哈工大环境化学考研重点.docx
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哈工大环境化学考研重点
环境化学考研自己总结
1.根据大气的温度、成分、其他物理性质可将大气分为：
对流层（troposphere）、
平流层（stratosphere）、
中间层（mesosphere）、
热层（thermosphere）
逸散层（escapelayer
2.地球环境系统：
由包涵大气、水、土壤各圈层的自然环境和以生物圈为代表的生态环境组成地球环境系统。
3.人类活动引起产生的环境问题：
（1）在资源开发过程中过度地向自然索取物质和能量；
（2）在物质生产和日常生活过程中向环境释放出废物和废能；
（3）经济建设引起的环境干扰；
（4）人口的增殖引起的单位时间和空间中人类活动频度增多。
4.环境化学的研究容：
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及其环境化学行为；
有害物质对环境、生态系统以及人类产生的效应机制；
有害物质已造成的影响及其缓解和消除；
防止产生危害的方法和途径。
5.环境污染：
当环境中某种物质的浓度超过了正常水平而对人类、生态、材料及其他环境要素产生不良效应时，就构成了环境污染。
6.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的物质称为环境污染物。
7.一次污染物：
由污染源直接排入环境的污染物，也叫做原发性污染物或原始污染物；
8.二次污染物：
由一次污染物在环境中经过物理、化学或者生物转化形成。
9.环境效应概念：
自然过程或人类的生产和生活活动对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化，称之为环境效应。
10.大气：
包围在地球表面并随着地球旋转的空气层，也称为大气圈或大气层。
11.大气的重要性：
地球上一切生命赖以生存的气体环境；
吸收来自太阳和宇宙空间的大部分高能宇宙射线和紫外辐射，是地球生命的保护伞；
是地球维持热量平衡的基础，为生物生存创造适宜的温度环境。
12.大气垂直递减率：
随高度升高气温的降低率。
表征大气的温度层结。
式中 T――绝对温度，K；
z――高度。
13.逆温
是一种温度随高度增加而升高的反常现象
14.逆温危害：
逆温阻碍了污染物的混合，使得污染物滞留和集聚。
大气化学过程中易生成二次污染物的情况，如光化学烟雾。
所以形成逆温时，易发生污染事件。
15.辐射逆温的形成过程及消失
白天：
直线ABC，为递减层结；
夜间：
曲线FEC，其中FE段为逆温层；
清晨：
曲线DBC，逆温层DB段达到最厚；
日出：
地面受太阳辐射逐渐升温，逆温层自下而上逐渐变薄至最后消失。
16.大气稳定度
大气垂直方向上的稳定程度
17.干绝热垂直递减率（Γd）：
干空气上升时温度降低值与上升高度的比：
式中 A――功热当量
Cpd――干空气的定压比热
g――重力加速度
18.影响迁移过程的因素：
空气的机械运动影响
天气形势和地理地势的影响
污染源本身的特性
19.最大混合层高度及意义：
对于一个静态平衡大气的流体元，有下式：
dP=-ρgdz
（1）
式中P——大气压；
ρ——大气密度；
g——重力加速度；
z——高度。
当气块受热受到浮力的作用而进行向上加速运动，则有：
（2）
式中dv/dt——气块加速度；
ρ＇——受热气块密度。
（1）式代入
（2）式中，且由理想气体状态方程，并考虑压力相等，则：
受热后气块会产生速度不断上升，直到T＇与T相等为止，此时气块与周围达到中性平衡，此时的高度定义为对流混合层上限，或称最大混合层高度。
夜间最大混合层高度较低；白天时最大混合层高度则升高。
随季节不同，冬季平均高度最小，夏初为最大。
当最大混合层高度小于1500m时，城市会普遍出现污染现象。
20.城郊风成因和影响
