环境化学课程复习资料(2015年)

《环境化学》课程复习大纲第一章绪论1、造成环境污染的因素有物理的、化学的、生物的三个方面，其中化学物质引起的占80﹪-90﹪。2、环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。3、简介环境化学的主要研究内容和我国当前优先考虑的几大环境化学问题。①主要研究内容：环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。②我国优先考虑的几大问题：以有机物污染为主的水质污染问题；以大气颗粒物和SO2为主的城市空气污染问题；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染问题。4、环境污染物主要来自工业、农业、交通运输和生活等四方面。5、污染物的环境效应可分为环境物理效应、环境化学效应和环境生物效应。6、污染物的迁移是指污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程。主要有机械迁移、物理-化学迁移和生物迁移等。7、造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的三个方面。8．环境生物效应：环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果。9、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和环境生物效应。10、人为污染源可分为工业、农业、生活和交通运输。11、环境污染物：是环境化学研究的对象，是指进入环境后使环境的正常组成和性质发生改变，直接或间接有害于人类和生物的物质。12、环境污染：是指污染物由污染源直接排入环境所引起的污染。第二章大气环境化学1、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、中间层、热层和逸散层。2、大气逆温可分为近地层逆温和自由大气逆温两种，其中近地面层的逆温可分为辐射逆温、平流逆温、融雪逆温和地形逆温等；自由大气的逆温有乱流逆温、下沉逆温和锋面逆温等。3、MMD表示最大混合层高度，当其小于1500米时，城市会普遍出现污染现象。4．自由基：由共价键均裂所形成的化学碎片，其上有未配对的电子，所以十分活跃，反应性强。5．简述光化学烟雾的定义，光化学烟雾的形成机理和特征。6、.简述大气中SO2转化的主要过程7、硫酸烟雾型污染?8、酸沉降：是指大气中的酸性物质迁移到地面的过程，它一般可以分为干沉降和湿沉降两个类型；干沉降是指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程；湿沉降是指大气中的酸性物质以降水形式迁移到地面的过程。9、酸雨的形成过程或机理：（1）、氧化成核作用（或过程）：简称氧化成核，是指大气中的SO2和NOX等经过一系列的氧化反应生成硝酸、硫酸及其盐类的过程；（2）、云内消除作用（或过程）：又称雨除作用，是指大气中的NOX和SO2等气态污染物在大气中经过一系列的氧化过程形成硝酸、硫酸及其盐类，后者在大气中成为凝聚核，再吸收NOX、SO2或水蒸气，形成云滴，云滴再长大，并吸收SO2、H2O，同时凝聚核相互碰撞合并形成雨滴的过程。（3）云下清除过程：又称冲刷作用，是指大气中NOX、SO2的等气态污染物经过氧化成核、云内清除作用形成雨滴，在大气中因重力的作用下降过程中吸收大气中的NOX、SO2、H2O，同时增加大气中凝聚核冲刷一并带至地表的过程。10、大气颗粒物/气溶胶（Aerosol）：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，这一体系即称之为气溶胶体系。(1)、一次颗粒物：直接从污染源排放出来的颗粒物（2）、二次颗粒物：从污染源产生的一次颗粒物或一次污染物之间的相互反应，或这些组分与大气成分（包括受太阳光线照射）之间发生反应，而产生的新的颗粒物。（3）、TSP：即总悬浮颗粒物，是指大气中颗粒直径在100um以下的大气颗粒物的总和。TSP一般可分为：降尘（φ在100um－10um之间）、飘尘（φ小于10um）和可吸入粒子（或颗粒物），一般用IP表示：是指易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子，目前国际标准组织（ISO）建议将其定义为Dp≤10um的大气颗粒物。