第7章 水环境中的光化学过程
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第一章绪论1、环境化学研究的内容;主要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。
2、环境污染;由于认为因素使环境的构成或状态发生变化,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。
3、环境污染物:是环境化学研究的对象,进入环境后使环境的正常组成和性质发生改变,直接或间接有害于人类与生物的物质。
4、优先污染物;指在众多污染物中筛选出的潜在危险大因而作为优先研究和控制对象的污染物。
5、环境效应;是指由环境变化而产生的环境效果6、环境效应化学:在多种环境条件的影响下,物质之间的化学反应所引起的环境效果。
第二章大气环境化学1、一次污染;是指污染物由污染源直接排入环境所引起的污染2、二次污染;是由一次污染物经化学反应形成的污染物如CO,SO2,NO3、辐射逆温;晴朗平静的夜晚,地面因辐射而失去热量,近地气层冷却强烈,较高气层冷却较慢,形成从地面开始向上气温递增。
4、地形逆温;由于山坡散热快,冷空气山坡下沉到谷地,谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升,从而出现气温的倒置现象。
5、温室效应;大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,6、光量子产率;化学物质吸收光量子后,所产生的光物理过程或光化学过程相对效率。
7、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。
8、光化学反应;物质一般在可见光或紫外线的照射下而产生的化学反应。
9、气溶胶;由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系。
10、酸雨;被大气中存在的酸性气体污染,pH小于5.65的酸性降水。
11、湿沉降;下雨时,高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质降到地面。
12、干沉降:不下雨时,大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面。
环境化学试题(A )卷(闭卷)2009--2010学年第一学期学号:姓名:一填空题(每题2分,共30分)1 光子能量公式为_______,通常波长大于_______nm的光就不能引起光化学离解,此时对应的化学键能是_______KJ/mol。
2 光化学烟雾从产生到结束,其中主要污染物依次出现的顺序为_______,二次污染物有_______。
3 天然水的总含盐量(TDS)= 。
4 组成水中酸度的三类物质为_______、_______、_______。
5 水环境中胶体颗粒的吸附作用可分为_______、_______、_______。
6 腐殖质分为_______、_______、_______三类。
7 天然水中的胶体物质分为_______、_______、_______、_______、_______几类。
8 水环境中污染物的光解过程可分为_______、_______、_______三类。
9 我国酸雨的关键性离子组分为____________________________。
10 大气颗粒物中粒径_______的称为细粒,其主要的化学组分为____________________________;粒径_______的称为粗粒,其主要的化学组分为____________________________。
11 絮凝过程的机理为________、________、________、________。
12 化学物质的联合作用包括________、________、________、________。
13 向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐,总酸度_____、无机酸度_____、CO2酸度______、总碱度_____、酚酞碱度_____和苛性碱度_____。
14 含碳化合物的厌氧分解过程中,在______细菌的作用下,生成_________________中间产物,然后在______细菌的作用下,生成______。
水环境化学参考答案《水环境化学》重点习题及参考答案1.请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3*]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式,并讨论这两个体系之间的区别。