形成原因：
城市热岛上暖而轻的空气上升，周围郊区的冷空气向市流动，形成城郊环流。
（热岛效应）
对空气污染的影响：
这种环流造成城市本身排放的烟尘等污染物积聚在城市上空，形成烟幕，导致市区大气污染加剧。
21.大气主要化学污染物
含硫化合物：
硫化氢、二氧化硫、三氧化硫、亚硫酸盐、硫酸、硫酸盐和有机硫化合物等。
含氮化合物：
N2O、NO、NO2、N2O5、NH3、硝酸、亚硝酸、硝酸盐、亚硝酸盐、硝酸酯ester、亚硝酸酯和铵盐等。
含碳化合物：
CO、CO2、碳氢化合物hydrocarbon等
含卤素化合物：
CH3Cl、CH3Br、CH3I、氟氯烃类（CFCs）化合物等。
22.光子photon的能量
爱因斯坦-普朗克（Einstein-Planck）关系式：
ε=hυ=hc/λ（J）
E=N0hυ=N0hc/λ（KJ/mol）
式中 h――Planck常数，6.62×1034J.s；
υ――光子的频率，Hz；
c――光速，2.998×1010cm/s；
λ――光子的波长，cm；
N0――阿佛加德罗常数，6.02×1023/mol。
23.光化学反应原理
光化学反应：
由一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子后所引发的反应。
初级过程：
引发：
A（分子）＋hυA*（激发态分子）
次级过程：
离解：
A*C+……
与其他分子反应生成新的物种：
A*+BD+……
与惰性inertia分子碰撞失活（返回基态）：
A*+MA+M
发光而失活（返回基态）：
A*A＋hυ
24.醛的光离解（CH2O和CH3CHO）
H-CHO键能：
365.5kJ/mol（吸收240－360nm），光离解反应：
甲醛 H2CO＋hυH+HCO
H2CO＋hυH2+CO
乙醛 CH3CHO＋hυH+CH3CO
CH3CHO＋hυCH3+HCO
CH3CHO＋hυCH4+CO
25.大气中的活性粒子：
HO、RO、RO2、H、HCO、CH3、CH3CO等自由基被称为大气中的“活性粒子”，它们性质特别活泼，能够引发一系列反应，参与很多的污染物的化学转化过程，导致生成各种各样的二次污染物。
26.HO基的形成途径
（1）HONOHO＋NO
（λ＜400nm）
（2）H2O22HO
（λ＜300nm）
（3）O＋H2O2HO
（O来自O3的光离解）
（4）HO2＋NOHO＋NO2
（HO2来自HCHO光离解，
产生的H与O2作用）
27.HO2的来源
由CH2O、CH3ONO以及H2O2形成：
（1）HCHOH·＋HCO·（λ＜313nm）
H·＋O2HO2·
HCO·＋O2HO2·＋CO
（2）CH3ONONO·＋CH3O·（λ＝300－
400nm）
CH3O·＋O2HO2·＋CH2O
（3）H2O22HO·（λ＜370nm）
2HO·＋2H2O22HO2·＋2H2O
2HO·＋2CO2CO2＋2H·
2H·＋O22HO2·
28.光化学烟雾定义，
汽车、工厂等污染源排入大气的HC和NOx等一次污染物在（紫外线）作用下发生光化学反应生成二次污染，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（其中有气体污染物，也有颗粒污染物）所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾，也叫洛杉矶型烟雾LosAngels。
29.光化学烟雾表观特征：
烟雾弥漫pervade，大气能见度降低，形成一种淡蓝色的毒雾，具有强氧化性和刺激harsh,dazzle性。
30.光化学烟雾形成的指标：
空气中光化学氧化剂O3、醛、PAN、H2O2及其他化合物的形成
31.光化学烟雾的形成条件：
天气条件：
强日光、大气相对湿度较低，气温为24~32℃的夏季
引起光化学反应的紫外线；
NOx，起始光化学反应；
烃类，形成光化学烟雾。
32.SO2的气相氧化
SO2的直接光氧化：
