《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．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。
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
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（CS
2
）、二甲基
硫（CH
3）
2
S、硫化氢（H
2
S）、二氧化硫（SO
2
）、三氧化硫（SO
3
）、硫酸（H
2
SO
4
）、
亚硫酸盐（MSO
3）和硫酸盐（MSO
4
）等。大气中的SO
2
（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SO
2约有50%会转化形成H
2
SO
4
或SO
4
2-，
另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H
2
S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H
2
S主要的
去除反应为：HO + H
2S → H
2
O + 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（N
2
O）、一氧化氮
（NO）和二氧化氮（NO
2）。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO
2
），用通式
NO
x 表示。NO和NO
2
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NO
x
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（CO
2
）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 CO
2和 CH
4
）；与HO自由基反应被氧化为CO
2
。
CO
2
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：CH
4 + HO→CH
3
+ H
2
O。
（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（CH
3Cl）、甲基溴（CH
3
Br）
和甲基碘（CH
3I）。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。CH
3
Cl和CH
3
Br
在对流层大气中，可以和HO自由基反应。而CH
3
I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（CHCl
3）、三氯乙烷（CH
3
CCl
3
）、
四氯化碳（CCl
4）和氯乙烯（C
2
H
3
Cl）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 、HO 2、R （烷基）、RO （烷氧基）和RO 2（过氧烷基）等。它们的来源如下： （1）HO 来源
对于清洁大气而言，O 3的光离解是大气中HO 的重要来源：
23O O hv O +→+
HO O H O 22→+
对于污染大气，如有HNO 2和H 2O 2存在，它们的光离解也可产生HO ：
NO HO hv HNO +→+2 HO hv O H 222→+
其中HNO 2的光离解是大气中HO 的重要来源。 （2）HO 2的来源
大气中HO 2主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：
HCO H hv CO H +→+2
M HO M O H +→++22 CO HO O HCO +→+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O 2 结合而导致生成HO 2。亚硝酸酯和H 2O 2 的光解也可导致生成HO 2：
NO O CH hv ONO CH +→+33 CO H HO O O CH 2223+→+
HO hv O H 222→+ O H HO O H HO 2222+→+
如体系中有CO 存在：
H CO CO HO +→+2 22HO O H →+
（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：
HCO CH hv CHO CH +→+33
CO CH CH hv COCH CH 3333+→+
这两个反应除生成CH 3外，还生成两个羰基自由基HCO 和CH 3CO 。 O 和HO 与烃类发生H 摘除反应时也可生成烷基自由基：
HO R O RH +→+
O H R HO RH 2+→+
（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：
NO O CH hv ONO CH +→+33 2323NO O CH hv ONO CH +→+
（5）RO 2的来源
大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中的O 2结合而形成的：
22RO O R →+
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RO 2与NO 反应
RH + OH → R + H 2O RH + O → R + HO R + O 2 → RO 2 RO 2 + NO → RO + NO 2
（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=CH 2 + OH → RCH(OH)CH 2
RCH(OH)CH 2 + O 2 → RCH(OH)CH 2O 2 RCH(OH)CH 2O 2 + NO → RCH(OH)CH 2O + NO 2
脱氢：RCH=CH 2 + HO → RCHCH 2 + H 2O 生成二元自由基：
C C R 3
4
R R
1
O 3
+
C O R 2
R 1
+
C 4R 3
O
O C C R
3
4R 2R 1O O O
C
R 2
R 1O O
+
O C R 34
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SO 2等：
R 1R 2COO + NO → R 1R 2CO + NO 2
R 1R 2COO + SO 2
→ R 1R 2CO + SO 3（3）环烃的氧化：以环己烷为例
+ HO
+ H 2O + O 2
OO
OO
+ NO
O
+ NO 2
（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。
