《环境化学》第二版戴树桂知识点总结和部分课后习题答案

1、青岛科技大学20XX年研究生入学考试试题（A）考试科目：环境化学 （答案全部写在答题纸上）填空（每空2分，共40分）1.循环经济中3R原则的三个英文单词是，。2.环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果称为。3.产生氧化性光化学烟雾的两种主要物质是，。4.全球变暖问题除CO2外，还应考虑具有温室效应的和的作用。5.水环境中胶体颗粒的吸附作用大体可分为表面吸附、和。6.水环境中促成颗粒物相互碰撞产生凝聚作用的三种机理分别是，。7.如果土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种土壤为土壤。8.污染物由土壤向植物体内迁移的方式主要包括和两种。9.物质在生物作用下经受的化学变化，称为。10.受氢

2、体如果为细胞内的分子氧，则生物氧化中有机物的氧化类型为，若为非分子氧的化合物就是。11.毒理学把毒物剂量(浓度)与引起个体生物学的变化，如脑电、心电、血象、免疫功能、酶活性等的变化称为；回答下列问题（每题6分，共30分） 1.影响大气中污染物质迁移的主要因素是什么？2.什么是电子活度pE？它和pH的区别是什么？ 3.影响重金属在土壤-植物体系中转移的主要因素是什么？举例说明。 4.请详细说明污染物质在肌体内有哪些转运过程。 5.1953年发生在日本熊本县的水俣病的致病的烷基汞物质有哪些？从化合物结构看，有什么特征？三、下列是光化学烟雾形成的一个简化机制，按序号分别写出哪几个属于引发反应、自由基

3、传递反应和终止反应，在该机制中，控制光化学烟雾形成速率的是哪一类？(15分)序号反应速率常数（min-1）1NO2 + hv NO+O0.533（假设）2NO + O3 NO2 + O22.65910-53RC(O)O2NO2 RC(O)O2 + NO22.14310-843.77510-352.34110-26O + O2 +M O3 + M2.18310-117HO2 + NO NO2 + HO1.21410-281.9110-1091.12710-2101.12710-211HO + NO2 HNO31.61310-212RC(O)O2 + NO2 RC(O)O2NO26.89310-2

4、四、下图是水解速率与pH的关系，Mabey等把水解速率归纳为由酸性或碱性催化和中性过程，因而水解速率可表示为：在以一种催化为主时，其它两种催化可忽略不计，试证明：(a)lgKh=lgKApH；(b)lgKh=lgKN；(c)lgKh=lgKBKW+Ph 。（15分）式中：Kh某一pH值下准一级水解速率常数；KA、KN、KB分别为酸性催化、中性过 程和碱性催化的二级反应水解速率常数；KW水的离子积；c反应物浓度。五、下图是烷烃末端氧化降解过程，把括号内应填的符号或文字按顺序写在答题纸上。（16分）六、下面是甲基钴氨素结构式，指出该结构式中错误的地方。（12分） 二甲基苯并咪唑七、某城市污水排放量

5、为1.33m3/s,受纳河流的流量为8.50m3/s,流速为3.2km/h。污水和河水的温度分别为20和15；BOD5分别为200mg/L和1.0mg/L；溶解氧的饱和度分别为0和90%；又已知20时耗氧反应速率常数k1=0.3d-1,复氧速率常数k2=0.7d-1。求受纳点到极限亏氧点的距离及此处的亏氧量。（22分） 其它条件：14、15、16、17、20时的饱和溶解氧分别为：10.29、10.07、9.85、9.65、9.07mg/L; 临界亏氧量发生时间的算式： 临界亏氧量的算式：2011环境化学专业考研试题参考答案万学海文一 填空题(每空0.6分,共30分)向某一含碳酸的水体加入重碳酸

6、盐，总酸度_增加_、无机酸度_减少_、CO2酸度_不变_、总碱度_增加_、酚酞碱度_不变_和苛性碱度_减少_。硝化细菌为_化能自养型_型细菌，严格要求_高水平的_氧；反硝化的重要条件是_氧分压较低，为兼_氧。水环境中污染物的光解过程可分为_直接光解_ 、 _敏化光解 、 _氧化反应_ 三类。光子能量公式为_E=hc/_ ，通常波长大于_700_nm的光就不能引起光化学离解，此时对应的化学键能是_167.4_KJ/mol。(h = 6.626*10-34J.s/光量子, c = 2.9979*1010cm/s)土壤碱化度为_ Na+离子饱和度，其产生过程为 _交换性阳离子的水解作用_ 作用 。受

7、氢体包括_分子氧_ 、 _有机物转化的中间产物_ 、 _某些无机含氧化合物_ 。有机磷农药的降解途径一般有_吸附催化水解_、_生物降解_、_光降解_。我国酸雨的关键性离子组分为_ SO42-，Ca2+，NH4+_。毒作用的生物化学机制包括_酶活性的抑制_ 、 _致突变作用_ 、 _致癌作用_ 、 _致畸作用_。有毒有机物的生物转化反应的主要类型有_氧化_ 、 _还原_ 、 _水解_ 、_结合_。大气颗粒物的去除过程可分为_干沉降_ 、 _湿沉降_。含碳化合物的厌氧分解过程中，在_产酸_细菌的作用下，生成_有机酸、醇等_中间产物，然后在_产氢菌、产乙酸菌及产甲烷细菌_细菌的作用下，生成_乙酸、甲