夜间或无光情况：
SO2与O2的反应极其缓慢；
白天太照射：
SO2吸收340－400nm紫外线成为激发态分子SO2＊，但不离解：
SO2+hSO2＊
SO2＊＋O2SO4
SO4SO3＋O
或者SO4＋SO2SO3＋O2
SO2的间接光氧化（与自由基反应）：
由光化学反应提供的HO、HO2、RO、RO2、RCOO2等强氧化性自由基，促进SO2的转化：
HO＋SO2＋MHOSO2＋M
HOSO2＋HOH2SO4
HO2＋SO2HO＋SO3
CH3O2＋SO2CH3O＋SO3
33.金属离子对SO2的液相催化氧化：
烟气中含有锰离子（Mn2+）和铁离子（Fe2+），具有催化作用，从而加快了O2对SO2的氧化作用。
Mn2+的催化氧化：
SO2+Mn2+MnSO22+
2MnSO22++O22MnSO32+
MnSO32++H2OMn2++H2SO4
总反应为：
2SO2+2H2O+O2H2SO4
34.硫酸烟雾型（伦敦烟雾）污染定义与发生的气象条件：
：
燃煤排放的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。
气温较低、湿度较高、日光较弱，多发生于冬季。
35.硫酸烟雾型与光化学烟雾的区别
36.酸性降水：
通过降水将大气中的酸性物质迁移到地面的过程，是一种酸沉降过程。
酸沉降（aciddeposition）：
酸性物质迁移到地表的过程，通过干、湿沉降两种途径实现。
干沉降（drydeposition）：
随气流的对流和扩散作用，被土壤、水体和植被等吸附去除。
湿沉降（wetdeposition）：
通过降水落到地面（酸雨acidrain）。
37.酸雨的危害
使土壤贫瘠化：
抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素；
损害农作物和林木生长：
使土壤变酸，伤害植物的新生芽叶，干扰光合作用，影响其发育生长；
污染饮用水源：
使河流、湖泊等地表水酸化，使流域土壤和水体底泥中的金属（例如铝）可被溶解进入水中；
危害渔业生产，毒害鱼类：
pH值小于4.8时鱼类消失；
腐蚀建筑材料：
腐蚀建筑材料、腐蚀建筑物、金属结构、油漆、工厂设备和名胜古迹等。
危害人类健康、造成经济损失：
对于农业生产的危害，不仅是经济问题，还直接威胁13亿人口的吃饭问题。
38.酸雨的化学组成（离子成分）
降水中的主要离子：
阳离子——H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+
阴离子——SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-
阴、阳离子基本平衡：
39.气溶胶体系:
大气是由各种固体或液体微粒均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系。
40.大气颗粒物的分类（按照物态及形成机制分类）
粉尘（微尘）：
固体；风吹扬尘，风沙。
烟（烟气）：
固体；熔融金属、凝结的金属氧化物、汽车排气、烟草燃烟、硫酸盐。
灰（Ash）：
固体；煤、木材燃烧产生的硅酸盐颗粒，煤粉燃烧产生的飞灰。
雾（Fog）：
液体；水蒸气冷凝生成的颗粒小水滴或冰晶，水平视程小于1km。
霭（Mist）：
液体；称为轻雾，水平视程在1~2km之，大气呈灰色。
霾（Haze）：
固体；水平视程小于2km，使大气混浊呈浅蓝色或微黄色。
烟尘（熏烟，Smoke）：
固体与液体；含碳物质（如煤炭）燃烧时产生的固体碳粒、水、焦油tar状物质及不完全燃烧的灰分所形成的混合物，如果煤烟中失去了液态颗粒，即成为烟尘。
烟雾（Smog）：
固体；泛指各种妨碍视程（能见度低于2km）的大气污染现象。
41.大气颗粒物按粒径大小分类：
飘尘（Airborneparticle）：
长期飘泊在大气中颗粒直径小于10m的悬浮物称为飘尘，大于l0m的微粒。
