环境期中复习题.docx

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环境期中复习题

一、简要说明下列概念、或术语（每小题5分，共20分）

1、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。

2、环境污染物：

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物质。

3、辐射逆温的形成：

是由地面冷辐射形成的逆温。

当白天地面受日照而升温时，近地面空气的温度随之而升高。

夜晚地面由于向外辐射而冷却，这便使近地面空气的温度自下而上逐渐降低。

由于上面的空气比下面的冷却较馒，结果就形成逆温现象。

4、二次污染物：

由污染源直接排放出的污染物经过某些化学变化而产生的污染物。

5、温室效应:

大气中CO2、O3、水蒸气、悬浮水滴和云层中冰晶以及卤代烃等微量气体能有效吸收地面辐射中的红外线后，又以长波辐射的形式将能量放出，这种辐射是无方向性，在其铅直向下部分因与地面辐射方向相反，被称为“大气逆辐射”，由于逆辐射的结果，一部分地球辐射又被返回地面，使地面实际损失的能量比其长波辐射放出的能量要少，对地面起到了保温的作用。

故称为“温室效应”。

6、酸雨:

酸雨是指pH低于5.6的天然降水。

酸雨常作为酸沉降（干、湿沉降）的代称。

7、光化学烟雾：

是指碳氢化合物和NOx等一次污染物在强烈太阳光作用下发生反应生成一些氧化性很强的二次污染物（如O3、PAN,硝酸等），这些反应物和产物的混合物（其中有气体和颗粒物）所形成的烟雾，称为光化学烟雾。

8、硫酸烟雾:

它主要是由于燃煤而排放出来的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。

硫酸烟雾型污染物，从化学上看是属于还原性混合物，故称此烟雾为还原烟雾。

而光化学烟雾是高浓度氧化剂的混合物，因此也称为氧化烟雾。

9、大气垂直递减率:

空气块或未饱和湿空气块在绝热条件下每升高单位高度（100m）所造成的温度下降数值称为干绝热递减率，以

表示

理论值为0.98k/100m，约1k/100m。

二、填空题（每小题5分，共20分）

1.如果气温垂直递减率，大于气团的干绝热减温率时，那么上升气团在任一高度上都比周围的空气温度高，密度小，从而能够迅速上升，显然气团处于不稳定状态，能够在大气中得到稀释和扩散。

2.光化学烟雾是烯烃类碳氢化合物和NOx，在光照条件下发生光化学反应后的反应物与产物的混合物。

3.汽车尾气中主要含有烃类.CO和NOx等有害物质,前两种是燃料不完全燃烧的产物,后者则是由气缸中的高温条件所造成的.

4.随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率，用Γ表示，高度用z表示，温度用T表示，则高度随气温变化的数学关系式为：

5.根据大气的温度层结、密度层结和运动规律，可将大气划分为对流层、平流层、中层、热层和逃逸层。

三、问答题

1.为什么大气中CO2浓度逐年增长？

为什么CO2浓度冬天比夏天多？

答：

矿物燃料的燃烧是CO2的主要来源，一方面由于人们对能源利用量逐年增加，从而增加了CO2的排放，另一方面，森林大量砍伐，降低了植物对CO2的吸收。

夏季植物对CO2吸收作用强。

冬季CO2排放量比夏季增大。

2.如果以产生O3的量作为衡量光化学烟雾的严重程度时,试从反应机理角度论述，当大气中的CO含量增加时,光化学烟雾的污染程度是更加严重?

还是减轻?

答：

在光化学烟雾中,如果没有CO参加时,则NO主要通过O3氧化成NO2,即:

O3+NO→NO2+O2

如果有CO存在时，则CO首先与大气中的氢氧自由基HO进行反应，生成CO2和H,然后H再与O2反应生成HO2，HO2是一个氧化性很强的自由基，它可以把NO氧化成NO2，反应式如下：

CO+HO→CO2+H

H+O2→HO2

HO2+NO→NO2+HO

上述反应不消耗O3,就可以把NO转化成NO2,从而使O3积累,使光化学烟雾的程度更加严重。

3.过多的紫外光到达地球表面,将对生物产生有害作用,试通过计算说明300nm紫外光能否断裂C-H键?