CH
3
+ HO
表示
用
生成的自由基可与NO 2反应，生成硝基甲苯：
+ NO 2
CH 3
NO 2
+ H
2O
加成反应生成的自由基也可与O 2作用，经氢原子摘除反应，生成HO 2和甲酚：
+ O 2
CH 3
OH
+ HO 2
生成过氧自由基：
OH H
OO H 3C
CH 3
OH
OO
H
H CH 3
OH
H
OO
H
CH 3
OH H 表示
用
+ O 2
OO
+ NO
+ NO 2
CH 3
OH H OO
CH 3
OH
H
O
+ O 2
+ CH 3C(O)CHO
CH 3
OH H O
HC CH CHO
OHC
（b ）多环芳烃：蒽的氧化可转变为相应的醌
+ O 2
hv
O O H
它可转变为相应的醌：
O O H
H O
O
（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：
CH 3OCH 3 + HO → CH 3OCH 2 + H 2O CH 3CH 2OH + HO → CH 3CHOH + H 2O CH 3COCH 3 + HO → CH 3COCH 2 + H 2O CH 3CHO + HO → CH 3CO + H 2O
上述四种反应所生成的自由基在有O 2存在下均可生成过氧自由基，与RO 2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，NO 2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。
RH + O → R + HO RH + HO → R + H
2
O
H + O
2→ HO
2
R + O
2→ RO
2
RCO + O
2
→ RC(O)OO
其中R为烷基、RO
2为过氧烷基，RCO为酰基、RC(O)OO[RC(O)O
2
]为过氧酰基。
通过如上途径生成的HO
2、RO
2
和RC(O)O
2
均可将NO氧化成NO
2
。
5．确定酸雨pH界限的依据是什么？
pH为5.6作为判断酸雨的界限。依据以下过程得出：在未污染大气中，可
溶于水且含量比较大的酸性气体是CO
2，所以只把CO
2
作为影响天然降水pH的因
素，根据CO
2
的全球大气浓度330ml/m3与纯水的平衡：
CO
2 (g) + H
2
O
K H
CO
2
+ H
2
O
CO
2 + H
2
O
K1
H+ + HCO
3
-
HCO
3-K2 H+ + CO
3
2-
根据电中性原理：[H+]＝[OH-] + [HCO
3-] + 2[CO
3
2-]，将用K
H
、K
1
、K
2
、[H+]
表达的式子代入，得：
[H+]3– (K
W + K
H
K
1
p
CO2
) [H+ ] – 2K
H
K
1
K
2
p
CO2
＝0
在一定温度下，K
W 、K
H
、K
1
、K
2
、p CO2都有固定值，将这些已知数值带入上式，
计算结果是pH＝5.6。
6．什么是大气颗粒物的三模态？如何识别各种粒子模？
Whitby等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模。按这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根（Aitken）
核模（D
p <0.05μm）、积聚模（0.05μm p <2μm）和粗粒子模（D p >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。由于它们的粒径小、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而去除。 《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=1.46 H2CO3* HCO3- + H+ pK1=6.35 HCO3- 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)-1 α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 α2= (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 [HCO 3-] = C T (1 + [H +]/ K 1 + K 2/ [H +] )-1 [CO 32- ] = C T (1 + [H +]2 / K 1K 2 + [H + ]/ K 2)-1 （2）开放体系中CO 2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：[CO 2(aq)]＝K H ·P CO 2 溶液中，碳酸化合态相应为： C T = [CO 2]/ α0= K H ·P CO2/ α0 [HCO 3-]= (α1/ α0 )K H ·P CO2= (K 1/[H + ])K H ·P CO2 [CO 32-]= (α2/ α0 ) K H ·P CO2= (K 1K 2/[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。而对于开放体系C T 、[HCO 3-]、[CO 32-]均随pH 值改变而变化，但[H 2CO 3*]总保持与大气相平衡的固定数值。 2．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 ＝ 2 121αα+{[总碱度] + [H +] - [OH -]} 令α＝2 121 αα+ 当pH 在5～9范围内、[碱度]≥10-3 mol/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[CO32-]＝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/L 3．什么是表面吸附作用、离子交换吸附作用和专属吸附作用？并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别。 （1）表面吸附：由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用。胶体表面积越大，吸附作用越强。 （2）离子交换吸附：环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子。胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子，这种作用称为离子交换吸附作用，属于物理化学吸附。该反应是可逆反应，不受温度影响，交换能力与溶质的性质、浓度和吸附剂的性质有关。 （3）专属吸附：指在吸附过程中，除了化学键作用外，尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用。该作用不但可以使表面点荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。 （4）水合氧化物对金属离子的专属吸附与非金属吸附的区别如下表所示。 4．已知Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下： Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+lgK1＝ - 2.16 Fe3+ + 2H2O Fe(OH)2+ + 2H+lgK2＝ - 6.74 Fe(OH)3(s)Fe3+ + 3OH-lgK so＝ - 38 Fe3+ + 4H2O Fe(OH)4- + 4H+ lgK4＝ - 23 2Fe3+ + 2H2O Fe2(OH)24+ + 2H+ lgK＝ - 2.91 请用pc-pH图表示Fe(OH)3(s)在纯水中的溶解度与pH的关系。 解： （1）K1＝[Fe(OH)2+][H+]/ [Fe3+]＝[Fe(OH)2+]K W3/K so[H+]2 p[Fe(OH)2+]＝3lgK W - lgK so + 2pH - lgK1＝2pH - 1.84 （2）K2＝[Fe(OH)2+][H+]2/ [Fe3+]＝[Fe(OH)2+]K W3/K so[H+] p[Fe(OH)2+]＝3lgK W - lgK so + pH - lgK2＝pH + 2.74 （3）K so＝[Fe3+][OH-]3＝[Fe3+]K W3/[H+]3 p[Fe3+]＝3lgK W - lgK so + 3pH＝3pH - 4 （4）K4＝[Fe(OH)4-][H+]4/ [Fe3+]＝[Fe(OH)4-][H+]K W3/ K so p[Fe(OH)4-]＝3lg K W - lgK4 - lgK so - pH＝19 - pH （5）K＝[Fe2(OH)24+][H+]2/ [Fe3+]2＝[Fe2(OH)24+]K W6/ K so2[H+]4 p[Fe2(OH)24+]＝6lg K W - lgK - 2lgK so + 4pH＝4pH - 5.09 用pc-pH图表示Fe(OH)3(s)在纯水中的溶解度与pH的关系如下： 5．解释下列名词：分配系数；标化分配系数；辛醇－水分配系数；生物浓缩因子；亨利定律常数；水解速率；直接光解；光量子产率；生长物质代谢和共代谢。 （1）分配系数：在土壤－水体系中，土壤对非离子性有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程（溶解），即非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡，此时有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数。 （2）标化分配系数：有机化合物在颗粒物－水中的分配系数与颗粒物中有机碳呈正相关，以固相有机碳为基础的分配系数即标化分配系数。 （3）辛醇－水分配系数：有机化合物的正辛醇-水分配系数（K OW）是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值。它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力，是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数。K OW与化合物的水溶性、土壤吸附常数和生物浓缩因子等密切相关。 （4）生物浓缩因子：有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比。 （5）亨利定律常数：通常可理解为非电解质稀溶液的气－水分配系数。 （6）水解速率：反映某一物质在水中发生水解快慢程度的一个参数。 （7）直接光解：化合物本身直接吸收太阳能而进行分解反应。 （8）光量子产率：分子被活化后，它可能进行光反应，也可能通过光辐射的形式进行“去活化”再回到基态，进行光化学反应的光子数占吸收光子数之比称为光量子产率。 （9）生长物质代谢和共代谢：生物降解过程中，一些有机污染物作为食物源提供能量和提供酶催化反应分解有机物，这称为生长物质代谢。某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。 6．请叙述有机物在水环境中的迁移、转化存在哪些重要过程。 （1）负载过程：污水排放速率、大气沉降以及地表径流引入有机毒物至天然水体均将直接影响污染物在水中的浓度。 （2）形态过程： ①酸碱平衡：天然水中pH决定着有机酸或碱以中性态存在的分数，因而影响挥发及其他作用。 ②吸着作用：疏水有机化合物吸着至悬浮物上，由于悬浮物质的迁移而影响它们以后的归趋。 （3）迁移过程： ①沉淀－溶解作用：污染物的溶解度范围可限制污染物在迁移、转化过程中的可利用性或者实质上改变其迁移速率。 ②对流作用：水力流动可迁移溶解的或者被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定的水生生态系统。 ③挥发作用：有机污染物可能从水体进入大气，因而减少其在水中的浓度。 ④沉积作用：污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸，均可改变污染物的浓度。 （4）转化过程： ①生物降解作用：微生物代谢污染物并在代谢过程中改变它们的毒性。 ②光解作用：污染物对光的吸收有可能导致影响它们毒性的化学反应的发生。 ③水解作用：一个化合物与水作用通常产生较小的、简单的有机产物。 ④氧化还原作用：涉及减少或增加电子在内的有机污染物以及金属的反应都强烈地影响环境参数。 （5）生物累积过程： ①生物浓缩作用：通过可能的手段如通过鱼鳃的吸附作用，将有机污染物摄取至生物体。 ②生物放大作用：高营养级生物以消耗摄取有机毒物进入生物体低营养级生物为食物，使生物体中有机毒物的浓度随营养级的提高而增大。 《土壤环境化学》重点习题及参考答案 1．什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。 根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。 （1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。 （2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。 南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性Al3+，增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为pH值减小，酸度偏高。 