环境化学复习提纲附答案
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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8090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CrHgAsPbCl2 无机物CONOxSO2KCN3 有机化合物和烃类烷烃饱和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TNT7 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mgkg ppm10-6 ugkg ppb10-911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100m3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SO2H2SCO2COHF及火山灰等颗粒物森林火灾排放出COCO2SO2NO2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PM10PM25PM10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11CFC-11和Halon1211d 分子式分别为 CFCl3 和 CF2ClBr12大气中的CH4主要来自煤石油天然气的排放13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HOHO2RRO2HO的来源①O3的光解O3+hr O+O2OH2O 2HO② HNO2的光解 HNO2 hr HO NO③ H2O2的光解 H2O2 hr 2HO清洁大气中HO来源是O3污染大气来源是HNO3和H2OHO2的来源①主要来自醛特别是甲醛的光解H2CO hr H HCOH O2 M HO2 MHCO O2 M HO2 CO M②亚硝酸酯的光解CH3ONO hr CH3O NOCH3O O2 HO2 H2CO③ H2O2的光解H2O2 hr 2HOHO H2O2 HO2 H2OR的来源RH O R HORH HO R H2OCH3的来源CH3CHO的光解 CH3CHO hr CH3 CHOCH3COCH3的光解 CH3COCH3 hr CH3 CH3CO CH3O的来源甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO hr CH3O NO甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 hr CH3O NO2 RO2的来源R O2 RO214叙述大气中NO转化为NO2的各种途径① NO O3 NO2 O2② HO RH R H2OR O2 RO2NO RO2 NO2 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 10-8s在如此短的时间内辐射强度比较弱的情况下只可能单光子过程再吸收第二个光子的几率很小17大气中重要吸光物质的光离解1 O2N2的光离解N2的光离解限于臭氧层以上2 O3的光离解3NO2的光离解据称是大气中唯一已知O3的人为来源4 HNO2 HNO3的光解初级过程次级过程HNO2的光解是大气中HO的重要来源之一5 甲醛的光离解初级过程对流层中由于有O2的存在可进一步反应醛类光解是氢过氧自由基H02 ·的主要来源6卤代烃的光解如果有一种以上的卤素则断裂的是最弱的键CH3-F CH3-H CH3-Cl CH3-Br CH3-I18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发生摘氢反应RH HO R H2ORH O R HOR O2 RO2RO2 NO RO NO2RO O2 RCHO HO2RO NO2 RONO2另外RO2 HO2 ROOH O2ROOH hr 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 CH2OHCH2 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56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⑴S→H2SO4SO2点燃=SO2SO2H2O=H2SO3亚硫酸2H2SO3O2=2H2SO4硫酸总的化学反应方程式SO2点燃=SO22SO22H2OO2=2H2SO4⑵氮的氧化物溶于水形成酸aNO→HNO3硝酸2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO总的化学反应方程式4NO2H2O3O2=4HNO3bNO2→HNO3总的化学反应方程式4NO22H2OO2=4HNO3危害酸雨可以直接使大片森林死亡农作物枯萎也会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 11CFC 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气体进入大气造成的二氧化碳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NOXHOX · 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物在重力作用下的沉降或与其它物体碰撞后发生的沉降湿沉降是指通过降雨降雪等降水过程而使大气颗粒物发生沉降的过程其是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法湿沉降包括雨除和冲刷两种机制大气颗粒物的分类总悬浮颗粒物TSP粒径一般在100 m以下飘尘长期漂浮在大气中粒径小于10 m的悬浮物又称为可吸入粒子降尘粒径大于10微米以上的由于重力作用能沉降下来的微粒可吸入粒子小于10 m30大气颗粒物分为无机颗粒物和有机颗粒物的三模态根据大气颗粒物按表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿爱根核模Dp 005μm 积聚模005 μm Dp 2 μm 粗粒子模 Dp 2 μm31颗粒物的表面性质成核作用粘合吸着成核作用过饱和蒸汽在颗粒物表面凝结成液滴粘合粒子彼此相互间紧紧粘合或在固体表面上粘合是小颗粒形成较大凝聚体最终沉降的过程离子粘合静电除尘吸着气体或蒸汽吸附在颗粒物表面Adsorption32有机污染物一般通过吸附作用挥发作用水解作用光解和生物富集和降解等过程进行迁移转化第三章水环境化学1水中八大离子KNaCa2Mg2HCO3-NO3-Cl-和SO42-为常见八种离子2溶解气体与Henry定律溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系气体的大气分压PG与气体的溶解度的比表现为常数关系称为Henry定律该常数称为Henry定律常数KH [G aq ] KH PG KH-气体在一定温度下的亨利定理常数 molLPa PG -各种气体的分压 Pa3水体中可能存在的碳酸组分 CO2CO32-HCO3-H2CO3 H2CO34天然水中的碱度和酸度碱度水中能与强酸发生中和作用的全部物质即能够接受质子H的物质总量酸度凡在水中离解或水解后生成可与强碱OH-反应的物质包括强酸弱酸和强酸弱碱盐总量即水中能与强碱发生中和作用的物质总量5天然水中的总碱度 HCO3-2CO32- OH- H6水体中颗粒物的类别 1 矿物微粒和粘土矿物铝或镁的硅酸盐 2 金属水合氧化物铝铁锰硅等金属 3 腐殖质 4 水体悬浮沉积物 5 其他藻类细菌病毒等影响水体中颗粒物吸附作用的因素有颗粒物浓度温度PH7水环境中胶体颗粒物的吸附作用有表面吸附化学吸附离子交换吸附和专属吸附8天然水的PE随水中溶解氧的减少而降低因而表层水呈氧化性环境9吸附等温线在一定温度处于平衡状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线水环境中常见的吸附等温线主要有L-F-H -10无机物在水中的迁移转化过程分配作用挥发作用水解作用光解作用生物富集生物降解作用11PEpE 越小电子活度越高提供电子的倾向越强水体呈还原性pE 越大电子活度越低接受电子的倾向越强水体呈氧化性 pe影响因素1 天然水的pE随水中溶解氧的减少而降低2 天然水的pE随其pH减少而增大12什么是电子活度pE以及pE和pH的区别答定义电极上电子有效浓度为电子活度记作E其负对数记作pE电子活度越大或pE 越小电子供出电子的倾向越大在电化学研究中通常用电极电位表示电极供出或接受电子的倾向当给出电子活度 E 和电子活度的负对数pE 明确的热力学意义之后就可以明确地表示不同电对在反应条件下供出或接受电子能力的相对大小在一定温度下pE 与电极电位成直线关系 pE越大电子活度越小电极的氧化能力或接受电子的能力越强供出电子能力越弱pE与电子活度的关系同pH 与H活度的关系相似pH亦称氢离子浓度指数是溶液中氢离子活度的一种标度也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准pH值越趋向于0表示溶液酸性越强反之越趋向于14表示溶液碱性越强pH 7的溶液为中性溶液13腐殖质的组成由生物体物质在土壤水体和沉积物中经腐败作用后的分解产物是一种凝胶性有机高分子物质分为腐殖酸溶于稀碱但不溶于酸的部分富里酸即可溶于碱又可溶于酸的部分腐黑物不能被酸和碱提取的部分一般认为当浓度较高时金属离子与腐殖质的反应以溶解为主当金属离子浓度较低时则以沉淀和凝聚为主14沉淀物中重金属重新释放诱发因素①盐浓度升高碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来②氧化还原条件的变化有机物增多产生厌氧环境铁猛氧化物还原溶解使结合在其中的金属释放出来③pH值降低氢离子的竞争吸附作用金属在低pH值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解④增加水中配合剂的含量天然或合成的配合剂使用量增加能和重金属形成可溶性配合物有时这种配合物稳定性较大以溶解态形式存在使重金属从固体颗粒上解吸下来15凝聚过程是在外来因素如化学物质作用下降低静电斥力引力超过斥力时胶粒便合在一起絮凝过程借助于某种架桥物质聚合物联结胶体粒子使凝结的粒。
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: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)、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。