8、酸、氢气和二氧化碳及甲烷_。盐基饱和度为100%的土壤，其潜性酸度为_0_。丙酮酸在有氧条件下，通过_辅酶A _辅酶，转化为_乙酰辅酶A _，然后与_草酰乙酸_反应生成_柠檬酸_，进入_三羧酸_循环过程。16 物质通过生物膜的方式有_膜孔过滤_ 、 _被动扩散 、 _被动易化扩散_ 、 _主动转运_ 、_胞吞或胞饮_。17导致臭氧层耗损的典型物质有 NOx，HOx，ClOx，CFCs 。二 名词解释(每题2分,共18分)专属吸附：专属吸附现象是用来解释吸附过程中表面电荷改变符号，甚至使离子化合物吸附在同号电荷表面的现象，它是指在吸附过程中，除了化学键的作用，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起

9、作用。共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。氧化途径：饱和脂肪酸与辅酶A结合，形成脂酰辅酶A，羧基的位上的碳原子经历脱氢-加羟-羰基化等氧化过程，然后与辅酶A结合，形成乙酰辅酶A和少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程，如下例：大气颗粒物的三模态：依据空气动力学直径Dp来分，爱根（Aitken）核模（Dp0.05m）、积聚模（ 0.05m Dp2m）DLVO理论：DLVO理论把范得华吸引力和扩散层排斥力考虑为仅有的作用因素，它适用于没有化学专属吸附作用的电解质溶液中，而且假设颗粒的粒度均等、球体形状的

10、理想状态。这种颗粒在溶液中进行热运动，其平均功能为3KT/2，两颗粒在相互作用接近时产生几种作用力，即多分子范得华力、静电排斥力和水化膜阻力。总的综合作用位能为： VT=VR+VA 式中：VA由范得华力所产生的位能； VR由静电排斥力所产生的位能；生物浓缩系数(BCF)： BCF = Cb/CeCb：某种元素或难降解物质在机体中的浓度;Ce：某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。 电子活度：pE是平衡状态(假想)的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势，在还原性很强的溶液中，其趋势是给出电子。pE越小，电子的浓度越高，体系提供电子的倾向就越强； pE越大，电子的浓度越低，体系接受电

11、子的倾向就越强； 积累稳定常数：络合反应中，逐级反应的稳定常数的乘积，表示所包括的逐级反应加和后的效果。 光量子产率：化学物种吸收光量子后，进行光化学反应的光子占吸收总光子数之比，称为光量子产率； = 生成或破坏给定物种的摩尔数/体系吸收光子的摩尔数。三 公式推导(每题6分,共12分)1 推导水的氧化-还原限度，即电子活度(pE)与pH关系图中水的稳定区域界限。并计算在氧饱和时天然水体的电子活度(pE)，相应的氧化反应的pE0 = + 20.75。反应的pE0 = + 20.75。水的氧化限度水的还原限度： pE0=0.00氧饱和时，水中0.21*105Pa,将H+=10-7代入氧化限度式，得

12、，2 分析封闭体系与开放体系中CaCO3(s)在纯水中溶解时水体的pH 计算式的差异。四 简答题(每题4分,共16分)大气中丙烯与HO、O3的反应特征过程。（将加成、抽氢、二元自由基等特征表示出即可得满分）简述汞的微生物转化过程中辅酶的作用。微生物参与汞形态转化的主要途径是汞的甲基化作用。辅酶为甲基钴氨素，此辅酶把负甲基离子传递给汞离子形成甲基汞，本身变为水合钴氨素，后者由于其中的钴被辅酶FADH2还原，并失去水而转变为五个氮配位的一价钴氨素，最后，辅酶甲基四叶氢酸将正甲基离子转于五配位钴氨素，并从其一价钴上取得二个电子，以负甲基离子与之络合，完成甲基钴氨素的再生，使汞的甲基化能够顺利进行。举

13、例说明有些气体在水中的实际溶解量可以远高于亨利定律计算结果的原因。举溶解后发生离解反应的气体，如CO2、SO2。这些气体在液相中的分子形态可以和气相分压之间遵守亨利定律；但液相中的分子形态可以离解成离子形态，并建立平衡，增加了气体在水中的溶解量。4 简述光化学烟雾产生的条件、机理和过程条件：有引起光化学反应的紫外线；有烃类特别是烯烃的存在；有NOx参加；大气湿度低；强的阳光照射。机理和过程： A. 污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成 的起始反应。 B. 碳氢化合物、HO 、O等自由基和O3氧化，导致醛、酮醇、酸等产物以及重要的中间产物RO2 、HO2 、 RCO等自由基生成。 C. 过氧自

14、由基引起NO向NO2转化，并导致O3和PAN等生成。在光化学污染区，烃和NO的最大值发生在早晨交通繁忙时刻，这时NO2的浓度很低；随着太阳辐射的增强，NO2的浓度增大，在十点左右达到最大；此后，O3和醛类的浓度迅速增大，中午已达到较高浓度，它们的峰值通常比NO峰值晚出4-5h。五 计算题(每题10分,共10分)若有水A，pH为7.5，其碱度为5.38mmol.L-1，水B的pH为9.0，碱度为0.70mmol.L-1，若这两种水以V1:V2的体积比混合，问混合后pH的表达式方程(有关H+的方程)。(pH为7.5时：0 = 0.06626、1 = 0.9324、2 = 0.001383、 = 1

