫室的玻璃一樣，允許太陽(yáng)光中可見光照射到地面，并阻止地面重新輻射的紅外光返回外空間，CO2起單向過(guò)濾器作用，大氣中CO2吸收了地面輻射出來(lái)的紅外光，把能量截留于大氣中，從而使大氣溫度升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。能引起溫室效應(yīng)的氣體稱溫室氣體。有二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、四氯化碳和氟氯烴 CFC 11，CFC 12等都是溫室氣體。24

27、. 臭氧層破壞的化學(xué)機(jī)理:平流層O2光解,臭氧層形成：（平流層中氮氧化物來(lái)源：一氧化二氮的氧化、超音速和亞音速飛機(jī)的排放、宇宙射線的分解，還有HOx.ClOx.）總反應(yīng)臭氧的消耗： （光解） （生成O3的逆反應(yīng)）當(dāng)水蒸氣、氮氧化物、氟氯烴等進(jìn)入平流層后加速O3 的消耗，起到催化的作用。導(dǎo)致臭氧層破壞的催化反應(yīng)過(guò)程：總反應(yīng)Y - 直接參加破壞O3的催化活性物種，包括NOX、HOX · 、ClOX ·等。第四章 土壤環(huán)境化學(xué)答案1、土壤有哪些主要成分?并說(shuō)明它們對(duì)土壤的性質(zhì)與作用有哪些影響?答：（1）土壤是由固相、液相和氣相組成的多相體系。固相主要包括礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，其中，直徑

28、小于1µm的固體顆粒稱為土壤膠體，土壤膠體的電性、分散性和凝聚性及比表面積巨大等特性，對(duì)土壤的理化性質(zhì)有重要的影響。土壤礦物質(zhì)風(fēng)化是產(chǎn)生土壤固體顆粒及養(yǎng)分的來(lái)源，土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，是土壤形成的主要標(biāo)志。（2）固相是土壤的骨架，固相間存在大小不等的孔隙。（3）小孔隙主要含水，大孔隙主要含空氣，兩者的數(shù)量互為消長(zhǎng)，但主要受含水量的控制。2、什么是土壤的活性酸和潛性酸度?試用它們兩者的關(guān)系討論我國(guó)南方土壤酸度偏高的原因。答:（1）活性酸度指土壤溶液中H+的濃度。（2）潛性酸度指土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+，通過(guò)離子交換作用進(jìn)入土壤溶液時(shí)，產(chǎn)生H+引起的酸度。（3）我國(guó)

29、南方(即長(zhǎng)江以南)的土壤多為酸性和強(qiáng)酸性，酸度偏高的原因是，南方多雨，土壤膠體吸附的鹽基離子容易流失，致酸離子H+和Al3+進(jìn)入土壤溶液，使酸度升高。3、土壤的緩沖作用有哪幾種?舉例說(shuō)明其作用原理。答：一是由土壤膠體的陽(yáng)離子交換作用是土壤產(chǎn)生緩沖性的主要原因。例如，土壤膠體吸附的鹽基離子可以交換土壤溶液中的H+，土壤膠體吸附的H+和堿性物質(zhì)的陽(yáng)離子相交換可以中和OH-。還有土壤中的Al3+離子在酸性條件下可以生成鏈?zhǔn)蕉嗪硕鄽浠衔?，因而?duì)堿起緩沖作用。土壤膠體M+HCl=土壤膠體H+MCl，土壤膠體H+MOH=土壤膠體M+H2O二是土壤溶液中弱酸及鹽的存在，構(gòu)成緩沖體系。例如，碳酸及其鈉鹽可

30、以抑制土壤酸度的提高。三是土壤中兩性物質(zhì)的存在。例如，蛋白質(zhì)、氨基酸、胡敏酸、無(wú)機(jī)磷酸等對(duì)酸堿都有緩沖能力。4、什么是鹽基飽和度?它對(duì)土壤性質(zhì)有何影響?答:(1)鹽基飽和度指土壤可交換性陽(yáng)離子中鹽基離子所占的百分?jǐn)?shù)。(2)土壤膠體吸附的陽(yáng)離子全為鹽基離子時(shí)土壤稱為鹽基飽和土壤，土壤具有中性或堿性反應(yīng)。(3)土壤膠體吸附的陽(yáng)離子部分為致酸離子時(shí)，土壤膠體呈鹽基不飽和狀態(tài)，稱為鹽基不飽和土壤。土壤為酸性。5、試比較土壤陽(yáng)、陰離子交換吸附的主要作用原理與特點(diǎn)。答：(1)陽(yáng)離子交換吸附作用原理及特點(diǎn) 原理：土壤的有機(jī)膠體或礦質(zhì)膠體，在通常情況下帶負(fù)電荷，能夠以庫(kù)侖引力吸附陽(yáng)離子，產(chǎn)生陽(yáng)離子的吸附過(guò)程；

