1、环境化学第一章绪论思考题1. 何为环境化学？环境化学有哪些分支学科？答：环境化学作为一门学科，是在人类解决环境问题和全球问题过程中逐步形成和不断发展的。环境化学是研究化学物质在环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的学科，它是化学科学的一个重要分支，也是环境科学的核心组成部分。2. 化境化学的任务与特点是什么？环境化学的内容？答：任务：环境化学是以化学物质引起的环境问题为研究对象，解决环境问题为目标。环境化学是在微观的原子、分子水平上，研究和阐明宏观的环境现象和环境变化的化学原因、过程机制及防治途径，其核心是研究环境中物质的化学转化与产生的效应。内容是：1 环境化学物
2、质的来源，分布迁移转化与归宿 2 全球环境个圈中发生的各种物理、化学、生物化学过程及其规律 3 人类活动产生的化学物质对全球环境个圈中发生的各种物理化学生物过程的干扰，影响的机理 4 各种污染物的减少和消除的原理和方法3. 化境化学采用那些研究方法？答：1）现场研究；2）实验室研究；3）实验室模拟系统研究；4）计算机模拟系统研究。在环境化学中，主要以化学方法为主，另外还要配以物理、生物、地学、气相学等其他学科的方法。4. 何为全球变化？答：在不同的时间尺度和空间尺度上，地球自形成以来一直不断在演化。地球在行星尺度上发生的演化称为全球变化。5. 全球变化的时间尺度有那几个时间段？答：五个阶段：几
3、百万至几十亿年；几千年至几十万年；几十年至几百年；几天至几个季度；几秒至几小时。6. 为什么要展开全球变化研究？答：首先，通过近几十年来对地球系统的研究，获得了许多新的认识和了解；其次科学技术的发展为全球变化研究提供了有力的技术保证；最后世界科学界一致认为，欲充分了解地球系统复杂的运行机制、各自然圈层复杂的相互关系和人类活动对地球系统的影响，必须进行跨科学、全球性的合作研究。7. 为什么人类对几十年至几百年时间尺度的全球化变化特别关注？答：当前人们最关心的是几十年至几百年时间尺度上的全球变化，原因有二：其一，此时间尺度的全球变化是地核、地幔、岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间的相互作用的结果，并
4、由外部能量太阳辐射驱动，此外还受人类活动的影响；其二，在此时间尺度内，人类历经几代人的生活，人类社会感受到的全球变化影响也最为强烈。8. 当前全球变化研究的主要计划有哪些？答：当前全球变化研究的主要计划有：国际地圈-生物圈计划（IGBP ） 、世界气候研究计划（WCRP ） 、全球环境变化的人文领域（HDP）计划和全球环境监测系统研究构成了全球变化(Global Change)研究的四大计划。第二章全球环境概述第一节大气圈1、 大气圈的结构:大气圈的层次就够有两种划分方法：一是按照化学组成分为两个层次（同质层和异质层或匀质层和非匀质层） ；二是按照大气在垂直方向上温度变化和运动特点划分对流层、
5、平流层、中间层和热层。2、 大气组成大致分为气体组分和颗粒物。3、 由于大气中各种成分对太阳辐射有吸收和散射作用，是太阳能不能全到达地面，晴天时，在赤道也只有 75%的太阳辐射到大海平面。大气对太阳辐射的吸收是因为大气中的各种成分对太阳辐射的选择吸收。大气的主要成分为氮、氧、氩，他们的含量为99.99%，其次为 CO2、水汽和其它的微量成分。能吸收太阳辐射紫外光的主要成分是 O2、O3、N2、N，含量很少的O3、CO2、H2O、N2O、CH4 和氯氟烃对太阳红外光和地表长波辐射也有吸收。思考题1. 何谓气溶胶？试述其危害性？答：气溶胶通常是指固态或液态微粒均匀分散在气体中而形成的稳定体系。大气
6、圈就是一个气溶胶体系，通常把大气圈中细小的固体和液体物质称为气溶胶液体粒子，有时称气溶胶，其粒径小于 10m。气溶胶的危害：气溶胶粒子的散射性作用可使大气的能见度降低。由于粒径小，容易通过呼吸道沉积于支气管和肺部，造成对人体的危害。气溶胶粒子能长期悬浮于大气中，并能够远距离传送，因为不仅对局地的空气质量，而且还会对区域和全球范围内的空气质量甚至气候产生影响。2. 何谓一次性气溶胶、二次性气溶胶？他们是如何形成的？其化学组成有何区别？答：由天然和人类活动直接排放的物质所形成的的气溶胶称为一次气溶胶（primary aerosols） 。排入大气的物质（包括气体物质、一次气溶胶和大气气体组分）经过