15、.069；pH为9.0时：0 = 0.002142、1 = 0.9532、2 = 0.04470、 = 0.9592)解： 总碱度 = CT(1 +2) + Kw/H+ H+CT = 1/(1 +22)总碱度 + H+ OH-令 = 1/(1 +22)当pH值在5-9范围内，总碱度1.0mmol/L时，H+ 、OH-项可以忽略不计，CT值与总碱度之间存在简化关系： CT = 总碱度依据题意，这两种水以V1：V2的体积比混合时，总碱度和碳酸盐总量不变总碱度混合 = （V1总碱度 pH=7.5 + V2 总碱度 pH=9.0）/( V1+ V2)CT混合= （V1CT pH=7.5 + V2CT

16、pH=7.5）/( V1+ V2)表示出总碱度混合 和CT混合总碱度混合 = CT混合(1混合+2混合) + Kw/H+混合H+混合将1混合和2混合用H+的方程表示，即最终的表达式也就可以表示出来。另一种考虑：如果该体系比较单纯，主要是以碳酸类组分为主，则可以考虑用电荷平衡(电中性原理)来计算，譬如体系混合后：无机阳离子 + H+混合 = HCO3-混合+ 2CO32-混合+OH-混合 = CT混合(1混合+22混合) + Kw/H+混合这里，无机阳离子实际上为混合后的碱度。六 综合题(每题7分,共14分)1 讨论水体颗粒的分配、吸附、絮凝作用的特征与区别。分配作用：水溶液中，土壤有机质对有机

17、化合物的溶解作用，而且在溶质的整个溶解范围内，吸附等温线都是线性的，与表面吸附位无关，只与有机化合物的溶解度相关，因而放出的吸附热量小。吸附作用：在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用活干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用，其吸附等温线是非线性的，并且存在着竞争吸附，同时，在吸附过程中往往要放出大量的热来补偿反应中熵的损失。絮凝作用：胶体颗粒的聚集叫凝聚或絮凝作用。主要涉及双电层的库仑作用力、多分子范德华力、水化膜阻力及空间位阻等作用。一般自然界颗粒聚集主要为异体絮凝作用，作用方式和机制很复杂。区别：相互作用对象不同，涉及环境化学机理不同，产生效果不同，即它们涉及的污染物的

18、环境化学行为也有不同之处。（同学需要具体分析一下）在目前的环境化学研究中，絮体也可以作为一种颗粒物而发生吸附或分配作用。2 讨论pc-pH图、pc-pE图、pE-pH图的含义、画法以及区别。pc-pH图：描述水环境物质浓度随pH的变化，可以看出在不同pH值下水环境中物质的浓度情况；一般是针对某一在不同pH下可以互相转化的系列物质，列出每一种成分与pH值的关系式，然后按照这些方程式画图。在涉及沉淀反应时可以确定沉淀区域及其边界。pc-pE图：描述水环境物质浓度随pE的变化，可以看出在不同pE值下水环境中物质的浓度情况；一般是针对某一在不同pE下可以互相转化（发生氧化还原反应）的系列物质，列出每一

19、种成分与pE值的关系式，然后按照这些方程式画图。pE-pH图：描述水环境中溶液的pE值随pH的变化，可以看出在不同pH值下溶液的pE（即氧化还原状态）情况；一般是针对某一在不同pE下可以互相转化（发生氧化还原反应）的系列物质，保持总浓度一定，列出每一种成分的pE与pH值的关系式，然后按照这些方程式画图，就会出现不同氧化还原区域及其边界。此图为优势区域图。区别：参数关系不同，针对反应不同，含义不同，使用范围和限制条件不同。（同学需要具体分析一下）2011环境化学专业考研试题及答案来源：万学教育一、名词解释1PTS2环境效应3标化分配系数( )4放射性活度5有害废物6土壤盐基饱和度7阈剂量(浓度)

20、8Bioaccumulation二、简答题1什么是环境问题?请简述当今人类面临的环境问题。2Describe the major soil components and their significances in environmental chemistry3什么是毒物的联合作用及其主要分为哪几类?4大气中有哪些重要的吸光物质，其吸光特征是什么?5叙述大气中含氮化合物、含卤素化合物的源和汇。6为什么水体pH较低时，鱼体内积累的甲基汞含量较高?三、应用环境化学原理分析下列问题1下图是C3H6、NO、空气(O2、N2)混合物经紫外线照射后的时间成分关系图。从图中可知，随NO和C3H6等初始反应

21、物的氧化消耗，NO2和醛量增加;当NO耗尽时，NO2出现最大值。此后，随着NO2的消耗(浓度下降)，O3和其他氧化剂如过氧乙酰硝酸酯(PAN)产生了。试利用大气环境化学原理分析可能发生的环境现象，并阐述其机制。2 假设你的朋友在深圳某燃煤火力发电厂附近投资了一个果园种植项目，但是产量一直不好，初步检测发现土壤呈明显酸性，收获的产品重金属含量过高，请你用所学的环境化学相关知识为你的朋友解释出现这些现象的可能原因。3 20XX年11月13日位于吉林省吉林市的中石油吉化公司双苯厂爆炸后造成松花江水体污染。为了确保哈尔滨市生产、生活用水安全，哈尔滨市政府决定于20XX年11月23日零时起，关闭松花江哈