《环境化学》复习资料1、过氧乙酰基硝酸酯(PAN)的生成1.乙醛光解产生乙酸基2.乙酰基与空气中O2结合形成过氧乙酰基.3.过氧乙酰基与No2化合生成PANps:PAN具有热不稳定性,遇热会分解而回到过氧乙.基和NO2,因而PAN的分解和合成之间存在着平衡.2、温室效应、气体概念大气中的co2吸收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,能够引起温室效应的气体,称为温室气体.3、大气颗粒物消除方式并解释/(机制)①干沉降指颗粒物在重力作用下沉降或与其他物体碰撞后发生的沉降。
机制i通重力对颗粒物作用,使其降落在土、水等物体上 ii 粒径小于0.1um 靠布朗运动扩散相互碰撞成较大颗粒随大气湍流到地面去除。
②湿沉降.指通过阵雨,降雪等使颗粒物从大气中去除.机制 i 雨除:半径小于1um ii 冲刷:半径大于4um4、水中无机物的迁移转化方式:沉淀一溶解、氧化还原、配合作用、胶体形成、吸附一解吸.5、水环境中颗粒物的吸附作用.①表面吸附:胶体具有巨大的比表面和表面能..物理吸附②离子交换吸附:静电作用,胶体每吸附一部分阳离子,同时也放出等量其他阳离子,属于物理化学吸附,不受温度影响,可逆反应③专属吸附:除化学键外,尚有加强的憎水键、范德华力、氢键在起作用.在中性表面甚至在与吸附离子带相同电荷符号的表面也可吸~6、沉积物中重金属诱发适当的因素盐浓度升高。
氧化还原条件变化。
降低ph。
增加水中配合剂的含量7、腐殖质分为腐殖酸(不碱可酸)、富里酸(可可)、腐黑物(不不)8、光解过程分三类:直接光解、敏化光解、氧化反应敏化光解:水体中存在的天然物质腐殖质被阳光激发,又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解。
9、有机物在土壤中的吸着在在两种机理(只适用于非离子型农药)1.分配作用:即在水溶液中,土壤有机质对有机物的溶解作用.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,只与有机物的溶解度相关(因而放出热量小)2.吸附作用:即在非极性的有机溶剂中.即在非极性有机溶剂中,土壤、矿物质对有机物表面的吸附作用或干土壤矿物质对有机物…作用.10、生物降解作用→两种代谢模式区别①生长代谢:许多有毒物质可以像天然有机污染物作为微生物的生长基质:作为微生物唯碳源有滞后期②共代谢:某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源和能源,必须有另外的化合物存在提供微生物碳源和能源时,该有机物才能被降解.这是共代谢无滞后期11、重金属在土壤一植物体系中的迁移及其机制,从三大类(土壤、植物、重金属分析) 1.土壤理化性质:~PH越低,H+越多,活动性越强,加大了土壤中重金属向生物体迁移的数量.~土壤质地黏重,对重金属的吸附力强,降低了重金属的迁移转化能力~土壤中有机质含量高.对重金属吸附力强.降低了重金属转化能力.~还原条件下能力弱、氧化条件下能力强。
《环境化学》课程综合复习资料一、填空题1. 由可见光(400nm<λ<780nm)引起光化学离解的物质键能是(c=3.0×108m/s,h=6.626×10-34J.s/光量子)。
2. 大气颗粒物有三种重要的表面性质:、和。
雨滴的形成就属于。
3. 水环境中的有机污染物一般通过、、、、生物富集和生物降解等过程进行迁移转化。
4. 根据土壤中H+离子的存在方式,土壤酸度可分为和潜在酸度,根据提取液的不同,潜在酸度分为和。
代换性是矿物质土壤潜在酸度的主要来源。
8. 由电介质促成的聚集称作,而由聚合物促成的聚集称作;根据DLVO理论把和考虑为仅有的作用因素。
12. 根据温度层结、密度层结和运动规律,可将大气划分为对流层、平流层、中间层和热层,其中随高度的增加气温升高的是和;随高度的增加气温降低的是和;臭氧主要分布在中;风、雨、雷电等天气现象发生在大气的中;内的空气处于高度电离状态,该层也称为电离层。
二、单项选择题1. 宣告一部分环境问题是由于贫穷造成的,并明确提出发展中国家要在发展中解决环境问题。
这是联合国组织第一次把环境问题与社会因素联系起来。
A.《里约环境与发展宣言》B.1987年发表的《我们的未来》C.《21世纪议程》D.1972年斯德哥尔摩人类环境会议2. 是无色气体,是低层大气中含量最高的含氮化合物。
A.NO2B. N2OC. NOD.NH33. 是大气中含量最高的碳氢化合物,约占碳氢化合物排放量的80%以上。
A.甲烷B.石油烃C.芳香烃D.萜类4. Fenton试剂的氧化机理是在酸性条件下,利用作为过氧化氢的催化剂,生成氢氧自由基。
A. Zn2+B. Cd2+C. Fe2+D. Fe3+5. 水体中常见的吸附等温线有三类,能给出饱和吸附量的等温线是。
A.F型B.L型C.H型D.W型6. 在我国的酸性降水中,含量最多的阴离子是。
A.SO42-B.NO3-C.Cl-D.HCO3-7. 天然水中常见主要离子总量作为水的总含盐量(TSD),而总含盐量不包括下列离子含量。
环境化学复习提纲环境化学复习提纲环境化学的发展与基本内容1.环境化学基本概念、发展动向、研究内容及热点问题水环境化学1.天然水的基本特征和组成;2.水体无机污染物的迁移转化。
着重配合作用、氧化-还原作用、沉淀和溶解、水体颗粒物的吸附作用等基本原理及其实际应用。
3.水中有机污染物的迁移转化:环境行为和归宿模型。
重点介绍了典型的分布、挥发和水解等迁移转化机制和模式。
