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1、环境化学习题集资料1-1、环境污染：由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质或质量下降，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。具体说，环境污染是指有害物质对大气、水质、土壤和动植物的污染，并达到致害的程度，生物界的生态系统受到不适当的干扰和破坏，不可再生资源被滥采滥用，以及因固体废物、噪声、振动、恶臭、放射线等造成对环境的损害。1-2、环境污染物：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。1-3、环境效应：自然过程或人类的生产、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。1-4、造成环境污染的因素有：物理因素、化学因素

2、和生物因素三个方面，其中以化学因素为主。1-5、环境化学是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方法的科学。1-6、按人类社会活动不同功能产生的污染物，可分为：工业污染物、农业污染物、交通运输污染物、生活污染物四类，（也叫四种污染源）。1-7、环境效应按环境变化的性质可分为：环境物理效应（如温室效应、城市热岛效应、电磁辐射、噪声等），环境化学效应和环境生物效应。1-8、污染物在环境中的迁移主要有：机械迁移、物理-化学迁移和生物迁移三种。1-9、其中物理化学迁移的主要方式有：（无机污染物的）溶解-沉淀、氧化-还原、吸附-解吸、水解、配位（螯合）；（有机污染

3、物的）化学分解、光化学分解、生物降解。1-10生物迁移的形式主要有：吸收、生物积累（生物富集、生物放大）、代谢、生长、死亡。1-11、环境问题（名词）：是指包括一切形式的环境恶化或对生物圈的一切不利影响。2-1、按大气温度随垂直高度的变化情况，一般将大气层分为四层，按从低到高的顺序分别为：对流层、平流层、中间层、热层，再往上称为逸散层。2-2、对流层中，大气温度正常情况下，高度增加，气温下降。2-3、气温垂直递减率：对流层中气温T随高度H的增加而下降，温度随高度下降的速率称为气温垂直递减率，约为-0.65/100m。（或：对流层中，垂直高度每上升100m，气温的降低值）。2-4、逆温层：对流层

4、中，气温随高度的增加而增加的一层称为逆温层；等温层：气温不随高度的变化而变化的一层。）2-5、气温的干绝热减温率：对一个干燥或未饱和的湿空气气块，在大气中绝热每上升100m温度的降低值。（约为0.98，如气块在大气中下降100m，气块升温 0.98，通常可近似取为1。而这个现象与周围温度无关）。2-6、大气稳定度：大气垂直运动的增强或减弱。大气稳定度取决于气温垂直递减率与气团干绝热减温率的相对大小。2-7、气温垂直递减率小于气团干绝热减温率，即rrd时 不论由某种气象因素使大气作垂直上下运动，它的运动趋势总是远离平衡，大气的这种状态称为不稳定的状态。2-9、气温垂直递减率等到于气团干绝热减温率

5、即r=rd时，气块因受外力作用上升或下降，气块温度与外部的大气温度始终保持相等，气块被推到那里就停在那里。这时的大气状态称为中性状态。2-10、当大气处于稳定状态时湍流受到抑制，大气对污染物的扩散稀释能力弱；当大气处于不稳定状态时，湍流得到充分发展，扩散稀释能力增强。2-11、高架源排烟的烟云可有5种扩散类型：翻卷型（波浪型）发生条件：r 0，rrd，大气处于不稳定状态，对流强烈； 锥型发生条件：r 0，rrd，大气处于中性或弱不稳定状态。扇型（长带型）发生条件：r 0，rrd，出现逆温层，大气处于稳定状态。屋脊型（上扬型）发生条件：排放口上方r 0，rrd，大气处于不稳定状态；排放口下方r

6、0，rrd，大气处于稳定状态。漫烟型（熏烟型）发生条件：排放口上方r 0，rrd， 大气处于稳定状态；排放口下方r 0，rrd，大气处于不稳定状态。2-12、城市热岛效应：城市内大量人工构筑的混凝土路面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面的温度明显高于自然下垫面。其次城市中机动车辆多交通拥挤，加上工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知的温室效应，引起城市大气的进一步升温。 第三、城市人工热源较多，工厂、