22、尔滨段取水口，停止向市区供水，(该取水口位于爆炸现场下游)。11月24日国家环保总局宣布该水体污染物主要为苯、苯胺和硝基苯，并确定为重大环境污染事件。试应用环境化学原理分析该现象。参考答案一、名词解释1PTS：(PersistentToxicSubstances，PTS)：是指一类具有很强的毒性，在环境中难降解，可远距离传输，并随食物链在动物和人体中累积、放大，具有内分泌干扰特性的污染物，包括POPs和某些重金属污染物。2环境效应：自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化，称之为环境效应。3标化分配系数( )：为了在类型各异组分复杂的沉积物或土

23、壤中找到表征吸着的常数，引入标化分配系数。 ，其中 为分配系数， 为沉积物中有机碳的质量分数。4放射性活度：核衰变速率(-dN/dt)是表示核素放射性强弱的基本物理量，通常称为放射性活度，符合为A。A=A0e-lt5有害废物：是固体废物中危害较大的一类废物。是能对人体健康和环境造成现实危害或潜在危害的废物。6土壤盐基饱和度：土壤盐基饱和度：在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度。7阈剂量(浓度)：是指长期暴露在毒物下，会引起机体受损害的最低剂量(浓度)。8Bioaccumulation：是生物从周围环境(水、土壤、大气)和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超

24、过周围环境中浓度的现象。二、简答题1什么是环境问题?请简述当今人类面临的环境问题。答：指环境受到破坏而引起的后果，或是引起环境破坏的原因。大气污染;臭氧层破坏;酸雨侵袭;水体污染与水资源短缺;土地荒漠化;绿色屏障锐减;物种减少;海洋污染;固体废物污染;人口激增;全球变暖2 Describe the major soil components and their significances in environmental chemistry土壤由固、液、气三相物质组成。固相包括土壤矿物质和有机质，占土壤总重量的90%95%，占体积的50%左右。液相指土壤水份及所含的可溶物，也称土壤溶液，占土壤

25、体积的20%30%。气相指土壤空气，占土壤体积的20%30%。土壤中还有数量众多的细菌和微生物。因此，土壤是一个以固相为主的不均质多相体系，三相物质互相联系、制约，构成一个有机整体。土壤中与土壤污染化学行为关系密切的组分主要是矿物质、有机质和微生物。次生矿物是岩石经历化学风化形成的新矿物，其粒径较小，大部分以黏粒和胶体(粒径小于0.002mm)分散状态存在。许多次生矿物具有活动的晶格、强的吸附和离子交换能力，吸水后膨胀，有明显的胶体特征。次生矿物是构成土壤的最主要组成部分，对土壤中无机污染物的行为和归宿影响很大。腐殖质对土壤中有机、无机污染物的吸附、络合或螯合作用。土壤水分是植物吸收养料的主要

26、媒介,细孔隙比例大的土壤，往往通气条件较差。在这类土壤中，水分占优势，土壤空气的含量和组成不适于植物的最佳生长。3什么是毒物的联合作用及其主要分为哪几类?Independent:1+1=1+1.EachchemicalactsindividuallyAdditive:1+1=2.ThecombinedeffectofthechemicalsisequaltothesumofeachchemicalactingindependentlyAntagonistic:1+12.Thecombinedeffectoftwochemicalsismuchgreaterthanthesumoftheeffe

27、ctofeachagentactingindependentlyPotentiating(enhancing):1+02.Onesubstancewhichdoesnothaveatoxiceffectonacertainorgansystem,whenincombinationwithanotherchemical,makesthetoxiceffectgreater.4大气中有哪些重要的吸光物质，其吸光特征是什么?答：大气组分如N2、O2、O3、H2O和CO2等能吸收一定波长的太阳辐射。波长小于290nm的太阳辐射被N2、O2、O3分子吸收，并使其解离。故波长小于290nm的太阳辐射不能到

28、达地面，而8002000nm的长波辐射则几乎都被水分子和二氧化碳所吸收。因此，只有波长为300800nm的可见光能透过大气到达地面，这部分约占太阳光总能量的41%。5叙述大气中含氮化合物、含卤素化合物的源和汇。种类：大气中重要的含氮化合物有N2O、NO、NO2、NH3、HNO2、HNO3和氨盐;其中NO和NO2统称为总氮氧化物，是大气中最重要的污染物之一，它能参与酸雨及光化学烟雾的形成，而N2O是温室气体。来源氧化亚氮(N2O)：氧化亚氮是无色气体，主要来自天然源，由土壤中的硝酸盐经细菌脱氮作用产生：NO3-+2H2+H+1/2N2O+5/2H2ON2O的人为源主要是燃料燃烧和含氮化肥的施用。

