环境化学参考答案

名词解释环境化学: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措施的科学。它既是环境科学的关键构成部分，也是化学科学的一种新的重要分支逆温：在对流层中、气温一般是随高度增长而减少。但在一定条件下会出现反常现象。在对流层中，当大气的温度伴随高度的增长而增长，则出现了逆温现象。这可由垂直递减率(Γ)的变化状况来判断。当Γ＜0时，称为逆温气层。水体富营养化：水体由于某些营养元素超标，导致藻类疯长，某些藻类可以释放藻毒素。此外，藻类尸体分解引起水体溶氧下降，水体发臭，水生生物死亡等水体综合污染现象。土壤潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处在吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子互换作用进入土壤溶液后，即可增长土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值减少。移码突变：在正常的DNA分子中，某位点插入或者缺失的碱基数目为非3的倍数，导致该点之后的蛋白质三联体密码子阅读框发生变化，从而使一系列基因编码序列产生移位错误的变化，这种现象被称为移码突变。环境修复：对被污染的环境采用物理、化学与生物学技术措施，使存在于环境中的污染物浓度减少或毒性减少或完全无害化。生物放大：是指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。生物富集：是指生物通过非吞食方式，从周围环境（水、土壤、大气）蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。光化学烟雾：光化学烟雾是氮氧化物及碳氢化合物等一次污染物，在太阳光照射下，经光化学反应形成臭氧（或醛类、或含氧自由基）等具有氧化性质的二次污染物，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。超积累植物：超积累植物（hyperaccumulator），是指对重金属的吸取量超过一般植物100倍以上的植物，超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb含量一般在110mg/kg(干重)以上，积累的Mn、Zn含量一般在10mg/kg(干重)以上。土壤胶体双电层：土壤胶体微粒具有双电层，微粒的内部称微粒核，一般带负电荷，形成一种负离子层（即决定电位离子层）,其外部由于电性吸引，而形成一种正离子层（又称反离子层，包括非活动性离子层和扩散层），即合称为双电层。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，必须有此外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机污染物才能被降解，这种现象称为共代谢。内分泌干扰物：内分泌干扰物(EndocrineDisruptingChemicals，即EDCs)，也称为环境激素（EnvironmentalHormone），是一种外源性干扰内分泌系统的化学物质，指环境中存在的能干扰人类或动物内分泌系统诸环节并导致异常效应的物质，它们通过摄入、积累等多种途径，并不直接作为有毒物质给生物体带来异常影响，而是类似雌激素对生物体起作用，虽然数量很少，也能让生物体的内分泌失衡，出现种种异常现象。此类物质会导致动物体和人体生殖器障碍、行为异常、生殖能力下降、幼体死亡、甚至灭绝。大气环境二次污染物：大气二次污染物，是大气污染物的一类，是多种一次污染物在大气中互相作用或与大气的正常组分发生化学反应，以及在太阳能（如紫外线）参与下所能引起的光化学反应而产生的，与一次污染的理化性状完全不一样的新的大气污染物。此类物质的毒性一般比一次污染物为高，如SO3(H2SO4)、HNO3、硫酸盐、硝酸盐、丙烯醛、过氧乙酰硝酸酯（PNA）、臭氧（O3）等。阳离子互换量：土壤阳离子互换量(CEC)CationExchangeCapacity在一定pH值(=7)时，每公斤土壤中所具有的所有互换性阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、H+、Al3+等)的厘摩尔数(potentialCEC)。常用单位：cmol(+)/kg土，国际单位：mmol/kg土，CEC的大小，基本上代表了土壤也许保持的养分数量，即保肥性的高下。阳离子互换量的大小，可作为评价土壤保肥能力的指标。阳离子互换量是土壤缓冲性能的重要来源，是改良土壤和合理施肥的重要根据。Kow：有机化合物的正辛醇-水分派系数（KOW）是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值。它反应了化合物在水相和有机相之间的迁移能力，是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数。KOW与化合物的水溶性、土壤吸附常数和生物浓缩因子等亲密有关。