31、土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子被其他陽(yáng)離子相交換，從土壤膠體上釋放到土壤溶液中，另一種陽(yáng)離子吸附到土壤膠體上，這一過(guò)程稱為陽(yáng)離子的解吸過(guò)程。土壤膠體負(fù)電荷一旦形成，陽(yáng)離子交換吸附作用就開始進(jìn)行，吸附和解吸過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，一定條件下，達(dá)到平衡狀態(tài)。 特點(diǎn)：陽(yáng)離子交換吸附過(guò)程以離子價(jià)為依據(jù)進(jìn)行等價(jià)交換，受質(zhì)量作用定律支配，是一個(gè)可逆反應(yīng)過(guò)程。 (2)陰離子交換吸附作用原理與特點(diǎn) 原理：在特定的條件下，土壤膠體帶正電荷，因庫(kù)侖引力作用而吸附陰離子，被吸附的陰離子與其他陰離子相交換，產(chǎn)生陰離子交換吸附作用。 特點(diǎn)：土壤膠體上發(fā)生的陰離子交換吸附較陽(yáng)離子弱。陰離子交換吸附同樣以離子價(jià)為基礎(chǔ)進(jìn)行等價(jià)交換，受質(zhì)

32、量作用定律支配，是一個(gè)可逆反應(yīng)，但陰離子交換吸附常伴隨著化學(xué)沉淀反應(yīng)，使問(wèn)題復(fù)雜化。6、在土壤中重金屬向植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移的主要方式及影響因素有哪些? 答：(1)土壤中重金屬向植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移的主要方式有，主動(dòng)轉(zhuǎn)移和被動(dòng)轉(zhuǎn)移兩種。(2)影響因素主要有，植物和土壤種類、重金屬形態(tài)、重金屬在植物體內(nèi)的遷移能力。7、植物對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐性作用的主要機(jī)制是什么?答:(1)植物根系改變根際化學(xué)性狀、.原生質(zhì)泌溢作用等限制重金屬離子的跨膜吸收。(2)重金屬與植物細(xì)胞壁相結(jié)合。(3)酶系統(tǒng)的作用；（4）形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素。8、舉例說(shuō)明影響農(nóng)藥在土壤中進(jìn)行擴(kuò)散和質(zhì)體流動(dòng)的因素有哪些?答:(1)影響農(nóng)藥在土壤

33、中擴(kuò)散的因素主要有:土壤水分含量，土壤的吸附，土壤的緊實(shí)度，土壤溫度，土壤表面的氣流速度，農(nóng)藥種類等。 農(nóng)藥的擴(kuò)散隨水分含量的增加而變化。例如，林丹在土壤中的揮發(fā)，當(dāng)土壤含單分子層水時(shí)，農(nóng)藥就不再揮發(fā)。吸附對(duì)農(nóng)藥在土壤中的擴(kuò)散有影響。例如，2，4-D，因土壤對(duì)它的化學(xué)吸附，使其有效擴(kuò)散系數(shù)降低了。土壤緊實(shí)度影響土壤孔隙率和界面特性。研究證明，當(dāng)壤砂土的緊實(shí)度由1.39增加為1.62g/cm3。，土壤的充氣孔隙率由0.302減小為0.189，使二溴乙烷的表觀擴(kuò)散系數(shù)由4.49×10-4 cm2/s，降低為2.07 ×10-4 cm2/s。溫度增高的總效應(yīng)是擴(kuò)散系數(shù)增大。例如，當(dāng)溫度由20提高到40時(shí)，林丹的總擴(kuò)散系數(shù)增加10倍。氣流速度可直接或間接影響農(nóng)藥的揮發(fā)。例如，氣流速度由2mL/s增加到8mL/s時(shí)，狄氏劑的揮發(fā)量增加0.51倍。不同農(nóng)藥的擴(kuò)散行為不同。例如，樂(lè)果的擴(kuò)散隨土壤水分含量增加而迅速增大;乙拌磷隨土壤水分的變化而擴(kuò)散系數(shù)變化很小。(2)影響質(zhì)體流動(dòng)的因素主要有，土壤對(duì)農(nóng)藥的吸附，有機(jī)質(zhì)含量、農(nóng)藥種類。農(nóng)藥與土壤間的吸附最強(qiáng)的移動(dòng)最困難。例如，農(nóng)藥在土壤中的移動(dòng)