环境化学复习题及答案.doc

环境化学参考答案

    一、名词解释

    1气温垂直递减率：

    气温随高度的变化通常以气温垂直递减率(Г)表示，即每垂直升高100m，气温的变化值：

    T－绝对温度，K；Z－高度。

    2光化学反应：光化学反应:一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应，称为光化学反应。

    3吸附等温线：在恒温等条件下，吸附量Q与吸附物平衡浓度c的关系曲线称为吸附等温线，其相应的数学方程式称为吸附等温式。适用于水体颗粒物对污染物的吸附等温式有Henry型、弗莱特利希(Freundlich)和朗格缪尔(Langmuir)三种等温式。

    4盐基饱和度：盐基饱和度（％）＝交换性盐基总量/阳离子交换量X100％

    5生物放大：同一食物链上的高营养级生物，通过吞噬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

    6天然水的碱度：指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受质子H+的物质总量。

    7Kow：辛醇-水分配系数，既化学物质在辛醇中浓度和在水中浓度的比例。

    8标化分配系数：表示有机毒物在沉积物（或土壤）与水之间的分配系数，以有机碳为基础。Koc=Kp/Xoc。

    二、回答下列问题

    1过氧自由基HO2?的主要来源有哪些？

    HO2?的主要来源是大气中甲醛(HCHO)的光分解：

    HCHO+hν→H?+HC?O

    H?+O2→HO2?

    HC?O+O2→CO+HO2?

    2简述大气污染物的汇的机制

    重力沉降，与植物、建筑物或地面(土壤)相碰撞而被捕获(被表面吸附或吸收)的过程，统称为干沉降。

    大气中的物质通过降水而落到地面的过程称为湿沉降。

    污染物在大气中通过化学反应生成其他气体或粒子而使原污染物在大气中消失的过程，称为化学去除

    3简述环境污染物的三致作用。

    三致作用定义；

    致突变作用；

    致癌作用；

    致畸作用。

    4简述土壤的缓冲性能及其原理。

    答：定义：土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定，为植物生长和土壤生物的活动创造比较稳定的生活环境。

    溶液的缓冲作用：

    无机酸（碳酸等）+有机酸（腐殖酸、其他）

    酸酸和碱

    胶体的缓冲作用：

    对酸的缓冲作用：胶体-M+HCl胶体-H+MCl

    对碱的缓冲作用：胶体-H+MOH胶体-M+H2O

    Al离子对碱的缓冲作用：<pH5.5

    5水中有机污染程度的指标是什么？并分别加以说明。

    答：水体中有机污染物的种类繁多、组成复杂，现代分析技术难以分别测定它们的含量。因此，只能利用它们共同的特点，用一些指标间接反映水体中有机物的污染程度。

    常见的指标有：溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量。

    6简要回答河流中的泥沙对重金属的迁移转化的影响，并举例加以说明。

    答：（1）河流泥沙中主要有蒙脱石、高岭石、伊利石等，其中粒径小于50μm的占82%；研究表明，泥沙的粒径越小，比表面越大，吸附重金属的量也越大；当重金属浓度不变时，随着河流泥沙量增大，对重金属的吸附量增大；河流泥沙对重金属离子的吸附符合弗莱特利希等温线；

    （2）泥沙对重金属离子的吸附量随pH的升高而增大；河水pH8.3左右，重金属离子在此条件下有不同程度的水解、沉淀、配合和被悬浮物吸附，控制了河水中可溶性重金属离子的浓度；

    （3）泥沙中有机质含量随季节而变化，悬浮物中有机质大于沉积物中有机质的含量，泥沙中重金属的吸附量与有机质的含量呈正相关；重金属在河水、悬浮物、沉积物中的分配比是：悬浮物大于沉积物，而沉积物和悬浮物远远大于河水中重金属含量。

    由此可见，河流中泥沙对重金属的迁移转化有很大的影响。
    三、计算题

    有如下两个单体系，其中一个是Cu2+、Cu+（pE0=5.82，[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L），另一个是Fe3+、Fe2+（pE0=13.05，[Fe3+]=10-3mol/L，Fe2+=0.1mol/L）。如果各取1升，将其成为一个混合体系，并假定Fe3+被Cu+还原完全，试计算哪个体系是决定电位？