7、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，都会向大气排放废热。由于上述原因，使得城市气温明显高于周围郊区气温。2-13、光化学第一定律或格罗塞斯德雷珀（GrothousDraper）定律：“只有被体系吸收的光，对发生光化学反应才是有效的。”2-14、光化学第二定律或斯塔克爱因斯坦（StarkEinstein）定律：“在光化学反应的初级过程中，体系每吸收一个光子，只能活化一个分子（或原子）。”2-15、根据光化学第二定律，吸收1mol光子能活化1mol分子。1mol光子的能量称为1爱因斯坦（E）。当波长的单位用nm时,1mol光子的能量E1.196105/ kJ/mol。2-16、在光化学

8、反应中，只有当分子吸收的光能超过化学键能时，才有可能使化学键断裂而发生解离反应。已知化学键的键能，根据式：E N0h N0hc/可以计算对应的光的波长，只有当体系吸收的光的波长小于等于该值时，才可能使该化学键断裂，这一波长称为该化学键的断裂波长。2-17、O3 主要分布于高度为1560km之间的大气层中，在1535km的范围内浓度最高，其浓度分布由下列四个反应控制：O2 h O OO O2 M O3 MO3 h O2 OO O3 2O22-18、在50km以下，O3起着重要的吸光作用，对太阳辐射的200300nm的紫外线的强烈吸收。O3吸收紫外辐射后发生离解反应。O3 h O2 OO3主要吸收

9、来自太阳波长小于290nm的紫外光，对于波长大于290nm的光吸收较弱，因此波长大于290nm的紫外光有可能透过臭氧层进入对流层并辐射到地面。2-19、一次污染物（原生污染物）：由污染源直接排放出的污染物； 二次污染物（次生污染物）：由一次污染物经过某些化学变化后的产物。2-20光化学烟雾：经研究表明光化学烟雾是由汽车尾气排放物和燃烧石油引起的。随着工业的发展和汽车使用量的增加，光化学烟雾已成为工业发达国家严重的空气污染问题。美国生物有机化学家HaggenSmit认为：光化学烟雾是由烃类化合物和氮氧化物，在光照条件下发生光化学反应后的反应物和产物的混合物，属于大气中的二次污染物。其特征是具有强

10、烈的刺激性，白色烟雾，有时带紫色或黄褐色，可使大气能见度降低，具有强烈的氧化性，导致某些物质损坏，如橡胶龟裂、植物叶片变白面枯萎，使人的眼睛红涩疼痛，刺激人的喉咙，并损害人的肺部功能。2-21：光化学烟雾的形成机理（文字叙述）（l）NO向NO2转化是产生“光化学烟雾”的关键：空气中痕量的NO2来源于燃料燃烧，低层大气中一旦NO2出现，在光化学作用下，NO2发生光解反应产生O3，NO和O3作用又产生是NO2，而低层大气中O3主要是由NO2的光解产生。因此，大气中NO2、O3和NO之间的反应形成了循环。此反应前已述及，但如果天气中仅仅发生氮氧化物的光化学反应，尚不致产生光化学烟雾，主要是受下面因素

11、决定的。（2）碳氢化合物是产生“光化学烟雾”的主要成分：在氮氧化物，空气体系的光化学反应中，要使O3在空气中能不断积累，必然存在着能使NO向NO2转化而不消耗O3，从而使NO2浓度不断提高的因素。观测和实验发现，被污染的大气中有碳氢化合物出现时，出现自由基的转化和增殖，生成大量新的自由基，如HO、R、RO、RO2、RCO、RC（O）O2等，使得污染大气中的NO能快速地向NO2转化而不消耗O3，使O3的浓度大大增加，进而形成一系列的带有氧化性、刺激性的中间产物和最终产物，从而导致光化学烟雾的生成。光化学烟雾形成的机理（反应式表示）光化学烟雾的形成是由NO2的光解反应开始的。NO2 + hv NO