7、化学转化而形成的气溶胶称为二次气溶胶（secondary aerosols） 。形成：来自地球表面天然过程的直接排放和宇宙活动中的这样一类来源为天然源，主要有火山喷发、海洋表面的水的飞溅、森林火灾、土壤碎屑的飞扬、生物物质、流星碎屑等。来自人类活动直接排放的的这样一类来源称为人为源，这些排放的 90%进入对流层。化学组成: 一般而言，一次气溶胶往往含有Fe、Zn 、Mg、Cu、As、Mn 、Pb 等金属元素和颗粒态有机碳。二次气溶胶的气溶胶粒子则含有大量的硫酸盐、硝酸盐和有机物等。3. 对太阳短波辐射产生吸收的大气组分主要有哪些？答：氮分子与原子对太阳辐射的吸收（这些吸收主要发生在平流层）氧分
8、子的吸收 O3 的光吸收 氮氧化物的光吸收4. 对太阳地表长波辐射有吸收的大气组分主要有哪些？答：大气中某些微量成分能够吸收太阳辐射中的红外光，这些成分主要有 CO2、O 3、H 2O、CH 4、N 2O 和氟利昂等。他们对红外光的吸收是因为红外光的辐射引起了分子的转动能和振动能级的变化，并且有的在大气中的停留时间较长。5. 何谓温室效应？试述其产生的原因。答：地球便面温度是通过进入地球的太阳辐射能量与返回空间热量之间的平衡来维持的，进入地球大气的能量为 8.4104J.m-2.min-1（1400W.m -2） ，其中约 47%可直接或散射后到达地球表面和近地的大气，包括部分紫外光、可见光。
9、在地球表面具有最大强度的辐射在483nm 附近，红外辐射被大气的组成吸收并向空间各方发射长波辐射，从而加热大气层。被加热的地球能够以长波辐射的形式发生被其吸收的能量，波长在红外区域（2000-40000nm） ，其最大强度在 10000nm 附近。这些长波辐射的大部分不能通过大气层到达外层空间，而被大气层中能够吸收长波辐射的成分吸收，并且在所有方向上重新发射红外辐射，这样的辐射转化为热量，于是地球大气层被加热，这种现象被称为温室效应。温室效应产生的原因：能产生温室效应的气体主要有：CO2、H2O、N2O、O3、CH4、人为排放氯氟碳等微量气体。另外云和气溶胶也具有温室效应。现在的问题是由于人类
10、的活动，是大气层中温室气体大大增加，导致了温室效应的加剧。6. 主要的温室气体有哪些？答：温室效应产生的原因：能产生温室效应的气体主要有：CO2、H2O、N2O、O3、CH4、人为排放氯氟碳等微量气体。另外云和气溶胶也具有温室效应。现在的问题是由于人类的活动，是大气层中温室气体大大增加，导致了温室效应的加剧。7. 何谓化学物质的源与汇，试举一例。答：环境化学中，源（sources）和汇（sinks）是两个常用的重要概念。源是指环境中化学物质来源的位置或过程（包括物理与化学过程） ，化学物质由源产生的强度称为源强。汇是指环境中化学物质去除的位置或过程（包括物理与化学过程） ，化学物质由汇去除的强
11、度称为汇强。8. 何为大气散射？大气散射有哪几种主要的类型？答：大气由各种气体分子、粒子组成，当太阳辐射在大气中传输时，会与这些分子和粒子相互作用，使太阳辐射的传播方向及能量在空间发生重新分布，这种想象称为大气散射。大气散射主要有：分子散射、气溶胶粒子的散射、大粒子的散射和巨大粒子散射。9. 试解释大气对太阳辐射衰减的原因。答：由于大气组分对太阳辐射吸收和散射，使到达地球表面的太阳辐射的波长和能量都有所衰减。第二节 水圈思考题1、天然水的分布有何特点？答:地球上水总量为 14.1 亿 km3，如果这些水均匀覆盖地球表面，水层厚度约达 3000 米。地球上水分布不均匀，大部分为海洋水，约占全球总
12、水量的 97.41%，淡水约占 2.59%。淡水中的 76.6%被储存在冰帽和冰川中，22.9%是地下水，约 0.54%为湖泊、土壤、河水、水蒸汽和生物体内的水。在全球水资源中，可供人类使用的淡水只占 0.64%。落到地面上的的降水是维持人类和其他陆栖生物所需要淡水的主要来源，全球的年降水量为 110305km3，其中 65%通过地面蒸发回到大气层，其余部分补给地下水、河流和湖泊。2、淡水的化学成分有何特点？答：离子强度较低（一般 10-210-3mol/L ；PH 值的变化范围比较大，一般为 73；淡水中主要的离子有 Na+、Mg 2+、Ca 2+、K +、NO 3-、SO 42-、CL -
