环境化学 复习大纲 改资料Word下载.docx
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（1）水是重要的环境物质，对生命的形成与发展具有决定性的作用。
（2分）
（2）水分子中形成两个共价键，另外氧原子具有两对孤对电子。
氧原子具有比氢原子大得多的电负性,水分子中的两共享电子对趋向于氧而偏离氢,于是就在两个孤对电子上集中了更多负电荷,使水分子成为具有很大偶极矩的极性分子。
一个水分子就有可能通过正、负电间静电引力与附近的四个水分子以氢键相联系。
（2分）（3）分子间氢键的存在导致水的一系列特殊性能及环境效应。
幻灯片3
●水体污染物的“形态”组有什么重要意义？
●
（1）化学物质在环境中有一定的赋存形态。
（2分）
（2）“形态”一词含义包括物理结合状态、化学态（有机的或无机的）、价态、化合态和化学异构态等多方面。
（2分）（3）化学污染物在环境中有其发生和演变的过程，同种元素或污染物，其不同价态或分子结构对环境及生物具有不同的化学效应。
因此考量污染物必须重视形态的影响。
●为何没将水作为温室气体？
●
（1）水分子具有红外活性，能强烈吸收红外辐射，具有环境保温作用。
但并不将水作为温室气体考量。
（3分）
（2）这是因为水是自然界大量存在的，人类排放对水量的改变微乎其微，它对环境的影响已经达成平衡。
（3分）
●为什么水体中磷和氮是藻类生长的控制性因素？
●
（1）生物体由丰度不同的所谓生命元素组成。
（2分）
（2）在生物包括藻类所需元素当中，C、H、O易于由大气或水体得到，其他微量元素在水体中也能满足。
（2分）（3）因此在磷和氮是藻类生长的控制性因素，天然来源的有限性限制了藻类在水体中的繁殖量。
●为何在对流层中不能产生自由氧原子？
●
（1）大气中自由氧原子的来源是氧分子的光解。
O=O键能是204.2kJ/mol，O2+hv→2O，需要光子波长小于240nm，而这些波长的光在对流层并不常见。
（2分）（2分）
●
（2）实际上臭氧层的存在已经吸收了大部分240nm以下的紫外线。
●（3）对流层空气垂直运动剧烈，不支持自由氧原子的稳定存在。
●土壤中的原生矿物和次生矿物间有何区别?
●
（1）原生矿物和次生矿物组成了土壤的无机矿物质,是土壤的重要组成部分。
（2分）
（2）凡在地壳中最先存在的、经风化作用后仍无变化地遗留在土壤中的一类矿物,称为原生矿物;
而在土壤形成过程中,由原生矿物转化形成的新矿物,统称次生矿物。
（2分）（3）原生矿物未经化学转化，颗粒一般比较大，其中的营养元素也未释放出来；
而次生矿物经过充分的物理、化学变化，颗粒较小，对土壤的性能、功效具有决定性影响。
●说明土壤中农药污染物进入生物体的途径。
●
（1）农药是重要的土壤污染物，对生物体危害极大。
土壤农药进入生物体的途径主要包括：
（1分）
●
（2）土壤→陆生植物→食草动物。
●（3）土壤→土壤中无脊椎动物→脊椎动物→食肉动物。
●（4）土壤→水中浮游生物→鱼和水生生物→食鱼动物。
●（5）其中随雨水径流、灌溉水排入水体的农药能对生物产生最直接的危害。
（1分）
●臭氧层的损耗对生物有何害处？
●
（1）大气中的臭氧层吸收了大部分对生物具有杀伤作用的紫外辐射，对地球生态系统具有保护作用。
●
（2）如果臭氧层的逐渐衰竭或消失会引起太阳紫外线直贯地面,从而对人、对动植物乃至自然生态系统产生极大危害。
●（3）强烈的紫外线照射会使人患上白内障眼疾甚至失明,人体的免疫功能也会衰退,因而滋生包括皮肤癌在内的各种疾病;
对植物来说,光合作用将受到抑制,抵抗环境污染物的能力变差,粮食作物的产量和质量由此下降;
生活在海洋浅层的浮游生物和鱼苗也会因受强烈辐射而退出水生王国,扰乱和破坏水生生态系统。
●为什么对流层是主要天气现象发生及污染物活动的区域？
●
（1）从地面到达约10km高度的大气区域称为对流层。
●
（2）距地面越高，大气密度越少，对流层集中了大部分的大气物质，包括水，而天气现象大部分涉及到水的运动。