已知C-H键的键能为344.8kJ·mol-1,从而进一步说明臭氧层在大气层中的位置和对生物的保护作用.

答：

依据:

E=hv=h1.196×105/λkJ·mol-1，E=1.196×105/300=398.67kJ

计算结果说明300nm紫外光的能量大于C-H键的键能,所以能够断裂C-H键.

O3层位于大气层中平流层的下部,距地面15-35km处,而距地面25km处浓度最大。

通过上述计算可知紫外线能够破C-H键,所以过多的紫外线到达地球表面时,对生物具有破坏作用,特别是对人类的皮肤.眼睛和免疫系统造成损伤,使皮肤癌患者增多.而臭氧层中的O3分子能够吸收大量的紫外线,防止了过多的紫外线到达地球表面,从而保护人类和动.植物的生存,所以臭氧层是生物圈天然的保护伞.

4.到达地球表面的太阳辐射最短波长为290nm，问大气中NO2分子或SO2分子在吸收该波长光量子后，能否引起分子中N-O键或S-O键断裂？

已知此两键的键能分别为3.01×105和5.64×105J/mol。

1：

光子的能量

设光子的能量为E，根据Einstein公式：

即光子的能量E和光的频率V成正比。

如果一个分子吸收一个光子，则一摩尔的分子吸收的总能量为：

式中：

λ——光子波长

　　　h——普朗克常数（6.626×10-34焦/秒·摩）

　　　C——光速（2.9979×1010cm/s）

　　　NA——阿伏加德罗常数（6.022×1023/摩尔）

若λ=290nm　　　　　E=4.12×105J/moL　

5.什么是自由基？

它们有何特性？

举例说明大气中HO·自由基的产生和消除过程。

为何在对流层中不能产生自由氧原子？

答：

在外电子层有未成对电子的分子，原子或基团。

自由基的特点：

1）能起强氧化剂作用。

2）有进行链式反应的倾向。

1．HO．自由基

（1）HNO2光解

（2）H2O2光解

　　（3）O3光解生气Ｏ（1D）,后者与水反应生成HO．

　　（4）过氧自由基与NO反应

　　（5）高空大气中H2O的光解

　　（6）水溶液中H2O2的反应

以上诸途径中，HNO2的光解是HO．自由基的主要来源。

在近代工业城市的大气中，人们已检查出HO．自由基的存在。

6.分别叙述臭氧层消失的人为原因和天然原因。

1.氟氯烃的破坏作用

氟氯烃类是一类化学性质稳定的人工源物质。

它进入平流层后，受到强烈的紫外线照射，就会分解产生氯游基Cl,发生如下反应，消耗臭氧

这样，一个氯氟烃分子可以消耗成千上万个臭氧分子。

为保护臭氧层，必须减少氯氟烃的排放量。

2.氮氧化物的破坏作用

NOx消除O3的主要催化循环反应如下：

　　NO+O3→NO2+O2

　　NO2+O→NO+O2（快）

　　N2O+hv→N2+Ｏ（D）（99%）（激发单重态，即电子自旋相反）

N2O+O（1Ｄ）→2NO（

目前，人为活动加剧是大气中N2O增加的主要原因，根据最近研究，人类施用的氮肥约有1%以N2O的形成从土壤中释放到大气中；汽车尾气中N2O的含量亦达17ppm,超音速飞机排放NOx,大气层核试验排放NO2.