13、、HCO 3-，他们的含量易变；河流和湖泊中的悬浮物含量变化大。3、海水的化学成分有何特点？答：海水具有较高的离子强度（约 0.7mol/L） ；公海中盐的浓度范围变动不大，一般保持在 3237.5%之间；海水的 PH 值变化不大，整个PH 值的范围在 7.88.2；海水中的主要离子有 Na+、Mg 2+、Ca 2+、K +、Sr 2-、SO 42-、CL -、Br -、F -，他们的含量比较恒定；颗粒物的浓度比较恒定，有机碳颗粒无通常占全部颗粒的 30-50%。水圈是地球表面和接近地球表面各类出水体中水的总称第三节石-土壤圈岩石圈是构成地球的基本圈层之一，岩石圈可分为下伏坚硬的岩石和上覆表生
14、自然体。思考题1. 何谓土粒粒级？土粒的粒级对其化学组成有何影响？答：在土壤中各种大小形状不同的矿物颗粒通称为土粒，土壤有很多大小不同的土粒按比例组成，一般按土粒粒径大小把土粒分为若干个组，称为粒级。影响：土壤粒级对其化化学各有差异，如粒级越大二氧化硅含量越高、三氧化二铝含量越低、三氧化铁含量越低、氧化钙和氧化钾及五氧化二磷含量越低。2. 土壤中气体的来源与组成有何特点？答：来源有两个：一是大气；二是土壤中生物化学过程产生的气体。来自空气的主要成分有氮、氧、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等，来源于生物化学过程产生的气体主要有 H2S、NH 3、CH 4、NO 2、N 2O、H 2。3. 层状硅酸盐晶
15、体的结构单元有哪几种？答：结构单元是石英的四面体SiO 44-和八面体MX6 （M-6b ） ，M m+为金属元素阳离子， Xb-阴离子4. 层状硅酸盐晶体的结构类型有哪些？答：层状硅酸盐的晶体不存在单独石英四面体片层和水铝片的结构，它们是 SiO 四面体结构与 AL-O 八面体片层互相结合而成的。其结构类型分为 1：1 板层结构、2：1 板层结构、2：1：1 板层。5. 土壤有机质划分为哪几类？答：土壤有机质主要来源于动植物和微生物的残体，对其划分尚无统一的标准，一般把土壤有机质分为两大两类，非腐殖质和腐殖质。6. 非腐殖质分为哪几类？答：非腐殖质主要分为糖类不含氮有机物含氮有机物有机磷和有
16、机硫化合物木质素。7. 腐殖质主要有哪几种官能团？答：腐殖质分子中含有若干含氧官能团，主要有羧基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基。8. 土壤胶体具有哪些基本性质？答：具有巨大的表面积与表面能、胶体粒子具有表面电荷。9. 我国土壤的酸性分布有何特点？答：我国土壤的酸碱度大多数在 PH4.5-8.5 的范围内，土壤的酸碱度由南向北逐渐增加。长江以南的土壤多为强酸性和酸性土壤，如华南、西南广泛分布的红壤、黄壤土的 PH4.5-5.5，华中、华东红壤土的 PH5.5-6.5；长江以北为中性或碱性土壤，如华北、西北土壤的 PH7.5-8.5，少数可达 10.5.10. 试述土壤溶液中 H+离子的来源？答：
17、土壤中 H+主要来源于土壤空气中 CO2 溶于水形成 H2CO3、有机质分解产生有机酸、无机酸以及施肥时加入的酸性物质，大气污染产生的酸雨也会使土壤酸化。第四节生物圈思考题1. 何谓生物圈？试述生物圈在化学物质全球循环中的作用。答：生物圈有两种稍有差别的表述：一是地球上所有活有机体以及这些有机体相互作用的环境称为生物圈；二是地球表面有生物居住的空间范围内的各类有机体的总和称为生物圈。作用:化合物的全球循环对全球变化有很大影响，而地球的物理气候系统和生物地球化学循环以及他们之间的相互作用则是影响化合物全球循环的因子，另外人类活动对这两个系统产生扰动最大，因而对全球变化是非常复杂的。2. 碳的全球
