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第一章绪论环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？按环境要素可分为：大气污染物、水体污染物和工业污染物。按污染物的形态可分为：气态污染物、液态污染物和固体污染物；按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物和生物污染物。主要化学污染物有：1.元素:如铅、镉、准金属等。2.无机物：氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等3.有机化合物及烃类：烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、PAH等；4.金属有机和准金属有机化合物：如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等；5.含氧有机化合物：如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等；6.含氮有机化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等；7.有机卤化物：四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛；8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等；9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。第二章大气环境化学1．大气中有哪些重要污染物？说明其主要来源和消除途径。环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；若按形成过程则可分为一次污染物和二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下：（1）含硫化合物大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、二甲基硫（CH3）2S、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、硫酸（H2SO4）、亚硫酸盐（MSO3）和硫酸盐（MSO4）等。大气中的SO2（就大城市及其周围地区来说）主要来源于含硫燃料的燃烧。大气中的SO2约有50%会转化形成H2SO4或SO42-，另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H2S主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中H2S主要的去除反应为：HO+H2S→H2O+SH。（2）含氮化合物大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOx表示。NO和NO2是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的燃烧。大气中的NOx最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。（3）含碳化合物大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）以及有机的碳氢化合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸等。CO的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化最为重要。CO的人为来源主要是在燃料不完全燃烧时产生的。大气中的CO可由以下两种途径去除：土壤吸收（土壤中生活的细菌能将CO代谢为CO2和CH4）；与HO自由基反应被氧化为CO2。CO2的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。天然来源主要包括海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以及燃烧作用等。甲烷既可以由天然源产生，也可以由人为源产生。除了燃烧过程和原油以及天然气的泄漏之外，产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程。反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程也可产生甲烷。甲烷在大气中主要是通过与HO自由基反应被消除：CH4+HO→CH3+H2O。（4）含卤素化合物大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代烃和无机的氯化物和氟化物。大气中常见的卤代烃以甲烷的衍生物，如甲基氯（CH3Cl）、甲基溴（CH3Br）和甲基碘（CH3I）。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。CH3Cl和CH3Br在对流层大气中，可以和HO自由基反应。而CH3I在对流层大气中，主要是在太阳光作用下发生光解，产生原子碘（I）。许多卤代烃是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体，如三氯甲烷（CHCl3）、三氯乙烷（CH3CCl3）、四氯化碳（CCl4）和氯乙烯（C2H3Cl）等均可通过生产和使用过程挥发进入大气，成为大气中常见的污染物。它们主要是来自于人为源。在对流层中，三氯甲烷和氯乙烯等可通过与HO自由基反应，转化为HCl，然后经降水而被去除。氟氯烃类中较受关注的是一氟三氯甲烷（CFC－11或F－11）和二氟二氯甲烷（CFC－12或F－12）。它们可以用做致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。大气中的氟氯烃类主要是通过它们的生产和使用过程进入大气的。由人类活动排放到对流层大气中的氟氯烃类化合物，不易在对流层被去除，它们在对流层的停留时间较长，最可能的消除途径就是扩散进入平流层。2．大气中有哪些重要的自由基？其来源如何？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）等。它们的来源如下：（1）HO来源对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO的重要来源：32OhvOO+?22OHOHO+?对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在，它们的光离解也可产生HO：2HNOhvHONO+?222HOhvHO+?其中HNO2的光离解是大气中HO的重要来源。（2）HO2的来源大气中HO2主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：2HCOhvHHCO+?22HOMHOM++?22HCOOHOCO+?任何光解过程只要有H或HCO自由基生成，它们都可与空气中的O2结合而导致生成HO2。亚硝酸酯和H2O2的光解也可导致生成HO2：33CHONOhvCHONO+?3222CHOOHOHCO+?222HOhvHO+?2222HOHOHOHO+?