环境化学期末复习.docx
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环境化学期末复习
名词解释：
1.环境污染物：
主要是人类生产和生活活动中产生的各种化学物质，也有自然界释放的物质。
2.优先污染物：
也叫优控污染物，由于化学污染物种类繁多，世界各国都筛选出了一些毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物优先进行控制，称为优先污染物。
3.逆温现象：
在一定条件下，对流层中出现气温随高度增加而上升的现象。
4.光化学烟雾：
参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成浅蓝色有刺激性的烟雾污染现象。
5.水体富营养化：
指在人类活动的影响下，生物所需的N、P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，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。
6.环境效应：
指由环境变化而产生的环境效果。
环境变化可以是自然过程，也可以是人为活动影响所引起环境系统结构和功能的变异。
7.温室效应：
太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的CO2等温室气体所吸收，从而产生大气变暖的效应。
8.电子活度：
电极上电子有效浓度为电子活度。
9.天然水的碱度：
碱度是表征水吸收质子的能力的参数，通常用天然水中所含能与强酸定量作用的物质总量来标定。
10.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。
11.域剂量（浓度）：
阈剂量是指化学物质引起受试对象开始发生效应的剂量，可分为有害阈剂量和非有害阈剂量。
12.土壤活性酸度：
由土壤溶液中的H+所引起的酸度，是土壤溶液的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。
13.微生物修复技术：
指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。
14.总碱度：
指水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质，即能接受质子H+的物质的总量。
15.土壤盐基饱和度：
土壤胶体上的交换性盐基离子占全部交换性阳离子的百分比。
16.协同作用：
各种分散的作用在联合中使总效果优于单独的效果之和的相互作用。
17.绿色化学：
利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，反应物的原子全部转化为期望的最终产物。
选择题：
1.臭氧层的破坏导致紫外线对地球表面辐射量的增加，从而使全球皮肤癌的发病人数明显增加。
造成这一现象的主要原因是A
A.人们大量使用氟氯烷烃B.人们在炼钢时向空气中排放了大量的高炉煤气
C.石油炼制厂排放了大量的甲烷、氢气D.硝酸、硫酸工厂排放了大量的二氧化硫和一氧化氮
2.在本世纪60年代，一些工业发达国家的城市都发生过烟雾事件，并造成数以千计的人员死亡。
光化学烟雾产生的主要原因是A
A.汽油的不完全燃烧B.大量使用了农药化肥C.白色塑料垃圾的漂浮D.金属矿物的冶炼
3.二氧化碳被称为“温室气体”是因为B
A.二氧化碳能辐射红外线B.二氧化碳能吸收红外线
C.二氧化碳能反射红外线D.二氧化碳能透射红外线
4.下列PCBs中，最不易被生物降解的是D
A.联苯B.四氯联苯C.三氯联苯D.六氯联苯
5.下面哪个指标最能反映水体中的有机物含量C
A.DOB.BODC.TOCD.COD
6.土壤活性酸度是指B
A.土壤胶体上吸附性氢离子解离后显示出的酸度
B.土壤溶液中游离氢离子浓度直接反映出来的酸度
C.土壤胶体上吸附性氢离子被其它阳离子交换后显示出的酸度
D.土壤胶体上吸附性金属离子进入土壤溶液后经水解作用产生氢离子所显示出的酸度
7.下列各种形态的汞化物，毒性最大的是A
A.Hg（CH3）2B.HgOC.HgD.Hg2Cl2
8.大气中HO自由基的来源有A
A.O3B.H2CO3C.H2O2D.HNO2
9.气溶胶中粒径Dμm的颗粒，称为飘尘
A.＞10B.＜5C.＞15D.＜10
10.表面活性剂含有很强的C，容易使不溶于水的物质分散于水体，而长期随水流迁移
A.疏水基团B.亲水基团C.吸附作用D.渗透作用
11.有机物的辛醇—水分配系数常用B表示
A.KocB.KowC.KomD.Kd