18、流动有特点？答：大气到陆地陆地到大气大气到海洋海洋到大气海洋内部交换海洋到岩石圈3. 氮的全球流动有何特点？答：大气圈海洋陆地生物圈岩石圈固氮作4. 水的全球流动有何特点？答：海洋大气层陆地第五节 全球系统的相互作用思考题1. 大气圈、水圈、岩石圈、生物圈四个系统有何特点？答：1）微观结构相同，这四个子系统都是由分子、原子构成；2）结构的有序程度相差大，对于大气、水、岩石三个圈层而言，这种差异主要体现在物质存在状态不同，大气和水是流体有序程度最低。2. 地球系统状态的演变受哪些因素控制答:环境科学主要研究几十年至几百年时间尺度的全球变化，在此时间尺度内，地球系统状态的演变受到外部作用和系统内作
19、用的控制。3. 在中等时间尺度的全球变化中，地球系统内部的相互作用是什么？答：主要指物理气候系统和生物地球化学循环过程及它们之间的相互作用。4. 何为太阳作用？起作用体现在哪几个方面？答：太阳作用是地球系统受到的外部作用中的外部驱动器。太阳是离地球最近的恒星，它对地球的作用主要体现在太阳变化、太阳活动和地球运动轨道的变化三个方面。5. 从环境化学的角度考虑，人类活动对球系统的扰动主要体现在什么方面？试举一例。答：体现在对于化学物质全球循环的严重扰动，从而诱发全球变化，所产生的全球环境问题反过来对人类社会产生影响。如天然植被被农业植被替换或高速的毁灭等活动已经对碳、氢、硫、磷循环产生了严重的影响
20、。6. 为什么说人类活动是地球系统的一个外部扰动源？答：在人类社会不断进步的过程中，人类的各种活动对全球系统产生了不同程度的扰动，远古时期，人类活动对自然环境造成的干扰、破坏与全球系统的自我调节作用相比是微不足道的，但自从人类进农业文明开始，这种干扰与破坏就不再是可以忽略的，进入工业文明时代后，人类活动对自然环境造成了严重的冲击，并且现在正以空前的速度、幅度和空间规模改变着全球环境，对生物地球化学循环的扰动强度可能趋于临界水平。因此，在几十年至几百年的时间尺度，人类活动对地球的干扰、冲击已被认为是除了太阳活动和地和作用之外的第三个外部扰动因素。第三章 化合物在环境介质间的分配分配系数 分配平衡
21、理论认为，在环境系统中存在一些相互接触的介质，如大气- 水，水-土壤，水-悬浮物，水- 沉积物，水-水生物，大气-颗粒物等。进入环境系统后的化学化合物，在两介质间的分布过程是一种分配过程，如同有机物在水与有机溶剂中的分配一样。经过一定时间后，化学物质在两介质间达到分配平衡，即物质在两相中的浓度比为常数： CBpAK1. 亨利定律常数有哪些定义式，写出他们之间的相互关系。传统定义式 xiypTPH无量纲等式 iLGCcexiyH实验室测定的是 LTiyPp关系是 ）（） （） （ RTIHpcPMWRTIHpxMWHxe LGL 2. 影响亨利定律常数有哪些因素？答：有温度的影响、Ph 值的影响
22、、化合物的影响、共存污染物的影响、溶解盐的影响、悬浮固体的影响、溶解的有机质(DOM)、表面活性剂（surfactants） 。3. 何谓有机碳分配系数？答：分配系数为 。XocKp4. 水-悬浮物分配系数与有机碳含量和颗粒物大小有何关系？答：是 ocf)1(2.0pSfk5. 何为生物富集系数？答： WBIOCKb6. 何谓有机化合物在大气-颗粒物之间的分配系数？答： 或 AF/TSPp OLRTQ-ieS160PatspNKV）（第四章 环境中界面过程1. 在环境中的界面上，发生着哪些重要的天然过程？答：风化（固液） 气体交换（液气） 结晶、沉淀（液固）吸附（液固） 吸收（液固） 气溶胶生
23、成(固气)2. 天然水体中那几中常见的胶体？答：天然水体中的交替通常有四类：无机胶体，如粘土矿、金属元素的氧化物或氧化物、金属元素的碳酸盐；有机胶体，主要由腐殖质组成；生物胶体，某些细菌和藻类在水中也以胶体形式存在；无机-有机复合胶体，由无机胶体和有机胶体组成。3. 金属元素氧化物胶体粒子具有哪些表面性质？答：有表面羟基、表面电荷。4. 粘土矿胶离子具有哪些表面性质？答：有表面电荷、表面空穴、表面羟基。5. 何谓表面配位模型？答：1970 年代初期，有 Stumm 、Shinder 等人提出表面配合模型，逐步以得到更多成人和推广应用，目前已成为吸附中的主流轮之一，在环境水化学当中发挥很大作用。