解:(1)封闭体系(溶解性CO2与大气没有交换)中存在下列平衡CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46H2CO3* HCO3- + H+pK1=6.35HCO3-CO32- + H+pK2=10.33其中K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ,K2=[CO32-][H+] / [HCO3-]用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例,得下面表达式α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]} α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}把K1、K2的表达式代入以上三式,得α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1设C T = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-],则有[H2CO3*] = C T(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1[HCO3-] = C T(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1[CO32- ] = C T(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1(2)开放体系中CO2在气相和液相之间平衡,各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为P CO2和pH的函数。
依亨利定律:[CO2(aq)]=K H·P CO2溶液中,碳酸化合态相应为:C T = [CO2]/ α0= K H·P CO2/ α0[HCO3-]= (α1/ α0 )K H·P CO2= (K1/[H+])K H·P CO2[CO32-]= (α2/ α0 ) K H·P CO2= (K1K2/[H+]2)K H·P CO2(3)比较封闭体系和开放体系可发现,在封闭体系中,[H 2CO 3*]、[HCO 3-]、[CO 32-]等可随pH 值变化,但总的碳酸量C T 始终不变。
大气环化习题集一、名词解释1大气稳定度:指大气的稳定程度,或者说大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定程度。
2大气逆辐射:CO2和H2O吸收地面辐射的能量后,又以长波辐射的形式将能量放出。
这种辐射是向四面八方的,而在垂直方向上则有向上和向下两部分,向下的部分因与地面辐射方向相反,称为“大气逆辐射”。
iP9qXp3uJ2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。
4.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iP9qXp3uJ25.湿沉降:通过降雨降雪等使大气中的颗粒物从大气中去除的过程。
回答下列问题1大气中有哪些主要自由基?氢氧自由基、HO2、烃基、烃类含氧基、过氧基等。
2请简述对流层中光化学氧化剂-O3的主要来源?对流层中O3的天然源最主要的有两个:一是由平流层输入,二是光化学反应产生O3。
自然界的光化学过程是O3的重要来源,由CO 产生O3的光化学机制为:CO+?OH→CO2+?H3试分析具有温室效应作用的“臭氧”与平流层的“臭氧”差别?地球上90%的臭氧分布在距地面25km的平流层,另外约10%存在于对流层。
对流层臭氧是一种温室气体,它的浓度随纬度、经度、高度和季节变化而变化。
对流层臭氧浓度北半球比南半球高。
平流层中的臭氧吸收了太阳发射到地球的大量对人类、动物和植物有害的紫外线,为地球提供了一个防止紫外线辐射的屏障。
通过观测发现,平流层中的臭氧含量减少,而对流层中的臭氧含量增加。
由于有90%的臭氧在平流层,所以总量在下降。
对流层臭氧形成人为来源:NO2的光解反应是它在大气中最重要的化学反应,是大气中O3生成的引发反应,也是O3唯一的人为来源。
<见第七节)南极上空平流层臭氧<臭氧层)浓度减少,形成了臭氧空洞。
4.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?5.大气中有哪些重要的吸光物质,其吸光特征是什么?iP9qXp3uJ2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。
《环境化学》(戴树桂第二版)课后部分习题解答第一章绪论4、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。
5、环境污染物有哪些类别?主要的化学污染物有哪些?按环境要素可分为:大气污染物、水体污染物和工业污染物。
按污染物的形态可分为:气态污染物、液态污染物和固体污染物;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。
主要化学污染物有:1.元素:如铅、镉、准金属等。