12.腐殖质在结构上显著的特点是除含有大量苯环外，还含有大量A，使其水溶液表现为酸性。
A.羧基B.醇基C.醚基D.酚基
填空：
1、世界环境日为：
6月5日
2、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三个方面，其中化学物质引起的约占80%~90%
3、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等
4、污染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
5、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
6、CuZn共存时，往往能产生协同作用
7、一般情况下Se对Hg2+能产生拮抗作用
8、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到A,风B,湍流D,地理地势的影响
9、酸雨是指C,pH<5.6的雨、雪或其它形式的降水
10、辐射一定时间产生的B,NO2量可以衡量光化学烟雾的严重程度
11、大气逆温现象主要出现在D,寒冷而晴朗的夜间
简答：
1.大气中有哪些重要的自由基？
答：
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）、RCO、RCOO等。
2.TSP和PM2.5分别指什么？
PM2.5的主要危害有哪些？
答：
TSP指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物。
PM2.5指环境空气中空气动力学当量直径≤2.5μm的颗粒物，也称细颗粒物、可入肺颗粒物。
PM2.5的危害：
PM2.5是人类活动所释放污染物的主要载体，携带有大量的重金属和有机污染物。
PM2.5在呼吸过程中能深入到细胞而长期存留在人体中，并渗透到肺部组织的深处引起各类呼吸道疾病甚至肺癌。
同时，由于颗粒物与气态污染物的联合作用，还会使空气污染的危害进一步加剧，使得呼吸道疾病患者增多，心肺死亡人数日增。
此外，PM2.5对大气能见度的影响也起着主要的作用。
3.“三氧和总氧”分别指什么？
为什么BOD值通常小于COD值？
答：
溶解氧（DO）：
溶解于水中的分子态氧。
单位mg/L
化学需氧量（COD）：
氧化水中有机物或其它还原性物质，所需化学氧化剂的量，以氧的mg/L计。
生物需氧量（BOD）：
好气条件下水中有机物被微生物所氧化，在一定期间内所消耗的溶解氧的量。
单位mg/L，BOD5称五日生物耗氧量
总需氧量（TOD）：
水中有机物完全氧化所需氧的量（在铂催化剂条件下，900℃燃烧完全氧化所需氧量）
COD采用化学的方法进行测定，它基本上可以表征污水中所有的有机物浓度，这其中就包含了可被生物降解的和不可被生物降解的部分。
而BOD所表征的只是污水中可降解的有机物。
因此同一份水质，只要不出现测定误差，BOD值通常小于COD值。
4.
天然水中常见的配位体有哪些？
它们对重金属的迁移转化有何影响？
答：
无机配体：
OH-、X-（Cl-,F-）、CO32-、HCO3-、S2-等
有机配体：
包括植物组织的天然降解产物，如氨基酸、糖、腐殖酸，以及生活废水中的洗涤剂，农药和大分子环状化合物等。
对重金属的迁移转化的影响：
表现在颗粒物（悬浮物或沉积物）对重金属的吸附和影响重金属化合物溶解度。
5.根据不同类型天然水在pE—pH图中的近似位置，填入相应的数字。
（3）矿泉水、雨水、河水、湖水
（2）与大气接触
（6）水稳定存在下限
（1）水稳定存在上限
（4）海洋水、深层湖水、地下水
（5）土壤积水、富有机质盐水
6.试述水体中有机污染物的迁移转化途径。
答：
有机污染物一般通过
吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集、生物降解等过程进行迁移转化。
7.土壤有哪些主要成分？
这些主要成分是如何形成的？
答：
土壤矿物质：
土壤的主要组成部分，是岩石经过物理风化和化学风化形成的。
分为原生矿物质与次生矿物质。
原生矿物质是各种岩石受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物，原本化学组成和结晶结构都没改变。
次生矿物质大多是由原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有改变。
土壤有机质：
一般占土壤固相总质量的10%以下，是土壤的重要组成部分，是土壤形成的主要标志。
来源于动植物和微生物残体。
土壤水分：
来自大气降水和灌溉。
土壤中的空气：
来自大气。
8.