24、这一模式的基本点是把氧化物表面对 H+OH-，金属离子、阴离子等的吸附看做一种表面配合反应。金属氧化物表面都含有MeOHO 基团，这是由于其表面离子的配为不饱和，在水溶液中雨与水配位，水发生离解吸附而生成羟基化表面。6. 常见的吸附等温线有哪几种？写出他们的吸附等温线。答：是 Henry 型、Freundlich 型 Langmuir 型，简称 H、F、L 型。H 型为直线型，其等温式为：G=kc k 未分配系数F 型等温式为：G=kc n IL 型等温式为：G=G ucI（A+c）第五章 环境介质中的化学平衡第一节环境介质中酸碱平衡1、 天然水中几种无机物质的酸碱平衡反应及其对天然水 PH
25、值的贡献如何？答：碳酸盐平衡及雨水 PH 值平衡。2、 雨水的 PH 值如何计算？答：在雨水中如果只考虑 CO2 的溶解，其氢离子浓度决定于 CO2、HCO 3-、CO 32-之间的比例，即碳酸盐平衡。此时以三种化学形态存在：游离碳酸，包括溶解的 CO2 和未离解 HCO3，常以 HCO3 来表示， H CO3*= （液） HCO 3 ；重碳酸根（HCO 3-） ；碳酸根（CO 32-） 。 （气）+ H CO3*，平衡时， 形态占最重要的地位，H CO3 形态只占游离碳酸的以下。例如在度以下， H CO3*/ 0.0037，因此用水溶性气体 CO2 的含量代表 H CO3*的含量不致引起很大
26、的误差，根据一元弱酸H +浓度计算近似公式， 又因为， 所以，c 1321KCO PCO2，P CO2 可由大气压计算得到，在给定干燥空气中，CO2 占 0.0314%，25 度时雨水 PH 值 KCOH21,PH=5.661006427 7345. 第二节 环境介质中氧化还原平衡第三节环境介质中的水解平衡1、 自然环境中最重要的氧化剂有哪几种？最重要的还原剂有哪几种？答：最重要的氧化剂：三个无机圈中的游离氧；还原剂 Fe（） 、S（） 、有机化合物、Mn （） 、Cr（） 、V（） 。2、 何谓 p，试述其在判断体系中处于氧化态或是还原态的作用。答：氧化还原作用，可用体系的氧化还原电位来表示
27、，在环境化学中常用 p 来表征。p 比较直观地反应体系的氧化还原能力，体系的p 高。 e-低，处于氧化态；体系的 p 低，e- 高，处于还原态。p 增大，体系氧化态浓度相对升高，p 减少时，体系还原态浓度相对升高。3、 从图 5.5 了解在不同的 p 和 PH 范围铁主要以何种形态存在？答：在想对低的H +和 p 值的区域（即酸性还原介质）内，Fe 2+ 是占优势的形态（因受 FeS、FeCO3 浓度影响，在天然水体系中，Fe2+浓度较低） ，在地下水中，Fe 2+含量有一定水平。 在很低的H +和 p 的区域内（酸性氧化介质） ，Fe 3+占优势的形态。 在低酸性的 2 3氧化介质中，Fe（
28、OH） 3 市占优势形态。 在碱性介质中（高 PH，低 p）Fe（OH） 2 占优势形态。 在一般天然水中，PH59 水合氧 4 5化铁 Fe（OH） 3 或 Fe2+是占优势形态。4、 决定电位体系如果溶液中不只存在一个氧化还原反应，则混合体系的氧化还原电位在各个体系电位的数值之间，而且接近高体系的氧化还原电位。在混合体系中，电位较高的体系称为定电位”体系。5、 能够发生水解而且与环境保护有关的有机物有哪几类？从有机物的角度解释其中一类有机物为什么能水解。答： 有机卤化物：烷基卤、烯丙基卤、苄基卤和多卤甲烷。 环氧化物。 酯：脂肪酸酯和芳香酸酯。 酰胺。 氨基甲酸酯。 磷 1 2 3 4 5
29、 6脂酸：磷酸酯、磷酸及硫代磷酸酯、卤代磷酸酯。 酰化剂、烷化剂和农药. 7第四节 环境介质中的配位数平衡1、 何谓配位化合物？何谓配位离子？答：配位化合物是可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子（称配体）和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子或离子（通称中心原子）按一定的组成和空间构型所形成的化合物。配微离子指带电荷配位个体。2、 二价金属离子与羟基配合时，逐级生成常数与累计生成常数有何关系？答：n=K 1K2Kn3、 为什么 NTA 能够增加金属元素氧化物的溶解度？答：NTA氨基三醋酸 N(CH2CO2H3)具有很强的螯合能力。4、 天然有机配体主要有哪些配位基团？