降尘（Dustfall）：
由于自身的重力作用而很快沉降下来的这部分微粒称为降尘。
42.总悬浮颗粒物（TSP）：
用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集的颗粒物的总质量，称为总悬浮颗粒物。
粒径多在100μm以下，尤以10μm以下的为多。
是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。
43.可吸入粒子：
易于通过呼吸过程respiration而进入呼吸道aspiratory的粒子。
44.大气颗粒物的表面性质：
成核nucleation作用、粘合conglutinate和吸着adsorption。
成核作用是指过饱和蒸汽在颗粒物表面上凝结形成液滴的现象。
粘合（或凝聚）是小颗粒形成较大的凝聚体并最终达到很快沉降粒径的过程。
吸着（吸收absorption和吸附）：
气体或蒸气溶解在微粒中的现象称为吸收；气体或蒸气粘附在颗粒物表面上，则为吸附。
通过化学作用而相互吸着，定义为化学吸附。
45.大气颗粒物的源
按形成机制分为一次颗粒物和二次颗粒物。
按来源分为天然源和人为源两类。
一次颗粒物：
由天然污染源和人为污染源释放到大气中直接造成污染的颗粒物；
二次颗粒物：
由大气中某些污染气体组分（如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等）之间，或这些组分与大气的成分（如氧气）之间发生反应而转化生成的颗粒物。
46.人为源释放的无机颗粒物：
动力发电厂由于燃煤及石油而排放出来颗粒物，其成分除大量的烟尘外，还含有铍beryllium、镍nickel、钒vanadium等的化合物。
市政焚烧炉incinerator中排放出砷arsenic、铍beryllium、镉cadmium、铬chromium、铜copper、铁、汞mercury、镁、锰、镍nickel、铅lead、锑、钛titanium、钒vanadium和锌等化合物。
汽车尾气中则含有大量的铅。
47.人为的温室效应：
由人为排放温室气体所引起的全球变暖现象。
大气组分中的CO2和水蒸气分子能够吸收长波长。
水分子：
700－850nm和1100－1400nm（吸收极弱），850－1100nm（全部吸收）。
即水分子只能截留一小部分红外光。
CO2：
1200－1263nm（强烈吸收），对截留红外辐射能量影响较大。
大气中二氧化碳等温室气体浓度的上升能够很好的与全球变暖相关联。
48.温室效应：
由于自然大气中存在一些气体，如水汽、二氧化碳、甲烷等，能够吸收部分长波辐射，产生“温室效应”，使地球表面保持适合生物生存的温度。
温室效应易受人类活动的干扰。
49.平流层臭氧层的功能：
能吸收99%以上来自太阳的紫外辐射，保护地球生物不受伤害。
臭氧层对地球上生命的出现、发展以及维持地球上的生态平衡起着重要作用。
平流层臭氧已经被破坏。
50.臭氧层形成与耗损的化学反应
（1）形成过程：
O2光解形成臭氧层：
O2+h2O （≤243nm）
2O+O2+M2O3+M
总反应 3O2+h2O3
（2）消耗过程：
光解消耗：
吸收210nm290nm波长紫外光
O3+hO2+O
分解消耗：
臭氧的逆反应
O3+O2O2
催化过程：
Y+O3YO+O2
YO+OY+O2
总反应 2O33O2+h
已知的Y物种有NOx（NO、NO2）、HOx（H、HO、HO2）、ClOx（Cl、ClO）。
这些直接参加破坏O3的物种称为活性物种或催化活性物种。
51.空气污染指数（API）
把常规检测的几种空气污染物浓度简化成单一的数值形式，分级表示空气受污染程度和空气质量状况的尺度。
用0－500之间的数字表示空气污染指数的数值。
我国计入空气污染指数的项目暂定为二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物（TSP）。