12、 + O（O + O2 + M O3 + M O3 +NO NO2 +O2）醛的光解反应也产生自由基：RCHO+ hv RCO + H空气中碳氢化合物的存在引起自由基的转化和增殖：RHORHORHHO RH2OHO 2HO2RO 2RO2RCOO 2RC（O）OO产生的自由基将NO氧化为NO2：NOHO2NO2HONORO2NO2ROROO2HO2RCHONORC（O）O2NO2RC（O）ORC（O）OCO2R而生成的NO2进一步光解产生原子O，O与O2结合生成O3，造成O3的积累。NO2与自由基结合生成PAN，硝酸等。2-22、大气中二氧化硫的氧化方式有：光化学氧化、液相氧化、多相催化氧化三

13、种形式。2-23、硫酸烟雾型：硫酸烟雾型污染又称煤烟型污染。它主要是由于燃煤而排放的SO2、颗粒物以及由SO2氧化形成的硫酸雾、 硫酸盐颗粒物造成的大气污染。属于还原型烟雾。而光化学烟雾属于氧化型烟雾。2-24、酸雨：凡pH小于5.6的大气降水，统称为酸雨。包括雨、雪、湿尘降等。定义的依据：大气中CO2的背景浓度为330ml/m3,如果大气中没有其他污染物，CO2溶于降水中，达到饱和，H2CO3的可参照开放体系，根据亨利定律计算，然后根据碳酸的电离平衡常数计算H2-25、酸雨形成的原因、危害及防止酸雨的对策酸雨现象是大气化学过程和大气物理过程的综合效应。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中大部分

14、是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。从污染源排放出的二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的起始物。SO2+OSO3 SO3+H2OH2SO4SO2+H2OH2SO3 H2SO3+OH2SO4NO+ONO2 NO2+H2OHNO2+HNO3O代表各种氧化剂，如臭氧，各种自由基，过氧化物等。酸雨对环境的影响是严重的，使土壤酸化，植物营养物质容易流失，使土壤贫脊化（土壤肥力降低）；地表水酸化，水体中的重金属含量增加，破坏水体生态平衡；植物生长受到损坏，造成大片森林死亡；对文化古迹、建筑物具有腐蚀作用。对策：主要从调整能源结构，大力开发利用水能、核能、太阳能等清洁能源，减少化石燃料的燃烧，减少二氧化硫和氮氧化

15、物的排放。改革改进燃烧技术，提高生产效率，减少能源消耗。加强管理2-26、温室效应太阳辐射的能量，大部分集中于波长较短的可见光波段，它可以自由地穿过大气层，并为地面所吸收。但地面变热后再发出的辐射，能量都集中在波长较长的红外线波段，而这些红外辐射，却很容易被大气层中的二氧化碳、甲烷和水蒸汽等吸收。大气层吸收了地面发射出的辐射能后，温度自然会上升。温度上升的结果使大气层本身也发放出强烈的热辐射，这些射向四面八方的热辐射，一部分固然会射向太空，但另一部分却返回地面，称为逆向辐射，造成地面所感受的总辐射将较大气层中不存在二氧化碳、甲烷等时为多。大气中二氧化碳、甲烷等气体含量越多，大气吸收和逆向辐射的

16、能量越多，造成大气和地球表面的“均衡温度”自然上升，直至发生的辐射能量再次与入射的能量相等为止。这种增温的效果就是通常所说的“温室效应”。能引起温室效应的气体叫温室气体。大气层中二氧化碳、甲烷、水蒸汽等温室气体的存在，是造成 “温室效应”的直接原因。温室效应的危害：由于CO2等温室气体引起的“温室效应”使气温上升，最近有报告提出每l0年地球气温至少要上升0.3-0.80C，相应全球海平面由于两极冰雪的融化，在今后5O年将上升20-150cm，果真如此的话，世界一些沿海平原、低地、域市将受到威胁。“温室效应”还会引起地球生态系统变化。 目前尽管对温室效应的看法并不一致，但由于能源需要的增加，大气

