《环境化学》戴树桂(第二版)_课后习题答案1111111111
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第三章水环境化学一、选择题1.我们可以用()标准来表示水中有机物含量。
A.ALKB.THC.DOD.COD【答案】D【解析】化学需氧量(COD),是指在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时,所消耗的氧化剂量。
它往往作为衡量水中有机物质含量的指标。
2.水碱度组成是()(水的pH是7.5)。
A.HCO3-和CO32-B.HCO3-C.CO32-D.OH-【答案】A【解析】碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质,即能接受质子H+的物质总量。
组成水中碱度的物质可以归纳为三类:①强碱,如NaOH,Ca(OH)2等,在溶液中全部电离生成OH-离子;②弱碱,如NH3,C6H5NH2等,在水中有一部分发生反应生成OH-离子;③强碱弱酸盐,如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐殖酸盐等,它们水解时生成OH-或者直接接受质子H+。
水的pH为7.5,说明水碱度组成是HCO3-和CO32-。
3.在一定温度和压力下,随水中的盐含量的增长,氧的溶解度()。
A.保持不变B.增加C.盐的含量不影响D.减少【答案】D【解析】氧在水中的溶解度与水的温度、氧在水中的分压及水中含盐量有关。
在水温、氧气分压一定时,水的含盐量越高,水中溶解氧的饱和含量越小。
4.向某一封闭水体中加入强酸或强碱时,下列指标中保持不变的是()。
A.总酸度B.总碱度C.总碳酸量c TD.无机酸度【答案】C【解析】封闭体系中加入强酸或强碱,总碳酸量c T不受影响;而加入[CO2]时,总碱度值并不发生变化。
这时溶液pH和各碳酸化合态浓度虽然发生变化,但它们的代数综合值仍保持不变。
因此总碳酸量c T和总碱度在一定条件下具有守恒特性。
5.如果允许洗涤剂中的磷酸盐和硝酸盐进入湖泊或池塘,将导致藻类的疯狂增长。
藻类的增长为何会对湖泊或池塘造成伤害?()A.湖泊或池塘中的动物不食藻类B.藻类会消耗水中大部分的氧气C.藻类会像海绵一样吸光所有的水D.藻类可能会将磷酸盐变成有毒废物【答案】B【解析】藻类过量繁殖,会出现水华现象,消耗水中大部分的氧气,给鱼类带来危害,从而会对湖泊或池塘造成伤害。
《环境化学》(戴树桂第二版)课后部分习题解答第一章绪论2、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。
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。
第二章:大气环境化学4.影响大气中污染物迁移的主要因素是什么?主要有:(1)空气的机械运动如风和大气湍流的影响;(2)天气和地理地势的影响;(3)污染源本身的特性。
第八章绿色化学的基本原理与应用8.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】考点一:绿色化学★★★1.绿色化学的定义绿色化学,又称可持续的化学,是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除使用或产生对人类健康和环境有害物质的科学。
2.绿色化学的挑战性和机遇(1)促使化学家探索关于有害无害的新知识,如何加强选择性和有效地操纵分子以创造人类所需要的物质,即以结构和活性定量相关的理论及相关知识为基础进行新化学品的分子设计;(2)激励不少大化学公司增加用于环境研究和发展的预算,以便摆脱处置有害物质的高额成本;(3)社会和法律要求,公众监督化学企业的产品及其生产过程的环境影响;(4)国际上制定的关于限期禁用有毒化学品的公约,比如蒙特利尔公约,要求尽快开发生产出破坏臭氧层的氯氟烃类化合物的代替品;(5)加以广大人民群众环境意识不断提高,强烈呼吁降低有害物质的暴露和风险等。
3.绿色化学的12条原理(1)绿色化学的12条原理内容(见表8-1)表8-1 绿色化学的12条原理内容(2)相关应用①非传统原材料生物质是指凡是利用太阳能经光合作用合成的多种天然有机物,如农作物、草、树木和藻类等。
生物质作为可再生的原料或能源的优点:a .化学合成工业如大量采用生物质代替石油作原料,可大大节约石油这类不可再生的资源。
b .生物质中都含有一定量的氧,可避免或减少像以石油作原料时需要使用有毒试剂的烃类加氧反应带来的环境污染问题;c .生物质能分解生成多种结构的材料,有利于开发新的合成反应和化学品;d .可以下式表示光合作用的过程:2222CO H O (CH O)O n n n n +−−−−→+光绿色植物。
②非传统性溶剂(见表8-2)表8-2 非传统性溶剂③催化剂的绿色化(见表8-3)表8-3 催化剂的绿色化④原子经济性反应原子经济性的目标是在设计合成路线时尽量使原料分子中的原子更多或全部变成最终预期产品中的原子。
戴树桂《环境化学》【课后习题】(绿⾊化学的基本原理与应⽤)第⼋章绿⾊化学的基本原理与应⽤1.概述绿⾊化学的诞⽣和发展简史,并论述促进绿⾊化学产⽣和发展的根本动⼒和有关因素。