4.水体的富营养化问题:水体富营养化;水体富营养化的机理;营养物质的来源;富营养化的影响因素;湖水的营养化程度;水体富营养化的危害及其防治对策。
大气环境化学5.大气中污染物的特性;6.大气中污染物的迁移和转化(温室效应;气相大气化学:光化学反应、光化学烟雾、臭氧层的形成与耗损化学;液相大气化学:酸沉降化学、大气中液相反应;大气颗粒物化学);7.重要的大气环境化学问题:光化学烟雾的定义、特征和形成条件;光化学烟雾主要与物质有关;光化学烟雾形成机理;光化学烟雾危害及预防;光化学烟雾和硫酸烟雾的比较;太阳和地球辐射之间的能量平衡;温室气体;温室效应;全球变暖与对策;降水的化学成分;形成酸雨;酸雨的影响因素;酸雨的危害和预防;平流层的组成;臭氧层形成和消耗的化学反应;臭氧空洞的危害;臭氧层破坏的现状与预防。
土壤环境化学8.土壤组成与性质(吸附、酸碱性、缓冲性及氧化还原性质);9.污染物在土壤-植物体系中的迁移及其机制(重金属、氮磷);10.农药在土壤中的迁移(典型迁移过程)。
农药在土壤中迁移的基本特征、扩散质体、流动吸附和分布、典型农药在土壤中的迁移和转化、有机氯农药、有机磷农药。
化学品的生物和生态效应11.污染物质在生物体内的转运及消除。
物质透过细胞膜的形式;物质在生物体内的转运,生物转化及消除。
12.污染物的生物累积、放大和积累。
生物积累,生物积累,生物放大和生物积累。
13.有机污染物的生物降解。
耗氧量(有机污染物)和有毒有机污染物的生物降解。
一、绪论1、环境化学的性质、任务: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的科学2、POPs的概念和特性(填空)持久性有机污染物: 指人类合成能持久存在于环境中、通过生物食物链累积、并对人类健康造成有害影响的化学物质。
特性:高毒、持久、生物积累性、亲脂憎水性二、大气环境1、大气层的垂直结构(填空)对流层、平流层、中间层、热层(电离层)和散逸层(外层)2、大气污染物的浓度单位之间的换算(填空)ppm = m mg/m3 *22.4/M 水中1ppm=1mg/l3、光化学反应的一般过程,说明为什么红外光一般不能引起光化学反应光化学反应:分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。
一般有如下过程:(1)引发反应:A + hν→A*A为基态;A*为A的激发态;hν为光量子(能量)。
随后,A*可能发生如下后续反应:(2)发生荧光或磷光,回到基态A:A*→A + hν(3)碰撞失活,回到A:A*+ M→A + M*(4)解离成新物质:A*→B1+B2+……(5)与其它分子反应,生成新物质:A*+C→D1+D2+……红外光一般不能引起光化学反应:通常化学键的键能大于167.4kJ/mol(相应波长715nm),红外光波长大于760nm,光子的能量远低于化学键能,因而不能引起光化学反应。
4、E=N0·hν=N0·h·c/λ(J/mol)(判断断键)能引起光化学反应的波长范围:100-700nm5、何为自由基?对流层大气中重要的自由基的来源自由基:具有未成对电子的原子或原子团1) HO·(1)清洁大气中, O3 光解是大气中HO·的重要来源(2) 污染大气中,可源于HNO2和H2O2光解:2) HO2·主要来源于醛(尤其是甲醛)的光解:其次,亚硝酸酯和H2O2 的光解可导致生成HO2·若体系中有CO,则有:OH· + CO→CO2 + H·H· + O2→ HO2·3) R·、RO·和RO2(1)烷基(大气中最多的是CH3· ) 主要来源于醛和酮的光解其次,·O 和OH·与烷烃类发生摘H 反应生成R·(2)烷氧基(如H3CO·)主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯光解(3)过氧烷基(如H3CO2·)主要来源于CH3·与空气中O2 的结合6、CH及其衍生物与OH、O3等发生反应的一般规律。
《环境化学》总复习题第一章绪论一、填空1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面,其中化学物质引起的约占80%-90%。
2、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学性质和在环境中的迁移。
3、环境中污染物的迁移主要有机械、物理化学和生物三种方式。
4、人为污染源可分为工业、农业、交通运输和生活。
二、选择题1、属于环境化学效应的是CA热岛效应 B温室效应 C土壤的盐碱化 D噪声2、五十年代日本出现的痛痛病是由A污染水体后引起的。
A CdB HgC PbD As3、五十年代日本出现的水俣病是由B污染水体后引起的。
A CdB HgC PbD As三、问答题1、环境中主要的化学污染物有哪些?2、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章大气环境化学一、填空1、写出下列物质的光离解反应方程式(1)NO2 + hνNO + O·(2)HNO2 + hνHO·+ NO 或HNO2 + hνH·+ NO2(3)HNO3 + hνHO·+ NO2(4)H2CO + hνH· + HCO·或H2CO + hνH2+ CO2、大气中的NO2可以转化为HNO3、N2O5和N2O3。
3、碳氢化合物是大气中的重要污染物,是形成光化学烟雾的主要参与者。
4、乙烯在大气中与O3的的反应机理如下:O3 + CH2 == CH2H2CO+H2COOCH2(O3)CH25、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度和_化学性质_有关,去除方式有干沉降和湿沉降。