●（3）对流层大气运动特征是存在强烈的垂直对流，这正好为降水等天气现象及污染物运行提供了动力。
当然，除了垂直运动之外，对流层大气也存在水平运动形式，为水汽输运及污染物扩散提供动力。
●环境中石油的生物降解有何特点？
●环境中石油的生物降解比较困难，其特点是：
（1）耗氧特别大。
如1升原油降解过程中可将320000升海水中的全部溶解氧消耗殆尽;
（2分）
●
（2）降解速度缓慢。
在低温、低溶解氧或重金属存在等条件下,不易发生降解;
降解速度还常受水体中硝酸盐、磷酸盐含量的制约;
●（3）对毒性强的组分不能降解。
●土壤对重金属污染物的处理情况如何？
●
（1）重金属是土壤污染的主要因素，土壤及其他圈层对重金属污染的并不能进行彻底降解，因此土壤中的重金属污染是个严重问题。
●
（2）进入土壤的重金属在日后的走向有多个方面:
吸附在土壤中,且可分为溶解和不溶两种状态;
被植物或其他生物吸收;
进入排水,随之离开土体;
因挥发进入大气。
●硝酸（酯）、PAN等在光照条件下会分解释放出活性物质，为什么它们的形成却是光化学烟雾的终止反应？
●
（1）硝酸（酯）、PAN等在光照条件下并不稳定，会分解释放出活性物质，但是它们稳定性要高于自由基等。
●
（2）硝酸（酯）、PAN等生成后，如果时间接近傍晚，既强烈光照条件不能满足，此时它们会暂时存在一定时间，从而终止了光化学链式反应。
●为什么酸雨的判别标准是pH低于5.6而不是7.0？
●
（1）酸雨是一种污染现象，它是由人为而非自然因素造成的。
●
（2）由于天然大气中存在着弱酸性气体—二氧化碳，降雨过程中二氧化碳会部分溶解在水里，并发生电离，产生氢离子，其浓度为1.35×
10-5mol/L。
因此pH值低于5.6的降水才能称作酸雨。
（4分）
●大气气溶胶的危害性体现在哪些方面？
●
（1）气溶胶指的是大气中含有大量固体或液体的悬浮粒子,与承载它们的空气介质（气体组分）一起组成体系。
在该体系中可能包含数百种有碍环境和生物健康的污染物,（2分）其危害性可有以下几个方面:
引起地面或物体表面积尘;
（1分）降落在金属器件上的尘粒成为强蚀点,加速器件腐蚀;
（1分）与大气中SO2等形成酸雾或酸性沉降物;
（1分）细菌、病毒等“活”的颗粒物在气流中传播,引发感冒、支气管炎等人体疾病。
●简述自由基在大气中的反应特点。
●1）自由基被定义为在外电子层有未成对电子的原子或基团。
●
（2）自由基与分子发生反应后必然产生另一种自由基。
因此自由基与分子间反应都是自行维持,不断进行的,即由此引起链式反应。
●（3）自由基外层中的未成对电子对于外来电子有很强亲和力,故能起强氧化剂作用。
进入大气的还原态物质,如H2S、NH3、CH4等,在滞留大气期间,它们受自由基氧化,待到返回地表时,就转化为高氧化态物质,如H2SO4、HNO3、H2CO3等。
●光化学反应可在极低温度下进行，为什么洛杉矶型烟雾污染主要发生在气温较高的夏季？
●
（1）光化学反应是自由基参与或生成自由基的反应，由于自由基能量较高，反应可在极低温度下进行。
●
（2）洛杉矶型烟雾污染主要发生在气温较高的夏季，这主要是要满足反应的其他条件。
●（3）在气温较高的夏季，城市道路交通拥挤，此时车辆燃油挥发，在城市上空形成碳氢化合物的高浓度区域，（1分）
●（4）同时汽车尾气中的氮氧化物排放，（1分）（5）在强烈的光照条件下引发光化学反应，发生洛杉矶型烟雾污染。
●冰-水密度变化与氢键有何关系？
●
（1）氢键的存在赋予水特殊的环境效应。
●
（2）冰晶中水分子间存在普遍的氢键，结构比较规整，开始融化成水时,冰的疏松的三维氢键结构中约有15%氢键断裂,晶体结构崩溃,体积缩小而密度增大。
如果有更多热能输入体系,将引起:
更多氢键破裂,结构进一步分崩离析,密度进一步增大。
●（3）体系温度进一步升高,分子动能增加,由于分子振动加剧,而每一分子占据更大体积空间,这使密度趋于减小。
上述两因素随温度升高而相互消长的结果,使淡水在3.98℃时有最大密度。
这种情况对水生生物越冬生活具有特别重要的意义。
●天然水体分层有何必要？