2．土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。 土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能： （1）土壤溶液的缓冲性能：土壤溶液中H 2CO 3 、H 3 PO 4 、H 4 SiO 4 、腐殖酸和其 他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用。以碳酸及其钠盐为例说明。向土壤加入盐酸，碳酸钠与它生成中性盐和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。 Na 2CO 3 + 2HCl2NaCl + H 2 CO 3 当加入Ca(OH) 2 时，碳酸与它作用生成难溶碳酸钙，也限制了土壤碱度的变化范围。 H 2CO 3 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + 2H 2 O 土壤中的某些有机酸（如氨基酸、胡敏酸等）是两性物质，具有缓冲作用，如氨基酸既有氨基，又有羧基，对酸碱均有缓冲作用。 《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 ； 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 ； 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； 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 ； 9.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； 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。 24.标化分配系数是以有机碳为基础表示的分配系数。 25.次生矿物由物理分化和化学分化而成； 26.氧垂曲线可依次划分为清洁区及分解区、腐败区、 恢复区及清洁区 27.在S-P模型中，溶解氧有一个最低值称为极限溶解氧 28.天然水中的颗粒物聚集的动力学方程分别称为为异向絮凝、 同向絮凝、差速沉降絮凝。 29.次生铝硅酸盐由硅氧四面体层和铝氢氧八面体层构成，它们是高岭石、蒙脱石和伊利石。 1.已知某土壤有机碳含量为5%，某有机物的辛醇-水分配系数为K ow=4×105,则该有机物在土壤上的分配系数K 为 1.26×104 (不考虑颗粒粒径大小的影响) p 2.气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关。 3.能引起温室气体效应的气体主要有CO2、CH4、CO、CFCs。 4.腐殖质中不能被酸和碱提取的部分称为腐黑物，可溶于稀碱但不溶于酸的部分称为腐殖酸，既溶于碱又溶于酸的的部分称为富黑酸。 5.土壤是由气、液、固三相组成的，其中固相可分为土壤矿物质和土壤有机质，两者占土壤总量的90%以上。 6.土壤及沉积物（底泥）对水中有机物的吸附作用（sorption）包括 表面吸附和分配作用。 中科院研究生院硕士研究生入学考试 《环境化学》考试大纲 1．《环境化学》考试大纲适用于中国科学院研究生院环境科学专业硕士研究生入学考试。《环境化学》是环境科学与工程类专业的重要基础课程，包括了环境化学研究的内容、特点和发展动向，主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程，典型污染物在环境各圈层中的归趋和效应。本考试大纲侧重于环境污染化学，着重于各类有害物质在环境介质中的存在、行为、效应以及减少或消除其产生的理论和方法。主要内容包括水环境化学、大气环境化学、土壤环境化学及化学物质的生物效应与生态效应等经典内容。对其中有机污染物的归趋模式、金属离子的存在形态及生物效应、化学物质结构与毒性关系，污染物的生物效应和生物浓缩机制以及全球范围内的温室效应、酸雨、臭氧层破坏等环境问题需加以重点掌握。要求考生掌握基本概念、基本原理和计算方法，并具备综合运用所学知识分析和解决实际环境问题的能力。 考试内容： 环境化学发展及基本内容 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 2．天然水的基本特征组成； 3．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。 4．水体有机污染物的迁移转化：环境行为与归趋模式。着重分配作用、挥发作用、水解作用等典型机制与迁移转化模式。 5．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 6．大气中污染物的特征； 7．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)； 8．重要的大气环境化学问题：光化学烟雾的定义、特征及形成条件；光化学烟雾主要参与物质；光化学烟雾形成机理；光化学烟雾危害及防治；光化学烟雾与硫酸型烟雾的对比；太阳和地球辐射间的能量平衡；温室气体； 温室效应；全球变暖及防治对策；降水的化学组成；酸雨的形成；酸雨的影响因素；酸雨的危害及防治；大气平流层的组成；臭氧层的形成和耗损的化学反应；臭氧洞的危害；臭氧层破坏现状及防治。 土壤环境化学 9．土壤组成与性质(吸附、酸碱性、缓冲性及氧化还原性质)； 10．污染物在土壤-植物体系中的迁移及其机制(重金属、氮磷)； 11．土壤中农药的迁移(典型的迁移过程)。土壤中农药迁移的基本特性，扩散质体，流动吸附与分配作用，典型农药在土壤中的迁移转化，以及有机氯农药有机磷农药。 化学物质的生物效应与生态效应 12．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。13．污染物质的生物富集、放大和积累。生物蓄积，生物富集、生物放大和生物积累。 14．有机污染物的生物降解。耗氧（有机污染物）、有毒有机污染物的生物降解。 15．无机物质的生物转化。氮硫的微生物转化，重金属元素的微生物转化。 16．污染物质的毒性。典型污染物在环境各圈层中的转化效应；重金属元素在诸圈层中的转化效应有机污染物在诸圈层中的转化效应。 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 17．重金属元素(汞、砷)形态； 18．微生物对水环境中化学物质的作用； 19．有机污染物(有机卤代物、多环芳烃、表面活性剂)。 考试要求考生应全面系统地了解环境化学的研究内容、特点与发展动向，掌握大气污染物的迁移、转化，天然水 第四章 电化学与金属腐蚀 1. 