POPs是指哪类物质？
POPs的重要特性是什么？
答：
持久性有机污染物（POPs）：
指通过各种环境介质（大气、水、生物体等）能够长距离迁移并长期存在于环境，具有长期残留性、生物累积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。
持久性：
能在环境中持久地存在
迁移性：
能够经过长距离迁移到达偏远的极地地区
生物累积性：
能积蓄在食物链中对有较高营养等级的生物造成影响
生物毒性：
在相应环境浓度下会对接触该物质的生物造成有害或有毒效应
9.写出表面活性剂促进污染物移动的主要机理，并解释表面活性剂浓度过高，对清除土壤中污染物有什么影响？
答：
溶液中表面活性剂到达一定浓度时，单体急剧聚集，形成胶束，污染物分配进入胶束核心，大量胶束的形成，增加了污染物的溶解性，同时非水相液体从含水层介质上大量解析，溶解于表面活性剂的胶束内。
表面活性剂作为一种有机物，可以吸附于土壤颗粒表面，这种吸附降低了液相表面活性剂的浓度，还增加了土壤对有机污染物的吸附。
表面活性剂浓度过高时，土壤颗粒上的表面活性剂的作用大于溶液态表面活性剂的作用，不但不会发生溶解促进作用，还会发生吸附促进作用。
故浓度过高，不利于清除土壤中污染物。
10.生活垃圾的处置方案有哪些？
有何优缺点？
答：
卫生填埋
优点：
技术成熟，运行管理简单，处理量大，灵活性强，适用范围广，投资及运行费用较低。
缺点：
选址较困难、减容效果差、占地面积大、对周围环境会有一定影响。
垃圾焚烧
优点：
无害化程度高；减容效果好；可以实现垃圾处理的资源化、能源化；垃圾焚烧厂占地面积小，尾气经净化处理后污染较小，可以靠近市区建厂。
既节约用地又缩短了垃圾的运输距离；可全天候操作，不易受天气影响
缺点：
投资大，占用资金周期长；焚烧对垃圾的热值有一定要求，限制了它的应用范围；焚烧过程中产生的“二恶英”问题，必须有很大的资金投入才能进行有效处理。
堆肥与垃圾再生利用
优点：
投资较低，技术简单、有机物分解后可作为肥料再利用从而达到资源的循环利用，垃圾减量明显。
缺点：
对垃圾分类要求高、有氧分解过程中产生的臭味会污染环境，堆肥成本过高或质量不佳影响堆肥产品销售。
11.
大气颗粒物的主要去除机制有哪些？
是如何作用的？
答：
（1）干沉降是指颗粒物在重力作用下沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降。
干沉降存在两种机制。
一种是通过重力对颗粒物的作用，而使其降落。
另一种沉降机制是粒径＜0.1um的颗粒，他们靠布朗运动扩散，相互碰撞而积聚成较大的颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而去除。
（2）湿沉降是指通过降雨、降雪等使颗粒物从大气中去除的过程。
它是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法。
湿沉降可分为雨除和冲刷两种机制。
雨除是指一些颗粒物可作为形成云的凝结核，成为云滴的中心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，进一步长大而形成雨降落到地面，颗粒物也就随之从大气中被去除。
冲刷是指降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除
12.说明臭氧层破坏的原因和机理，试写出主要的化学反应式。
答：
人类过多使用氟氯烃类物质是臭氧层破坏的一个主要原因。
在平流层的臭氧层中，在太阳紫外线的照射下，有如下反应平衡：
O3+hv↔O2+O
由于排放出来的氟氯烃气体具有非常稳定的特点，在大气对流层中几乎完全不分解，所以能够扩散到大气平流层中，当其受到来自太阳紫外线辐射时，就会发生碳—氯链断裂的光化学反应，产生氯原子，如：
CFCl3+hv→CFCl2+Cl
接着Cl会引发一系列破坏臭氧的链式反应：
Cl+O3+hv→ClO+O2
ClO+O+hv→Cl+O2
净反应为：
O+O3+hv→2O2
13.简述酸雨的定义及酸雨标准制定的依据。
答：
酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。
通常认为大气降水与二氧化碳气体平衡时的酸度pH5.6为降水天然酸度，并将其作为判断是否酸化的标准，当降水的pH低于5.6时，降水即称为酸雨。
14.水体中有机物的主要指标有哪些？
它们分别代表什么含义？
答：
BOD（生化需氧量）：
表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量，单位：
mg／L。
COD（化学需氧量）：
表示在一定的条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂量，以氧的mg／L表示。
它反映了水中受还原性物质污染的程度。
TOC（总有机碳）：
表示污水中有机物的总含碳量。
15.
