《大氣環(huán)境化學(xué)》重點(diǎn)習(xí)題及參考答案

1、大氣環(huán)環(huán)境化學(xué)學(xué)重點(diǎn)點(diǎn)習(xí)題及及參考答答案1大氣氣中有哪哪些重要要污染物物？說明明其主要要來源和和消除途途徑。環(huán)境中的的大氣污污染物種種類很多多，若按按物理狀狀態(tài)可分分為氣態(tài)態(tài)污染物物和顆粒粒物兩大大類；若若按形成成過程則則可分為為一次污污染物和和二次污污染物。按照化化學(xué)組成成還可以以分為含含硫化合合物、含含氮化合合物、含含碳化合合物和含含鹵素化化合物。主要按按照化學(xué)學(xué)組成討討論大氣氣中的氣氣態(tài)污染染物主要要來源和和消除途途徑如下下：（1）含含硫化合合物大氣中的的含硫化化合物主主要包括括：氧硫硫化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、二甲基硫（CH3）2S、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、三氧

2、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)來說）主要來源于含硫燃料的燃燒。大氣中的SO2約有50%會(huì)轉(zhuǎn)化形成H2SO4或SO42-，另外50%可以通過干、濕沉降從大氣中消除。H2S主要來自動(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 + H2SH2O + SH。（2）含含氮化合合物大氣中存存在的含含量比較較高的氮氮的氧化化物主要要包括氧氧化亞氮氮（N22O）、一氧化化氮（NNO）和和二氧化化氮（NNO2）。主主要討論論一氧化化氮（NNO）和和二氧化化氮（NNO

3、2），用用通式NNOx表示。NO和和NO22是大氣氣中主要要的含氮氮污染物物，它們們的人為為來源主主要是燃燃料的燃燃燒。大大氣中的的NOxx最終將將轉(zhuǎn)化為為硝酸和和硝酸鹽鹽微粒經(jīng)經(jīng)濕沉降降和干沉沉降從大大氣中去去除。其其中濕沉沉降是最最主要的的消除方方式。（3）含含碳化合合物大氣中含含碳化合合物主要要包括：一氧化化碳（CCO）、二氧化化碳（CCO2）以及及有機(jī)的的碳?xì)浠衔铮℉HC）和和含氧烴烴類，如如醛、酮酮、酸等等。CO的天天然來源源主要包包括甲烷烷的轉(zhuǎn)化化、海水水中COO的揮發(fā)發(fā)、植物物的排放放以及森森林火災(zāi)災(zāi)和農(nóng)業(yè)業(yè)廢棄物物焚燒，其中以以甲烷的的轉(zhuǎn)化最最為重要要。COO的人為為來源主

4、主要是在在燃料不不完全燃燃燒時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的。大氣中中的COO可由以以下兩種種途徑去去除：土土壤吸收收（土壤壤中生活活的細(xì)菌菌能將CCO代謝謝為 CCO2 和 CH44）；與HHO自由由基反應(yīng)應(yīng)被氧化為為CO22。CO2的的人為來來源主要要是來自自于礦物物燃料的的燃燒過過程。天天然來源源主要包包括海洋洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化、動(dòng)動(dòng)植物呼呼吸和腐腐敗作用用以及燃燃燒作用用等。甲烷既可可以由天天然源產(chǎn)產(chǎn)生，也也可以由由人為源源產(chǎn)生。除了燃燃燒過程程和原油油以及天天然氣的的泄漏之之外，產(chǎn)產(chǎn)生甲烷烷的機(jī)制制都是厭厭氧細(xì)菌菌的發(fā)酵酵過程。反芻動(dòng)動(dòng)物以及及螞蟻等等的呼吸吸過程也也可產(chǎn)生生甲烷。甲烷在在大氣中中主要是是

5、通過與與HO自自由基反反應(yīng)被消消除：CCH4 + HOCH3 + H2O。（4）含含鹵素化化合物大氣中的的含鹵素素化合物物主要是是指有機(jī)機(jī)的鹵代代烴和無無機(jī)的氯氯化物和和氟化物物。大氣中常常見的鹵鹵代烴以以甲烷的的衍生物物，如甲甲基氯（CCH3Cl）、甲基溴溴（CHH3Br）和和甲基碘碘（CHH3I）。它們主主要由天天然過程程產(chǎn)生，主主要來自自于海洋洋。CHH3Cl和和CH33Br在在對(duì)流層層大氣中中，可以以和HOO自由基基反應(yīng)。而CHH3I在對(duì)對(duì)流層大大氣中，主主要是在在太陽光光作用下下發(fā)生光光解，產(chǎn)產(chǎn)生原子子碘（II）。許許多鹵代代烴是重重要的化化學(xué)溶劑劑，也是是有機(jī)合合成工業(yè)業(yè)的重要要原