●
（1）天然水体是十分复杂的体系，除水外还有不同种类、形态的溶解物和不溶物。
●
（2）天然水体中存在着许多杂质（沾染物）,按其密度差异,可分别分散在上、中、下三个层次之中。
例如与空气交界的河流表层富含脂肪酸、酯类等化合物,这些物质的分子大多是疏水性的,是造成这一层水表面张力增大的原因。
因此,一些微小水生动物（如水蜘蛛）能在这类似绷床的表层水面上活动和生活。
这一层之下还有一个含多糖、蛋白质等营养物质的薄层。
在这里,溶解性有机物质浓度可达2g/L～9g/L,所以是河水中微生物的一个重要活动场所。
●（3）天然水体中除自然分层外,还含有包括生物体在内的种种异相物质。
在考虑对一个污染水体作水质分析时,必须考虑待测污染物在水体中的分布状况。
●简述臭氧层破坏造成的危害。
●
（1）臭氧层是地球生物的保护屏障。
●
（2）人类排放的氟利昂等臭氧破坏无进入大气，引起臭氧层破坏，甚至导致臭氧空洞，会对地球生态造成极大的影响，主要包括：
●（3）太阳紫外线直贯地面,从而对人、对动植物乃至自然生态系统产生极大危害。
强烈的紫外线照射会使人患上白内障眼疾甚至失明,人体的免疫功能也会衰退,因而滋生包括皮肤癌在内的各种疾病。
●（4）对植物来说,光合作用将受到抑制,抵抗环境污染物的能力变差,粮食作物的产量和质量由此下降。
（1分）
●（5）强烈紫外线还可能导致建筑、材料等方面的损失。
●甲烷是一种重要的温室气体，为何甲烷的排放没有引起持续的气温上升？
●
（1）甲烷也是一种重要的温室气体，并且也有其持续来源，例如养殖业。
●
（2）由于甲烷是一种活泼的还原性气体，属于大气强可变组分，它会被大气中的活性氧化剂氧化，不会造成累积，因而没有引起持续的气温上升。
●生化降解水体污染物的不利因素有哪些？
●
（1）生物降解是水体有机污染物清除的最主要及最有效方式，理论上能够最终将有机污染物降解为水及二氧化碳。
●
（2）实际上在真实的环境当中，污染物的结构及性质、降解路线、水体条件等因素都会对降解作用产生影响。
●（3）这些的不利因素包括：
有机物沉积在一微小环境中，接触不到微生物；
●（4）微生物受到环境毒害，酶被抑制或失活，生长困难；
●（5）污染物在存在“极限浓度”，导致微生物不能利用。
●何谓环境问题？
●
（1）所谓环境问题是指由环境受破坏所引起的后果,或是引起环境破坏的原因。
大多数环境问题是因果兼而有之的问题。
●当前环境问题主要包括：
（2）大气污染问题；
（1分）（3）臭氧层破坏；
（1分）（4）酸雨问题；
（1分）（5）土地荒漠化；
（1分）（6）垃圾大量积留......等等。
●化学污染物有哪些危害？
●
（1）化学污染物的危害指的是它们对人、生物或其他有价值物质所产生的现实的或潜在的危险。
（1分）主要包括：
●
（2）可燃性如低闪点液态烃类等;
●（3）腐蚀性如强酸、强碱等;
●（4）氧化反应性如硝酸盐、铬酸盐等;
●（5）耗氧性如水体中有机物等;
●（6）富营养化如水体中含氮、磷的化合物;
●（7）致癌、致畸、致突变性如有机卤化物、多环芳烃等;
●（8）毒性如氰化物、砷化物等。
●持久性有机污染物是什么？
●
（1）2001年5月22日,，联合国环境会议通过了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》。
●
（2）将艾氏剂等10种农药，呋喃、多氯联苯以及二噁英等物质规定为持久性有机污染物（POPS）。
●（3）这些物质的特点是毒性大、不易降解，环境影响恶劣。
●土壤次生粘土矿的常见结构单元是哪两种？
●
（1）风化形成土壤次生粘土矿，一般土壤中铝硅酸盐矿物的粒径小于5μm,可由1000多个层组所构成。
●
（2）这些晶层多由即四面体形的硅石单元和八面体形的水合氧化铝单元组成，又称硅氧片和水铝片。
●（3）硅氧片和水铝片的不同比例及排布方式是在风化过程中形成的，这导致了千差万别的土壤类型。
●大气窗口有何意义？
●
（1）水、CO2等天然温室效应气体吸收地表的长波辐射，一定程度上加热了大气，稳定了环境的温度。