17、中CO2，含量明显上升，CO2对全球气候的影响是一个需要重视的问题。对策：1、技术措施：能源结构调整、产业结构调整，开发清洁能源，减少能源消耗等；加强CO2的回收利用。2、增加绿色植被，加大CO2的消耗。3、管理措施。4、加强国际合作，减少温室气体的排放。2-27试述臭氧的环境效应：大气中臭氧的环境效应要分两个方面来论述，一是近地表大气层中的臭氧主要来自人为排放和在光化学烟雾的形成过程中产生，是光化学烟雾的主要产物之一。臭氧具有强氧化性，低层大气中臭氧浓度过高时，可对人类和动物造成危害。其影响主要是破坏人和动物的肺部和气管，当其浓度为o.2-0.5ppm时，可察觉其对眼、喉、肺的刺激，同时，臭

18、氧浓度过高时。对于动物的心脏、肝脏，也观察到一些变化。因此，其对动物的毒性是致命的，臭氧的毒性在于它具有极强的氧化能力。低层大气中的臭氧浓度过高，对植物的叶片损伤严重，其作用主要是进入叶片的气孔，渗入海绵体，引起伤害。叶片损伤后，影响光合作用，典型特征是:叶子的正面被侵蚀褪色，或呈浅斑点，或呈虚线状，出现一小块、一小块死细胞。臭氧的浓度过高，同样对工业材料如: 纺织品和合成橡胶等造成严重损害。二是在距离地面大约15-30公里（平流层内）的大气区域形成相对稳定的臭氧层，平流层中臭氧能吸收大量来自太阳的紫外线，是地球上的生命的“保护伞”。由于平流层中臭氧层的存在，使具有杀伤生命能力的紫外线被大量吸

19、收，余下的少量紫外线却能够促进生物健康成长。可以说，有了臭氧，才有地球生命的存在。平流层中臭氧的减少意味着生态系统平衡的严重破坏。另外臭氧具有极强的氧化能力和杀伤能力，用人工方法制造臭氧可用来净化空气和水，采用臭氧净化的优点为：氧化能力强，反应速度快，可分解有机物质，用臭氧处理水，不产生二次污染，能达到消毒、去味、脱色、氧化水中有机化合物的效果；臭氧的杀菌能力很强，可用于净化空气，并脱除恶臭；臭氧也可用于食品保鲜。 2-28、臭氧层破坏的机理、危害及对对策二十世纪八十年代初发现南极上空平流层中出现臭氧层空洞，其后果将使大量紫外光直接辐射到地球上，使皮肤癌发病率增加，生态平衡遭破坏，农业减产，核

20、酸与蛋白质受到破坏，微生物被杀死; 空气、天然水的净化效率被降低，气候发生改变等等一系列灾难性后果。 造成大气中臭氧浓度降低的原因，从环境化学的角度看，有以下几个方面:(1).氮氧化物对臭氧层的破坏: 在平流层中飞行的飞机排放废气是的NO和对流层中一部分NO进入平流层破坏臭氧。O3NO NO2O2（1）NO2O NOO2（2）总反应:（1)(2)： O3 O 2O2 相当于NO加速了臭氧的分解。(2).氯氟烃类（CFCl）物质臭氧的破坏：CF2Cl2hv CF2Cl Cl CFCl3hv CFCl2 Cl O3 Cl ClOO2 (3)ClO O ClO2 (4)(3)+(4): O3 O 2

21、O2 相当于Cl加速了臭氧的分解（3）氢氧自由基HO对臭氧在破坏HOO3 O2HO2 (5)HO2O O2HO (6) (5)+(6): O3 O 2O2 相当于HO加速了臭氧的分解对策：1人工修补臭氧空洞，在南极释放人工臭氧，再依靠大气化学反应，自行修补; 2开发新型燃料。开发无污染的燃料如氢燃料，或使用电力，停止使用矿物和石油燃料; 3减少或停止使用氟氯烃，代之以新的对环境影响极小且易控制的物质，如以新型致冷剂代替氟利昂。 总之，臭氧性质活泼，分解半衰期短，要保护大气中臭氧层不被破坏，就要在全球范围内采取切实的步骤减少大气污染物的水平，以求大气的化学组成在全球范围内正在改变的趋势有所缓和并