6、制冷剂氯氟烃破坏臭氧层的反应机制是:CFmCln + hv CFmCln-1 + Cl·Cl·+ O3O2 + ClO·ClO·+O O2 + Cl7、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题_温室效应_、_臭氧层破坏_、_光化学烟雾_等是由大气污染所引起的。
8、许多大气污染事件都与逆温现象有关,逆温可分为_辐射逆温_、_平流逆温_、_融雪逆温和地形逆温_。
三环境化学复习提纲第一章绪论1、了解环境化学研究的内容内容:有害物质在环境介质中存在浓度水平和形态;潜在有害物质的来源,以及它们在个别环境介质中和不同介质间的环境学行为;有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性;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。
2、了解环境化学主要的分支学科及研究内容第二章大气环境化学2.11、掌握大气温度层结2、掌握逆温的概念及辐射逆温的产生3、熟悉大气稳定度的判断4、熟悉影响大气污染物迁移的因素P562.21、掌握光化学反应第一、第二定律;光子能量与化学键能的关系2、熟悉光化学初级过程3、熟悉大气中重要吸光物质的光离解●O2,493.8Kj/mol,<240nm,O2+hv—O-+O-●N2,934.4Kj/mol,<240nm,●O3,101.2Kj/mol,<290nm,●HNO2,HO-NO,201.1Kj/mol,HNO2+hv—HO-+NO;H-ONO,324Kj/mol,HNO2+hv—H-+NO2HO-+NO—HNO2HO-+HNO2—H2O+NO2HO-+NO2—HNO3●HNO3,HO-NO2,199.4Kjmol,120~335nm,HNO3+hv—HO-+NO2HO-+CO—CO2+H-H-+O2+M—HO2-+M2HO2—H2O2+O2●HCHO,356.5Kj/mol,240~360nmHCHO+hv—H-+HCO-HCHO+hv—H2+COH-+HCO+—H2+CO2H-+M—H2+M2HCO—2CO+H2●CH3-X+hv—CH3-+X-(CH3-F>CH3-CL>CH3-Br>CH3-I解离能力)●SO2,545Kj/mol,240~400nm,SO2+hv—SO2*4、熟悉自由基的概念及大气中重要自由基的来源(HO•、HO2•、R•、RO•、RO2•)●HO-清洁大气,O3+hv—O-+O2,O-+H2O)—2HO-污染大气,HNO2+hv—HO-+NO;H2O2+hv—2HO-●HO2-,H2CO+hv—H-+HCO-,H-+O0+M—HO2-+M亚硝酸脂和谁的光解也可以CO+HO—CO2+H-,H-+O2—HO2-●R-,乙醛的光解,CH3CHO+hv—CG3-+CHO-;丙酮的光解,CH3COCH3+hv—CH3-+CH3CO-;O-和HO-与烃类发生摘H-反应,RH+O—R-+HO-;RH+HO—R-+H2O●RO-,主要来源于甲基亚硝酸脂和甲基硝酸脂的光解,CH3ONO+hv—CH3O-+NOCH3ONO2+hv—CH3O-+NO2●RO2-,都是R-+O2—RO2-5、熟悉氮氧化物的转化、碳氢化合物转化的主要反应6、掌握光化学烟雾产生的条件、化学特征、形成的简单机理(浓度变化)条件:大气中存在氮氧化物和碳氢化合物,大气温度低,有很强的阳光照射盐雾箱模拟关键性反应:1.NO2的光解导致O3的生存2.丙烯氧化生成的具有活性高的自由基,如HO-/HO2-/RO2-3.HO2-和RO2-等租金NO转化成NO2,从而生成更多O3特征:烟雾呈蓝色,具有强氧化性,能使橡胶开裂,刺激人的眼睛,伤害植物叶子,使大气能见度降低。
环境化学参考答案一、名词解释气温垂直递减率:气温随高度地变化通常以气温垂直递减率(Г)表示,即每垂直升高,气温地变化值:-绝对温度,;-高度.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地反应,称为光化学反应.吸附等温线:在恒温等条件下,吸附量与吸附物平衡浓度地关系曲线称为吸附等温线,其相应地数学方程式称为吸附等温式.适用于水体颗粒物对污染物地吸附等温式有型、弗莱特利希()和朗格缪尔()三种等温式.盐基饱和度:盐基饱和度(%)=交换性盐基总量阳离子交换量%生物放大:同一食物链上地高营养级生物,通过吞噬低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质,使其在机体内地浓度随营养级数提高而增大地现象天然水地碱度:指水中能与强酸发生中和作用地全部物质,亦即能接受质子地物质总量.:辛醇水分配系数,既化学物质在辛醇中浓度和在水中浓度地比例.标化分配系数:表示有机毒物在沉积物(或土壤)与水之间地分配系数,以有机碳为基础..二、回答下列问题过氧自由基?地主要来源有哪些??地主要来源是大气中甲醛()地光分解:→?→?简述大气污染物地汇地机制重力沉降,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)地过程,统称为干沉降.大气中地物质通过降水而落到地面地过程称为湿沉降.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地过程,称为化学去除简述环境污染物地三致作用.