6、料和和中間體體，如三氯甲甲烷（CCHCll3）、三三氯乙烷烷（CHH3CCll3）、四四氯化碳碳（CCCl4）和氯氯乙烯（CC2H3Cl）等等均可通過過生產(chǎn)和和使用過過程揮發(fā)發(fā)進(jìn)入大大氣，成成為大氣氣中常見見的污染染物。它它們主要要是來自自于人為為源。在在對(duì)流層層中，三三氯甲烷烷和氯乙乙烯等可可通過與與HO自自由基反反應(yīng)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為HHCl，然然后經(jīng)降降水而被被去除。氟氯烴類類中較受受關(guān)注的的是一氟氟三氯甲甲烷（CCFC11或或F111）和和二氟二二氯甲烷烷（CFFC112或FF122）。它它們可以以用做致致冷劑、氣溶膠膠噴霧劑劑、電子工工業(yè)的溶溶劑、制造塑塑料的泡泡沫發(fā)生生劑和消消防滅火火劑等

7、。大氣中中的氟氯氯烴類主主要是通通過它們們的生產(chǎn)產(chǎn)和使用用過程進(jìn)進(jìn)入大氣氣的。由由人類活活動(dòng)排放放到對(duì)流流層大氣氣中的氟氟氯烴類類化合物物，不易易在對(duì)流流層被去去除，它它們?cè)趯?duì)對(duì)流層的的停留時(shí)時(shí)間較長長，最可可能的消消除途徑徑就是擴(kuò)擴(kuò)散進(jìn)入入平流層層。2大氣氣中有哪哪些重要要的自由由基？其其來源如如何？大氣中存存在的重重要自由由基有HHO、HO2、R（烷基）、RO（烷烷氧基）和和RO22（過氧氧烷基）等等。它們們的來源源如下：（1）HHO來源源對(duì)于清潔潔大氣而而言，OO3的光離離解是大大氣中HHO的重重要來源源：對(duì)于污染染大氣，如如有HNNO2和H2O2存在，它它們的光光離解也也可產(chǎn)生生HO：

8、其中HNNO2的光離離解是大大氣中HHO的重重要來源源。（2）HHO2的來源源大氣中HHO2主要來來源于醛醛的光解解，尤其其是甲醛醛的光解解：任何光解解過程只只要有HH或HCCO自由由基生成成，它們們都可與與空氣中中的O22 結(jié)合合而導(dǎo)致致生成HHO2。亞硝硝酸酯和和H2O2 的光光解也可可導(dǎo)致生生成HOO2：如體系中中有COO存在：（3）RR的來源源大氣中存存在量最最多的烷烷基是甲甲基，它它的主要要來源是是乙醛和和丙酮的的光解：這兩個(gè)反反應(yīng)除生生成CHH3外，還還生成兩兩個(gè)羰基基自由基基HCOO和CHH3CO。O和HOO與烴類類發(fā)生HH摘除反反應(yīng)時(shí)也也可生成成烷基自自由基：（4）RRO的來來

9、源大氣中甲甲氧基主主要來源源于甲基基亞硝酸酸酯和甲甲基硝酸酸酯的光光解：（5）RRO2的來源源大氣中的的過氧烷烷基都是是由烷基基與空氣氣中的OO2結(jié)合而而形成的的：3大氣氣中有哪哪些重要要的碳?xì)錃浠衔镂?？它們們可發(fā)生生哪些重重要的光光化學(xué)反反應(yīng)？甲烷、石石油烴、萜類和和芳香烴烴等都是是大氣中中重要的的碳?xì)浠衔铩Ｋ鼈兛煽蓞⑴c許許多光化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)過程。（1）烷烷烴的反反應(yīng)：與與HO、O發(fā)生H摘除反反應(yīng)，生生成R氧氧化成RRO2與NO反應(yīng)應(yīng)RH + OHHR + H2ORH + OR + HOOR + O2RO2RO2 + NNORO + NNO2（2）烯烯烴的反反應(yīng)：與與OH主要要發(fā)生加加成

10、、脫脫氫或形形成二元元自由基基加成：RRCH=CH22+ OHHRCHH(OHH)CHH2RCH(OH)CH22+ O2RCHH(OHH)CHH2O2RCH(OH)CH22O2+ NOORCHH(OHH)CHH2O + NO2脫氫：RRCH=CH22+ HOORCHHCH22+ H2O生成二元元自由基基：二元自由由基能量量很高，可可進(jìn)一步步分解為為兩個(gè)自自由基以以及一些些穩(wěn)定產(chǎn)產(chǎn)物。另另外，它它可氧化化NO和和SO22等：R1R22COOO + NOR1R2CO + NOO2R1R22COOO + SO2R1R2CO + SOO3（3）環(huán)環(huán)烴的氧氧化：以以環(huán)己烷烷為例（4）芳芳香烴的的氧化（a