29、转化：N2O的化学活性差，在低层大气中被认为是非污染性气体，但它能吸收地面辐射，是主要的温室气体之一。N2O难溶于水，寿命又长，可传输到平流层，发生光解作用：N2O+hN2+ON2O+ON2+O2N2O+O2NO最后一个反应是平流层中NO的天然源，而NO对臭氧层有破坏作用。天然源：氮氧化物(NOx)：大气中的NOx主要来自天然过程，如生物源、闪电均可产生NOx。自然界的氮循环每年向大气释放NO约4.30108t，约占总排放量的90%，人类活动排放的NO仅占10%。NO2是由NO氧化生成的，每年约产生5.3107t。人为源：NOx的人为源主要是燃料的燃烧或化工生产过程，其中以工业窑炉、氮肥生产和

30、汽车排放的NOx量最多。据估算，城市大气中三分之二的NOx来自汽车尾气等的排放。一般条件下，大气中的氮和氧不能直接化合为氮的氧化物，只有在温度高于1200时，氮才能与氧结合生成NO：N2+O22NO种类大气中卤代烃包括卤代脂肪烃和卤代芳烃，其中多氯联苯(PCB)及有机氯农药(如DDT、六六六)等高级卤代烃以气溶胶形式存在，而含两个或两个以下碳原子的卤代烃呈气态。氯氟烃类(CFCs)：对环境影响最大，需特别引起关注的卤代烃是氯氟烃类。来源CFCs主要被用作冰箱和空调的制冷剂，隔热用和家用泡沫塑料的发泡剂，电子元器件和精密零件的清洗剂等。转化排入对流层的氯氟烃类化合物不易在对流层被去除，它们唯一的

31、去除途径是扩散至平流层，在强紫外线作用下进行光解，其反应式可表示如下：CFXCl2+hCFXCl+Cl(X为F或Cl)(1)Cl+O3ClO+O2(2)ClO+OCl+O2(3)6为什么水体pH较低时，鱼体内积累的甲基汞含量较高?答：pH对甲基化的影响。pH较低(5.67，最佳pH=4.5时，有利于甲基汞的生成;pH较高时，有利二甲基汞的生成。由于甲基汞溶于水，pH值较低时以CH3HgCl形式存在，故水体pH较低时，鱼体内积累的甲基汞量较高。三、应用环境化学原理分析下列问题1下图是C3H6、NO、空气(O2、N2)混合物经紫外线照射后的时间成分关系图。从图中可知，随NO和C3H6等初始反应物的

32、氧化消耗，NO2和醛量增加;当NO耗尽时，NO2出现最大值。此后，随着NO2的消耗(浓度下降)，O3和其他氧化剂如过氧乙酰硝酸酯(PAN)产生了。试利用大气环境化学原理分析可能发生的环境现象，并阐述其机制。答：光化学烟雾定义形成机理12个反应试2假设你的朋友在深圳某燃煤火力发电厂附近投资了一个果园种植项目，但是产量一直不好，初步检测发现土壤呈明显酸性，收获的产品重金属含量过高，请你用所学的环境化学相关知识为你的朋友解释出现这些现象的可能原因。 燃煤火力发电厂：SOX，NOX，产生酸雨，土壤酸化 深圳是南方,我国南方的土壤本身偏酸性，因此缓冲性能差，受酸雨的影响会更严重 酸雨冲刷加速酸化过程，土

33、壤酸化加速土壤中铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子，影响植物可吸收的形态铝化合物;酸雨加速土壤矿物营养元素流失;改变土壤结构，影响作物正常发育;土壤pH下降会使土壤溶出更多重金属，对植物生长产生不利影响 发电厂烟气中还有大量重金属,汞、镉等,会通过大气沉降作用到土壤环境 产品中重金属来源包括，大气沉降来的和土壤中吸收的3.20XX年11月13日位于吉林省吉林市的中石油吉化公司双苯厂爆炸后造成松花江水体污染。为了确保哈尔滨市生产、生活用水安全，哈尔滨市政府决定于20XX年11月23日零时起，关闭松花江哈尔滨段取水口，停止向市区供水，(该取水口位于爆炸现场下游)。11月24日国家环保总局宣布该

34、水体污染物主要为苯、苯胺和硝基苯，并确定为重大环境污染事件。试应用环境化学原理分析该现象。答：有机污染物在水环境中的迁移转化污染物对生态的影响对人体健康的影响环境化学第一章 绪论1、环境：环境是指与某一中心事物有关（相适应）的周围客观事物的总和，中心事物是指被研究的对象。对人类社会而言，环境就是影响人类生存和发展的物质、能量、社会、自然因素的总和。1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，通过了人类环境宣言。2、构成环境的四个自然圈层包括土壤、岩石圈、大气圈和水圈3、为保护人类生存环境，联合国将每年的4月22定位 世界地球日 ，6月5日定位 世界环境日。4、环境保护的主要对象是由于

35、人类生产、生活活动所引起的次生环境问题，主要包括：环境污染 和生态破环 两个方面。5、环境问题：全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和发展的各种现象，称为环境问题。原生环境问题：自然力引发，也称第一类环境问题，火山喷发、地震、洪灾等。次生环境问题：人类生产、生活引起生态破坏和环境污染，反过来危及人类生存和发展的现象，也称第二类环境问题。目前的环境问题一般都是次生环境问题。生态破坏：人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著该变，如草原退化、物种灭绝、水土流失等。当今世界上最引人注目的几个环境问题 温室效应 、臭氧空洞 、酸雨 等是由大气污染所引起的。6、环境污染

