环境化学重要考点积累完美打印版201412整理

第一章概论第二章大气环境化学1.举例说明有些气体在水中的实际溶解量可以远高于亨利定律计算结果的原因。举溶解后发生离解反应的气体，如CO2、SO2。这些气体在液相中的分子形态可以和气相分压之间遵守亨利定律；但液相中的分子形态可以离解成离子形态，并建立平衡，增加了气体在水中的溶解量。2.颗粒物的表面性质：成核作用、粘合、吸着(1)成核作用：过饱和蒸汽在颗粒物表面凝结成液滴。(2)粘合：粒子彼此相互间紧紧粘合或在固体表面上粘合，是小颗粒形成较大凝聚体最终沉降的过程。离子粘合，静电除尘。(3)吸着：气体或蒸汽吸附在颗粒物表面（Adsorption）。3.逆温由于过程的不同，可分为近地面的逆温、自由大气逆温。(1)近地面的逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温(2)自由大气逆温：乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关。4.大气污染源：自然因素：火山喷发：排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物；森林火灾：排放出CO、CO2、SO2、NO2；自然尘（风砂、土壤尘）；海浪飞沫：颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐。人为因素：工厂企业废气排放；交通运输：飞机、机动车、轮船尾气；燃油燃煤（农村炉灶）；农业活动（农药喷洒）。5.影响大气污染物迁移的因素由染源排到大气中的污染物的迁移主要受到空气的机械运动、由天气形势和地理地势造成的逆温现象以及污染物本身的特性。6.大气光化学反应分为初级过程和次级过程。（光化学第一定律）当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂，即光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。其次，为使分子产生有效的光化学反应，光还必须被所作用的分子吸收，即分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。（光化学第二定律）光被分子吸收的过程是单光子过程，由于电子激发态分子的寿命10-8s，在如此短的时间内，辐射强度比较弱的情况下，只可能单光子过程，再吸收第二个光子的几率很小。7.硫酸烟雾（伦敦型烟雾）与光化学烟雾（洛杉矶烟雾）的比较：硫酸烟雾是还原型烟雾，发现较早，已出现多次，燃煤产生，冬季，低温高湿度弱光照，白天夜间连续；光化学烟雾是氧化型烟雾，发现较晚，汽车尾气，夏秋季，高温低湿度强光照，白天。8.与大气污染有直接关系的重要的光化学过程(1)氧分子和氮分子的光解(2)臭氧的光解(3)NO2的光解(4)亚硝酸和硝酸的光解(5)二氧化硫对光的吸收(6)甲醛的光解(7)卤代烃的光解9.大气颗粒物的化学组成1、无机颗粒物(1)硫酸及硫酸盐颗粒物(2)硝酸及硝酸盐颗粒物2、有机颗粒物10.硫酸型烟雾（P63）、光化学烟雾（P47）共性与区别表现在哪些方面？(1)产生的原因；①由于燃煤排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒所造成的大气污染现象。多发生在冬季、气温较低、湿度较高和日光较弱的气象条件下。由燃煤引起。②含有氮氧化物和碳氢化物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。发生在大气温度较低、有强的阳光照射的条件下。由汽车排气引起。(2)主要成分①主要成分为SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒。它是还原性混合物，也称还原烟雾。②主要成分为氮氧化物与碳氢化物，生成臭氧、醛、PAN、H2O2等二次污染物，特征是烟雾呈蓝色。它是高浓度氧化剂的混合物，也称为氧化烟雾。12.O3的损耗机理：P122（1）平流层中的臭氧源于平流层中的光解O2+hv→O•+O•；O•+O2+M→O3+M（2）臭氧的两种消除途径①臭氧层能吸收太阳的紫外辐射的根本原因O3+hv→O•+O2②臭氧真正被清除O3+O•→2O213.