3.HO·自由基对臭氧的破坏作用

　　HO·+O3→O2+HO2·

　　HO2·+O→O2+HO·

　　H2O+O→2HO·

4、大气中氧气的过度消耗

5.火山爆发对臭氧的影响

1989年提出，大量的硫化物（如SO2）进入大气层，加大了氟氯烃对臭氧的破坏作用。

7.大气中NOx或由SOx转成酸雨的机理。

酸雨的形成是一个十分复杂的过程。

从化学角度看，大气中酸性物质增加，或碱性物质减少，或两者同时发生时，都将导致降水酸化。

酸雨中常含有多种无机酸和有机酸，并以无机酸为主。

无机酸中又以硫酸为主。

酸雨的形成一般认为包括成雨或冲刷两个过程。

在成雨过程中，排入大气中的SO2、NOx被氧化后在云层内与雨滴作用形成酸性雨，或者在雨滴形成的同时被直接吸收而成酸性雨。

水蒸气也可冷凝在含有硫酸盐和硝酸盐等气溶胶的凝结核上。

气溶胶粒子和细小的水滴也可能在云雾形成过程中互相碰撞合并，同时与水滴结合。

尽管酸雨形成的机制很复杂，其核心物质都是SO2和NOx。

1：

SO2和NOx的均一气相氧化反应，

主要氧化剂：

HO·、HO2·、RO2·

比较重要的是O2被HO2·和HO·的氧化，其中HO·氧化SO2的速度是HO2·的12倍。

（1）HO·+SO2→HOSO2*→H+SO3（快）

　　　　H+O2→HO2·

影响因素有：

hγ，

比值，氧化剂

①、NO2的影响

　　　NO2+hγ→NO+O

　　　SO2+O+M→SO3+M

②、光照（hγ）的影响

（2）NO+O3→NO2+O2

　NO+HO2·-→NO2+HO·

　NO+RO2·→NO2+RO·

　NO2+HO·+M→HNO3+M

NO在均相气相中被氧化能力比在非均相中大。

2：

SO2和NOx的液相氧化

（1）SO2液相氧化：

大气中约80%的SO2在液相中氧化。

氧化剂：

O2、H2O2、O3、HO2·、HO·

影响因素：

pH、hγ、NH3金属离子

①、pH响SO2在液滴中的溶解与离解过程。

（气—液溶解平衡）

②、hγ影响：

（光催化作用）

　　为什么NH3的存在可加快反应速度？

③、NH3的影响：

提高pH值,有利于生成SO32-，从而加快反应速度。

④、金属离子的影响：

催化作用，（不同离子，催化机理不同）

例：

然后SO3-再按循环反应进行氧化。

（2）NOx的液相氧化：

（与气相比可略）

　　NO+O3→NO2+O2

　　3NO2+H2O→2HNO3+NO

8.大气中的NO是如何转化成NO2的？

写出反应式。

答：

2NO+O2→2NO2

　　NO+O+M→NO2+M

　　NO+HO2·→NO2+HO·

　　NO+RO2·→NO2+RO·

9.化学反应式说明，CO在光化学烟雾中的作用。

答：

①光化学烟雾中若无CO存在，则O3+NO→NO2+O2

　　②若有CO参加时，则

　　CO+HO·→CO2+H　　　　

　　H+O2+M→HO2+M

　　HO2·+NO→NO2·+HO

　　可见，有CO时，使03的消耗减少，使03积累，显然使光化学烟雾更严重。

10.HO·2是怎样产生的？

①HCHO光解（被污染大气中）

②HO·和CO作用

③烃基光解和被O3氧化时

　　RH+O3→RO·+HO2·

④烃基含氧基去H原子的反应

　　RCH2O+O2→RCHO+HO2·

⑤H2O2光解产物再与H2O2反应

⑥由HCHO去H生成HCO,后者再与O2反应

　　HCHO+HO→HCO+H2O

　　HCO+O2→HO2·+CO

11.为什么在发生NO2光致离解生成O和NO的环境中NO2的浓度却迅速升高，而［NO］下降？

12.简述光化学烟雾的形成过程

　　光化学烟雾的形成可以定性地表述如下：

光化学反应是由链式反应形成的。

它以NO2光解生成原子氧的反应为引发，O的产生导致了O3的生成。

由于碳氢化合物参与了这一链反应，造成了NO向NO2的转化。

在此过程中HO·和HO2·.自由基起了主要作用，以致基本上不需消耗O3就能使大气中NO转化成NO2；NO2又继续光解产生O3，从而使臭氧不断积累，同时产生醛类和新的自由基又继续与烃类反应，生成过氧烷基硝酸酯等有机过氧化物和更多的自由基，如此循环往复，直至NO和碳氢化合物耗尽为此。