温室效应：CO2等气体（统称温室气体）如温室的玻璃同样，它容许来自太阳的可见光射到地面，也能制止地面重新辐射出来的红外光返回外空间。因此，温室气体起着单向过滤器的作用，吸取了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。敏化光解：一种光吸取分子也许将它的过剩能量转移到一种接受体分子，导致接受体反应，水体中存在的天然物质(如腐殖质等)被阳光激发，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应，这种反应就是光敏化作用。简答1：试述酸雨的重要成分、形成机理及危害酸雨是由于空气中二氧化硫和氮氧化物等酸性污染物引起的pH值不不小于5.6的酸性降水。酸雨的形成包括两个大过程，即排入大气中的酸性物质（SO2、NOX）被氧化后与雨滴作用，或在雨滴形成过程中同步被吸取氧化，雨滴降落（冲刷）过程中把酸性物质一起冲刷下来；二氧化硫变为硫酸的关键的一步是被氧化成三氧化硫，然后再与水作用成硫酸，其形成机理如下：（1）被光化学氧化剂氧化。SO2通过波长290至400nm光的作用下，发生光化学反应，形成SO3，其简化的反应为：SO2hvSO2SO2+1/2O2—SO3SO3+H2O—H2SO4（2）大气中有充足的氧，有一定的水分和微粒，包括多种金属元素。在这样的状况下，某些还原性污染物在金属的触媒作用下，易产生氧化作用，即:SO2+1/2O2——SO3(在Fe、Mn的催化作用下，详细为：SO2+Mn2+——MnSO32+2MnSO32++O2——2MnSO32+MnSO32++H2O——Mn2++H2SO4)的氧化也是从与OH的反应开始的。SO3+H2O——H2SO4（3）被空气中的固体粒子吸附和催化，形成硫酸烟雾。有关NO3_的形成，理查德认为重要由羟基团引起的。夜间和秋季阳光较少，NO3-的形成与O3有关。威纳德认为白天的HO-基团和夜间的O3对NO2形成硝酸盐的反应也许是：NO2+O3==NO3+O2,NO3+NO2+M==N2O5+M,N2O5+H2O==2HNO3。NO2易被吸取到颗粒物中。所生成的气态HNO3再通过许多途径生成硝酸盐。其中包括均相反应过程，例如气态NH34直接与气态HNO3反应生成NH4NO3。大气中的微粒及液滴均在形成硝酸盐气溶胶的过程中起增进作用NH3+NHO3——NH4NO3（4）气、液、固相的多项反应（非均相氧化反应）。多项反应有：水滴中过度金属的催化氧化反应；液相中强氧化剂如H2O2、O3等的氧化；NOX、SO2和固体颗粒尤其是与煤炭颗粒碰撞的表面氧化等。危害：酸雨减少土壤和湖泊的PH值，同步酸化也能导致树木的死亡，并有毒金属（如铅和汞等）从土壤和沉急务、沉积物中释放出来。酸雨在国外被称为“空中死神”，其潜在的危害重要表明在四个方面：一、对水生系统的危害，会丧失鱼类和其他生物群落，变化营养物和有毒物的循环，使有毒金属溶解到水中，并进入食物链，使物种减少和生产力下降。二、对陆地生态系统的危害，重点表目前土壤和植物。对土壤的影响包括克制有机物的分解和氮的固定，淋洗钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化。对植物，酸雨损害新生的叶芽，影响其生长发育，导致森林生态系统的退化。三、对人体的影响。一是通过食物链使汞、铅等重金属进入人体，诱发癌症和老年痴呆；二是酸雾侵入肺部，诱发肺水肿或导致死亡；三是长期生活在含酸沉降物的环境中，诱使产生过多氧化脂，导致动脉硬化、心梗等疾病概率增长。四、对建筑物、机械和市政设施的腐蚀。简答4：试述土壤中氮的迁移转化过程如下简朴简介土壤中氮的迁移转化过程。假定有机氮完全被截留在土壤中达一定的深度，那么氮的迁移重要是指通过矿化过程后来的氮及加到表层土中的无机氮，并假定污水的次生流出物90%～95%的氮是NH4+，污水中也许存在天然肥料或腐败物质。土壤中氮的重要迁移转化过程(图45)如下：(1)在碱性条件下，进入土壤中NH4+转变成NH3，挥发至大气中，由于多数植物可吸取运用NH4+，也使一部分氮从土壤中迁出。(2)被土壤胶体吸附，NH4+可通过离子互换作用被土壤中的黏土矿物或腐殖质吸附。(3)硝化作用，假如土壤中有足量的含氮有机物、足量的氧、适量的碳源及必要的湿度和温度条件，就能产生硝化作用，使NH4+逐渐转化为NO2-、NO3-。提高了氮的流动性，使之易进入土壤深处，除非被某些植物的根吸取而被截止。土壤中硝酸盐的含量与土的深度和雨量有关。雨量愈小，土壤表层中的硝酸盐含量愈高；在土壤深处，硝酸盐含量迅速减少。(4)去氮作用，包括化学和微生物去氮作用。去氮作用要有足够的能源，并有还原性物质存在；温度、pH对去氮作用也很重要。例如，25℃如下去氮作用速度便减小，至2℃时便趋于零；pH＜5时，去氮作用便中断。去氮作用似乎是有害的，但当氮过量时，尤其是在植物根部不能到达的深度就显得重要。因此，当土壤氮污染时，去氮过程是十分有利的，而土壤用水浸泡可以导致十分有利的去氮条件。此外，土壤的渗水作用也可使相称数量的氮流失。要尽量控制化学肥料的用量，防止氮污染。土壤中氮的迁移转化过程如图4-5所示。简答8：简述湖泊富营养化的重要污染源类型及富营养化发生的重要机理(一)水体富营养化的机理