答:(1)绿⾊化学的诞⽣和发展简史环境化学(可持续的化学)是研究利⽤⼀套原理在化学产品的设计、开发和加⼯⽣产过程中减少或消除使⽤或产⽣对⼈类健康和环境有害物质的科学。
1991年美国环保局正式采纳绿⾊化学名称并将其作为⼀个重要的研究⽅向。
①1990年美国通过了着眼源头污染预防的第⼀个环境法规——污染预防法。
1991年美国环保局建⽴了绿⾊化学规划。
②1994年8⽉美国化学会举⾏第208届全国年会时,其环境化学分会的主要主题命名为“为环境⽽设计:21世纪的环境范例”。
③1995年美国设⽴总统绿⾊化学挑战奖,每年在华盛顿举⾏绿⾊化学与⼯程学术年会之际泛发⼀次。
不久提出了绿⾊化学的12条原理。
④1997年6⽉,美国⾸都召开第⼀节绿⾊化学和⼯程年会,以后每年举办⼀次。
⑤1999年初英国皇家化学会创办国际学术刊物“Green Chemistry”。
⑥2001年美国化学会安排绿⾊化学实验活动。
如今在美、英、澳等国,不少⾼校都开设了绿⾊化学的讲授和实验课程。
⑦1995年中国科学院化学部院⼠们提出以“绿⾊化学与技术——推进化⼯⽣产可持续发展的途径”作为重要的科研选题。
⑧1997年举办以“可持续发展问题对科学的挑战——绿⾊化学”为主题的⾹⼭科学会议。
⑨1999年底在北京九华⼭庄举⾏了以“绿⾊化学基本科学问题”为主题的21世纪核⼼科学问题论坛。
⑩⾃1998年起分别在合肥、成都、⼴州和济南等地先后举办了⼏次绿⾊化学国际学术讨论会。
2005年10⽉8⽇~11⽇在北京举⾏的中国共产党第⼗六届中央委员会第五次全体会议,审议通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第是⼀个五年规划的建议》。
全会决议中强调要全⾯贯彻落实科学发展观,要加快建设资源节约型、环境友好型社会,⼤⼒发展循环经济,加⼤环境保护⼒度,切实保护好⾃然⽣态,认真解决影响经济社会发展特别是严重危害⼈民健康的突出环境问题。
《绪论》部分重点习题及参考答案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.怎样了解人类活动对地球环境系统的影响地球环境系统即为生物圈,生物圈有五大圈层组成:大气圈水圈生物圈土壤圈岩石圈这五大圈层受到人类影响也就影响了整个地球环境系统例如:大气圈,人类的工业化,是的矿物质燃料使得co2 so2等气体大量进入大气中是的大气吸收的地面的长波辐射增多,形成保温层这就是我们说的温室效应生物圈:人类的砍伐,屠杀野生动物,造成生态系统的破坏,食物链的断裂或减少,是的生态系统的物质循环,能量流动受到影响造成灾害各种生态系统的恢复力减弱抗破坏力减弱土壤圈:树木的砍伐造成水土流失,人们盲目施肥造成土壤污染水圈:水的污染就不用说了岩石圈:人类活动的原因引发酸雨,溶洞腐蚀,砍伐造成风沙肆虐风化现象加剧而且五大圈层相辅相成,一个受到影响会引发其他的影响,进而造成自然灾害,造成生命财产损失,人类的活动最终的苦果还要人类自己承受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:(3)氮的循环(4)磷的循环(5)硫的循环(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。
《生物体内污染物质的运动过程及毒性》重点习题及参考答案1.在通常天然水中微生物降解丙氨酸的过程如下,在其括号内填写有关的化学式和生物转化途径名称,并说明这一转化过程将对水质带来什么影响。
CH3CH(NH2)COOHO2(1)(3) + (2)(12)(13途径)酶(6)(4)(5)(10)(7)(8)(9)CO2 , H2O(11途径)解:有关的化学式和生物转化途径如下:(1)CO2;(2)CH3COOH;(3)NH3;(4)CoASH;(5)H2O;(6)CH3COCoASH;(7)CH3COCOOH;(8)H2O;(9)CoASH;(10)(CH2COOH)2C(OH)COOH;(11)三羧酸循环;(12)NO2-;(13)硝化。
该过程将氮由不能被植物吸收利用的有机态转化为无机氮,利于植物利用;且此过程是耗氧过程,可能引起水体富营养化,使水质变差。
2.比较下列各对化合物中微生物降解的快慢,指出所依据的定性判别规律。
(1)NO2OH(2)CH3 (CH2)5CH3 CH3CH2CH3(3)CHSO3Na(CH2)3CH3CH3答:(1)硝基苯降解要慢于苯酚,根据取代规律,在芳香族化合物中羟基取代基加快其降解,硝基取代基使其降解减缓。
(2)庚烷的降解要快于丙烷,根据链长规律,在一定范围内,碳链越长,降解越快。
(3)前者降解要快于后者,根据链分支规律,在烷基苯磺酸盐中,分支程度越大,降解越慢。
3.试说明化学物质致突变、致癌和抑制酶活性的生物化学作用机理。
(1)致突变作用机理:致突变性是指生物体中细胞的遗传性质在受到外源性化学毒物低剂量的影响和损伤时,以不连续的跳跃形式发生了突然的变异。
致突变作用发生在一般体细胞时,则不具有遗传性质,而是使细胞发生不正常的分裂和增生,其结果表现为癌的形成。
致突变作用如影响生殖细胞而使之产生突变时,就有可能产生遗传特性的改变而影响下一代,即将这种变化传递给子细胞,使之具有新的遗传特性。
第一章 绪 论1.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、环境化学1.环境问题环境污染是指由于人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的过程。