36、:由于人为因素使环境的构成状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三个方面，其中化学物质引起的约占80%90%。环境污染物定义：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物。污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在状态。(五十年代日本出现的痛痛病是由 镉Cd 污染水体后引起的；五十年代日本出现的水俣病是由 Hg 污染水体后引起的)重要污染物(1)元素：Cr,Hg,As,Pb,Cl (2)无机物:CO,NOx,SO2,KCN(3)有机化合物和烃类:烷烃（饱和）

37、、芳香烃（苯环）、不饱和非芳香烃（不饱和，不带苯环）、多环芳烃 (4)金属有机和准金属有机化合物： 四乙基铅、三丁基锡(5)含氧有机化合物：环氧乙烷、醚、醇、醛、酮、酚、有机酸等(6)有机氮化合物：胺、腈、硝基苯、三硝基苯（TNT） (7)有机卤化物：氯仿（四氯化碳）、PCBs、氯代二恶英、氯代苯酚(8)有机硫化合物：硫醇类（甲硫醇）、硫酸二甲酯(9)有机磷化合物：有机磷农药、磷酸二甲酯、磷酸三乙酯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、液体污染物和固体废物；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。优先控制污染物：概念

38、:基于有毒化学物的毒性、自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素,从多种有机物中筛选出的优先控制物7、认识过程：20世纪60年代 人们只把环境问题作为污染来看待，没有认识到生态破坏的问题.； 20世纪70年代 1972年联合国，瑞典，斯德哥尔摩“人类环境会议”，将环境污染和生态破坏提升到同一高度看待；20世纪80年代 1987年，由挪威首相布伦特兰夫人组建的“联合国世界环境与发展委员会”发表了我们共同的未来；20世纪90年代 1992年，巴西，里约热内卢，联合国环境与发展大会，强调和正式确立了可持续发展的思想，并形成了当代的环境保护的主导意识。 8、自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成

39、污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化，称为环境效应。分为自然环境效应和人为环境效应。按环境变化的性质划分，（1）环境物理效应：由物理作用引起的环境效应即为环境物理效应。（2）环境化学效应：在各种环境因素影响下，物质间发生化学反应产生的环境效应即为环境化学效应。（3）环境生物效应：环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生物效应。9、污染物的迁移：污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程。迁移有机械迁移、物理化学迁移、生物迁移污染物转化：是指污染物在环境中通过物理、化学或生物作用导致存在形态或化学结构转变的过程。污染物质在环境中的三大转化途径为：化学转

40、化、光化学转化和生物转化。10、环境化学研究特点：（1）以微观研究宏观：从原子、分子水平，研究宏观环境圈层中环境现象和变化机制；（2）研究对象复杂：既有人为来源的也有天然来源的，处于环境开放体系内，多种环境因素同时相互作用，其研究需要多学科的结合。（3）物质水平低：mg/kg(ppm,10-6)、ug/kg(ppb,10-9) 11、根据环境化学的任务、内容和特点以及发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课？环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特征、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。环境化学以化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新

41、型科学。其内容主要涉及：有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态，潜在有害物质的来源，他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性；有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。目前，国界上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化学循环及其相互偶合的研究；重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。当前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

42、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；工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。第二章 大气环境化学1、大气成分：按浓度分成三大类：（1）主要成分，浓度在1%以上量级，包括氮(N2)，氧(O2)和氩(Ar)；（2）微量成分(也称次要成分)，浓度在1ppmv到1%之间，包括二氧化碳（CO2），水汽(H2O)，甲烷(CH4)，氦(He), 氖(Ne)，氪(Kr)等；（3）痕量成分，浓度在1ppmv以下，主要有氢(H2)，臭氧(O3)， 氙(Xe),一氧化二氮(N2O)，氧化氮(NO)，二氧化氮(NO2)，氨气(NH3)，二氧化硫(SO2)，一氧化碳(CO)以及气溶胶等等。此

43、外，还有一些大气中本来没有的，纯属人为产生的污染成分，它们目前在大气中的浓度多为pptv的量级，如氟氯烃类化合物(常记为CFCs)等。2、大气层的结构：对流层、平流层、中间层、热层、逸散层对流层特性：由于对流层大气的重要热源来自于地面长波辐射，因此离地面越近气温越高；离地面越远气温则越低。在对流层中，高度每增加100m，气温降低0.6。云雨的主要发生层，赤道厚两极薄。平流层特征：在平流层内，大气温度上热下冷，空气难以发生垂直对流运动，只能随地球自转产生平流运动，平流层气体状态非常稳定。在平流层内，进入的污染物因平流运动形成一薄层而遍布全球。中间层特征：在中间层中，由于层内热源仅来自下部的平流层

44、，因而气温随高度增加而降低，温度垂直分布特征与对流层相似；由于下热上冷，空气垂直运动强烈。热层特征：在热层中，温度随高度增加迅速上升。热层空气极稀薄，在太阳紫外线和宇宙射线辐射下，空气处于高度电离状态，该层也可以称为电离层。逸散层：800km以上高空；空气稀薄，密度几乎与太空相同；空气分子受地球引力极小，所以气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去。3、逆温由于过程的不同，可分为近地面的逆温、自由大气逆温。近地面的逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温自由大气逆温：乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温逆温的危害：在对流层中，由于低层空气受热不均，能够使气体发生垂直对流运动，致使对流层上下空气发生交换。