三致作用定义;致突变作用;致癌作用;致畸作用.简述土壤地缓冲性能及其原理.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地能力,它可以保持土壤反应地相对稳定,为植物生长和土壤生物地活动创造比较稳定地生活环境.溶液地缓冲作用:无机酸(碳酸等)有机酸(腐殖酸、其他)酸酸和碱胶体地缓冲作用:对酸地缓冲作用:胶体胶体对碱地缓冲作用:胶体胶体离子对碱地缓冲作用:<水中有机污染程度地指标是什么?并分别加以说明.答:水体中有机污染物地种类繁多、组成复杂,现代分析技术难以分别测定它们地含量.因此,只能利用它们共同地特点,用一些指标间接反映水体中有机物地污染程度.常见地指标有:溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量.简要回答河流中地泥沙对重金属地迁移转化地影响,并举例加以说明.答:()河流泥沙中主要有蒙脱石、高岭石、伊利石等,其中粒径小于μ地占;研究表明,泥沙地粒径越小,比表面越大,吸附重金属地量也越大;当重金属浓度不变时,随着河流泥沙量增大,对重金属地吸附量增大;河流泥沙对重金属离子地吸附符合弗莱特利希等温线;()泥沙对重金属离子地吸附量随地升高而增大;河水左右,重金属离子在此条件下有不同程度地水解、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地浓度;()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地含量,泥沙中重金属地吸附量与有机质地含量呈正相关;重金属在河水、悬浮物、沉积物中地分配比是: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地迁移转化有很大地影响.三、计算题有如下两个单体系,其中一个是、(,[],[]),另一个是、(,[],).如果各取升,将其成为一个混合体系,并假定被还原完全,试计算哪个体系是决定电位?解:有两个单体系当[],[]时,当[],时,如果各取升,将其成为一个混合体系,并假定被还原完全,则有[]()×[]()×混合体系地电位为:混合[][](××由上可知,混合体系地处在铜单体系与铁单体系电位之间,并与含量较高地铁单体系地电位相近.所以铁体系为决定电位.四、分析论述题.某市一家铅锌冶炼厂地含铅废水经化学处理后排入水体中,排污口水中铅地含量为~,而在下流处水中铅地含量只有~μ,试分析其原因?()含铅废水地稀释、扩散;()水体中胶体物质对重金属地吸附作用: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.()氧化-还原转化:各价态之间地相互转化;()溶解和沉淀反应:()配合反应:无机配体:有机配体:氨基酸、糖、腐殖酸生活废水中地洗涤剂、清洁剂、、、农药等()生物甲基化作用.()生物富集作用.确定酸雨界限地依据是什麽?()酸雨是最常见酸性降水,酸性降水是指通过降水,如雨、雪、雾、冰雹等将大气中地酸性物质迁移到地面地过程.这种降水过程称湿沉降.()降水主要推导方程式.()多年来国际上一直把值为作为判断酸雨地界限,值小于地降雨称为酸雨.()通过对降水多年观察,对值为作为酸性降水地界限以及判别人为污染界限有了不同观点,主要因为:,在清洁大气中,除有外还存在各种酸、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地结果;,硝酸和硫酸并不都是人为源;天然源产生地等都可进入雨水;,空气中碱性物质中和用,使得空气中酸性污染严重地地区并不表现出来酸雨;,其他离子污染严重地降水并不一定表现强酸性..下图是、、空气(、)混合物经紫外线照射后地时间成分关系图.从图中可知,随和等初始反应物地氧化消耗,和醛量增加;当耗尽时,出现最大值.此后,随着地消耗(浓度下降),和其他氧化剂如过氧乙酰硝酸酯()产生了.试利用大气环境化学原理分析可能发生地环境现象,并阐述其机制.答:光化学烟雾:汽车、工厂等污染源排入大气地碳氢化合物()和氮氧化物()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地、醛类、、等二次污染物.人们把参与光化学反应过程地一次污染物和二次污染物地混合物(其中有气体和颗粒物)所形成地烟雾,称为光化学烟雾.可以认为上述反应是大大简化了地光化学烟雾形成地基本反应.年用个化学反应概括了光化学烟雾形成地整个过程:引发反应:ν→→→链传递反应:→→()ν→→→′?()→终止反应:→()→()()→()。
环境化学复习题库及答案环境化学是一门研究化学物质在环境中的分布、迁移、转化和影响的学科。
以下是环境化学的复习题库及答案,供学习者参考:一、选择题1. 环境化学主要研究的是以下哪个方面?A. 化学物质的合成B. 化学物质在环境中的分布和影响C. 化学实验技术D. 化学工业生产答案:B2. 以下哪个不是环境化学的研究内容?A. 大气污染B. 水体污染C. 土壤污染D. 有机合成反应答案:D3. 环境化学中,下列哪个术语与大气污染无关?A. 温室效应B. 酸雨C. 光化学烟雾D. 核磁共振答案:D二、填空题4. 环境化学中的“三废”指的是废水、废气和______。
答案:废渣5. 环境化学中,大气中的污染物可以通过______作用进入土壤和水体。
答案:沉降三、简答题6. 简述环境化学中重金属污染的特点。
答案:重金属污染具有持久性、生物可积累性、毒性强等特点。
重金属一旦进入环境,很难被分解,容易通过食物链累积在生物体内,对生态系统和人类健康构成威胁。