如体系中有CO存在：2HOCOCOH+?22HOHO+?（3）R的来源大气中存在量最多的烷基是甲基，它的主要来源是乙醛和丙酮的光解：33CHCHOhvCHHCO+?3333CHCOCHhvCHCHCO+?这两个反应除生成CH3外，还生成两个羰基自由基HCO和CH3CO。O和HO与烃类发生H摘除反应时也可生成烷基自由基：RHORHO+?2RHHORHO+?（4）RO的来源大气中甲氧基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：33CHONOhvCHONO+?3232CHONOhvCHONO+?（5）RO2的来源大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中的O2结合而形成的：22RORO+?18．确定酸雨pH界限的依据是什么？pH为5.6作为判断酸雨的界限。依据以下过程得出：在未污染大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是CO2，所以只把CO2作为影响天然降水pH的因素，根据CO2的全球大气浓度330ml/m3与纯水的平衡：CO2(g)+H2OKHCO2+H2OCO2+H2OK1H++HCO3-HCO3-K2H++CO32-根据电中性原理：[H+]＝[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]，将用KH、K1、K2、[H+]表达的式子代入，得：[H+]3–(KW+KHK1pCO2)[H+]–2KHK1K2pCO2＝0在一定温度下，KW、KH、K1、K2、pCO2都有固定值，将这些已知数值带入上式，计算结果是pH＝5.6。19影响酸雨形成的主要因素答影响酸雨形成的因素主要有：（1）酸性污染物的排放及其转化条件。（2）大气中NH3的含量及其对酸性物质的中和性。（3）大气颗粒物的碱度及其缓冲能力。（4）天气形势的影响。20．什么是大气颗粒物的三模态？如何识别各种粒子模？Whitby等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模。按这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根（Aitken）核模（Dp0.05μm）、积聚模（0.05μmDp2μm）和粗粒子模（Dp2μm）。（1）爱根核模主要源于燃烧产生的一次颗粒物以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。由于它们的粒径小、数量多、表面积大而很不稳定，易于相互碰撞结成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很快被其他物质或地面吸收而去除。（2）积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。这些粒子多为二次污染物，其中硫酸盐占80%以上。它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除。积聚模与爱根核模的颗粒物合称细粒子。（3）粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，因此它的组成与地面土壤十分相近，主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。第三章水环境化学1.向一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：①总酸度、②总碱度、③无机酸度、④酚酞碱度和⑤CO2酸度，是增加、减少还是不变。解：增加重碳酸盐即增加[HCO3-]，因此：总酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]-[OH-]，而[HCO3-]的增加，显然总酸度增加总碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]，而[HCO3-]的增加，显然总碱度增加无机酸度=[H+]-[HCO3-]-2[CO32-]-[OH-]，而[HCO3-]的增加，显然无机酸度减少酚酞碱度=[CO32-]+[OH-]-[H2CO3]-[H+]，与[HCO3-]无关，显然酚酞碱度不变CO2酸度=[H+]+[H2CO3]-[CO32-]-[OH-]，与[HCO3-]无关，显然CO2酸度不变4.在一个pH为6.5,碱度为1.6mmol/L的水体中,若加入碳酸钠使其碱化,问需加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH上升至8.0.若用NaOH强碱进行碱化,又需加入多少碱解:(1)查表知pH=6.5时,α=1.710CT=[碱度]×α=1.6×1.710mmol/l=2.736mmol/l。设加入的Na2CO3为nmmol/l查表知：当pH=8.0时,α`=1.018CT`=CT+n----------(1)CT`=[碱度]`×α`--------(2)[碱度]`=1.6+2n--------(3)由(1)、（2）和（3）解得：n=1.07mmol/l。（2）∵加入NaOH后CT不变2.736[]2.688/1.028TCmmolLa===度碱度的增加值就应是加入的NaOH的量。△A=[碱度]`－[碱度]=2.688－1.6=1.088mmol/l6.若有水A，pH为7.5，其碱度为6.38mmol/L，水B的pH为9.0，碱度为0.80mmol/L，若以等体积混合，问混合后的值是多少？解:查表pH=7.5时,α1=1.069,pH=9.0时,α2=0.9592;CT1=[碱度]×α1=6.38×1.069=6.82mmol/lCT2=[碱度]×α2=0.80×0.959=0.767mmol/l;126.820.773.79/22TTTCCCmmolL++===混合后6.380.80[]3.59/2mmolL+==度3.791.005[]3.59TCa===度查表知pH=7.587.溶解1.00×10-4mol/L的Fe(NO3)3于1L具有防止发生固体Fe(OH)3沉淀作用所需最小[H+]浓度的水中，假定溶液中仅形成Fe(OH)2+和Fe(OH)2+而没有形成Fe2(OH)24+。请计算平衡时该溶液中[Fe3+]、[Fe(OH)2+]、[Fe(OH)2+]、[H+]和pH。解：由题意知[Fe3+]+[Fe(OH)2+]+[Fe(OH)2+]=1.00×10-4mol/l；（1）[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=8.9×10-4(2)[Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+]=4.9×10-7(3)33333[][][][]WSPKFeOHFeKH+-++==查表知Fe(OH)3的KSP=3.2×10-38代入(1)得[H+]=1.9×10-3mol/l(∵pH=2.72)∴[Fe3+]=3.2×104[H+]3=3.2×104×1.9×10-3×3=6.24×10-5mol/l；[Fe(OH)2+]=4.9×10-7[Fe3+]/[H+]2=4.9×10-7KSP[H+]/KW3=15.68×10-3×1.9×10-3=8.47×10-6mol/l；[Fe(OH)2+]=8.9×10-4[Fe3+]/[H+]=8.9×10-4KSP[H+]2/KW3=28.48×(1.