52.水资源的主要问题
我国水资源人均和亩均水量少；
水资源在地区分布上很不均匀，水土资源组合不平衡
水量年及年际变化大，水旱灾害频繁
水土流失严重，许多河流含沙量大；
我国水资源开发利用各地很不均衡
53.水体的概念：
系指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海洋等“储水体”的总称。
水体不仅包括水，而且也包括水中的悬浮物。
54.水体污染：
①指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量；
②从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化；
③破坏了水中固有的生态系统；
④破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用
55.水环境化学
研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。
水环境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保护提供了科学依据。
56.水的特性，水分子结构，水的异常性质
水的几种特性参数
化合物凝固点沸点偶极矩汽化热融化热生成热
（摄氏度）（摄氏度）（德拜）（千焦/摩（千焦/摩）（千焦/摩）
H2O01001.8440.676.02-286.26
H2O（-95）（-80）（2.58）（12.55）（2.09）（-8.56）
（推测）
H2S-85.2-60.31.1018.662.38-22.02
H2Se-65.7-41.30.4019.332.51-66.14
H2Te-51-2.2＜0.2023.224.18-142.03
水分子结构
H2O：
氧原子受到四个电子对包围，其中包括两个与氢原子共享，形成两个共价键的成对电子对和由氧原子持有的两个孤对电子对。
N.V.Sidgwick与H.M.Powell提出的价层电子对互斥理论：
价层电子对间的斥力大小与价层电子对的类型有关：
孤对电子间的斥力＞孤对电子与成键电子对间的斥力＞成键电子对间的斥力
因为存在两对孤对电子对，使H2O的构型为V型。
水的特性与它的结构有关，现代结构理论认为，H2O分子是由4个sp3杂化轨道形成的四面体结构。
氧原子外层的电子分布为2s2sp4，在与氢原子成键时由于“微扰”作用，氧原子的1个2s轨道和3个2p轨道杂化形成4个不等性sp3杂化轨道。
其中有2个sp3轨道被未成键的孤对电子占有，所以键角是104°27′，而不是109°28′。
水的许多特性都与这种结构有关。
汽态的水分子大都是单分子的，间或有二聚体。
固态的冰则不同，每个水分子与周围另外4个水分子以氢键结合，形成四面体结构单元，这使冰呈六方晶体结构，分子之间有较大的空隙，故密度比水小，只有0.92克/厘米，所以冰能浮在水中
57.水的异常性质
热容量：
所有液体和固体中最高（NH3除外）能防止大气温度变化过大；对水体运动的热能传输能力大；能使体温保持均一。
溶解潜热：
液体中最大（NH3除外）。
由于吸收或放出潜热，故在凝固点有恒温作用，可以调节气候。
蒸发潜热：
所有物质中最高。
对环境中热量的传递和输送起着非常重要的作用，如植物叶面蒸腾时，使叶面冷却，以防灼伤组织。
热膨胀：
密度最高时的温度随盐度增加下降，在4℃时体积最小，密度最大。
淡水和稀海水最高密度时对应的温度在凝固点以上，在控制湖泊中温度分布的垂直循环中起着重要作用。
表面力：
所有液体中最高（汞除外）。
控制某些表面现象和液滴的形成及行为；毛细现象和润湿能力强，对生物细胞的渗透和活性等均有重要作用。
溶解能力：
比其他液体能溶较多物质并有很大的溶解度。
在生物细胞活动过程中传递营养物和排泄废弃物，并给生物反应和化学反应提供反应介质。
介电常数：
所有液体中最高。