（4）、Whitby等人依据大气颗粒物的表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模，并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿。按这个模型，可把大气颗粒物分成三种模结构：即爱根核模（Dp＜0.05um）、积聚模（0.05um≤Dp≤2um）和粗粒子模（Dp＞2um）。（5）、大气颗粒物对酸雨的形成有2个方面的影响，一是对SO2等气态污染物转化有促进作用；二是对大气中的酸性物质有中和或缓冲作用。（6）、大气中颗粒物的去除过程，包括干沉降和湿沉降两种方式。11、常见的温室气体主要有CO2、CH4、CO、CH3CHCL2、O3和氟利昂(CFC11和CFC12)等。12、到达地球表面的太阳辐射最短波长为290nm，问大气中NO2分子在吸收该波长光量子后，能否引起分子中N-O键断裂？已知N-O的键能为3.01×105J/mol，Planck常数为6.626×10-34J·s，光速为3.0×108m/s。解：E=N0hc9102903410626.6×3.0×108=6.85×10-19JE’=NE=6.02×1023×6.85×10-19=4.12×105E’3.01×105J/mol故可引起N—O键断裂。13．大气中颗粒物的三模态是指爱根核模、积聚模和粗粒子模。14.MMD表示最大混合层高度，当其小于1500米时，城市和工矿区常出现污染现象。15.共价键的均裂产生自由基，异裂则产生离子。16.自由大气的逆温有乱流逆温、下沉逆温和锋面逆温等。17.光化学烟雾?18.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并举例说明。答：因为CFCs可催化O3分解，使O3转变成O2，如F-11(CFCl3)和F-12(CF2Cl2)，它们在波长为75-220nm紫外光照射下会产生Cl。CFCl3+hν→CFCl2+ClCF2Cl2+hν→CF2Cl+Cl光解产生的Cl可破坏O3。其机理为：Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2总反应O3+O→2O219．硫酸烟雾：是指由SO2和烟尘经过一系列的氧化反应后所形成的硫酸及其盐类的混合物，它为黄色烟雾。20.环境污染物的光解过程可分为直接光解、敏化光解和氧化反应三种类型。21.大气中的颗粒物对酸雨的作用可以归纳为两个方面，一方面大气颗粒物促进气态污染物的转化,另一方面大气颗粒物可以对酸性降水起缓冲或中和作用。22.辐射一定时间后，下列哪种物质的量可以衡量光化学烟雾的严重程度。（）A.O3B.NO2C.碳氢化合物D.SO223.随温度升高气温的降低率称为大气垂直递减率（T），对于逆温层的大气垂直递减率：()A.T＞0B.T＝0C.T＜0D.不确定24.MMD表示最大混合层高度，当其小于1500米时，城市和工矿区常出现污染现象。25.具有温室效应的气体是：（）A.甲烷、SO2B.甲烷、H2OC.O3、COD.CO2、SO226.大气中重要的自由基是：（）A.R•、ROO•B.HO•、R•C.HO•、HOO•D.R•、HOO•27.光化学烟雾是一个链反应，链引发反应主要是NO2光解28.目前地球上南极上空、北极上空和西藏上空等地方上空以经发现了臭氧层空洞。29.由大气的逆温有乱流逆温、下沉逆温和锋面逆温等。30.导致臭氧层破坏的物种主要有NOX•、HOX、ClOX三类。31.气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关。32.在大气对流层中污染物易随空气发生垂直对流运动，在平流层中污染物易随地球自转发生水平运动。33.自由大气的逆温有乱流逆温、下沉逆温和锋面逆温等。34.简要说明温室效应产生的机理及大气温度升高的原因？35.气溶胶：指大气中以固态或液态形式存在的颗粒物均匀地分散在大气中所构成的分散体系。36.温室效应?37.大气中颗粒物的去除过程包括：干沉降和湿沉降38.酸性降雨：指通过降雨，如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。