水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不一样，水面往往展现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。

1过程是这样的：大量有机废物(重要是N、P，如大量使用氮肥磷肥和含磷洗衣粉以及有机残渣残液等)被排入水体，水体有机物过多(N、P的作用最突出)，藻类大量繁殖，继后大量死亡，残败物加原有有机成分，使水体有机成分更多，微生物(重要是厌氧型)迅速繁殖，分解有机物，水体含氧量急骤下降，其他的鱼、虾等水生生物也大量死亡。这种现象若发生在河流、湖泊叫水华，发生在海洋叫赤潮。

2．水体富营养化的机理：在地表淡水系统中，磷酸盐一般是植物生长的限制原因，而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质，往往是这些水系统中含量有限的营养物质，例如，在正常的淡水系统中磷含量一般是有限的，因此增长磷酸盐会导致植物的过度生长，而在海水系统中磷是不缺的，而氮含量却是有限的，因而含氮污染物加入就会消除这一限制原因，从而出现植物的过度生长。生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都具有大量的氮、磷及其他无机盐类。天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛生长，尤其是蓝藻和红藻的个体数量迅速增长，而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，伴随富营养化的发展，最终变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速，生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不停消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物分解，不停产生硫化氢等气体，从两个方面使水质恶化，导致鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放入水中，供新的一代藻类等生物运用。因此，富营养化了的水体，虽然切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。

有关水体富营养化问题的成因有不一样的见解。多数学者认为氮、磷等营养物质浓度升高，是藻类大量繁殖的原因，其中又以磷为关键原因。影响藻类生长的物理、化学和生物原因(如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH值，以及生物自身的互相关系)是极为复杂的。因此，很难预测藻类生长的趋势，也难以定出表达富营养化的指标。目前一般采用的指标是：水体中氮含量超过0.2-0.3ppm，生化需氧量不小于10ppm，磷含量不小于0.01-0.02ppm，pH值7-9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个，表征藻类数量的叶绿素-a含量不小于10μmg/L。水华是淡水中的一种自然生态现象。绝大多数的水华是仅由藻类引起的，如蓝藻、绿藻、硅藻等；也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。淡水中富营养化后，水华频繁出现，面积逐年扩散，持续时间逐年延长。淡水中水华导致的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻水华的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。水华是什么当藻类大量生长时，这些藻类能释放出毒素——湖靛，对鱼类有毒杀作用。“安之星”净水机，可以有效地净化此类毒素。虽然藻类生长很快，但因水中的营养盐被用尽，它们也很快的死亡。藻类大量死亡后，在腐败、被分解的过程中，也要消耗水中大量的溶解氧，并会上升至水面而形成一层绿色的黏质物，使水体严重恶臭。而导致水华现象的出现，重要原因还是水域沿线大量施用化肥、居民生活污水和工业废水大量排入江河湖泊，致使江河湖泊中氮、磷、钾等含量上升。

导致水华发生的重要的原因之一就是水体的富营养化。

湖泊等水体的富营养化仍然是我国目前以及此后相称长一段时期内的重大水环境问题。研究蓝藻水华的形成机制，对于科学预测湖泊中蓝藻水华的产生，并采用对应措施减少其带来的影响具有重要的生态和环境意义。为探索富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理，综述了目前对我国大型浅水湖泊蓝藻水华成因研究现实状况和对水华形成机理的一般认识。分析了导致蓝藻水华形成的化学、物理和生物等重要环境原因，论述了蓝藻，尤其是微囊藻成为水华优势种的也许原因。认为对水华的形成需要全面认识，营养盐浓度的升高也许仅是蓝藻水华形成、且人们可以加以控制的原因之一。在探索水华成因时，不能仅仅局限于夏季蓝藻水华发生时环境特性的研究与观测，而应当提前关注蓝藻的越冬生理生态特性、春季复苏的生态诱导因子及其阈值以及在复苏后，蓝藻怎样在生长过程中形成群体，并逐渐成为湖泊水生生态系统中的优势种乃至形成水华的