是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号） （1）取两根金属铜棒，将一根插入盛有3mol dm -?4CuSO 溶液的烧杯中，另一根插入盛有13mol dm -?4CuSO 溶液的烧杯中，并用盐桥将两支烧杯中的溶液连接起来，可以组成一个浓差原电池。 （+） （2）金属铁可以置换2Cu +，因此三氯化铁不能与金属铜发生反应。 （-） （3）电动势E （或电极电势?）的数值与电池反应（或半反应式）的写法无关，而平衡常数K θ的数值随反应式的写法（即化学计量数不同）而变。 （+） （4）钢铁在大气中的中性或酸性水膜中主要发生吸氧腐蚀，只有在酸性较强的水膜中才主要发生析氢腐蚀。 （+） （5）有下列原电池： 若往4CdSO 溶液中加入少量2Na S 溶液，或往4CuSO 溶液中加入少量425CuSO H O ?晶体，都会使原电池的电动势变小。 （-） 2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内） （1）在标准条件下，下列反应均向正方向进行： 它们中间最强的氧化剂和最强的还原剂是 （b ） （a ）23Sn Fe ++和 （b ）2227Cr O Sn -+和 （c ）34Cr Sn ++和 （d ）2327Cr O Fe -+和 （2）有一个原电池由两个氢电极组成，其中一个是标准氢电极，为了得到最大的电动势，另一个电极浸入的酸性溶液2()100p H kPa =????设应为 （b ） （a ）30.1mol dm HCl -? （b ）330.10.1mol dm HAc mol dm NaAc --?+? （c ）30.1mol dm HAc -? （d ）3340.1mol dm H PO -? （3）在下列电池反应中 当该原电池的电动势为零时，2Cu +的浓度为 （b ） （a ）2735.0510mol dm --?? （b ）2135.7110mol dm --?? 习题 第一章绪论 2、根据环境化学的任务、内容与特点以及发展动向,您认为怎样才能学好环境化学这门课？ 环境化学就是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特征、行为与效应及其控制的化学原理与方法的科学。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与形态,潜在有害物质的来源,她们在个别环境介质中与不同介质间的环境化学行为;有害物质对环境与生态系统以及人体健康产生效用的机制与风险性;有害物质已造成影响的缓解与消除以及防止产生危害的方法与途径。环境化学的特点就是要从微观的原子、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,其核心就是研究化学污染物在环境中的化学转化与效应。目前,国界上较为重视元素(尤其就是碳、氮、硫与磷)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就是:以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒物与二氧化硫为主的城市空气污染;工业有毒有害废物与城市垃圾对水题与土壤的污染。 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、水体污染物与工业污染物。 按污染物的形态可分为:气态污染物、液态污染物与固体污染物; 按污染物的性质可分为:化学污染物、物理污染物与生物污染物。 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、不饱与脂肪烃、芳香烃、PAH等; 4、金属有机与准金属有机化合物: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就是什么? 主要有:(1)空气的机械运动如风与大气湍流的影响; (2)天气与地理地势的影响;(3)污染源本身的特性。 7、大气中有哪些重要自由基?其来源如何? 大气中主要自由基有:HO、HO2、R、RO2 HO的来源:①O3的光解:O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2 O+H2O 2HO ②HNO2的光解: HNO2+ｈr HO +NO ③H2O2的光解: H2O2+ｈr 2HO HO2的来源:①主要来自醛特别就是甲醛的光解 H2CO +ｈr H + HCO HO2 + M H + O2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M CH3O + NO ②亚硝酸酯的光解:CH3ONO +ｈr CH3O + O2HO2 + H2CO ③H2O2的光解:H2O2+ｈr 2HO 环境化学专业课考研测试题及答案 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______。 普通化学第五版 第一章 习题答案 1. 答案（1-）（2-）（3+）（4-） 2. 答案（1c ）（2d ）（3a ）（4d ）（5abd ）（6ad ）（7d ）（8d ） 3. 答案（1）燃烧前后系统的温度（2）水的质量和比热（3）弹式量热计热容 4..答案：根据已知条件列式 K C g K g J g mol g mol J b )35.29659.298](120918.4[5.0122100032261 11 1-+???-=????----- C b =849J.mol -1 5.答案：获得的肌肉活动的能量=kJ mol kJ mol g g 8.17%3028201808.311 =????-- 6. 答案：设计一个循环 3× )(2)(32s Fe s O Fe →×3 →)(243s O Fe )(3s FeO ×2 （-58.6）+2(38.1)+6p q =3(-27.6) 17.166 ) 1.38(2)6.58()6.27(3-?-=----= mol kJ q p 7.答案：由已知可知 ΔH=39.2 kJ.mol -1 ΔH=ΔU+Δ（PV ）=ΔU+P ΔV w ‘=-P ΔV= -1×R ×T = -8.314×351J = -2.9kJ ΔU=ΔH-P ΔV=39.2-2.9=36.3kJ 8.下列以应（或过程）的q p 与q v 有区别吗？ 简单说明。 （1）2.00mol NH 4HS 的分解 NH 4HS(s) NH 3(g)＋H 2S(g) （2）生成1.00mol 的HCl H 2(g)＋Cl 2(g) 2HCl(g) （3）5.00 mol CO 2(s)（干冰）的升华 CO 2 (s) CO 2 (g) （4）沉淀出 AgNO 3(aq)＋NaCl(aq) AgCl(s)＋NaNO 3(aq) 9.