39．干沉降：是指大气中的酸性物质以气流方式达到地面的现象40．简述伦敦烟雾的类型、起因和发生条件。41．O3的键能为101.2kJ/mol，计算可以使O3分子光化学反应裂解成O和O2的最大波长。(光速c=3.0108m/s，普朗克常数h=6.63×10-34J.s/光量，阿伏加德罗常数N0=6.021023)。解：hcNhvNE00EhcN0KJJmolKJsJ/10/2.101100.31063.61002.6383423=1.18310-6m=1l8.3nm答使O3分子裂解成O和O2的最大波长118.3nm。第三章水环境化学1、天然水中常见的八大离子：K﹢、Na﹢、Ca2﹢、Mg2﹢、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-TDS的含义：总的溶解性盐或总的溶解性固体。2、水体富营养化?3、含镉废水通入H2S达到饱和并调pH值为8.0，请计算该水中剩余镉离子浓度(已知CdS的溶度积为7.9×10-27，H2S离解常数K1=8.9×10-8，K2=1.3×10-15，H2S在水溶液中达到饱和时的浓度为0.1mol/L)。解：H2S→H++HS-Ka1=[H+]·[HS-]/[H2S][HS-]=Ka1[H2S]/[H+]HS-→H++S2-Ka2=[H+]·[S2-]/[HS-]=[H+]2·[S2-]/Ka1[H2S][S2-]=Ka1*Ka2[H2S]/[H+]2=8.9×10-8×1.3×10-15×0.1/(10-8)2=1.157×10-7mol/LCdS→Cd2++S2-Ksp=[Cd2+][S2-][Cd2+]=Ksp/[S2-]=7.9×10-27/1.157×10-7=6.8×10-20mol/L4．水体硬度通常分为暂时硬度（又称碳酸盐硬度）、永久硬度（又称非碳酸盐硬度）和总硬度三种。暂时硬度是指水中Ca、Mg的碳酸盐和碳酸氢盐含量之和；永久硬度是指水中Ca、Mg的氯化物、硫酸盐和硝酸盐等的含量；总硬度是碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和。5、PAHS：多环芳烃类化合物，PCBS：多氯联苯类化合物；POPS：持久性有机污染物6、水环境中颗粒物的吸附作用主要有3种：表面吸附、离子交换吸附和专属吸附。所谓专属吸附是指在吸附过程中，除了化学键的作用外，尚有加强的憎水键和范得华力或氢键在起作用。专属吸附作用不但可使表面电荷改变符号，而且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。在水环境中，配合离子、有机离子、有机高分子和无机高分子的专属吸附作用特别强烈。7、沉积物中重金属元素的释放诱发沉积物中重金属元素释放的主要因素有：①盐浓度升高；②氧化还原条件的改变；③降低pH值；④增加水中配合剂的含量；⑤某些生物化学迁移过程。8．pE=-lg(e)，pE0为标准状态下（即1个大气压，25oC时）体系中电子活度的负对数。pE=16.9Eh（Eh的单位为伏特）。9.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.10.在某水处理厂的厌氧消化池中，若与pH=8.0的水接触的气体中含有80%的CH4和20%的CO2，请计算该厌氧消化池的pE和Eh.11.已知某水体的pH为7.0，总碱度为2.0×10-3mol·L-1，求CO2溶于水后体系中H2CO3*、HCO3-、CO32-的浓度及CT,CO3为多少？若体系中又存在Fe2(CO3)3，并已知[Fe3+]为1.0×10-5mol·L-1,求KSP,Fe2(CO3)3(s)为多少？解：∵pH=7.0∴[OH-]=1.0×10-7mol·L-1,[H+]=1.0×10-7mol·L-1而Tb=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]∴2.0×10-3=[HCO3-]＋2[CO32-]+10-7-10-7①按碳酸平衡式有：Ka1=4.7×10-7=+-3*23[H][HCO][HCO]=-7-3*2310[HCO][HCO]②Ka2=4.5×10-11=+2-3-3[H][CO][HCO]=-72-3-310[CO][HCO]③将③式简化成：[CO32-]=4.5×10-4[HC