造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的三方面,其中化学的为主要因素。
2.环境化学环境科学是指在原有各相关学科的基础上产生了一门以研究环境质量及其控制和改善为目的的综合性新学科。
它主要是运用自然科学和社会科学有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题。
环境问题 环境化学 环境化学的任务、内容与特点环境化学 元素的生物地球化学循环环境化学的发展动向人类社会活动不同功能产生的污染物 环境污染物的类别化学污染物环境污染物 环境效应及其影响因素环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介 绪论(1)环境化学的任务、内容与特点①环境化学的学科定义环境化学是在化学科学的传统理论和方法的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。
环境化学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环境化学的研究内容a.有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态;b.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化学行为;c.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;d.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。
③环境化学的特点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。
(2)元素的生物地球化学循环物质循环可分为内生的循环和外生的循环。
物质循环常基于元素的循环,包括氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环。
(3)环境化学的发展动向①环境分析化学;②各圈层环境化学;③污染控制化学。
第二章大气环境化学一、选择题1.随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率(Γ),对于逆温气层的大气垂直递减率()。
A.Γ>0B.Γ=0C.Γ<0D.无法判断【答案】C【解析】在对流层中,气温一般是随高度增加而降低,但在一定条件下会出现反常现象。
这可由垂直递减率(Γ)的变化情况来判断。
随高度升高气温的降低率为大气垂直递减率,通常用下式表示:Γ=-dT/dz上式可表征大气的温度层结。
式中,T为热力学温度K;z为高度。
在对流层中,一般而言,Γ>0,但在一定条件下会出现反常现象。
当Γ=0时,称为等温气层;当Γ<0时,称为逆温气层。
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。
2.根据Whittby三模态模型,粒径小于()μm的粒子称为Aitken核膜。
A.0.05B.0.1C.1D.2【答案】A【解析】依据大气颗粒物按表面积与粒径分布的关系可把大气颗粒物表示成三种模结构:①Aitken核模(D p<0.05μm),主要来源于燃烧过程所产生的一次颗粒物,以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物;②积聚模(0.05μm<D p<2μm),主要由核模凝聚或通过热蒸气冷凝再凝聚而长大;③粗粒子模(D p>2μm),粗粒子模的粒子称为粗粒子,多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山灰和风沙等一次颗粒物所构成,因而它们的组成与地面土壤十分相近,这些粒子主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。
3.酸雨是指pH()的雨、雪或其他形式的降水。
A.<6.0B.<7.0C.<5.6D.<5.0【答案】C【解析】酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪、雾、雹等大气降水。
它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类,前者指的是所有气状污染物或粒状污染物,随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面,后者是指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程。
这两种过程共同称为酸沉降。
4.气溶胶中粒径()μm的颗粒,称为飘尘。
戴树桂环境化学的部分课后题答案Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT习题第一章绪论2、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。
