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大气环境化学思考题与习题参考答案

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《大气环境化学》重点习题及参考答案 1．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。

2．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： NOHOhvHNO2

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： HCOHhvCOH2

MHOMOH22

COHOOHCO22

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H2O2 的光解也可导致生成HO2： NOOCHhvONOCH33

COHHOOOCH2223

HOhvOH222 OHHOOHHO2222 如体系中有CO存在： HCOCOHO2

22HOOH

（3）R的来源 大气中存在量最多的烷基是甲基，它的主要来源是乙醛和丙酮的光解： HCOCHhvCHOCH33

COCHCHhvCOCHCH3333

这两个反应除生成CH3外，还生成两个羰基自由基HCO和CH3CO。 O和HO与烃类发生H摘除反应时也可生成烷基自由基： HORORH OHRHORH2 （4）RO的来源 大气中甲氧基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解： NOOCHhvONOCH33 2323NOOCHhvONOCH （5）RO2的来源 大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中的O2结合而形成的：

22ROOR

3．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？

甲烷、石油烃、萜类和芳香烃等都是大气中重要的碳氢化合物。它们可参与许多光化学反应过程。 （1）烷烃的反应：与HO、O发生H摘除反应，生成R氧化成RO2与NO反应 RH + OH → R + H2O RH + O → R + HO R + O2 → RO2

RO2 + NO → RO + NO2

（2）烯烃的反应：与OH主要发生加成、脱氢或形成二元自由基

加成：RCH=CH2 + OH → RCH(OH)CH2 RCH(OH)CH2 + O2 → RCH(OH)CH2O2 RCH(OH)CH2O2 + NO → RCH(OH)CH2O + NO2

脱氢：RCH=CH2 + HO → RCHCH2 + H2O 生成二元自由基： CCR3R4R2R1

O3 +

COR2

R1

+ C

R4

R3OO

CCR3R4R2R1

OO

O

CR2R1OO+ OCR3

R4

二元自由基能量很高，可进一步分解为两个自由基以及一些稳定产物。另外，它可氧化NO和SO2等： R1R2COO + NO → R1R2CO + NO2 R1R2COO + SO2 → R1R2CO + SO3（3）环烃的氧化：以环己烷为例

+ HO + H2O

+ O2

OO

OO+ NO O+ NO2 （4）芳香烃的氧化 （a）单环芳烃：主要是与HO发生加成反应和氢原子摘除反应。

CH3

+ HO

CH3

OH

H

CH3

OH

H

CH3

OH

H

CH3

OH

H表示用

生成的自由基可与NO2反应，生成硝基甲苯： + NO2 CH3OHHCH3NO2+ H2O 加成反应生成的自由基也可与O2作用，经氢原子摘除反应，生成HO2和甲酚：

+ O2 CH3OHHCH3OH+ HO2

生成过氧自由基：

OHH

OOH3C

CH3

OH

OOHH

CH3

OH

HOOH

CH3

OH

H表示用

CH3

OH

H+ O2

OO + NO + NO2

CH3

OH

HOO

CH3

OH

HO

+ O2 + CH3C(O)CHO

CH3

OH

HOHCCHCHOOHC

（b）多环芳烃：蒽的氧化可转变为相应的醌

+ O2 hvOO

H

H

它可转变为相应的醌： OO

HHOO （5）醚、醇、酮、醛的反应 它们在大气中的反应主要是与HO发生氢原子摘除反应： CH3OCH3 + HO → CH3OCH2 + H2O CH3CH2OH + HO → CH3CHOH + H2O CH3COCH3 + HO → CH3COCH2 + H2O CH3CHO + HO → CH3CO + H2O 上述四种反应所生成的自由基在有O2存在下均可生成过氧自由基，与RO2有相类似的氧化作用。

4．说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。 光化学烟雾形成过程是由多种自由基参与的一系列反应，NO2和醛的光解可引发O、H自由基的产生，而烃类RH的存在又是自由基转化和增殖为数量大，种类多的根本原因。烃类在光化学烟雾形成过程中占有很重要的地位。

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环境化学

环境化学

6．在一个pH 为6.5、碱度为1.6mmol/L 的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L 的碳酸钠才能使水体pH 上升至8.0。

若用NaOH 强碱进行碱化，又需加入多少碱?解：总碱度＝K W / [H +] + C T (α1 + 2α2) - [H +]C T ＝2121αα+{[总碱度] + [H +] - [OH -]}令α＝2121αα+当pH 在5～9范围内、[碱度]≥10-3mol/L 时, [H +]、[OH -]项可以忽略不计,得到简化式：C T ＝α[碱度]当pH ＝6.5时，查教材P110表得α1＝0.5845，α2＝8.669×10-5，则α＝1.71，C T ＝α[碱度]＝1.71×1.6＝2.736mmol/L若加入碳酸钠将水的pH 升至8.0，查表得α′＝1.018，此时C T 值与碱度值均有变化。