30、 太难了自己手写5、 腐殖质和富里酸与二价金属离子的配位反应有哪几种机理？答： 羧基和邻位的酚羟基的氧原子共同与 Cu2+作用形成螯合物， 羧基和邻位羧基的氧原子共同与 Cu2+形成螯合物。 1 26、 富里酸与金属元素离子形成的配位化合物的组成有何特点？答：当离子强度为 0.1，PH=3 时，富里酸与 Cu2+、Ni2+ 、Pb2+ 、 Mn2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+ 、Co2+ 等大多数金属元素离子形成1：1 的配合物。第五节 环境介质中的离子交换平衡1、 何谓土壤的离子交换？答：土壤胶体离子具有吸附某些阳离子或阴离子的性质。在一定条件下，这些被吸附的阳离子或阴离子可以被
31、土壤溶液中另外的阳离子或阴离子置换出来，这种现象称为土壤的离子交换。2、 何谓土壤的阳离子交换？其产生的原因是什么？答：土壤矿物离子表面通常带负电荷，它吸附阳离子。土壤矿物离子所吸附的阳离子被土壤溶液中其他离子置换的过程，称为土壤的阳离子交换。3、 何谓土壤的氧离子交换容量？哪些因素影响氧离子交换容量？答：常用阳离子交换容量来表示土壤阳离子的交换能力，其定义为单位重量的土壤能以交换形态保持总阳离子的量。单位 mmol/kg。4、 土壤的离子交换在环境化学中有何重要性？答：土壤离子交换作用改变了某些阳离子的有效性，使植物对这些元素的有效利用受到影响。例如加在肥料中的草碱碳酸钾，它是被保留在土壤中
32、还可以被植物有效利用，取决于土壤的例子交换性质。布朗研究表明，钙、镁、钾对某些植物的有效性随土壤粘土矿性质而变化。Na+可以被其他阳离子置换，通常是 Ca2+，这种交换一般可使土壤适合农业耕种。例外，土壤的离子交换作用可以改变离子在土壤中的迁移能力。第六章 环境中元素的化学形态第一节 土壤中金属元素的形态1、 何谓化学形态？它在环境化学研究中有何意义？答：环境中，各种金属元素的迁移、转化、归宿、生物效应等环境行为与其环境中存在的形态有关。化学形态是指元素在环境中以某种分子或离子存在的实际形式，形态实际上包括价态、化合态、结合态和结构态等。在大气中，金属元素在大气液相的形态，决定了他们的催化性能
33、，在土壤环境中，金属元素存在的形态，对于像植物提供营养元素的能力以及生物的毒性作用都有很大的影响，因此，环境中金属元素形态一直是环境化学研究的重要课题之一。2、 土壤中的镉有哪几种形态，如何区分他们？答： 、可交换态镉： 、铁锰氧化物结合态镉： 、碳酸盐态镉： 、有机态镉： 硫化物态镉： 晶格态镉 ：可溶态镉。 1 2 3 4 5 6 73、 土壤的汞有哪几种形态？答： 金属汞：土壤重金属汞的含量甚微，但迁移性很强，可从土壤向大气会发，并随着土壤温度的增加，其挥发速率加快。 无机 1 2化合态汞：无机化合态汞有 HgCI ,HgcI3,HgO,HgS 等。 有机化合态汞：以有机汞（如甲基汞、乙
34、基汞等）和有机络合汞（。如土壤腐 3殖络合汞等）普遍存在。 。4、 天然水中金属元素的形态如何划分？答：天然中金属元素形态的划分一般是根据金属元素化合物的溶解性，首先将水样品中的金属元素划分为溶解态和颗粒态金属元素，样品中能通过 0.45m 孔径滤膜者称为溶解态金属元素，被截留在滤膜上的部分称为颗粒态金属。5、 颗粒态金属元素的形态和如何划分？如何区分？答：可交换态；碳酸盐结合态；铁锰氧化物结合态；有机物结合态；残渣态。第七章 环境中的光化学过程 对流层气相中的初级光化学过程的类型答：（1）光解 一个分子吸收一个光量子的辐射能时，如果所吸收的能量等于或多于键的离解能，则发生键的断裂产生原子或自
35、由基。（2）分子内重排 在某种情况下，化合物在吸收光量子后能够引起分子的重排。（3）光异构化 在气相中，某些有机化合物吸收光能后，发生异构化反应。（4）光二聚合 某些有机化合物在光的作用下，能够发生聚合反应，生成二聚体。（5）氢的提取 羰基化合物吸收光能发生 n圆周率（符号）跃迁所形成的激发态，容易发生分子间氢的提取反应。6 光敏化反应，在光化学反应中，有些化合物能够吸收光能，但自身并不参与反应，而把能量转移给另一化合物，使之成为激发参与反应，这样的反应称之为光敏化反应臭氧 NO 甲烷的重要光化过程答：O 吸收光能后可能发生光解，生成不同电子组态的 O 和 O，这取决与光的能量：3 2O +h