逆温的危害：在对流层中，由于低层空气受热不均，能够使气体发生垂直对流运动，致使对流层上下空气发生交换。通过垂直对流运动，污染源排放的污染物能够被输送到远方，并由于分散作用而使污染物浓度降低。逆温现象经常发生在较低气层中，这时气层稳定性特强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用，对大气垂直流动形成巨大障碍，地面气流不易上升，使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散。14.温室效应机理及危害？由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象。温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳等温室气体进入大气造成的。二氧化碳等温室气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。它会带来以下列几种严重恶果：1)地球上的病虫害增加；2)海平面上升；3)气候反常，海洋风暴增多；4)土地干旱，沙漠化面积增大。15.二氧化氮的光离解NO2的键能为300.5kJ/mol,在大气中很活泼可以参加多种反应。其在290～410nm有连续吸收光谱，其吸收小于420nm波长的光可以发上离解NO2＋hv→NO+OO2＋O＋M→O3+M这是大气中唯一的已知的O3的认为来源。16.亚硝酸的光离解HO-NO间的键能为201.1kJ/mol。H-ONO间的键能为324.01kJ/mol，对200～400nm的光有吸收。初级过程有：HNO2＋hv→HO+NOHNO2+hv→H+NO2次级过程有：HO+NO→HNO2HO＋HNO2→H2O＋NO2HO＋NO2→17.HNO3由于亚硝酸可以吸收小于300nm的光离解可能是大气中HO的重要来源18.硝酸的光离解HNO3键能HO-NO2为199KJ/mol，对120～335nm的辐射均有不同程度的吸收光解机理：HNO3＋hv→HO+NO2若有CO存在：HO+CO→CO2+HH+O2+M→HO2+M2HO2→H2O2+O219.二氧化硫的光吸收键能为545.1KJ/mol，对340～400nm、240～330nm、240～180nm的辐射有吸收光吸收：SO2＋hv→SO2*由于SO2的键能大，所以240nm~400nm的光都不能使其离解。20.甲醛的光离解H-CHO的键能为356.5KJ/mol，对240～360nm的光有吸收。初级过程：H2CO＋hv→HCOH2CO+hv→H2+CO次级过程：H+HCO→H2＋CO2H＋M→H2＋M2HCO→2CO＋H2H+O2→HO2HCO+O2→HO2+CO21.卤代烃的光离解卤代烃的光解以氯代甲烷的光解对大气污染化学作用最大，其初级过程为：CH3X＋hv→CH3+XX：Cl、Br、I、F若卤代烃含有一种以上的卤素，则键强顺序为：CH3-FCH3-HCH3-ClCH3-BrCH3-I。多卤代烃还可以两个键的断裂，但是三个键的断裂不常见。22.大气中重要自由基的来源大气中重要的自由基有HO、R（烷基）、RO（烷氧基）和RO2（过氧烷基）。HO：用数学模式模拟HO光化学过程计算其全球平均值约为7×105，最高浓度出现在热带（太阳辐射强）。并且两个半球的分步呈不对称分步。其日变化曲线显示，其生成产率白天高于夜间。23.大气中HO和HO2的来源HO的来源清洁大气：O3的光解是OH的重要来源：O3＋hv→O+O2O+H2O→2HO污染大气：HNO2＋hv→HO+NOH2O2+hv→2HOHO2的来源（1）醛的光解，尤其是甲醛H2CO＋hv→H+HCOH+O2+M→HO2+MHCO+O2→HO2+CO任何光解过程只要产生H或HCO自由基的，都可以与O2结合而导致HO2HO2的来源（2）亚硝酸酯的光解CH3ONO＋hvCH3O+NOCH3O+O2→HO2+H2COH2O2的光解H2O2+hv→2HOHO+H2O2→H2O+HO224.