设加入的碳酸钠量为Δ[CO 32-]，则有C T + Δ[CO 32-]＝α′｛[碱度] + 2Δ[CO 32-]｝ 即2.736 + Δ[CO 32-]＝1.018｛1.6 + 2Δ[CO 32-]｝解得，Δ[CO 32-]＝1.069 mmol/L若加入氢氧化钠将水的pH 升至8.0，其C T 值并不变化，可得：[碱度] ＝C T / α′＝2.736/1.018＝2.688 mmol/L 碱度增加值就是应加入的氢氧化钠强碱量：Δ[OH -]＝2.688－1.6＝1.088 mmol/L8.若水ApH 为7.5，碱度为6.38mM ，水BpH9.0，碱度0.8mM ，等体积混合后pH 多少？解：水A ：碱度=6.38 mmol/L = [HCO 3-]＋2[CO 32-]+ [OH -]-[H +] = [HCO 3-] [CO 32-]=K 2[HCO 3-]/[H +]=4.69×10-11 ×6.38/10-7.5 = 9.46×10-3 m mol/L [H 2CO 3*]= [H +] [HCO 3-]/ K 1=10-7.5×6.38/(4.45×10-7)=0.453 m mol/L [OH -]=10-6.5 =3.16×10-7 mol/L水B ：碱度=0.80 mmol/L = [HCO 3-]＋2[CO 32-]+ [OH -]-[H +] = [HCO 3-]＋2[CO 32-]+ 10-5 [CO 32-]=K 2[HCO 3-]/[H +]=4.69×10-11 ×[HCO 3-]/10-9，[CO 32-]=0.04 m mol/L ，[HCO 3-]=0.76 m mol/L ，[OH -]=10-5 =0.01 m mol/L ，[H 2CO 3*]=0002 m mol/L 舍去） 水B+A ：B 中的CO 32-、OH -与A 中的H 2CO 3反应生成HCO 3-， ∴ 混合体系中[H 2CO 3*]=(0.453-0.04-0.01)/2 = 0.201 m mol/L [HCO 3-]= (6.38+0.04×2+0.01+0.76)/2=3.61 m mol/L 回答人的补充 2010-01-10 21:51 pH=6.35-lg0.201/3.61=6.35+1.24=7.59环境化学思考题与习题第一章 绪论作业习题：● 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？● 环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？ 讨论习题：● 如何认识现代环境问题的发展过程？ 思考题：● 举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。

环境化学题习题及答案

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第一章绪论一、填空2、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。

3、环境中污染物的迁移主要有机械迁移、物理化学迁移和生物迁移三种方式。

4、人为污染源可分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源。

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噪声三、问答题1、环境中主要的化学污染物有哪些？a.持久性有机污染物POPs的特点：1.毒性极强；2.极难降解；3.滞留时间长，能导致全球性的传播；4.沿食物链浓缩放大，产生致癌、致畸、致突变；5.对人类的影响会持续几代，对人类生存繁衍和可持续发展构成重大威胁。

b.环境内分泌干扰物能干扰机体天然激素的合成、分泌、转运、结合或清除的外源性物质，具有拟天然激素或抗天然激素的作用。

比如，邻苯二甲酸酯，酚甲烷等，广泛存在于塑料玩具、奶瓶、化妆品和其他塑料消费品中。

前者危害男婴的的性征发育，引起生殖系统的癌症，后者可导致女性患上乳腺癌。

邻苯二甲酸类衍生物多为酯类，不易溶于水，但能溶于加温过的或者脂肪性食品。

c. “三致”化学污染物2、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。

污染物可在单独环境要素圈中迁移和转化，也可超越圈层界限实现多介质迁移、转化而形成循环。

排入水体中的无机汞，经水体微粒物质的吸附、凝聚后很快淀积在沉积物中，并在微生物参与下转变成剧毒的甲基汞再溶于水中，被水生生物吸收和转移，经排泄或腐烂分解后再归还水体，形成一个Hg的生物地球化学流。

第二章大气环境化学一、填空1、大气中的NO2可以转化成硝酸、NO3和N2O5。

2、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。

3、大气颗粒物的去除与颗粒物的颗粒物的粒度和颗粒物的化学组成及性质有关，去除方式有干沉降法和湿沉降法。

4、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题酸雨、温室效应、臭氧层破坏等是由大气污染所引起的。

5、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、地形逆温7、温室气体主要包括CFCs、CO2、CH4、CO、臭氧、C2H2Cl2等，其中对温室效应贡献最大的是二氧化碳。