什么是决定电位？
水体中起决定电位作用的物质是什么？
答：
决定电位：
某个单体系的含量比其它体系高得多，该单体系的电位几乎等于混合体系的pE，被视作决定电位。
一般天然水体中溶解氧是“决定电位”
而有机污染物积累的厌氧体系中有机物是“决定电位”。
16.简述水体富营养化的含义及指标。
答：
水体富营养化指在人类活动的影响下，生物所需的N、P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，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。
指标：
总氮，总磷和溶解氧。
17.Fe—PRB技术去除地下水中有机污染物的机理是什么？
答：
零价铁技术应用于可还原有机污染物的去除，机理包括还原降解、还原沉淀（沉积）、吸附、共沉淀、表面络合等化学过程。
18.土壤的自净能力表现在哪几方面？
简述之。
答：
物理自净，化学自净，物理化学自净，生物自净。
土壤颗粒物层对污染物有过滤、吸附等作用
土壤微生物有强大生物降解的能力
土壤本身对酸碱度改变具有相当缓冲能力
大量的土壤胶体表面能降低反应的活化能，成为很多污染物转化反应的良好催化剂
土壤空气中的氧可以作为氧化剂，土壤水分可作为溶剂。
19.什么是土壤盐基饱和度？
盐基饱和度对土壤的性质有何影响？
答：
在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度。
当土壤胶体所吸附的阳离子基本上属于盐基离子时，称为盐基饱和土壤，呈中性、碱性、强碱性反应；
反之，当非盐基离子占相当大比例时，称为盐基不饱和土壤，呈酸性或强酸性反应。
20.什么是Fenton氧化技术？
影响氧化的主要条件有哪些？
答：
指在天然或人为添加亚铁离子（Fe2+）时，与过氧化氢发生作用，能够产生高反应活性的羟基自由基（·OH），使水中有机物得以氧化而降解。
影响条件：
pH、H2O2浓度、催化剂（Fe2+）浓度、反应温度。
计算：
1.若一个天然水体的pH为7.0。
碱度为1.43mmol/L，需加多少酸才能把水体的pH降低到6.0。
（pH=7时，α1=1.22；pH=6时，α2=3.25）
解：
CT=1.22×1.43=1.71mmol/L
当加强酸使pH=6.0，α2=3.25，而CT不变时
碱度=CT/α2=1.71/3.25=0.526mmol/L
ΔA=1.43-0.526=0.904mmol/L
2.已知某个属于碳酸系统的水样的pH=7.8，测定总碱度时，对100ml水样用0.02mol/L的HCl滴定，至甲基橙指示剂变色消耗HCl为13.7ml，求水中的总无机碳浓度，即CT，（以mg/L为单位表示）。
（已知pH=7.8时，α1=0.969，α2=0）
解：
总碱度=（13.7×10-3×0.02）/（100×10-3）=2.74×10-3mol/L
公式：
当pH=7.8时，α1=0.969，α2≈0代入公式得：
2.74×10-3=CT×0.969+10-14/10-7.8-10-7.8
∴CT=2.83×10-3mol/L=34mg/L
（12g/mol）
3.25℃时，某稳定池塘（与大气相平衡）的pH值现场测定为7.8，运回实验室时，发现水样的pH值达到了10.2，水样上方的气体中含有40%的氧，温度为25℃，问水样的氧化还原状态发生了什么变化？
（已知：
水在25℃时蒸汽压为0.0313atm，干空气中O2的含量为20.95%，O2+4H+4e-==2H2O，pE0=20.75；2H+2e=H2，pE0=0.00）。
解：
氧的还原反应为：
O2+H++e-＝
H2OpEo=20.75
在采样点：
干空气中O2的含量为20.95%，pH1=7.8。
pE1=pE0+1/4lg（0.2095）－pH1
=20.75－0.17－7.8
=12.78
在实验室：
氧浓度为40％，pH2=10.2。
pE2=pE0+1/4lg（0.4）－pH2
=20.75－0.10－10.2
=10.45
pE2－pE1=10.45－12.78=－2.33
水样的pE值在到达实验室时改变了－2.33
4.