7. 描述环境化学中水体污染的主要来源。
答案:水体污染的主要来源包括工业废水排放、农业面源污染、生活污水排放、大气沉降以及土壤流失等。
四、计算题8. 如果一个工厂每天排放含铅废水100立方米,废水中铅的浓度为0.5mg/L,计算一个月(30天)该工厂排放到环境中的铅总量。
答案:首先计算每天排放的铅量:100立方米 * 0.5mg/L = 50mg。
然后计算一个月的总量:50mg * 30天 = 1500mg。
五、论述题9. 论述环境化学在现代环境保护中的作用和重要性。
答案:环境化学在现代环境保护中起着至关重要的作用。
它不仅帮助我们理解化学物质在环境中的行为和影响,还为污染控制和环境修复提供了科学依据。
通过环境化学的研究,我们可以更好地监测和评估环境质量,制定有效的污染防治措施,保护生态系统和人类健康。
六、案例分析题10. 某地区发生严重的土壤污染事件,土壤中重金属含量超标。
环境化学复习提纲•Chapter 11、现今人类面临的重大环境问题有哪些?臭氧层破坏、全球气候变化、水资源的短缺和污染、固体废弃物的危害以及生物多样性的损伤。
2、环境化学的分支。
环境分析化学、各圈层环境化学、环境工程化学。
3、环境污染物有哪些类别?当前世界范围普遍关注的污染物有哪些特性?(1) 环境污染物的分类:a. 按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b. 按污染物的形态可分为:气体污染物、液体污染物、固体污染物c. 按污染物的性质可分为:化学污染物、物理污染物、生物污染物d. 按人类社会活动不同功能产生的污染物可分为:工业、农业、交通运输、生活污染等(2) 当前世界范围普遍关注的污染物主要特性是:持久行有机污染物具有致突变、致癌和致畸作用的所谓“三致”化学污染物,以及环境内分泌干扰物。
4、优先控制污染物及其种类在众多污染物中被筛选出潜在危害大的作为优先研究和控制的对象,称为优先污染物。
优先控制物包括如下几类:挥发性卤代烃类、苯系物、氯代苯类、多氯联苯、酚类、硝基苯类、苯胺类、多环芳烃类、酞酸酯类、农药、丙烯腈、亚硝胺类、氰化物、重金属及其化合物。
在“黑名单”中,共有14类,68种优先控制的污染物。
其中优先控制的有毒有机化合物有12类,58种,占总数的85.29%,•Chapter 21、大气层的化学分层﹤86 km、匀和层或湍流层86~90km、90km~110km、> 120km、非匀和层、外大气层500km以上。
2、温室气体的种类(举例)二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、CFC 11、CFC 12、四氯化碳。
3、酸沉降化学酸沉降(acid deposition)是指大气中的酸性物质通过降水,如雨、雪、雾、冰雹等迁移到地表(湿沉降),或酸性物质在气流的作用下直接迁移到地表到地表(干沉降)的过程。
湿沉降 (wet deposition)大气中的物质通过降水而落到地面的过程。
干沉降 (dry deposition)大气中的污染气体和气溶胶等物质随气流的对流、扩散作用,被地球表面的土壤、水体和植被等吸附去除的过程。
4、酸雨的界限西南地区(重庆、贵阳)---长江以南、青藏高原以及四川盆地---年均降水pH<5·6区域占全国面积40%左右中国---致酸物质----硫酸盐。
5、一次颗粒物的天然源 、我国灰霾区域一次颗粒物天然源: 地面扬尘(风吹灰尘)、海浪浪沫、火山爆发喷出物、森林火灾燃烧物、陨星尘及生物界产生的颗粒物,如花粉、袍子等。
我国存在着4个明显的灰霾区:黄淮海地区、长江河谷、四川盆地、珠江三角洲。
6、大气颗粒物的粒度模型可把大气颗粒物表示成三种模结构,即爱根核模板(Dp 〈0.05m μ〉、积聚模(0.05m μ<Dp<2m μ)和粗粒子模(Dp>2m μ)7、大气颗粒物的有机组成种类多环芳香族化合物、芳香族化合物,含氮、氧、硫、磷类化合物,烃基化合物,脂肪族化合物,羰基化合物和卤代化合物。
8、大气中有哪些重要自由基?其来源如何?(1)大气中的重要自由基有:HO·,HO 2·,R· ,RO·,RO 2·等自由基,其中以HO·和HO 2·最为重要。
(2)其来源:在大气化学中,有机化合物和其它大气组分的光解,是产生自由基的最主要途径和来源。
例如:a. O 3的光解是大气中HO·的重要来源:O 3 + h ν → O· + O 2 O· + H 2O → 2HO·b. HO 2· 主要来源于醛的光解:H 2CO + h ν → H · + HCO · H· + O 2 + M → HO 2· + M HCO· + O 2 → HO 2· + COc. R· ,RO·,RO 2·等自由基主要来源于各种有机化合物的光解:CH 3CHO + h ν → CH 3· + HCO · RH + O· → R· + HO· R· +O 2 → RO 2·9、 大气中有哪些重要含氮化合物?说明它们的天然来源及对环境的污染。
(1)大气中存在的含量比较高的含氮化合物主要是氮氧化物,包括氧化亚氮(N 2O ),一氧化氮(NO )和二氧化氮(NO 2)。
(2)N 2O 是低层大气中含量最高的含氮化合物,主要来自于天然源,即土壤中硝酸盐经细菌的脱氮作用而产生。
由于在低层大气中N 2O 非常稳定,是停留时间最长的氮氧化物,一般认为其没有明显的污染效应。
NO和NO2是大气中主要的含氮污染物,合称为NO x,它们主要来自于人为来源,即化石燃料的燃烧。