11、）單單環(huán)芳烴烴：主要要是與HHO發(fā)生生加成反反應(yīng)和氫氫原子摘摘除反應(yīng)應(yīng)。生成的自自由基可可與NOO2反應(yīng)，生生成硝基基甲苯：加成反應(yīng)應(yīng)生成的的自由基基也可與與O2作用，經(jīng)經(jīng)氫原子子摘除反反應(yīng)，生生成HOO2和甲酚酚：生成過氧氧自由基基：（b）多多環(huán)芳烴烴：蒽的的氧化可可轉(zhuǎn)變?yōu)闉橄鄳?yīng)的的醌它可轉(zhuǎn)變變?yōu)橄鄳?yīng)應(yīng)的醌：（5）醚醚、醇、酮、醛醛的反應(yīng)應(yīng)它們?cè)诖蟠髿庵械牡姆磻?yīng)主主要是與與HO發(fā)發(fā)生氫原原子摘除除反應(yīng)：CH3OOCH33 + HOCH3OCHH2 + H2OCH3CCH2OH + HOOCH3CHOOH + H2OCH3CCOCHH3 + HOCH3COCCH2 + H2OCH3CCHO +

12、 HHOCH3CO + H2O上述四種種反應(yīng)所所生成的的自由基基在有OO2存在下下均可生生成過氧氧自由基基，與RRO2有相類類似的氧氧化作用用。4說明明烴類在在光化學(xué)學(xué)煙霧形形成過程程中的重重要作用用。光化學(xué)煙煙霧形成成過程是是由多種種自由基基參與的的一系列列反應(yīng)，NO2和醛的光解可引發(fā)O、H自由基的產(chǎn)生，而烴類RH的存在又是自由基轉(zhuǎn)化和增殖為數(shù)量大，種類多的根本原因。烴類在光化學(xué)煙霧形成過程中占有很重要的地位。RH + OR + HORH + HOO R + H2OH + O2 HO2R + O2 RO2RCO + OO2 RC(OO)OOO其中R為為烷基、RO22為過氧氧烷基，RRCO為為

13、?；?、RC(OO)OOORCC(O)O2為過氧氧?；?。通過如如上途徑徑生成的的HO22、ROO2和RCC(O)O2均可將將NO氧氧化成NNO2。5確定定酸雨ppH界限限的依據(jù)據(jù)是什么么？國際上把把pH為為5.66作為判判斷酸雨雨的界限限。依據(jù)據(jù)以下過過程得出出：在未污染染大氣中中，可溶溶于水且且含量比比較大的的酸性氣氣體是CCO2，所以只只把COO2作為影影響天然然降水ppH的因因素，根根據(jù)COO2的全球球大氣濃濃度3330mll/m33與純水水的平衡衡：CO2 (g) + H2OCO2 + H2O CO2 + HH2OH+ + HCOO3-HCO33- H+ + CO32-根據(jù)電中中性原理理

14、：H+OHH- + HCCO3- + 2CCO32-，將用KH、K1、K2、H+表達(dá)的的式子代代入，得：H+3 (KWW + KHK1pCO22) H+ 2KHK1K2pCO220在一定溫溫度下，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。6什么么是大氣氣顆粒物物的三模模態(tài)？如如何識(shí)別別各種粒粒子模？Whittby等等人依據(jù)據(jù)大氣顆顆粒物表表面積與與粒徑分分布的關(guān)關(guān)系得到到了三種種不同類類型的粒粒度模。按這個(gè)個(gè)模型，可可把大氣氣顆粒物物表示成成三種模模結(jié)構(gòu)，即即愛根（AAitkken）核核模（Dp0.05m）、積聚模模（0.005mmDpp2m）。（1）愛愛根核模模主要源源于燃燒燒產(chǎn)生的的一次顆顆粒物以以及氣體體分子通通過化學(xué)學(xué)反應(yīng)均均相成核核而生成成的二次次顆粒物物。由于于它們的的粒徑小小、數(shù)量多多、表面積積大而很很不穩(wěn)定定，易于于相互碰碰撞結(jié)成成大粒子子而轉(zhuǎn)入入積聚模模。也可在在大氣湍湍流擴(kuò)散散過程中中很快被被其他物物質(zhì)或地地面吸收收而去除除。