答案：ΔU-ΔH= -Δ（PV ）=-Δn g RT (Δn g 为反应发生变化时气体物质的量的变化) (1)ΔU-ΔH=-2×(2-0)×8.314×298.15/1000= - 9.9kJ (2)ΔU-ΔH=-2×(2-2)×R ×T= 0 (3)ΔU-ΔH=-5×(1-0)×8.314×(273.15-78)/1000= -8.11kJ (4)ΔU-ΔH=-2×(0-0)×R ×T= 0 10.（1）4NH 3(g)+3O 2(g) = 2N 2(g) +6H 2O(l) 答案 -1530.5kJ.mol -1 （2）C 2H 2(g) + H 2(g) = C 2H 4(g) 答案 -174.47kJ.mol -1 （3）NH 3(g) +稀盐酸 答案 -86.32kJ.mol -1 写出离子反应式。产物是NH 4+(aq) （4）Fe(s) + CuSO 4(aq) 答案 -153.87kJ.mol -1 25℃ 25℃ －78℃ 25℃ 《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．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。 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 普通化学 （第三版）习题答案 中国农业大学 无机及分析化学教研组编 第一章 分散系 1.1 （1） 溶液的凝固点下降 （2） 土壤溶液浓度过大，渗透压大于植物根细胞液的渗透压 （3） 溶液的凝固点下降 1.2 沸点不断上升，至溶液达到饱和后，沸点恒定； 蒸气凝结温度恒定，等于溶剂的沸点。 1.3 % 6.1) O H (/1)O H () O H () O H ()O H ()O H ()O H (kg mol 91.097.0% mol kg 034.0/%0.3)O H (1)O H (/)O H ()O H (L mol 88.0mol 34g L g 1000%0.3) O H ()O H ()O H (2222222222221 -1 -2222222 21 -1 --1 222222=+= += ?=?=-=?=???= = M b b n n n x w M w b M w c ρ 1.4 凝固点自高至低顺序：葡萄糖溶液、醋酸溶液、氯化钾溶液 1.5 b = 1.17 mol ?kg -1 ?T b = K b b = 0.52K ?kg ?mol -1?1.17 mol ?kg -1 = 0.61K T b = 373.76K = 100.61℃ ?T f = K f b = 1.86K ?kg ?mol -1?1.17 mol ?kg -1 = 2.18K T f = 270.87K = - 2.18 1.6 π = cRT = RT V M m / 1 -4-1 -1 mol g 100.2kPa 499.0L 10.0K 300K mol L 8.31kPa g 40.0??=??????= =π V mRT M 1.7 21:2: 30 12 80.3 : 1610.2 : 15.9= 化合物中C 、H 、O 原子数比为21：30：2 1 --1 A b B f mol g 3105.00g 0.33K g 100.0mol kg K 12.5?=????= ?= m T m K M 故该化合物的化学式为C 21H 30O 2 1.8 1 -B 2B B 22222m o l g 4.342)O H (/) O H (} CO )NH {(/}CO )NH {(?=∴= M m M m m M m 《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（CS 2 ）、二甲基 硫（CH 3） 2 S、硫化氢（H 2 S）、二氧化硫（SO 2 ）、三氧化硫（SO 3 ）、硫酸（H 2 SO 4 ）、 亚硫酸盐（MSO 3）和硫酸盐（MSO 4 ）等。大气中的SO 2 （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SO 2约有50%会转化形成H 2 SO 4 或SO 4 2-， 另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H 2 S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H 2 S主要的 去除反应为：HO + H 2S → H 2 O + 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（N 2 O）、一氧化氮 （NO）和二氧化氮（NO 2）。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO 2 ），用通式 NO x 表示。NO和NO 2 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NO x 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（CO 2 ）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代为 CO 2和 CH 4 ）；与HO自由基反应被氧化为CO 2 。 CO 2 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 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； 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； 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； 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； 9.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； 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。 24.标化分配系数是以有机碳为基础表示的分配系数。 25.次生矿物由物理分化和化学分化而成； 第五章物质结构基础 课后部分习题答案 8.写出下列各种离子的外层电子分布式，并指出它们各属于何种外层电子构型。 2+2+2++2-2+4+ 12.试写出下列各化合物分子的空间构型，成键时中心原子的杂化轨道类型分子的电偶极矩。