西南大学《环境化学》复习思考题及答案

西南大学《环境化学》复习思考题及答案

（0128）《环境化学》复习思考题一、简述试述当前人类面临的环境问题。

2、引起水体、大气、土壤污染的主要化学物质各有哪些？3、根据气温垂直分布情况，大气层分为哪五个层次？4、简述对流层大气的主要组成部分。

5、写出HO 自由基与CH4和CO 的反应式。

6、在《环境空气质量标准》中列出的环境空气污染物有哪些？7、汽车尾气中主要含有哪几种污染物质？8、简述大气污染物在环境中的迁移转化方式。

9、写出低层大气中一些污染物（如NO2、O3、HNO2、H2O2、HCHO和CH3CHO ）的光离解反应。

10、分子受光激发后，激发态分子有哪几种主要退激过程？11、为何海洋表层水的pH值较深层水为高？写出有关反应方程。

12、天然水的水质指标有哪几类？13、指出描述水中有机污染物的指标有哪些？排列出ThOD, BOD5, TOD和CODcr的大小顺序。

14、试分析胶体带电的原因。

15、试述影响污染物在水体中迁移转化的因素。

16、有机物可通过哪些主要方式在水环境中发生迁移转化？17、试分析土壤中粘土矿物和有机物质能交换阳离子的原因。

18、简述农药在土壤中的环境行为。

19、简述土壤吸附农药的机理。

20、土壤中农药的降解有哪几种方式？21、C l2溶于水后产生HClO和ClO-两种形态化学物质，在通氯消毒用水时，两形态物中哪一种会对细菌产生有效触灭作用?22、细菌的生长繁殖可以分为哪四个阶段？23、判断下列化合物中哪一种最易生物降解：CH3(CH2)10CH3、φ-(CH2)10CH3 (φ表示苯环)、CH3(CH2)10COOH 和(CH3)3C(CH2)2COOH ？24、生物降解有哪些基本反应类型？25、过量施用NH4NO3肥料，对于翻耕情况良好，且富有好氧细菌的土壤的酸度会有什么影响？26、评价水体富营养化的指标有哪些？水体富营养化有何危害？27、提出对水体富营养化问题施行防治的各种对策。

28、什么是光化学烟雾？光化学烟雾有何危害。

环境化学作业题解答解读

环境化学作业题解答解读


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非甲烷烃：来源于煤、石油和植物等。非甲烷烃的种类很多，因来源而异。
天然来源：以植被最重要。植物体向大气释放的化合物达367种。乙烯是植 物散发的最简单有机化合物之一，许多植物都能产生乙烯，并释放进大气。 一般认为，植物散发的大多数烃类属于萜烯类化合物，是非甲烷烃中排放 量最大的一类化合物。 人为来源：汽油燃烧、焚烧、溶剂蒸发、石油蒸发和运输损耗、废弃物提 炼等。
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19、论述影响酸雨形成的因素。
主要影响因素：（1）酸性污染物的排放及其转化条件；（2）大气中NH3的 含量及其对酸性物质的中和性；（3）大气颗粒物的碱度及其缓冲能力； （4）天气形势的影响。
20、什么是大气颗粒物的三模态?如何识别各种粒子模?
依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系，把大气颗粒物表示成三种模 结构：爱根（Aitken）核模（Dp<0.05μm）、积聚模（0.05μm<Dp <2μm）和粗粒子模（Dp>2μm）。 （1）爱根核模主要源于燃烧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。由于其粒径小、数量多、表面积大而很 不稳定，易于相互碰撞结成大粒子而转入积聚模；也可在大气湍流扩散过 程中很快被其他物质或地面吸收而去除。 （2）积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。这些粒子多 为二次污染物，其中硫酸盐占80%以上。它们在大气中不易由扩散或碰撞 而去除。积聚模与爱根核模的颗粒物合称细粒子。 （3）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、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，因此它的组成与地 面土壤十分相近，主要靠干沉降和湿沉降过程去除。
15、简述大气中S02氧化的几种途径。
（1）SO2气相氧化：SO2首先氧化成SO3，随后S03被水吸收成硫酸，形成 酸雨或硫酸烟雾。硫酸与大气中的NH4+等阳离子结合生成硫酸盐气溶胶。 ①S02的直接光氧化； ②SO2被自由基氧化。 （2）SO2液相氧化：大气中存在少量水和颗粒物。SO2可溶于大气中液体 水，也可被大气颗粒物吸附，并溶解在颗粒物表面所吸附的水中。于是SO2 便可发生液相反应。 ①S02液相平衡； ②O3对SO2氧化； ③H2O2对SO2氧化； ④金属离子对SO2液相氧化催化作用