《環(huán)境化學》（A）

題號

一

二

三

四

五

六

七

八

得分

總 分

評閱人 復查人簽名 合分人簽名

一.填空（每空1分）

得分

1.環(huán)境問題是在 工業(yè)化 過程中產(chǎn)生的，具體原因包括污染物 排放 和過度開發(fā) 資源 ；

2.可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想是經(jīng)濟、社會和環(huán)境保護 協(xié)調(diào) 發(fā)展，其核心思想是：經(jīng)濟發(fā)展不能超過資源和環(huán)境的 承載力 ；

3在大氣對流層中污染物易隨空氣發(fā)生 垂直 對流運動，在平流層中污染物易隨地球自轉(zhuǎn)發(fā)生 水平 運動；

4.逆溫層不利于污染物的 傳輸 。

5.當Γ<Γd時，大氣處于 穩(wěn)定 狀態(tài)。

6.大氣中重要自由基產(chǎn)生于 光 離解。

7.由若干個苯環(huán)稠和在一起的化合物稱為 多環(huán)芳烴 ；

8.在有氮氧化物和碳氫化合物存在于大氣中時可能發(fā)生光化學煙霧，該反應機制為： 自由基引發(fā) 、 自由基轉(zhuǎn)化和增殖 、 自由基氧化NO 、 鏈終止 ；

9.平流層中的臭氧層能夠 吸收紫外線 從而保護生物，維持生態(tài)平衡；

10.洛杉磯煙霧也稱為 光化學煙霧 。

11.倫敦煙霧也稱為 硫酸型煙霧 。

12.當降水的pH值 5.0 時，稱為酸雨。

13.可吸入粒子是指粒徑 ﹤10um 的顆粒物；

14.PAN是指大氣中的 過氧乙酰硝酸酯 污染物；

15.水中異養(yǎng)生物利用 自養(yǎng)生物 產(chǎn)生的有機物為能源及材料構(gòu)成生

命體；

16.導致痛痛病的污染物是 Cd ；

17.導致水俁病的污染物是 甲基汞 。

18.腐殖質(zhì)分子中含有 多元環(huán)狀 結(jié)構(gòu)，其上聯(lián)接有 -OH -COOH -CHO 等官能團；

19.非離子型有機物可通過 溶解 作用分配到土壤 有機質(zhì) 中；

20.pH值在4.5至8.3之間時,水中碳酸的主要形態(tài)分別

為 CO2 、 H2CO3 、 HCO3- ；

21.水中無機污染物的遷移轉(zhuǎn)化方式有 吸附 、 凝聚絮凝 、

溶解沉淀 、 配合 、 氧化還原 ；

22. 水中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化方式有 分配 、 水解 、

光解 、 揮發(fā) 、 生物降解 ；

23.pE值低表示環(huán)境為 有機碳 性環(huán)境。

24.標化分配系數(shù)是以 有機碳 為基礎表示的分配系數(shù)。

25.次生礦物由 物理 分化和 化學 分化而成；

26.氧垂曲線可依次劃分為清潔區(qū)及 分解區(qū) 、 腐敗區(qū) 、 恢復區(qū) 及清潔區(qū)

27.在S-P模型中，溶解氧有一個最低值稱為 極限溶解氧

28.天然水中的顆粒物聚集的動力學方程分別稱為為 異向絮凝 、 同向絮凝 、 差速沉降絮凝 。

29.次生鋁硅酸鹽由 硅氧四面體 層和 鋁氫氧八面體 層構(gòu)成，它們是 高嶺 石、 蒙脫 石和 伊利 石。

1.已知某土壤有機碳含量為5%，某有機物的辛醇-水分配系數(shù)為Kow=4×105,則該有機物在土壤上的分配系數(shù)Kp為 1.26×104 (不考慮顆粒粒徑大小的影響)