（1）SiH4正四面体 SP 3μ=0 （1）H2S V字型不等性SP 3 μ≠0 （3）BCl3平面三角形 SP 2μ=0 （4）BaCl2 直线 SP μ=0 （5）PH3 三角锥不等性SP 3 μ≠0 14.下列各物质的分子之间，分别存在何种类型的作用力？ （1）H2 色散力 （2）SiH4 色散力 （3）CH3COOH 色散力+诱导力+取向力+氢键 （4）CCl4 色散力 （5）HCHO 色散力+诱导力+取向力 18.判断下列各组物质熔点的高低，并解释说明 （1）SiF4 C. p 电子绕核走“8”字 D. 电子在固定的轨道上不停地自旋 2、核外电子运动的特征是：（ ） A. 绕核高速旋转 B. 具有无穷大的动能 C. 有确定的运转轨道 D. 具有波粒二象性 3、近代原子结构理论中的原子轨道是指：（ ） A. 电子绕核运动的轨迹 B. 波函的平方2 ||ψ C. 电子云 D. 波函数ψ 4、主量子数为3的电子层中：（ ） A. 只有s 和p 轨道 B. 只有s 、p 和d 轨道 C. 只有s 轨道 D. 有s 、p 、d 和f 轨道 5、下列各组量子数取值合理的是：（ ） A. n=2 l =1 m=0 m s =0 B. n=7 l =1 m=0 m s =+2 1 C. n=3 l =3 m=2 m s =－ 21 D. n=3 l =2 m=3 m s =－2 1 6、钠原子1s 轨道能级E 1s,Na 与氢原子1s 轨道能级E 1s,H 的相对高低为：（ ） A. E 1s,Na =E 1s,H B. E 1s,Na ＜E 1s,H C. E 1s,Na ＞E 1s,H D. 无法比较 7、下列用量子数描述的、可以容纳电子数最多的电子亚层是：（ ） A. n=2,l =1 B. n=3,l =2 C. n=4,l =3 D. n=5,l =0 8、决定多电子原子系统原子轨道能级大小的量子数是：（ ） A. n 和m B. l 和m C. n 和m s D. n 和l 9、屏蔽效应所起作用是：（ ） A. 对核电荷的增强作用 B. 对核电荷的抵消作用 C. 正负离子间的吸引作用 D. 电子层的排斥作用 二、填空题 1、波函数ψ是描述 数学函数式，它和 是同义词，|ψ|2的物理意义是 ，电子云是 的形象化表示。 2、原子轨道在空间的伸展方向可用 量子数来表示。 3、原子轨道3p x 的主量子数n= ，角量子数l = 。 4、n=3，l =0的原子轨道符号是 。 5、某元素基态原子，有量子数n=4, l =0, m=0的一个电子，有n=3, l =2的10个电子，该原子的价层电子构型为 ，位于周期表第 周期 族 区。 6、试写出27号元素Co 原子核外电子排布式 ，Co 2+的核外电子排布式 。 7、Cl 、Mg 、Si 三原子相比，原子半径由小到大的顺序为 ，最高氧化数由低到高的顺序为 ，第一电离能由低到高的顺序为 。 8、一般说来，自由原子中电子的能量与其量子数 有关。 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。 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。 7.大气中有哪些重要自由基其来源如何 大气中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2 HO的来源：①O3的光解：O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2 O+H2O 2HO ②HNO2的光解：HNO2 +ｈr HO +NO ③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO HO2的来源：①主要来自醛特别是甲醛的光解 H2CO +ｈr H + HCO HO2 + M H + O2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M CH3O + NO ②亚硝酸酯的光解：CH3ONO +ｈr CH3O + O2HO2 + H2CO ③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO HO + H2O2HO2 + H2O R的来源：RH + O R + HO RH + HO R + H2O CH3的来源：CH3CHO的光解 CH3CHO +ｈr C H3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +ｈr CH3 + CH3CO CH3O的来源：甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO +ｈr CH3O + NO 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C A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 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2可以转化成硝酸、3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、2、4、、臭氧、C2H22等，其中对温室效应贡献最 大的是二氧化碳。 10、根据温度垂直分布可将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层。 11、硫酸型烟雾为还原性型烟雾，而光化学烟雾为强氧化性型烟雾。 12、大气中4主要来自有机物的厌氧发酵过程、反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程、 原油及天然气的泄漏_的排放。 13、导致臭氧层破坏的物种主要有水蒸气、氮氧化物和氟氯烃 三类。 二、选择题 1、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到的影响。 注：答案一律写在答提纸上 一、选择题（1× 15=15分） 1. 光化学烟雾是一个链反应，链引发反应主要是（） A 丙烯氧化生成具有活性的自由基 B Ho 2和RQ等促进了 No向NQ转化 C NO 2的光解 D 甲醛在光的照射下生成自由基 2. 属于我国酸雨中关键性离子组分的是（） -2-2- - A NQ 3、SQ B SO 4、Cl 2-+ 2-+ C SQ 4 、 NH D SO 4 、 Na 3. 在水体中颗粒物对重金属的吸附量随PH值升高而（） A 增大 B 减少 C 不变 D 无法判断 4. 有一个垂直湖水，PE随湖的深度增加将（） A 降低 B 升高 C 不变 D 无法判断 5. 降低PH值，水中沉积物重金属的释放量随之（） A 升高 B 降低 C无影响 D无法判断 6.具有温室效应的气体是（） A甲烷、HO C O 3 、CO B甲烷、SO D CO2、SO 7.