3、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、氯代二恶瑛;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。
课后习题的参考答案第一章绪论2、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。
3、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。
1 《绪论》部分重点习题及参考答案 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.怎样了解人类活动对地球环境系统的影响 地球环境系统即为生物圈,生物圈有五大圈层组成:大气圈 水圈 生物圈 土壤圈 岩石圈 这五大圈层受到人类影响 也就影响了整个地球环境系统 例如: 大气圈,人类的工业化,是的矿物质燃料使得co2 so2等气体大量进入大气中 是的大气吸收的地面的长波辐射增多,形成保温层 这就是我们说的温室效应 生物圈:人类的砍伐,屠杀野生动物,造成生态系统的破坏,食物链的断裂或减少,是的生态系统的物质循环,能量流动受到影响 造成灾害 各种生态系统的恢复力减弱 抗破坏力减弱 土壤圈:树木的砍伐造成水土流失,人们盲目施肥 造成土壤污染 水圈:水的污染就不用说了 岩石圈:人类活动的原因 引发酸雨,溶洞腐蚀 ,砍伐造成风沙肆虐 风化现象加剧
而且五大圈层相辅相成,一个受到影响会引发其他的影响,进而造成自然灾害,造成生命财产损失,人类的活动最终的苦果还要人类自己承受 2
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: 3 (3)氮的循环
(4)磷的循环 (5)硫的循环 4 (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方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分,也是化学科学的一个新的重要分支。 (2)环境化学的发展动向:国际上较为重视元素(尤其是碳、氮、硫、磷)的生物地球化学循环及其相互耦合的研究;重视化学品安全评价;重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。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 5
害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。 (3)我对学好这门课的观点:环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科,研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了环境化学研究中需要运用现场研究、实验室研究、实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究方法,主要以化学方法为主,还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此,要求研究人员具有较广泛的各相关学科的理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野,除了环境化学之外,广泛涉猎各相关学科,并注重培养自己的实验操作,如此才可能学好这门课。
4.举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。 以汞为例,说明其在环境各圈层的迁移转化过程,见下图。 汞在环境中的存在形态有金属汞、无机汞化合物和有机汞化合物三种。在好氧或厌氧条件下,水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞。甲基汞脂溶性大,化学性质稳定,容易被鱼类等生物吸收,难以代谢消除,能在食物链中逐级放大。甲基汞可进一步转化为二甲基汞。二甲基汞难溶于水,有挥发性,易散逸到大气中,容易被光解为甲烷、乙烷和汞,故大气中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水体(pH4~5)中,二甲基汞也可转化为一甲基汞。
Hg22+Hg2++Hg沉积物
细菌
细菌
CH3Hg+(CH3)2Hg
细菌
Hg细菌(CH3)2HgC2H6CH3Hg+鱼HgCH4
水空气
图1-1 汞的迁移转化循环 《大气环境化学》重点习题及参考答案 6 3.大气中有哪些重要污染物?说明其主要来源和消除途径。 环境中的大气污染物种类很多,若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类;若按形成过程则可分为一 7
次污染物和二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下: (1)含硫化合物 大气中的含硫化合物主要包括:氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、二甲基硫(CH3)2S、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、硫酸(H2SO4)、亚硫酸盐(MSO3)和硫酸盐(MSO4)等。大气中的SO2