    解：有两个单体系

    Cu2++e===Cu+pE0=5.82

    当[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L时，

    pECu2+/Cu+=4.82

    Fe3++e=Fe2+pE0=13.05

    当[Fe3+]=10-3mol/L，Fe2+=0.1mol/L时，

    pEFe3+/Fe2+=11.05

    如果各取1升，将其成为一个混合体系，并假定Fe3+被Cu+还原完全，则有

    [Fe3+]=（10-3-10-4）/2=4.5×10-4mol/L

    [Fe2+]=（10-1+10-4）/2=5.005×10-2mol/L

    混合体系的电位为：

    pE混合=pEFe3+/Fe2+=pE0Fe3+/Fe2++lg[Fe3+]/[Fe2+]

    =(13.05+lg4.5×10-4/5.005×10-2=11.00

    由上可知，混合体系的pE处在铜单体系与铁单体系电位之间，并与含量较高的铁单体系的电位相近。所以铁体系为决定电位。

    四、分析论述题

    1．某市一家铅锌冶炼厂的含铅废水经化学处理后排入水体中，排污口水中铅的含量为0.3～0.4mg/L，而在下流500m处水中铅的含量只有3～4μg/L，试分析其原因？

    (1)含铅废水的稀释、扩散；

    （2）水体中胶体物质对重金属的吸附作用：

    无机胶体：

    次生黏土矿物；铁、铝、硅、锰等水合氧化物；

    有机胶体：蛋白质、腐殖质。

    （3）氧化－还原转化：各价态之间的相互转化；

    （4）溶解和沉淀反应：

    （5）配合反应:无机配体：OH-Cl-CO32-HCO3-F-S2-

    有机配体:氨基酸、糖、腐殖酸

    生活废水中的洗涤剂、清洁剂、NTA、EDTA、农药等

    （6）生物甲基化作用.

    （7）生物富集作用

    2．确定酸雨pH界限的依据是什麽？

    （1）酸雨是最常见酸性降水，酸性降水是指通过降水，如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。这种降水过程称湿沉降。

    （2）降水pH主要推导方程式。

    （3）多年来国际上一直把pH值为5.6作为判断酸雨的界限，pH值小于5.6的降雨称为酸雨。

    （4）通过对降水多年观察，对pH值为5.6作为酸性降水的界限以及判别人为污染界限有了不同观点，主要因为：

    a，在清洁大气中，除有CO2外还存在各种酸、碱性气态和气溶胶物质，它们通过成云和降水冲刷进入雨水中，降水酸度是各物质综合作用的结果；

    b，硝酸和硫酸并不都是人为源；天然源产生的SO2等都可进入雨水；

    c，空气中碱性物质中和用，使得空气中酸性污染严重的地区并不表现出来酸雨；

    d，其他离子污染严重的降水并不一定表现强酸性。

    3．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：汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等

    一次污染物在阳光中紫外线照射下发生光化学反应生成一些氧化性很强的O3、醛类、

    PAN、HNO3等二次污染物。人们把参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有气体和颗粒物)所形成的烟雾，称为光化学烟雾。

    可以认为上述反应是大大简化了的光化学烟雾形成的基本反应。1986年Seinfeld用12个化学反应概括了光化学烟雾形成的整个过程：

    引发反应：NO2+hν→NO+O

    O+O2+M→O3+M

    NO+O3→NO2+O2

    链传递反应：RH+?OH→RO2?+H2O

    RCHO+?OH→RC(O)O2?+H2O

    RCHO+hν→RO2?+HO2?+CO

    HO2?+NO→NO2+?OH

    RO2?+NO→NO2+R′CHO+HO2?

    RC(O)O2?+NO→NO2+RO2?+CO2

    终止反应：?OH+NO2→HNO3

    RC(O)O2?+NO2→RC(O)O2NO2

    RC(O)O2NO2→RC(O)O2?+NO2