36、v370nm ) O ( ) D 211O +h320nm ) O ( 或 )+O ( P )3 3O +h440850nm O 基态 + O P 2NO 的光化学过程NO 是重要的一次污染物，其主要化学过程讨论如下。1 NO 可以被 O 氧化:21 2NO+O 2NO2 NO+O NO +O32(2 ) NO 能夠迅速地与 O 反应：3NO+O NO +O32(3 )NO 被自由氧化：大气中 NO 转化为 NO 还涉及 OH 自由基氧化有机物的链反应2甲烷 天然对流层中，甲烷的汇是其与 OH 自由基的反应：CH +OH CH +H O432生成的甲基与氧化反应生成甲基过氧自由基：CH + O
37、 CH O3232生成的过氧自由基的归宿，取决于 NO 的浓度。对流层重要的自由基答：大气中存在重要自由基是 OH、HO 、RO 等，尤以 OH、HO 最重要22(1) OH 自由基OH 自由基的主要来源是 O 光解生成 O ( D) ,随后 O( D) 与 HO 反应生成 OH 自由基311O +HV320nmO O D32O D)+H O2OH12OH 自由基的其他来源是亚硝酸和过氧化氢的直接光解：HONO +h 400nm OH +NOH O +h 360nm 2OH2(2 ) HO 自由基2Ho 自由基主要的来源是甲醛直接光解生成的 H 和 HCO 与大气中的氧反应：HCHO+hv(3
38、70nm) H+HCOH+O HO22HCO+O HO +CO 在对流层中任何产生 H 和 HCO 的过程也是 HO 自由基的来源2光化学烟雾及形成机理答：含有氮氧化合物和烃类的大气，在阳光中紫外线照射下发生反应，产生出一些氧化性很强的产物如 O 、醛类、PAN 、HNO3等，所产生的产物及反应物的混合物被称为光化学烟雾3光化学烟雾形成的机理是:碳氢化合物和氮氧化合物共存时，在紫外射线下会出现：(1)NO 转化为 NO (2)碳氢化合物氧化消耗(3) 臭2氧及其氧化剂如 PAN、HCHO、HNO 等二次污染物的生成。其中关键性的反应类别是： (1)NO 的光解导致了 O 的生成(2)碳氢化3
39、3合物的氧化生成了活性自由基，尤其是 HO 、RO 等(3 )HO 、 RO 引起了 NO 向 NO 转化，进一步提供了生成 O 的 NO 源，222 32同时形成了含 N 的二次污染物如 PAN、HNO 3Chaoman 循环答：在平流层中氧类(O O ,O,O )物质在太阳辐射的作用下，进行着各种光化学反应。1930 年，chapman 对他们之间的相互转x23化做了定量处理，提出下列反应：O +h 220nm 2O2O +O Om3O + o 2O32O +hO +O现在通常对这四个反应为 chapman 循环，其中 O 为 O( P)态。3平流层中卤代烃的光化过程答：平流层中的卤代烃主
40、要有 CH CI 和佛里昂。CH CI 是海洋物产生的，在对流层中大部分被 OH 自由分解，生成可溶性氯化物33后又被降水清除，少部分 CH CI 则进入平流层。CH CI 能吸收紫外线，放出 CI:CH CI+hCI+CH33人类活动产生的佛里昂，由于化学问性质稳定，在对流层难以光解，因此可以进入平流层而发生与上式相同的光解：CF CI +hCF CI +CI22CFCI +h CFCI +CI上述反应产生的原子氯量很少，但生成的 CI 可以进行下列催化反应：CI +O CIO +O32CIO +O CI +O净反应 0 +O O +O32平流层中对臭氧催化破坏的物种答：已知的物种有 NO