22、制止，否则，后果不堪设想。2-29、气溶胶体系：是指微小的固体或液体颗粒分散在气体中形成的分散体系。在环境科学中经常指的就是颗粒物。大气中的气溶胶主要分为三类：（1）烟（FUME SMOKE）是固态气溶胶。如某些物质在高温下蒸发或升华进入大气 后，再冷凝成固体微粒，如煤烟（炭粒）、铅烟等。（2）雾：有薄雾（MIST）和浓雾（FOG）之分。是液态气溶胶。是由液态物质飞溅、喷射等雾化而成或过饱和蒸汽冷凝而成。（3）烟雾：（SMOG）是固液混合气溶胶，当烟和雾同时形成时就成为烟雾。2-30、总悬浮颗粒物（TSP）：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物，用TSP

23、表示。飘尘：粒径小于10mm，可在大气中长期飘浮的颗粒物，其粒径小于10mm。降尘：在总悬浮颗粒物中，粒径大于10mm的粒子由于自身的重力作用会很快沉降下来，称为降尘。可吸入尘（可吸入粒子）：可通过呼吸系统进入呼吸道的粒子，ISO定为Dp10mm的粒子。2-31大气颗粒物的危害：降低大气能见度，降低光照；增强大气中某些气体组成的反应性；颗粒物被人吸入时，积存在呼吸道和肺部，危害人体健康。有些烟雾具有强烈氧化性和刺激性，对动植物和人类的危害都十分严重。2-32、大气颗粒物的自然清除过程：雨水冲刷、被植物或其它物体捕获、自然沉降。3-1、水体：水体是地表被水覆盖的自然综合体，是指河流、湖泊、沼泽、

24、水库、地下水、冰川、海洋等贮水体的总称。水体不仅包括水，而且还包括水中的悬浮物质、溶解物质、底泥及水生生物等完整的生态系统。3-2、水质：主要是指水相的性质，也就是水的质量。3-3、水质指标按指标的内涵分为：专一性指标（具体指水中某一种物质的含量。如Pb的含量、Hg的含量、CN的含量、F的含量等）和综合性指标（用来反映某一类物质相对含量的指标：如电导率、COD、BOD5等）。按指标的性质分为：感官指标(如色度、嗅、味、浊度、透明度等)、一般化学指标（如pH、硬度、Fe、Al、Cu、氯化物、硫酸盐等）、毒理学指标（如As、Cd、Hg、CN、F等）、细菌学指标和放射性指标3-4、天然水中的主要离子

25、有HCO3-、Cl-、SO42-、NO3和Ca2+、Na+、K+、Mg2+称为天然水体中的八大离子，这些离子大约占水中离子成分的95%99%。海水中以Cl-、Na+占优势，湖水中以Na+、SO42-、Cl-占优越；地下水一般硬度较高，即Ca2+、Mg2+含量高。3-5、悬浮物SS（Suspended Substance)：悬浮物是指水体中成固体状态的不溶物质。它是水体污染基本指标之一。3-6、3-6、溶解氧DO（Dissolved Oxygen)：氧在某水体中的实际浓度。 影响溶解氧的主要因素：复氧作用、光合作用、呼吸作用、有机物氧化作用。3-7、是溶于水中的分子态氧。一般以每升水中所含氧的毫

26、克数表示。其大小与水的温度、大气压力、水的化学组成、特别是与水中有机污染物密切相相关。3-7、生物（或生化）需氧量（BOD）：在一定体积的水中有机物降解所需耗用的氧的量。 表示水中有机物经微生物分解时所需的氧量，用单位体积的水样中有机物所消耗氧的量（毫克/升）表示。是间接表示水中有机物污染程度的一个指标。BOD越大，表示水中需氧有机物质越多，实际工作中由于有机物的分解完全所需时间很长，一般以20培养5天，一升水中消耗溶解氧的毫克数来表示（O2,mg/L）。亦称5日生化需氧量(即BOD5)。3-8、化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)：表示化学氧化剂水中有机物质时，根