其它自由基的来源R，以甲基为主乙醛:CH3CHO＋hv→CH3+CHO丙酮：CH3COCH3＋hv→CH3+CH3COO和HO与烃类发生摘氢反RH＋O→R＋ORH＋HO→R＋H2O25其它自由基的来源甲氧基甲基亚硝酸酯的光解CH3ONO＋hv→CH3O+NO甲基硝酸酯的光解CH3ONO2+hv→CH3O+NO2过氧烷基R＋O2→RO226.NOx和空气混合体系中的光化学反应]O][NO[]NO[]NO[33212kkdtd2NO2+hv→NO+OO+O2+M→O3+M：O3+NO→NO2+O2NO的氧化NO是燃烧过程中直接大气排放的污染物，其氧化过程有：NO＋O3─→NO2+O2RH+OH─→R+H2OR+O2─→RO2RO2＋NO─→NO2＋RORO＋O2→R’CHO＋HO2HO2＋NO→HO＋NO227.NO与HO、RO的反应NO与HO、RO也可以反应，生成了：HO＋NO→HNO2亚硝酸RO＋NO→RONO亚硝酸酯反应产物都极易光解！28.NO2的转化NO2在大气污染化学中占有很重要的地位，可与多种化学物质、自由基发生反应。重要的有：NO2＋HO→HNO3该反应是大气中气态HNO3的主要来源。NO2＋O3→NO3＋O2易光解。出现在高空夜间的污染大气中，浓度可以达到350ppmNO2＋NO3→N2O529.碳氢化合物是大气中的重要污染物。大气中以气态形式存在的碳氢化合物的碳原子数只要由1－10个，可挥发性的所有烃类。它们也是光化学反应的主要参与者。其他的碳氢化合物则以气溶胶的形式存在。甲烷是大气中含量最高的碳氢化合物，约占全世界碳氢化合物的排放量的80%。也是唯一的由天然源排放造成大浓度的气体。大气中甲烷的主要来源是有机物的发酵：沼泽、泥塘、湿冻土带、水稻田底部不饱和烃的活性更高，易于促进光化学反应，故也是更重要的污染物。一般的污染源排放的活性烃的含量为15%,而汽车尾气中的活性烃可达45%。（1）大气中HO·来源：对于清洁大气而言，O3的光解是大气中HO·的重要来源，对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在，它们的光解也可产生HO·（2）HO2·的来源：任何光解过程只要有H·或HCO·生成，它们都可与空气中的O2结合而导致生成HO2·在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基引发的反应主要是由NO2和醛光解引起的。碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因30.控制光化学烟雾的对策：（1）控制污染源，例：改善汽车发动机的工作状态，可以在排气系统安装催化反应器等。（2）控制反应活性高的有机物的排放：有机物是光化学烟雾生成过程中不可缺少的重要组分，是自由基传递过程中的载体和媒介，所以控制有机物排放可以控制，截断光化学烟雾的生成。（3）根据光化学烟雾形成的机理，使用化学抑制剂，可以对自由基产生抑制作用，从而终止链反应，达到控制烟雾的目的。四，控制臭氧的浓度。第三章水环境化学1.水中八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-为常见八种离子2.水体中颗粒物的类别：(1)矿物微粒和粘土矿物（铝或镁的硅酸盐）(2)金属水合氧化物（铝、铁、锰、硅等金属）]M][O][O[]NO[]O[2221kkdtd(3)腐殖质(4)水体悬浮沉积物(5)其他（藻类、细菌、病毒等）无机物在水中的迁移转化过程：分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集、生物降解作用。3.pE–pH图：在高H+活度，高电子活度的酸性还原介质中，Fe2+为主要形态。（酸性还原性介质）；在高H+活度，低电子活度的酸性氧化介质中,Fe3+为主要形态。（酸性氧化性介质）；碱性氧化介质，Fe(OH)3(S)为主要形态；碱性还原介质，Fe(OH)2(S)为主要形态。4.水中颗粒物的类别P170（1）矿物微粒和黏土矿物（2）金属水合氧化物（3）腐殖质（4）水体悬浮沉积物（5）其他5.水中胶体颗粒物类别：（1）矿物微粒和粘土矿物原生矿物：石英、长石、云母、辉石、角闪石等硅酸盐矿物粘土矿物：风化形成蒙脱石、高岭石、伊利石等（2）金属水合氧化物：铝：Al(OH)2＋、Al(OH)2＋、Al(OH)3、Al(OH)4-铁：Fe(OH)2＋、Fe(OH