2.无机物:氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等3.有机化合物及烃类:烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、PAH等;4.金属有机和准金属有机化合物:如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等;5.含氧有机化合物:如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等;6.含氮有机化合物:胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等;7.有机卤化物:四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛;8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等;9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。
环境化学课后答案第一章绪论1.如何认识现代环境问题的发展过程?环境问题不止限于环境污染,人们对现代环境问题的认识有个由浅入深,逐渐完善的发展过程。
a、在20世纪60年代人们把环境问题只当成一个污染问题,认为环境污染主要指城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声污染。
对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视,明显没有把环境污染与自然生态、社会因素联系起来。
b、1972年发表的《人类环境宣言》中明确指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度,而且表现在对生态的破坏和资源的枯竭;也宣告一部分环境问题源于贫穷,提出了发展中国家要在发展中解决环境问题。
这是联合国组织首次把环境问题与社会因素联系起来。
然而,它并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径,没明确解决环境问题的责任,没强调需要全球的共同行动。
c、20世纪80年代人们对环境的认识有新的突破性发展,这一时期逐步形成并提出了持续发展战略,指明了解决环境问题的根本途径。
d、进入20世纪90年代,人们巩固和发展了持续发展思想,形成当代主导的环境意识。
通过了《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》等重要文件。
它促使环境保护和经济社会协调发展,以实现人类的持续发展作为全球的行动纲领。
这是本世纪人类社会的又一重大转折点,树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。
2.你对于氧、碳、氮、磷、硫几种典型营养性元素循环的重要意义有何体会?(1)氧的循环:(2)碳的循环:(4)磷的循环(6)体会:氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环是地球系统的主要构成部分,它涉及地层环境中物质的交换、迁移和转化过程,是地球运动和生命过程的主要营力。
3.根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向,你认为怎样才能学好环境化学这门课程?(1)环境化学的任务、内容、特点:环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的,以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象,以解决环境问题为目标的一门新兴学科。
环境光化学教学目的:(1)了解环境光化学的形成和发展过程(2)了解天然水系统的光化学过程及环境效应1.概述1.1环境光化学的概念和范畴1.1.1概念环境光化学——是研究环境中化学物质在阳光作用下的化学特性、行为和效应以及利用光化学的原理与方法控制化学污染的一门学科。
环境光化学是环境化学的一个重要分支和前沿领域。
1.1.2 范畴(1)天然环境介质光化学通常大气、水体、土壤表面的光化学被认为是环境光化学的主要组成部分。
主要研究的内容:①大气光化学大气中化学物质在阳光作用下发生的化学过程,主要涉及对流层、平流层中痕量组分(O3、NO x、硝酸/亚硝酸及其酯、卤代烃、醛等有机物)的大气光化学、自由基反应;大气水相(云水、雾水、雨滴等)中微量化学成分及气溶胶等颗粒物的光化学反应;大气污染的光化学烟雾模式等。
②水环境光化学水体表面透光层中化学物质的光化学反应;水中有机物光化学降解;光化学过程对溶解有机质(CDOM)等有机物迁移转化的影响和贡献;不同形态金属和类金属元素的光化学反应及氧化还原循环;水生生物引发和参与的光化学过程等。
③土壤表面光化学土壤表面有机物(主要是农用化学品、土壤有机质等)的降解;光化学过程对化学物质从土壤表面向大气中迁移的影响等。
(2)环境光生物化学主要研究化学物质发生的光化学反应所产生的生态效应及其化学原理、过程和机制;生物引发或参与的光化学过程及其某些重要元素的生物地球化学循环的影响。
如研究化合物光敏化后的毒性,如亚甲蓝。
致病微生物不吸收可见光,不会受到直接太阳光照射的影响,但是染料亚甲蓝可吸收可见光,产生毒性,可促进敏化光化学消毒过程,可用于家庭使用后的废水的消毒,可用作农作物灌溉。