●
（2）天然温室效应气体很少吸收850-1100nm间的辐射，使其散入太空，宛如在大气层上开了个窗口，是气温不至太高。
●（3）如果认为排放温室气体过多，将会“堵塞”大气窗口，增加大气环境的温室效应，严重会造成全球变暖的后果。
●对流层大气有何特点？
●
（1）对流层指的是0~17km高度的大气层。
其特点有：
●
（2）气体密度大，存在强烈垂直对流现象，90.9%天气现象，污染物直接排放层。
●（3）由于地面热辐射的关系，气温随着高度上升而下降。
平均降幅为6º
C/km，顶部约为-50º
C。
●为什么土壤具有较强自净能力？
●
（1）土壤是一个包括气、液、固体三项的复杂体系。
●
（2）土壤颗粒具有极大比表面、一定的吸附能力及催化活性，可以处理排放的污染物；
●（3）土壤所含水、空气都能使污染物产生一定降解；
●（4）另外土壤具有较为完整的生态系统其中的动物、植物和微生物都能同化和代谢外来物质—尤其是有机污染物，从而达到保护、净化环境的效果。
●为什么只在极地区域才会形成臭氧空洞？
●
（1）其实在不同纬度都存在着臭氧分子的生成和分解，这在大气中是一个平衡反应。
●
（2）然而由于人类排放的污染物，尤其是氟氯烃类进入大气层，则会在极地区域形成臭氧空洞。
●（3）这是因为冬季极地气温特别低，在大气环流中形成平流层云，并在其中形成硝酸-冰-水混合物，从而积累了活性卤素化合物，在春季阳光照射的条件下引发消耗臭氧的链式反应，最后形成南极臭氧洞。
●简述自由基在大气环境里的重要意义。
●
（1）自由基也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的分子或原子基团。
●
（2）化学性质非常活泼，显示出氧化能力。
●（3）大气中自由基通常来自与各类化合物的光解，其重要性不言而喻。
●（4）自由基与氧分子共同保证了地球大气的氧化性特征，并能与很多还原性物质起反应，对大气中有机污染物的清除具有决定性作用。
●简述水在岩石的物理风化中的作用。
●
（1）物理风化是指岩石在外力作用下经过物理变化形成土壤母质的过程。
●
（2）自然界中，降水会对岩石产生（冲刷）作用力，导致其破碎裂解；
●（3）另外水的相变会极大地促进岩石的风化。
比如岩石缝中的水在冬天结冰，会将缝隙撑开，最终将岩石变小。
●温室效应是如何引起的？
●太阳辐射透过大气射达地面，地表增暖后放出的长波辐射本因辐射到太空，（3分）但由于却大气中的温室气体（水、二氧化碳、氮氧化物等物质）所吸收，从而使气温升高的效应。
●为什么对流层臭氧有害而平流层臭氧有利？
●臭氧分子是一种氧化剂，性质活泼，能氧化许多有机物，（2分）在对流层中能对动植物及人体造成伤害，也能损坏建筑、材料、古迹、文物等人类财产。
（2分）而平流层臭氧远离人类日常活动范围，并且能够吸收大量高能紫外线，对地表生物有很好的保护作用。
●土壤空气成分与大气有什么区别？
●土壤空气本身来源于大气，但同时又受土壤的影响。
土壤空气受土壤颗粒的分隔，具有不连续、不均匀性。
（2分）同时由于土壤生物的呼吸作用，以及有机质氧化分解的作用，土壤空气中氧气分压小于大气中的氧气分压，同时二氧化碳浓度高于大气，（2分）但是两者之和与大气中氧气和二氧化碳总压力相当。
●富营养化污染为何难以消除？
●
（1）富营养化污染指的是：
由于人类活动的影响，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，甚至耗尽，危害水生生物的生存的现象。
（3分）
（2）由于藻类死亡之后仍处于水体当中，其降解产生的氮、磷化合物并未排除，可能在未来条件适当的时候再次引发藻类爆发，从而继续污染环境。
论述题
●举例说明光化学氧化剂的生成与作用。
●
（1）光化学氧化剂是发生在光化学烟雾污染中的二次污染物，包括O3、PANs、NO2、H2O2、HNO3等。
●
（2）光化学氧化剂具有氧化性，可与还原性物质进行反应，推动化学反应顺利进行。
（3）臭氧是光化学烟雾污染中的重要成分，源于NOx的一系列光化学过程。