45、通过垂直对流运动，污染源排放的污染物能够被输送到远方，并由于分散作用而使污染物浓度降低。逆温现象经常发生在较低气层中，这时气层稳定性特强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用，对大气垂直流动形成巨大障碍，地面气流不易上升，使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散。4、气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关。5、大气污染源：自然因素：火山喷发：排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物；森林火灾：排放出CO、CO2、SO2、NO2；自然尘（风砂、土壤尘）；海浪飞沫：颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐。人为因素：工厂企业废气排放；交通运输：飞机、机动车、轮船尾气；燃油燃煤（农

46、村炉灶）；农业活动（农药喷洒）。6、大气中有哪些重要污染物及分类定义：大气污染物是指由于人类的活动或是自然过程所直接排入大气或在大气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质。城市中影响健康的主要大气污染物是二氧化硫（及进一步氧化产物三氧化硫、硫酸盐）、悬浮颗粒物（烟雾、灰尘、PM10、PM2.5、PM1.0）、氮氧化物、一氧化碳、挥发性有机化合物（碳氢化合物和氧化物）、臭氧、铅和其他有毒金属。分类：大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物；大气污染物按形成过程又可以分为一次污染物和二次污染物。一次污染物：是指由污染源直接排入大气环境中且在大气中物理和化学性质均未发生变化的污染物，

47、又称为原发性污染物：二次污染物：指由一次污染物与大气中已有成分或几种污染物之间经过一系列的化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物，又称为继发性污染物。 7、重要污染物来源及消除途径二氧化硫：燃烧。降水清除：雨除、冲刷；气相或液相氧化成硫酸盐；土壤：微生物降解、物理和化学反应、吸收；植被：表面吸收、消化摄取；海洋、河流：吸收硫化氢：火山喷射、海水浪花、生物活动等。氧化为二氧化硫（写去除反应）臭氧：在植被、土壤、雪和海洋表面上的化学反应氮氧化物：燃烧、尾气排放。土壤：化学反应；植被：吸收、消化摄取；气相或液相化学反应一氧化碳：不完全燃烧。平流层：与OH自由基反应；土壤：微生物活动；

48、二氧化碳植被：光合作用，吸收；海洋：吸收甲烷：燃烧、泄露、发酵。土壤：微生物活动；植被：化学反应、细菌活动；对流层及平流层：化学反应碳氢化合物：向颗粒物转化；土壤：微生物活动；植被：吸收、消化摄取8、影响大气污染物迁移的因素由染源排到大气中的污染物的迁移主要受到空气的机械运动、由天气形势和地理地势造成的逆温现象以及污染物本身的特性。9、基本气象要素： 气温、气压、湿度、风、云量10、燃烧过程中NO的生成量主要与 燃烧温度 和 空燃比 有关11、CFC-11和Halon1211d 分子式分别为 CFCl3 和 CF2ClBr 12、大气中的CH4主要来自 煤 、 石油 、 天然气 的排放。13、

49、大气中有哪些重要自由基?其来源如何?（产生：热裂解法、光解法、氧化还原法） 大气中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2 HO的来源：O3的光解：O3r 2O+H2O 2HO HNO2的光解：HNO2 +r HO +NO H2O2的光解： H2O2 +r 2HO清洁大气中HO.来源是O3，污染大气来源是HNO3和H2O。HO2的来源：主要来自醛特别是甲醛的光解 H2CO +r H + HCO H + O2 + M HO2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M 亚硝酸酯的光解：CH3ONO +r CH3O + NO CH3O + O2 HO2 + H2CO H2O2的光解：H

50、2O2 +r 2HO HO + H2O2 HO2 + H2OR的来源：RH + O R + HO RH + HO R + H2OCH3的来源：CH3CHO的光解 CH3CHO +r CH3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +r CH3 + CH3COCH3O的来源：甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO +r CH3O + NO 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 +r CH3O + NO2RO2的来源：R + O2 RO214、叙述大气中NO转化为NO2的各种途径。 NO + O3 NO2 + O2 HO + RH R + H2O R + O2 RO2NO + RO2 NO2

51、+ RORO + O2 RCHO + HO2 （R比R少一个C原子）NO + HO2 NO2 + HO15、氮循环主要通过 同化、 氨化、 硝化 和 反硝化等四个生物化学过程完成。16、分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应，大气光化学反应分为初级过程和次级过程。（光化学第一定律）当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂，即光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。其次，为使分子产生有效的光化学反应，光还必须被所作用的分子吸收，即分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。（光化学第二定律）光被分子吸收的过程是单光子过程，由于电子激发态分子的寿命 CH3H

52、 CH3Cl CH3Br CH3I18、含有NOx和CH化合物等一次污染物的大气，在阳光的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。（控制：控制反应活性高的有机物的排放；控制臭氧的浓度）特征：蓝色烟雾，强氧化性，具有强刺激性，使大气能见度降低，在白天生成傍晚消失， 高峰在中午。光化学烟雾形成的简单机制光化学烟雾形成反应是一个链反应，链的引发主要是NO2的光解。引发反应：自由基传递：碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因： 过氧酰基终止：19、说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。 烷烃可与大气中的HO和O发生摘氢反