城市大气中的NO x有2/3来自汽车等流动燃烧源的排放,1/3来自固定燃烧源的排放。
NO x是导致大气光化学污染和酸雨的重要污染物质。
10、大气中有哪些重要的碳氢化合物?它们可发生哪些重要的光化学反应。
(1)大气中以气态形式存在的碳氢化合物,主要是碳原子数1-10的碳氢化合物,包括可挥发性的所有烃类。
重要的碳氢化合物包括烷烃、烯烃、芳香烃等。
(2)它们可发生的光化学反应,主要是与活性的自由基之间的反应:a. 烷烃可与大气中的HO·和O·发生氢原子摘除反应;e.g. RH + HO·→ R· + H2O RH + O·→ R· + HO·b. 烯烃与HO·主要发生加成反应,如乙烯和丙烯,也可以发生氢原子摘除反应;c. 环烃的氧化;d. 多环芳烃在湿的气溶胶中可发生光氧化反应,生成环内氧桥化合物;e. 饱和烃的衍生物,如醚、醇、酮和醛类,它们在大气中的反应主要是是与HO·发生氢原子摘除反应。
11、说明光化学烟雾现象,解释污染物与产物的日变化曲线,并说明光化学烟雾产物的性质和特征。
(1)光化学烟雾现象:含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气,在阳光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,称为光化学烟雾现象。
(2)从光化学烟雾日变化曲线可以看出,烃和NO的体积分数在早晨达到峰值,是由于交通高峰期,汽车尾气大量排放造成的;随着太阳辐射的增强,在日光照射下由大气光化学反应而产生的NO2、O3和醛类等二次污染物的量也大幅增加,并在午后左右达到峰值,要比NO峰值晚出现4-5 h。
傍晚交通高峰期,虽然任有较多汽车尾气排放一次污染物,但由于日光已较弱,不足以引发光化学反应,因而NO2、O3和醛类也不会再增加。
(3)光化学烟雾的生成以臭氧为主,还包括醛类、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、H2O2和细粒子气溶胶等污染物,是具有强氧化性的气团;烟雾通常呈蓝色,能使橡胶开裂,刺激人的眼睛,伤害植物的叶子,并使大气能见度降低,对环境危害极大。
12、说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用在光化学烟雾形成的过程中,自由基反应占主导地位,并且是链式的反应。
烃类的存在,是自由基转化和增殖的重要载体和促进反应物,是链式反应的重要参与者。
例如:(5分)RH + O·→ R· + HO·RH + HO·→ R· + H2OH· + O2 + M →HO2· + MR· + O2→ RO2·RCO· + O2→ R(CO)O2·(反应式各1分)13、说明臭氧层破坏的原因和机理。
(1) 臭氧层破坏的原因:由于人类活动的影响,水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入了平流层,在平流层形成了HO x·,NO x·和ClO x·等活性基团,从而加速了臭氧的消除过程,破坏了臭氧层的稳定状态。
这些活性基团在加速臭氧层破坏的过程中可以起到催化剂的作用。
(2) 臭氧层破坏的机理:a. 氯和溴的协同作用Cl· + O3→ClO· + O2ClO· + BrO·→Cl· + Br· + O2 Br· + O3→BrO· + O2b. HO x·自由基的氯链反应机理(3分)HO· + O3→HO2· + O2ClO· + HO2·→HOCl + O2 HOCl + hν→Cl· + HO·c. NO x的破坏作用(2分)NO + O3→NO2 + O2 NO2 + O·→NO + O2d. ClO·二聚体链反应机理(2分)ClO· + ClO· + M →Cl2O2· + M Cl2O2· + hν→Cl· + ClOO·ClOO· + M →Cl· + O2 + M14、简述大气中SO2氧化的几种途径。
(1) 二氧化硫的气相氧化:a. SO2的直接光氧化b. SO2被HO·等活性自由基氧化(2) 二氧化硫的液相氧化:a. O3对SO2的氧化b. H2O2对SO2的氧化c. 金属离子对SO2液相氧化的催化作用15、说明酸雨形成的原因。
(1) 大气中的SO2和NO x经氧化后,溶于水形成H2SO4、HNO3和HNO2等酸性物质;其它气态或固态物质进入大气,对降水的pH也有影响。
(2) 酸雨中,H2SO4约占60~65%,它主要来源于火山爆发的大量硫化物和悬浮物、自然水域表面释放的酸性化合物,以及人为燃烧产生的硫氧化合物。
(3) 酸雨中,HNO3和HNO2约占30%,主要来源于汽车尾气排放和人为燃烧产生的NO x,以及大气中的N2经过雷电而转化成的NO x,此外土壤中的NO3-通过还原等作用也可生成NO x。
(4)酸雨中,盐酸约占5%,主要来源于一些化工厂和焚烧垃圾,以及矿物燃料燃烧而产生的HCl气体。
(5)酸雨中,有机酸约占2%,主要来源于人为燃烧产生的碳氧化合物,以及天然源的一些植物和森林排放等。
16、说明大气颗粒物的化学组成以及污染物对大气颗粒物组成的影响。
大气颗粒物按照组成,可分为两大类。
一般将只含无机成分的颗粒物称为无机颗粒物,而将含有有机成分的颗粒物称作有机颗粒物。
(1)无机颗粒物:天然来源的无机颗粒物,如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。
火山爆发所喷出的火山灰,除主要由硅和氧组成的岩石粉末外,还含有一些如锌、锑、硒、锰和铁等金属元素的化合物。