臭氧在空气中浓度很低,但在光化学烟雾发生过程中,臭氧浓度很快升高,可与各种烃类化合物发生反应。
臭氧易与烯烃作用产生臭氧加成物,反应的初级生成物是羰基化合物和具双自由基的克里奇中间体,后者具有较高能量,有可能发生分解或结构重排而得到新的产物,也可能经“热化”后再与醛、SO2、H2O等发生反应。
空气中过高浓度臭氧对植物是有害的。
臭氧能使橡胶、织物等褪色、开裂,缩短它们的使用寿命;
对人的眼、鼻、咽喉等产生刺激,影响肺部正常功能,甚至危及生命。
●（4）过氧酰基硝酸酯（PANs）没有天然源,只有人为源,即全部由初生污染物通过反应产生,因此测得大气中有PAN即可作为发生光化学烟雾的依据。
PANs可能源于下列反应：
●PAN的主要的汇是热分解产物CH3COOO·
和NO2，它们可进一步与其他碳氢化合物发生反应。
●试论水在生物圈内循环的重要意义。
●答案要点：
（1）水循环是由蒸发、降雨和径流等活动组成的复杂运动体系。
水在生物圈内的循环,在许多方面具有重大意义。
●
（2）一切有机体内含有大量水分,没有水就不可能有生命。
还可以认为,地球表层是由太阳和大海造就的一个超级规模的蒸馏水制造装置,由此制得了淡水,供大多数生物需用。
●（3）生命有机体中水的主要功能是作为输送和流通体内物质（如食物、氧气、排泄物）的溶剂。
●（4）水有很大热容值,能帮助高等动物身体维持平均体温。
（2分）（5）此外，水还是参与光合作用和呼吸作用的重要物质。
●试论NOx污染物的来源及防治。
（1）NOx是重要的大气污染物。
其来源主要是化石燃料的燃烧，（2分）包括：
（2）在燃烧过程中,燃料中原先含有氮化物被氧化为NOx释出;
●（3）空气中N2和O2在高温条件下发生化合作用。
（2分）针对以上两方面原因,可采用的消除污染对策有:
●（4）燃料使用前预先脱氮,但这种方法在技术上还有一定难度;
●（5）改变燃烧条件,如降低燃烧温度、减小空气燃料比、缩短烟气在炉膛中的滞留时间等,但由此也会引起燃烧不完全、热效率下降等问题。
●以汞为例阐述重金属污染物在环境中的转换及危害。
●
（1）重金属目前尚没有严格的统一定义。
在环境污染方面所说的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。
至于对具有一定毒性且环境中广为分布的如锌、铜、钴、镍、锡、铝等金属及它们化合物的环境行为研究,严格来讲也应归入重金属范畴。
重金属在地壳中丰度不大（<
<
0.1%），但是分布广泛、应用广泛，因此可能在局部引起高浓度的污染。
重金属的另一特点是毒性效应浓度低。
●
（2）Hg、Cd、Pb等重金属化合物属于软Lewis酸，它们与软Lewis碱如巯基具有强亲合作用，因此其毒性主要出自于它们对含硫化合物的高度亲和能力，在进入生物体后,就会破坏酶和其他蛋白质的功能并影响其重新合成,由此引起各种有害后果。
●（3）汞的污染源于：
氯碱工业（作为阴极材料）、仪器仪表、电器设备、化工、造纸、冶金、农药、燃料燃烧（煤中含汞）等。
汞的存在主要分为：
单质汞、无机汞（HgS、HgO、HgCO3、HgSO4、HgCl2、Hg（NO3）2、有机汞（CH3Hg+、C6H5Hg+、腐殖酸结合态汞、有机汞农药）等等。
●（4）汞化合物具有不同价态与形态，其毒性区别极大，如：
Hg、Hg22+、Hg2+口服基本无毒，但汞蒸汽（吸入）有毒。
其毒性顺序是：
烷基汞>
芳基汞>
无机汞。
汞在环境中易与各种无机、有机配位体形成配合物，经由生物作用生成各种有机汞化合物。
相当部分的汞被富集于底泥和水生生物体内。
●（5）汞对人的主要危害是：
导致牙齿脱落、骨骼疏松等，而且容易在中枢神经系统富集导致神经错乱。
其中烷基汞脂溶性强，比可溶性无机汞毒性大10～100倍，可穿过胎盘屏障进入胎儿组织，毒害胎儿，使胎儿出现智力、运动障碍。
●试述腐殖质的化学结构、性能与其环境效应的关系？
●答案
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