53、应。RH + HO R + H2ORH + O R + HOR + O2 RO2RO2 + NO RO + NO2RO + O2 RCHO + HO2RO + NO2 RONO2另外：RO2 + HO2 ROOH + O2ROOH +r RO + HO稀烃可与HO发生加成反应，从而生成带有羟基的自由基。它可与空气中的O2结合成相应的过氧自由基，由于它有强氧化性，可将NO氧化成NO2，自身分解为一个醛和CH2OH。如乙烯和丙稀。CH = CH + HO CH2CH2OHCH3CH = CH2 CH3CHCH2OH + CH3CH(OH)CH2CH2CH2OH + O2 CH2(O2)CH2OHC

54、H2(O2)CH2OH + NO CH2(O)CH2OH + NO2CH2(O)CH2OH CH2O + CH2OHCH2(O)CH2OH + O2 HCOCH2OH + HO2CH2OH + O2 H2CO + HO2稀烃还可与O3发生反应，生成二元自由基，该自由基氧化性强，可氧化NO和SO2等生成相应的醛和酮。光化学反应的链引发反应主要是NO2的光解，而烷烃和稀烃均能使NO转化为NO2，因此烃类物质在光化学反应中占有很重要的地位。20、硫酸烟雾型污染：由于煤燃烧而排放出来的SO2颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。SO2转化为SO3的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、

55、氨的催化作用而加速，硫酸烟雾型污染属于还原性混合物，称还原性烟雾。SO2滴的催化氧化速度与金属离子浓度、PH、温度有关。21、硫酸烟雾（伦敦型烟雾）与光化学烟雾（洛杉矶烟雾）的比较：硫酸烟雾是还原型烟雾，发现较早，已出现多次，燃煤产生，冬季，低温高湿度弱光照，白天夜间连续；光化学烟雾是氧化型烟雾，发现较晚，汽车尾气，夏秋季，高温低湿度强光照，白天。22、二氧化硫的氧化：直接光氧化、被自由基氧化、被氧原子氧化23、酸雨：雨水的pH值约为5.6，可看作未受污染的大气降水的pH背景值，并作为判断酸雨的界限。影响酸雨形成的因素主要有：酸性污染物的排放及其转化条件。大气中NH3的含量及其对酸性物质的中和

56、性。大气颗粒物的碱度及其缓冲能力。天气形势的影响。降水的化学组成：大气中固定成分、无机物、有机物、光化学反应物、不容物。酸雨化学组成：硫酸硝酸钙离子。锰铜矾催化。24、酸雨的主要成分是什么？其产生的主要机制？酸雨的主要危害有哪些？如何控制？酸雨中含有多种无机酸和有机酸，主要是硫酸和硝酸。酸雨多成于化石燃料的燃烧：SH2SO4S+O2（点燃）SO2SO2+H2OH2SO3（亚硫酸）2H2SO3+O22H2SO4（硫酸）总的化学反应方程式：S+O2（点燃）SO22SO2+2H2O+O22H2SO4氮的氧化物溶于水形成酸： a.NOHNO3（硝酸）2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO

57、总的化学反应方程式：4NO+2H2O+3O24HNO3b.NO2HNO3总的化学反应方程式：4NO2+2H2O+O24HNO3危害：酸雨可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；也会使土壤酸化，抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；可能危及人体健康。控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。 目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有： 1、原煤脱硫技术2、优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。 3、改进燃煤技术，减少燃煤过

58、程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。4、对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。5.开发新能源，如太阳能，风能，核能，可燃冰等，25、CO2象温室的玻璃一样，允许太阳光中可见光照射到地面，并阻止地面重新辐射的红外光返回外空间，CO2起单向过滤器作用，大气中CO2吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。能引起温室效应的气体称温室气体。有二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、四氯化碳和氟氯烃 CFC 11，CFC 12等都是温室气体。26、温室效应机理及危害？由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象。温室效应主要是由于现代化工业社

59、会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳等温室气体进入大气造成的。二氧化碳等温室气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。它会带来以下列几种严重恶果：1) 地球上的病虫害增加；2) 海平面上升；3) 气候反常，海洋风暴增多；4) 土地干旱，沙漠化面积增大。27、为加强世界范围内温室气体的控制，1997年12月世界一百四十多个国家和地区通过的 京都议定书 协议于05年2月16日正式生效。28、消耗臭氧层物质(ODP)既有天然源，又有人工源。其人工源主要包括： 哈龙、 氟利昂 、

60、 氟氯烃等物质臭氧层破坏的化学机理:平流层O2光解,臭氧层形成：（平流层中氮氧化物来源：一氧化二氮的氧化、超音速和亚音速飞机的排放、宇宙射线的分解，还有HOx.CIOx.）总反应臭氧的消耗：（光解）（生成O3的逆反应）当水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等进入平流层后加速O3的消耗，起到催化的作用。导致臭氧层破坏的催化反应过程：总反应Y -直接参加破坏O3的催化活性物种，包括NOX、HOX、ClOX等29、大气：各种固体或液体均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，也是气溶胶体系。气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物（分散性、凝聚性、形成气溶胶性）。颗粒物的去除途径：干沉降、湿沉降干沉降：指颗粒