所产生的醛类、O3、PAN等二次污染物是最终产物。

13.试述大气中颗粒物的来源和归属。

大气颗粒物对环境产生什么不良影响？

为什么大气中0.1μm左右的气溶胶粒子比更小或更大颗粒物更难以消除？

14.臭氧空洞危害及其防治

增加到达地球表面的紫外线辐射（UV-B）的强度。

危害：

　　1.影响人体健康。

白内障患者增加。

皮肤癌患者增加。

人体免疫功能衰退。

（如抵御艾兹病病毒能力弱）

　　2.破坏植物的DNA。

降低农作物产量和质量。

　　3.破坏性生态系统。

杀死浮游生物和鱼苗，改变物种的丰度。

防治：

1.减少氟氯烃的排放，寻找氟氯烃替代品。

　　2.改善燃烧条件，开发新型燃料。

　　3.释放人工臭氧。

　　4.加强对臭氧层的科学研究。

15.应用气温垂直递减率和气团干绝热减温率这两个概念说明气团的稳定性

答：

气团在大气中的稳定性与气温垂直递减串和气团干绝热减温率两个因素有关。

（1）气团的干绝热减温率大于气温垂直递减串时．气团处于稳定状态。

这是因为上升气团在任一高度都比周围空气冷，密度大，气团下降或不能上升利于污染物的稀释和扩散。

（2）气团的干绝热减温串小于气温垂直递减率，气团处于不稳定状态。

这是因为气团在任一高度都比周围的空气温度高，密度小，从而能够迅速上升，污染物在大气中得到稀释和扩散。

（3）气团的干绝热减温率和气温垂直递减率相同，这时气团温度与四周大气温度相同．此时气团处于随欲平衡。

16.已知C—C控能为250kJ·m01’．用A＝400nm（1nm＝10-9m）的紫色光照射能否破坏c—键?

通过计算说明。

17.下列物类中哪种可能是一个NO2分子吸收一个光子所得的产物?

aO（b）HO.（c）NO（d）N

18.下列说法中哪一种是正确的?

（a）RO与NO2反应生成稳定的硝酸烷基酯

（b）RO不是自由基

（c）RO不是非常活泼的物类；

（d）RO很容易由稳定的烃类和基态NO2反应产生；

（e）RO一般不是光化学烟雾形成过程中的中间产物

19.大气中的NO是如何转化成NO2的?

写出反应式。

20.某河流的pH为8．3，其cT，CO2为3×10－3m01．L－1。

含有1×10－2mo1．L－1H2S04的废水排到这条河里，假如pH不得降到6．7以下，问每升流水中最多可以排人多少这种废水？

21.在c（Fe3＋）＝7．03x10－3molL－1，‘c（Fe2＋）＝3．71×10－4mol．L－1的酸性矿坑水样中pE值为多少?

22.在野外测定某池塘水的pH=7.8，温度为25oC（与池塘平衡的大气含O2为21%），该水样在运回实验室过程中，由于在卡车上受阳光照射，发生了光合作用，pH=10.2，水样容器上空O2的含量为40%，温度仍为25oC，假定下列反应控制着水体的氧化还原反应，O2+4H++4e2H2O,pEo=20.75,试计算水样到达实验室时，pE值为多少？

水样pE的变化值为多少？

解：

（1）在采样前的pE值：

pE=pEo+1/4lg（PO2[H+]4）

=12.78

（2）带回实验室时的pE值：

pE=pEo+1/4lgPO2[H+]4

=10.45

（3）水样pE的变化值为:

12.78-10.45=2.33

答：

水样到达实验室时，pE值为10.45，水样pE的变化值为2.33。

23.氧气按下式还原为水：

1/4O2+H++e1/2H2O,（Eo=1.229V）。

求pE、pH和Po2三者的关系式。

解：

1/4O2+H++e1/2H2O

pE=pE0+logPO21/4[H+]

=16.921.229+1/4logPO2pH

=20.8+1/4logPO2pH

答：

pE、pH和Po2三者的关系式为：

pE=20.8+1/4logPO2–pH

24.大多数植物都吸收以硝酸根离子形式存在的氮。

然而，氨是一种受欢迎和经济的肥料当用氨作肥料时，细菌起了什么作用?

当把氨施用于缺氧的渍涝土壤中时，会发生什么问题?

答：

用氨作巴料时，细菌起了氧化作用（或硝酸化作用），

2O2十NH4＋NO3－十2H＋十H2O

当把氨施用于缺氧的渍涝土壤中时，由于氨不被被氧化，因而使土壤变为碱性。

25.多量施用NH4NO3肥料，对于翻耕情况良好且富有好氧细菌的土壤，酸度会发生什么影响?

26.为什么酶是生物催化剂?

它与一般非酶催化剂比较，酶催化剂的特点是什么?