从湖水中取出深层水，其pH=7.0，含溶解氧浓度为0.32mg/L，请计算pE和Eh（pE0=20.75，假设水温25℃，氧气的亨利定律常数KH=1.26×10-8mol/LPa）。
解：
O2+H++e-＝
H2OpEo=20.75
则：
因水中的溶解氧为0.32mg/L，则[O2]aq=1.0×10-5mol/L
故其PO2=[O2]aq/KH=1.0×10-5/1.26×10-8=0.794×103Pa
天然水的pE=20.75+lg{（pO2/1.103×105）1/4×[H+]}
=20.75+lg{（0.794×103/1.103×105）1/4×（1.0×10-7）}
=20.75+（-0.54－7）=13.21
Eh=0.059·pE=0.059×13.21=0.78V
论述：
1.腐殖质是一种天然高分子有机物质，是对水体水质影响最大的有机物，试陈述其来源、分类及结构特点，并说明其对水体中有机物和重金属的主要作用分别有哪些？
答：
来源：
土壤中生物体特别是植物死亡后，在各种环境条件下分解后残留物。
分类：
溶于酸又溶于碱的富里酸；
不溶于酸而溶于碱的腐殖酸；
不溶于酸又不溶于碱的胡敏质。
结构特点：
核心是一个含大量有机杂原子基团的高分子化合物，核心外围联结有很多功能基团。
主要作用：
腐殖质对有机物有吸附作用，是天然的净化剂，对重金属有鳌合作用。
2.简述农药在土壤中的迁移转化过程，说明农药在土壤表面和底层土壤中的主要降解途径有何不同？
试讨论土壤和沉积物有何不同？
答：
1、土壤对化学农药的吸附作用：
进入土壤的化学农药通过物理吸附、化学吸附、氢键结合和配价键结合等形式吸附在土壤颗粒表面，使其移动性、生理毒性发生变化。
2、化学农药在土壤中的挥发和扩散，通过气体挥发和水的淋溶，导致大气、水和生物的污染。
3、农药随水迁移：
溶解度大的直接随水迁移，难溶性的附于土壤颗粒表面进行水的机械迁移；
4、农药在土壤中的降解，包括光化学降解、化学降解和微生物降解等；
5、农药在土壤中的残留；
6、植物对农药的吸收与代谢
光化学降解（土壤表面）：
接受太阳辐射能和紫外线光谱等能流会引起农药的分解作用。
化学降解：
化学降解以水解和氧化最为重要，水解是最重要的反应过程之一。
微生物降解（底层土壤）：
微生物对有机农药的降解起着重要的作用。
土壤：
指覆盖于地球陆地表面，具有肥力特征的，能够生长绿色植物的疏松物质层。
沉积物：
为任何可以由流体流动所移动的微粒，并最终成为在水或其他液体底下的一层固体微粒。
3.
土壤的氧化还原电位和pH对土壤中砷的溶解度是如何影响的？
为何水稻中砷的含量比较高？
举例说明抑制土壤-水稻体系中砷迁移的措施。
答：
土壤的Eh降低，pH值升高，砷的溶解度增大。
这是由于Eh降低，AsO43－逐渐被还原为AsO33－，溶解度增大。
同时pH值升高，土壤胶体所带的正电荷减少，对砷的吸附能力降低，所以浸水土壤中生长的作物的砷含量也较高。
通常水稻采用浸水土壤种植，Eh降低，AsO43－逐渐被还原为AsO33－，溶解度增大，植物吸收的As含量升高，并富集在植物体内，故水稻中砷的含量比较高。
控制稻米砷含量的最直接有效的方法：
选择表层土壤中砷含量低的土壤种植，用砷含量低或无砷的水进行灌溉。
4.水体中重金属污染的特点是什么？
请说明诱发沉积物中重金属释放的主要因素有哪些？
答：
重金属具有富集性，在环境中很难降解。
水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态。
即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡；金属有机化合物（如有机汞、有机铅、有机砷等）比相应的金属无机化合物毒性要强得多；可溶态的金属比颗粒态金属的毒性要大；Cr6+比Cr3+毒性要大等。
沉积物中重金属释放的诱发因素主要包括：
水体中的温度、盐浓度、氧化还原条件、pH值、水环境中配合剂含量、水体紊动强度以及其它重金属存在时的竞争作用等。
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