有研究认为,亚甲蓝吸收并转移太阳光中的可见光能量给废水中的溶解氧,从而产生活性氧物质(1O2,H2O2,OH,O2-)。
这些活性氧物质可以不可逆地改变微生物的活体细胞组成,从而导致致命的伤害。
也有研究亚甲蓝对生在谷类和面粉中的黄色甲虫的幼虫的敏化光毒性研究;如1994年,Richard Davenport等人研究了TNT及其相关化合物对水蚤Daphnia magna和海胆Lytechinus variagatus 晶胚的光致毒性增强的问题;紫外光消毒,细菌的DNA对紫外光(UV-B)有很高的吸收,所以UV光消毒会导致嘧啶二聚体的形成,从而抑制细菌细胞的再生功能。
天然水环境中光化学反应体系概述
光化学反应体系是指在天然水环境中,由于太阳辐射的作用,水体中的有机物和无机物发生变化,从而影响水体的水质的一种反应过程。
它包括水体中的有机物和无机物的光解、氧化、还原反应,以及水体中的有机物和无机物的光合成反应。
光化学反应体系对水体的水质有重要影响,可以改变水体中的有机物和无机物的组成,从而影响水体的水质。
光化学反应体系是天然水环境中影响水质的重要因素,包括光解、氧化、还原反应和光合成反应。
它可以改变水体中的有机物和无机物的组成,从而影响水体的水质。
环境化学试题及答案大全部门: xxx时间: xxx制作人:xxx整理范文,仅供参考,可下载自行修改《环境化学》<A )评阅人 复查人签名 合分人签名一.填空<每空1分)1.环境问题是在 工业化 过程中产生的,具体原因包括污染物 排放 和过度开发 资源 ;IEno1lRftW 2.可持续发展的战略思想是经济、社会和环境保护 协调 发展,其核心思想是:经济发展不能超过资源和环境的承载力 ;IEno1lRftW 3在大气对流层中污染物易随空气发生 垂直 对流运动,在平流层中污染物易随地球自转发生 水平 运动;IEno1lRftW 4.逆温层不利于污染物的 传输 。
5.当Γ<Γd 时,大气处于 稳定 状态。
6.大气中重要自由基产生于 光 离解。
7.由若干个苯环稠和在一起的化合物称为 多环芳烃 ;8.在有氮氧化物和碳氢化合物存在于大气中时可能发生光化学烟雾,该反应机制为:自由基引发、自由基转化和增殖、自由基氧化NO 、链终止;IEno1lRftW9.平流层中的臭氧层能够吸收紫外线从而保护生物,维持生态平衡;10.洛杉矶烟雾也称为光化学烟雾。
11.伦敦烟雾也称为硫酸型烟雾。
12.当降水的pH值 5.0 时,称为酸雨。
13.可吸入粒子是指粒径﹤10um 的颗粒物;14.PAN是指大气中的过氧乙酰硝酸酯污染物;15.水中异养生物利用自养生物产生的有机物为能源及材料构成生命体;16.导致痛痛病的污染物是 Cd ;17.导致水俁病的污染物是甲基汞。
18.腐殖质分子中含有多元环状结构,其上联接有 -OH-COOH -CHO 等官能团;IEno1lRftW 19.非离子型有机物可通过溶解作用分配到土壤有机质中;20.pH值在4.5至8.3之间时,水中碳酸的主要形态分别为 CO2 、 H2CO3 、 HCO3- ;21.水中无机污染物的迁移转化方式有吸附、凝聚絮凝、溶解沉淀、配合、氧化还原;22. 水中有机污染物的迁移转化方式有分配、水解、光解、挥发、生物降解;23.pE值低表示环境为有机碳性环境。
光与水的结合-概述说明以及解释1.引言1.1 概述光与水的结合是一种有趣而且重要的现象,它涉及到光的性质和特点与水的性质和特点之间的相互作用。
光是一种电磁波,它以特定的速度传播,并且具有波粒二象性。
光可以被分为不同的波长,从红外线到紫外线,每个波长的光都具有不同的特性和应用。
而水是地球上最常见的物质之一,也是生命的基础。
水分子由氧原子和两个氢原子组成,具有独特的化学性质和物理性质。
光与水的相互作用可以产生许多有趣的现象,如光的折射、反射和散射。
此外,水对光的颜色也具有明显的影响,我们经常可以在海洋和湖泊中看到不同颜色的水体。
这种光与水的结合不仅仅是地球上自然界的一部分,还被广泛应用于科学研究、光学技术以及艺术和文化领域。
在本文中,我们将探讨光与水的性质及其相互作用,并展望这一领域的未来应用前景。
文章结构部分的内容应该包括以下内容:文章结构本篇长文将以"光与水的结合"为主题,深入探讨光与水的性质、特点以及相互作用关系,并分析其在科学与技术领域的应用前景。
本文将分为引言、正文和结论三个主要部分,具体结构如下:1. 引言部分1.1 概述在引言部分,我们将对本篇长文的主题进行简要介绍和概述。
通过引入光和水的基本概念,为后续探讨打下基础。
1.2 文章结构本部分就是当前所述部分,旨在向读者说明本文的整体结构和各个部分的主要内容。
具体包括引言、正文和结论三个主要部分,以及各部分的小节内容。
1.3 目的在本部分,我们将明确本篇长文的目的。
我们将阐述为什么选择探讨光与水的结合,并介绍我们希望通过本篇长文能够达到的目标。
2. 正文部分2.1 光的性质和特点在正文的第一部分中,我们将详细介绍光的性质和特点。
包括光的传播方式、波粒二象性、光的颜色与频谱、光的速度、折射和反射等基本概念及其相关原理。
通过对光的性质的探讨,我们将为后续分析光与水的相互作用提供必要的背景知识。
2.2 水的性质和特点在正文的第二部分中,我们将详细介绍水的性质和特点。