答：

酶是由活细胞产生的具有活性中心和特殊结构的蛋白质。

它起着催化剂的作用，所以又叫做生物催化剂。

酶与一般非酶催化剂相比，酶催化剂的特点有以下三点：

（1）催化专一性强。

即一种酶只能催化一种物质或近似一类物质的代谢转化。

（2）催化效率高。

如庶糖酶催化庶糖水解成葡萄糖和果糖的速率比强酸催化高2×1012倍。

（3）催化作用容易受到外界因素的影响。

如很多酶的催化作用要求近中性和室温条件，否则，催化效率减

低，乃致丧失。

27.为什么排放到大气中的CFCs能破坏臭氧层，写出有关化学反应式。

（10%）

一． 名词解释（每题3分，共30分）：

生化需氧量   电子活度    氧垂曲线      大气气溶胶      温室效应

二次污染物   生物富集    被动输送（扩散）  拮抗作用    酸沉降

二． 论述题：

（84分）

1. 请叙述有机物在水环境中的迁移转化存在哪些重要过程。

（6分）

2. 什么是水体的富营养化？

怎样预防与治理？

请举一实例加以说明。

（6分）

3. 请叙述酸雨的形成机理（写出相关反应方程式）及影响酸雨形成的因素。

（10分）

4. 污染物在食物链中的积累有什么特点？

在环境化学中有什么重要意义？

（6分）

5. 结合日变化曲线，请叙述光化学烟雾形成的条件机理（写出相关反应方程式）及各污染物质的变化规律。

（10分）

6. 根据汞在水体中的化学形态和性质，叙述汞在水体中的迁移与转化。

（写出相关反应方程式）（10分）

7. 请叙述土壤吸附农药的机理，并讨论有哪些因素影响农药在土壤中的行为。

（6分）

8. 根据铅的化学性质，叙述铅在水体中的分布情况及迁移形式。

（6分）

9. 请叙述寒温带森林生态系统重金属迁移的主要途径。

（6分）

10. 外来化合物在生物体内的转运包括哪些途径？

外来化合物在生物体内的代谢主要包括哪几种反应？

（6分）

11. 土壤具有抵抗土壤溶液H+或OH-改变的能力，请指出土壤中存在的起缓冲作用的物质，并运用其缓冲机理说明酸雨对土壤酸化的影响。

（6分）

12. 什么是溶解氧下垂曲线并举例说明。

（6分）   

三． 计算题：

（36分）

1. 在容积为50m3、25℃的密封房间内，有一个盛有1L，浓度为1mg/LDDT的敞口容器，求达到平衡时房间内DDT浓度为多少？

已知25℃时在水--气两相间的分配系数KD=6.2×102。

（6分）

2. 某水体pH=7.00，碱度为1.00×10-3mol/L，计算水体中H2CO3、HCO3-、CO32-和OH-的浓度。

若水体pH=10.00，碱度仍为1.00×10-3mol/L，上述各形态物质的浓度又是多少？

假设其它各种形态对碱度的贡献可以忽略。

已知碳酸的Ka1=4.45×10-7,Ka2=4.69×10-11。

（8分）

3. 某水体只含铁，溶解态铁的最大浓度为1.0×10-5mol/L，假设体系中只存在Fe2+、Fe3+、Fe（OH）2、Fe（OH）3四种形态，并有以下平衡：

Fe3+      +  e        Fe2+          pE○=13.2

Fe（OH）2（s） + 2H+      Fe2+ + 2H2O K=8.0×1012

Fe（OH）3（s） + 3H+      Fe3+ +3H2O K′=9.1×103

求边界方程并画出铁的pE~pH图。

（请将水的氧化还原限度考虑在内）

（12分）

4.氯化钙是完全可溶的，而氟化钙的溶度积仅为3.9×10-11，将1.00×10-3mol/L废HCl注入到石灰岩中，在那里HCl与CaCO3达到平衡，写出发生的化学反应，计算平衡时水的硬度和碱度。

若用1.00×10-3mol/LHF废液做相同的实验，则结果又如何？

（10分）

壤及土地资源学期末试题（B卷,满分100分,考试时间2小时）

班级姓名成绩

一、单项选择题（每小题3分,共45分）在每小题列出的四个选项中只有一个是符合要求的，请将其代码填在括号中。

错选或未选均无分。

1．下列矿物中属于次生矿物的为

A．石英B.正长石C.角闪石D.方解石[]

2下列风化过程不属于化学风化的为

A.溶解B.水解C.水化D.水蚀[]

3.石英的硬度为

A.5B.6C.7D.8[]

4.云母的解理为

A.极完全B.完全C.中等D.不完全[]

5.自然界最难风化的矿物种类为

A.橄榄石B.角闪石C.正长石D.石英[]

6．不属于土壤矿质化过程的为

A.氨化作用B.硝化作用C.反硝化作用D.腐殖质化[]

7.菌根菌属于

A.细菌B.真菌C.放线菌D.藻类[]

8.下列物质中不溶于水的为

A.胡敏酸B.胡敏酸钾C.富里酸D.富里酸钾[]

9．属1：

1型粘土矿物的种类为

A.高岭石B.伊利石C.蒙脱石D.蛭石[]

10．相同重量含水量时，有效水分含量最高的土壤质地类型为

A．砂壤B.轻壤C.中壤D.重壤[]

11．下列元素属于植物所必需的微量元素的是

A.CB.HC.OD.B[]

12.改良酸性土壤经常使用的是

A.石膏B.石灰C.明矾D.硫磺[]

13．.不属于盐基离子的是

A.NH4+B.K+C.Na+D.H+[]

14．相对于大气,土壤空气中下列气体成分中含量较高的为

A.O2B.N2C.CO2D.CO[]

15．土壤有机质中含量最高的元素为

A.OB.HCND.C

二、填空（每空1分，共30分）

1.土壤腐殖质可分为和两大组分。

2.自然土壤剖面的层次有、、、等四层。

3．土壤有机质转化可分为和两个过程。

4．土壤腐殖质可分为和两组。

5．土壤粒级一般分为、、、和四组。

6.五大自然成土因素为、、、、。

7．土壤中的水势一般由势和势构成。

8．由同晶代换引起的电荷叫电荷。

9．由土壤溶液中游离的氢离子所引起的酸度叫，由土壤胶体所吸收的氢离子或铝离子所引起的酸度叫。

10．土壤热量的主要来源是。

11．近代形成的母质按其搬运方式和堆积特点，分为