对离子化合物的溶解有重大作用，并能使其发生最大的电离，便于生化反应和溶解吸收营养物质。
电离度：
很小。
是真正的中性物质，并能同时提供微量的H+和OH-，有利于维持生物体的酸碱平衡。
透明度：
相当地大。
对红外和紫外的辐射能吸收大，对可见光的选择吸收比较小，既是无色的又透明度大，这种特征性的吸收，能保护浮游生物不受紫外线的伤害。
热传导：
所有液体中最高（汞除外）。
在活细胞里小尺度围有重要作用，其分子热传导过程远不如涡动热传导过程剧烈。
氢键：
十分容易形成氢键。
只有少数液体具有这种性质，不仅对物质在水体中的迁移反应影响很大，而且在生物体许多生命物质的活性都有赖于氢键的存在。
偶极矩：
液体中最大。
容易形成水化物，有利于生物体元素的传递和交换。
存在状态：
在室温±20℃左右就能顺利进行固、液、气三态转化。
便于水在环境中和生物体的循环和调节温度，有利于促进细胞的新代谢和废物的排泄。
58.水的常见性质
纯水：
无嗅、无味、无色液体。
含O2多味甜
泥质多味涩
矿物盐多则苦咸
标准大气压力下水的沸点100℃，蒸发热540卡/克，凝固点0℃。
冰在0℃时的融化热80卡/克。
压力降低到三相关压力之下，水直接从固态变成气态，而不经过液态。
普通水在4℃时密度最大，0℃和10℃时密度相等。
66.天然水：
海洋、江河、沼泽、冰雪等地表水与地下水的总称。
67.淡水的化学成分
①离子强度较低（一般10-2～10-3mol/L）
②pH值的变化围比较大7±3
③淡水中的主要离子有Na+、Mg2+、Ca2+、K+、NO3-、SO42-、Cl-、HCO3-，占天然水中离子总量的95%～99%。
④河流和湖泊中的悬浮物含量变化大
68.海水的化学成分
①海水具有较高的离子强度（约0.7mol/L）
②海中盐浓度的围变动较大，在32‰～37.5‰之间。
③海水的pH值变化不大，在7.5～8.3之间，大多数为7.8～8.2
④海水中的主要离子有Na+、Mg2+、Ca2+、K+、NO3-、HCO3-，Sr2+、SO42-、Cl-、Br-、F-
69.亨利定律[G（ag）]=KH*PG
一种气体在液体中的溶解度正比于与液体所接触的该种气体的分压.
70.自养生物：
利用太阳能或化学能量把简单无生命的无机物元素引进其复杂的生命分子中即组成生命体。
如藻类:
CO2、NO3-、PO43-为C、N、P源。
生产者：
利用太能从无机矿物合成有机物的生物体。
异养生物：
利用自养生物产生的有机物作为能源及合成出自身生命的原始物质
71.天然水中的碱度和酸度
碱度（Alkalinity）：
水中能与强酸发生中和作用的全部物质，即能接受质子H+的物质总量。
强碱：
NaOH、Ca（OH）2等,溶液中全部电离成OH-
弱碱：
NH3、C6H5NH2,部分发生反应生成OH-
强碱弱酸盐：
各种碳酸盐、硅酸盐、重碳酸盐、硫化物、腐殖酸盐水解时生成OH-或者直接接受质子H+。
72.酸度（Acidity）：
水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放出H+或经过水解能产生H+的物质的总量。
强酸：
HCl、H2SO4、HNO3
弱酸：
CO2、H2SO4、H2S、蛋白质及各种有机酸类
强酸弱碱盐：
FeCl3、Al2（SO4）3
以甲醛橙为指示剂，滴定到pH=4.3以酚酞为指示剂滴定到PH=8.3
73.水污染
水体（包括：
降水、地面水、地下水）受到人类或自然因素或因子（物质或能量）的影响，使水的表观性状（色、嗅、味、浊），物理化学性能（温度、酸碱度、电导度、氧化还原电位、放射性），化学成分（无机、有机），生物组成（种类、数量、形态、品质）及底质状况等发生了恶化，称为水污染
74.水污染危害
严重的水污染，难以自净恢复到良好状态，妨碍了水体正常的功能，破化了人类经济，合理地利
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