41、(NO、NO )、HO ( H、OH 和 HO )、CIO (CI、CIO ).x2x2x这些直接参与破坏臭氧的催化剂的催化循环的物种被称为活性物种或催化性物种。NO 、HO 和 CIO 有时也被称为奇氮氢xx和奇氯。这些活性物种在平流层的浓度虽然仅为 PPb 量级，但是由于他们以循环方式进行反应，往往一个活性分子将导致上百、上千、乃至上万个 O 的破坏，因此影响很大。3水生态系统的光化研究内容答：环境水声系统光化学或天然水光化学，主要研究淡水(湖泊、河流) 和海洋(海湾、海、洋)中阳光引发的光化学反应及其对化合物在天然水中的迁移、转化、归宿以及对水生生物和水生生态系统的影响。天然水中脂肪烃得
42、光降解过程答： X +h X *X +RHXH +R.XH +O X+HO.22R +O RO .RO +RHRO H+R22.RO +XH RO H +X.RO H RO + OH2.RO +RH ROH +R. .RO H +R RO +ROH2式中：X 为甲氧杂蒽酮，X 为甲氧杂蒽酮的三重态，RH 为正十六烷。*第八章 酸沉降的化学过程酸沉降概念答：酸沉降是指大气中的酸性物质通过雨、雪、雾等介质迁移到地表，或通过气团直接迁移到地表的过程。前者称为湿沉降，后者则成为干沉降。雨水水质与 ph 值的影响因素答：影响降水 PH 值的因素主要有：1 大气污染的影响酸雨与大气中的酸性污染物有关一般而
43、言，大气中 SO 、NO 的浓度高，易出现2x酸雨；2 大气温度和湿度的影响一般是大气温度高，湿度大时已形成酸雨；3 降水持续时间与降水量的影响一般而言，在降水的开始阶段，雨水的 PH 值可能出现较高峰值，随降水持续时间和降水量的增加，PH 值出现下降趋势，并在一定水平上维持相当长的时间；4 雷电的影响雷阵雨与酸雨呈正相关。酸雨的形成过程答：算有的形成过程包括雨除过程和冲刷过程。在大气中，气溶胶作为凝结核造成了水蒸气的凝结，然后通过碰撞和凝结等过程进一步生长从而形成云滴和雨滴，同时吸收大气酸性气体污染物等，并在云滴内部发生化学反应，这个过程叫污染物的云内清除或雨除。在雨滴的下落过程中，雨滴冲刷
44、着所经过空气中的气体和气溶胶，雨滴内部也会发生化学反应，这个过程叫污染物的云下清除或冲刷。雨水的 OH 值和化学组成取决于这两个过程的各种物理和化学过程的总和，雨水的酸化就是是在这些清除过程中形成的。降水中酸性物质种类答：降水酸度主要来自于硫酸和硝酸等强酸，但是多年的研究结果表明，世界各地降水中都发现有有机酸，这说明有机酸(主要是甲酸和乙酸等)对降水酸度也有贡献。第九章 环境中化合物的微生物转化C 化合物1答：分子中含碳原子，但不含碳-碳键的化合物称为 C1 化合物。汞的甲基化途径答：环境中汞的甲基化过程有两种途径：生物甲基化过程和非生物的甲基化过程。1 汞的生物甲基化， 汞的生物甲基化主要是
45、通过甲基钴氨素的甲基化过程来完成的：CH CoB +Hg CH Hg +H OCoB3123b2+122 汞的非生物甲基化 当有适合的甲基供体时，在光的作用下，汞也可以发生甲基化。甲基供体化合物有醋酸根碘甲烷和氨基酸等。HgCH CO CH Hg323+Hg +CH I CH HgID,L RCHNH CO H +HgCI CH HgCI223R = CH , C H , C H 等3749第十章 双模理论 双模理论的要点答：(1)在两相(气液、蒸汽液) 界面的两侧的每一相内，都存在一层边界薄膜：气膜和液膜，在此膜以外为完全混合的整体相。气膜和液膜对化合物从一相迁移至另一相产生阻力。(2) 在
46、两相的界面上，即在两层膜内可建立动态平衡，换言之可达稳定的传质过程。在膜内，化合物的传送是靠分子扩散，而且边界层是静止的。计算题1 已知 PAN 的寿命与某在大气中的热分解反应( 一级反应)有关，且反应速率常数 K 3. .610 S ,求 PAN 的半衰期141解： t 1K13.610 7810 46minPAN 4352 已知 25时，于空气中 Co B0.0314,Co 的亨利常数是 3.3410 mod.pa，Co 的解常数3 73K4.4510 求此温度下水的 ph 值，已知 25时水的蒸汽压力 c0.316710 Po7 5解： Pco (11.01300.03167) 10 31410 3089Pa254Co 3.3410 30.81.028 10 mogL5H 1.02810 4.4510 2.1410 mogL76PH 5.67