27、据所消耗的氧化剂的量来计算相当于消耗多少溶解氧。是评定水质污染的重要综合指标之一。COD的数值越大，表示水中有机物污染越严重。目前用重铬酸钾(K2Cr2O7) 为氧化剂测定工业废水的COD；用高锰酸钾(KMnO4)作为氧化剂测定生活污水、地表水的COD现改称高锰酸盐指数。PI (Permanganate Index)。3-9、总有机碳TOC (Total Organic Carbon)：水体中所有有机污染物的含碳量，也是评价水体中需氧有机污染物的一个综合指标。总需氧量TOD (Total Oxygen Demand)：有机物中除含碳外，尚含有氢、氮、硫等元素，当有机物全部被氧化时，碳被氧化为二

28、氧化碳、氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化硫等，此肘的需氧量称为总需氧量。3-10、水体总碱度（Alkalinity）：水中能与强酸发生中和反应的全部物质的量，即能接受质的物质的总量。3-11、碱度的测定：(双指示剂连续滴定，滴定至酚酞指示剂由红色变为无色，消耗标准酸PmL,再加入甲基橙指示剂，用标准酸滴定至橙红色，消耗标准酸MmL, T=P+M)（1）M0，即PT，水样中只含有氢氧化物；氢氧化物碱度 (以CaCO3计, mg/L) （CHClP50.05 1000）V水样碳酸盐碱度重碳酸盐碱=0（2）PM，(P1/2T)水样中含有氢氧化物和碳酸盐；氢氧化物碱度(以CaCO3计, mg/

29、L) CHCl（PM）50.05 1000V水样碳酸盐碱度(以CaCO3计, mg/L) CHCl2M50.05 1000V水样重碳酸盐碱=0（3）PM，水样中只含有碳酸盐；氢氧化物碱度重碳酸盐碱度=0 碳酸盐碱度(以CaCO3计, mg/L) CHCl2M50.05 1000V水样（4）PM，水样中含有碳酸盐和重碳酸盐；氢氧化物碱度0 碳酸盐碱度(以CaCO3计, mg/L) CHCl2P50.05 1000V水样重碳酸盐碱度(以CaCO3计, mg/L) CHCl (MP)50.05 1000V水样（5）P0，水样中只含有重碳酸盐：氢氧化物碱度碳酸盐碱度=0重碳酸盐碱度(以CaCO3计,

30、mg/L) CHClM50.05 1000V水样3-12、酸度（Acidity)：水中能与强碱发生中和反应的物质的量。包括：强酸、弱酸、强酸弱碱盐。测定：(1)甲基橙酸度（强酸酸度）：以甲基橙作指示剂，用标准氢氧化钠溶液滴定至溶液由橙红色变为橙黄色为终点。(pH约为3.7)甲基橙酸度或强酸酸度(以CaCO3计, mg/L) （CNaOHVNaOH50.05 1000)V水样(2)总酸度(酚酞酸度)： 另取一份水样，以酚酞作指示剂，用标准氢氧化钠溶液滴定至溶液由无色变为粉红色为终点。(pH约为8.3)酚酞酸度或总酸度(以CaCO3计, mg/L)（CNaOHVNaOH50.05 1000）V水样3-13、水体对氰化物的自净作用：1）挥发作用：CN CO2 H2O HCN HCO32）化学氧化和微生物分解：水中氰化物可在细菌参与下，首先被氧气氧化，然后在细菌作用下继续分解最终生成硝酸根或二氧化碳。 O2 NH4 NO2 NO3 HCN CNO HCOOH CO2 H2O3-14：碱性氯化法处理含氰废水：碱性氯化法（化学氧化法之一，使用次氯酸钠和氯气作药剂，常常被一些小厂使用）第一阶段：调节pH为10.511.0，加入或氯气，反应0.52小时：（次氯酸钠为药剂）NaCNNaOClH2O CNCl2NaOH（氯气为