(就大城市及其周围地区来说)主要来源于含硫燃料的燃烧。大气中的SO2约有50%会转化形成H2SO4或SO42-,
另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H2S主要来自动植物机体的腐烂,即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中H2S主要的去除反应为:HO + H2S → H2O + SH。 (2)含氮化合物 大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮(N2O)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。主要讨论一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),用通式NOx表示。NO和NO2是大气中主要的含氮污染物,它们的人为来源主要是燃料的燃烧。大气中的NOx最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。 (3)含碳化合物 大气中含碳化合物主要包括:一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)以及有机的碳氢化合物(HC)和含氧烃类,如醛、酮、酸等。 CO的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧,其中以甲烷的转化最为重要。CO的人为来源主要是在燃料不完全燃烧时产生的。大气中的CO可由以下两种途径去除:土壤吸收(土壤中生活的细菌能将CO代谢为 CO2 和 CH4);与HO自由基反应被氧化为CO2。 CO2的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。天然来源主要包括海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以及燃烧作用等。 甲烷既可以由天然源产生,也可以由人为源产生。除了燃烧过程和原油以及天然气的泄漏之外,产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程。反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程也可产生甲烷。甲烷在大气中主要是通过与HO自由基反应被消除:CH4 + HO→CH3 + H2O。 (4)含卤素化合物 大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代烃和无机的氯化物和氟化物。 大气中常见的卤代烃以甲烷的衍生物,如甲基氯(CH3Cl)、甲基溴(CH3Br)和甲基碘(CH3I)。它们主要由天然过程产生,主要来自于海洋。CH3Cl和CH3Br在对流层大气中,可以和HO自由基反应。而CH3I在对流层大气中,主要是在太阳光作用下发生光解,产生原子碘(I)。许多卤代烃是重要的化学溶剂,也是有机合成工业的重要原料和中间体,如三氯甲烷(CHCl3)、三氯乙烷(CH3CCl3)、四氯化碳(CCl4)和氯乙烯(C2H3Cl)等均可通过生产和使用过程挥发进入大气,成为大气中常见的污染物。它们主要是来自于人为源。在对流层中,三氯甲烷和氯乙烯等可通过与HO自由基反应,转化为HCl,然后经降水而被去除。
氟氯烃类中较受关注的是一氟三氯甲烷(CFC-11或F-11)和二氟二氯甲烷(CFC-12或F-12)。它们可以用做致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。大气中的氟氯烃类 8
主要是通过它们的生产和使用过程进入大气的。由人类活动排放到对流层大气中的氟氯烃类化合物,不易在对流层被去除,它们在对流层的停留时间较长,最可能的消除途径就是扩散进入平流层。 4.影响大气中污染物迁移的主要因素是什么? 主要有:(1)空气的机械运动如风和大气湍流的影响;(2)天气和地理地势的影响;(3)污染源本身的特性。
6.太阳发射光谱和地面测得的太阳光谱有何不同?为什么? 太阳辐射的光谱包括红外线、可见光和紫外线等,其经过大气层被削弱了约一半,其中紫外线和红外线被极大的削弱所剩无几,但可见光却几乎都能到达地表,其比重也由47%上升到92%。即光谱分布就不同了。 7.大气中有哪些重要的自由基?其来源如何?
大气中存在的重要自由基有HO、HO2、R(烷基)、RO(烷氧基)和RO2(过氧烷基)等。它们的来源如下: (1)HO来源 对于清洁大气而言,O3的光离解是大气中HO的重要来源:
23OOhvO HOOHO22 对于污染大气,如有HNO2和H2O2存在,它们的光离解也可产生HO: NOHOhvHNO2
HOhvOH222
其中HNO2的光离解是大气中HO的重要来源。 (2)HO2的来源 大气中HO2主要来源于醛的光解,尤其是甲醛的光解: HCOHhvCOH2
MHOMOH22
COHOOHCO22
任何光解过程只要有H或HCO自由基生成,它们都可与空气中的O2 结合而导致生成HO2。亚硝酸酯和