伦敦烟雾事件成为，美国洛杉机烟雾成。 A 光化学烟雾B酸性烟雾 C 硫酸性烟雾 D 碱性烟雾 8.大气逆温现象主要出现在O A寒冷的夜间B多云的冬季 C寒冷而晴朗的冬天D寒冷而晴朗的夜间 9.五十年代日本出现的痛痛病是由污染水体后引起的。 11.在某个单位系的含量比其他体系高得多，则此时该单位体系几乎等于混合复杂体系的 中进行迁移转化。 14.光化学物种吸收光量子后可产生光化学反应的初级过程和次级过程。下面氯化氢的光化学反 应过程中属于次级过程的是 HCl + hv → H + Cl H + HCl → H 2 + Cl Cl + Cl → M 15.气块在大气中的稳定度与大气垂直递减率（ Γ）和干绝热垂直递减率（Γ d ）两者有关。大气 二、判断题（答在答体纸上，对的打“√” ，错的打“X” , 1 × 15=15 分） 1、 对于挥发性较小的毒物，可以忽略其挥发作用。 2、 一般金属化合物在水中的溶解度大，迁移能力也大。 3、 水中的无机氮在较低的 PE 值时（PE V 5）、NO - 是主要形态。 4、 在PH 为6的土壤里，铝离子对碱的缓冲能力较大。 5、 土壤的活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。二者可以互相转化。 6、 光解作用是有机污染物真正的分解过程 。 7、 分子的离解能越大，自由基越不稳定。 8、 自由基具有强还原性，容易去氢夺氧。 A Ho HO 2 B HO R C R RO 2 D R HO PE ,称 之为"决定电位”。在一般天然水环境中, 是“决定电位”物质。 溶解CQ B 溶解氧 C 溶解SQ 溶解NQ 12.有机污染物一般通过 、光解和生物富集和生物降解等过程在水体 A 吸附作用 B 配合作用 C 挥发作用 D 水解作用 13. 土壤的可交换性阳离子有两类, 一类是致酸离子；另一类是盐基离子，下面离子中属于致酸 离子是 + 一 2+ A H 、Ca + 2+ _ B H 、Mg J C Na + 、AI 3+ + 、AI 3+ 垂直递减率是指 ,若 表明大气是稳定的。 A Γ =-dT∕dz B Γ =dT∕dz C ΓVΓ d D Γ> Γd 《大气环境化学》重点习题 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NO x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NO x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。 环境化学试题部分答案 一、填空 1、开放体系中，C T、[HCO3－]和_[CO3-_]___随PH改变，而__[H2CO3*]___不变 2、一般水体的决定电位物质是_溶解氧____，若水体厌氧，其中含大量有机物则决定电位 物质是_有机物____，居于两者之间则决定电位物质是___溶解氧体系和有机物体系的结合__ 3、大气颗粒物按其粒径大小可分为总悬浮颗粒物（TSP）、飘尘、降尘 4、水体中存在含N化合物时，高pe和PH下NH＋转化为__NO3-___ 5、天然水中主要的氧化剂和还原剂（各选2个） 氧化剂：溶解氧、三价铁、四价锰、六价硫（铬、钼）、五价氮（钒、砷） 还原剂：二价铁、二价锰、负二价硫及许多有机化合物 6、在砷的两种价态中，三价砷的毒性较高 7、天然水体八大优势无机离子为K+、Na+、Ca+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42- (任答 6个) 8、污染物在环境中的主要转化过程类型有生物转化、化学转化、光化学转化 9、人为污染源可分为工业、农业、生活、交通。 10、环境中污染物的迁移主要有物理迁移、化学迁移和生物迁移三种方式。 11、天然水中的总碱度= [HCO3-] +2 [CO32-] + [OH-] —[H-] 。 二、名词解释 1、生物浓缩因子 分布在水体中的生物群类也可以参加有机污染物的分配，这种分配作用被称为“生物浓缩作用或生物积累作用”，有机污染物的这种分配性质用“生物浓缩因子”来表示。 2、光化学定律“光化学第二定律” 在初级光化学反应过程中，被活化的分子数（或原子数）等于吸收光的量子数 3、总悬浮颗粒物（TSP）： 是分散在大气中的各种粒子的总称，即粒径在100μm以下的所有粒子 4、间接光解 一种化合物直接吸收光能，并将过剩能量转移到另一种化合物上，导致后者产生反应的过程被称为敏化反应。前者称为敏化有机物，后者称为接受体分子。敏化反应也被称为敏化光解或间接光解。 5、BOD 生化需氧量是在好气条件下，水中有机物由微生物作用进行生物氧化，在一定期间内所消耗溶解氧的量 《大气环境化学》第二章重点习题及参考答案 1.大气的主要层次是如何划分的?每个层次具有哪些特点? （1）主要层次划分：根据温度随海拔高度的变化情况将大气分为四层。 （2）各层次特点： ①对流层：0～18km；气温随高度升高而降低；有强烈的空气垂直对流；空气密度大（占大气总质量的3/4和几乎全部的水汽和固体杂质）；天气现象复杂多变。 ②平流层：18～50km；平流层下部30～35km以下气温变化不大（同温层），30～35km以上随高度升高温度增大(逆温层)；有一20km厚的臭氧层，可吸收太阳的紫外辐射，并且臭氧分解是放热过程，可导致平流层的温度升高；空气稀薄，水气、尘埃的含量极少、透明度好，很少出现天气现象，飞机在平流层低部飞行既平稳又安全；空气的垂直对流运动很小，只随地球自转产生平流运动，污染物进入平流层可遍布全球。 ③中间层： 50～80km；空气较稀薄；臭氧层消失；温度随海拔高度的增加而迅速降低；大气的垂直对流强烈。 ④热层：80～500km；在太阳紫外线照射下空气处于高度电离状态（电离层），能反射无线电波，人类可利用它进行远距离无线电通讯；大气温度随高度增加而升高；空气更加稀薄，大气质量仅占大气总质量的0．5％。 热层以上的大气层称为逃逸层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用与大气温度不同，大气的压力总是随着海拔高度的增加而减小。 2. 逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响？ 一般情况下，大气温度随着高度增加而下降，每上升100m，温度降低0.6℃左右。即是说在数千米以下，总是低层大气温度高、密度小，高层大气温度低、密度大，显得“头重脚轻”。这种大气层结容易发生上下翻滚即“对流运动”，可将近地面层的污染物向高空乃至远方疏散，从而使城市上空污染程度减轻。因而在通常情况下，城市上空为轻度污染，对人体健康影响不大。可是在某些天气条环境化学试题及答案大全
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