2.氣團的穩(wěn)定性與 密度層結(jié) 和 溫度層結(jié) 兩個因素有關(guān)。

3.能引起溫室氣體效應的氣體主要有 CO2 、 CH4 、 CO 、 CFCs 。

4.腐殖質(zhì)中不能被酸和堿提取的部分稱為 腐黑物 ，可溶于稀堿但不溶于酸的部分稱為 腐殖酸 ，既溶于堿又溶于酸的的部分稱為 富黑酸 。

5.土壤是由氣、液、固三相組成的，其中固相可分為 土壤礦物質(zhì) 和 土壤有機質(zhì) ，兩者占土壤總量的 90%以上 。

6.土壤及沉積物（底泥）對水中有機物的吸附作用（sorption）包括

表面吸附 和 分配作用 。

7.測定正辛醇-水分配系數(shù)的方法有 振蕩法 、 產(chǎn)生柱法 和高效液相色譜法。

8.降水中主要的陰離子有 SO42- 、 NO3- 、 Cl- 、 HCO3- 。

9.CFC-11的分子式為 CFCl3 。

得分

二．選擇題（共20分，每小題2分）

1.隨高度升高氣溫的降低率稱為大氣垂直遞減率（Γ），對于逆溫氣層的大氣垂直遞減率 c 。

a．Γ﹥0 b. Γ=0 c. Γ﹤0

2.某一氧化-還原反應體系的標準電極電位0.80，氣pEo為 a 。

a．13.55 b. 13.35 c. 13.05 d.12.80

3．測定總磷時，下例 c 組物質(zhì)均會產(chǎn)生干擾，是測定結(jié)果偏低？

a．亞砷酸鹽、Cr（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、亞硝酸鹽

b. 砷酸鹽、Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）、硝酸鹽

c. 砷酸鹽、Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）、亞硝酸鹽

d. 亞砷酸鹽、Cr（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、硝酸鹽

4．五十年代日本出現(xiàn)的痛痛病是由 d 污染水體后引起的。

a．As b. Hg c. Pb d.Cr

5.根據(jù)Whittby三模態(tài)模型，粒徑小于 a um的粒子稱為愛根核膜。

a．0.05 b. 0.1 c. 1 d.2

6．在氨氮的測定中，氨與 b 生產(chǎn)黃色的絡合物，可在425nm波長下比色測定。

a．鹽酸萘乙二胺顯色劑 b. 納氏試劑

c. 混合試劑 d.二磺酸酚試劑

7.重金屬從懸浮物或沉積物中重新釋放屬于二次污染問題，下例 b 原因可能誘發(fā)重金屬釋放。

a．顆粒物聚沉 b. 降低水體的pH值

c. 水流速度加快 d.富營養(yǎng)化加重

8.下例吸附現(xiàn)象屬于離子交換吸附的有 a 。

a．土壤膠體吸附堿土金屬粒子 b. 土壤顆粒吸附非離子有機化合物

c. 金屬水和氧化物吸附過渡金屬離子 d.腐殖質(zhì)吸附非離子型農(nóng)藥

9.下例說法正確的是 c 。

a．代換性酸度和水解性酸度屬于活性酸度

b．潛性酸度是指土壤膠體吸附的可代換性Al3+

c．土壤潛性酸度往往比活性酸度大得多

10.在一封閉的碳酸體系中加入重碳酸鹽，其中， c 不發(fā)生變化。

a．總堿度 b. pH c. 酚酞堿度 d.苛性堿度

得分

三．名詞解釋

1.光化學煙霧

含有氮氧化物和碳氫化合物等一次污染物的大氣，在陽光照射下發(fā)生光化學反應產(chǎn)生二次污染，這種由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學煙霧

2.酸性降水

指通過降水，如雨，雪，霧，冰雹等將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程。

3.生長代謝

當微生物代謝時，某些有機污染物作為食物源提供能量和提供細胞生長所需的碳，該有機物被降解，這種現(xiàn)象稱為生長代謝。

4.次生礦物

次生礦物是由原生礦物經(jīng)化學風化后形成的新礦物，其化學組成和晶體結(jié)構(gòu)卻有所改變

5.質(zhì)體流動

由水或土壤微粒或兩者共同作用引起的物質(zhì)流動

二.簡答題

1、畫圖簡要說明大氣溫度層結(jié)及其特點、產(chǎn)生的原因。（10分）

得分

靜大氣在垂直方向上的溫度分布稱為大氣溫度層結(jié)?？煞譃椋?/p>

1 對流層：由于受到地面長波輻射的影響，下熱上冷，空氣垂直對流運動劇烈，污染物質(zhì)傳輸容易

2 平流層：在其上中部有一臭氧層，它吸收來自太陽的紫外線后放出能量，該層上熱下冷。污染物不易傳輸擴散，只能隨地球自轉(zhuǎn)而平流而遍布全球

3 中間層：由于平流層中臭氧層放熱的影響，下熱上冷，空氣垂直對流強

熱層：由于受太陽輻射的影響，上熱下冷。空氣稀薄，處于電離狀態(tài)。

2、簡要說明溫室效應產(chǎn)生的機理及大氣溫度升高的原因，京都議定書的目標是是么？（10分）

得分

溫室效益產(chǎn)生的機理：大氣中的溫室氣體主要是CO2吸收了來自地面的長波輻射將能量截面于大氣中，使地球溫度升高

大氣溫度升高的原因：（1）過度利用化石燃料（2）植被大量減少

京都議定書的目標：限制CO2的排放，特別是發(fā)達國家CO2的排放，以控制大氣溫度升高

3、試述倫敦煙霧的類型、起因和發(fā)生條件。（5分）

得分

氣相氧化：

1 直接光氧化

2 被自由基氧化

3 被氧原子氧化

液相氧化

1 被O3氧化

2 被H2O2氧化

金屬離子催化氧化

4、．試述水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的機理。（5分）

得分

工業(yè)廢水及生活污水排放水體，使水中氮磷等營養(yǎng)物增多。引起藻類繁殖，由于死藻在分解時消耗溶解氧，使水質(zhì)惡化

5、試述DDT的主要特性和在環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化與歸趨的主要途徑（10分）

得分

答：

①熱穩(wěn)定性高，揮發(fā)性小，不溶于水，易溶于有機溶劑和脂肪;

②在植物葉片中積累大，通過食物鏈進入人體;

③易被土壤膠體吸附，在土壤中移動難;

④可發(fā)生生物降解，可分為還原氧化和脫氯化氫，在紫外光的照射下發(fā)生光解。和光降解;

6、請敘述腐殖質(zhì)的分類及其在環(huán)境中的作用（10分）

得分

答：腐殖質(zhì)可分為腐殖酸、富里酸、腐黑物。

在環(huán)境中的作用：①對河流中的汞有顯著的流出效應②抑制金屬從水中沉降③減弱重金屬毒性④在給水消毒中產(chǎn)生THMs⑤遇Ca2+ 、Mg2+產(chǎn)生沉淀。

7、寫出S-P模型的兩個微分方程，并說明每一個變量的意義（10分）

得分

u

—K1L

u—K1L+K2(Cs—C)

式中 L—BOD，X—河水流動方向的距離，u—河水平均流速，Ex—離散系數(shù)

K1——好氧系數(shù)，C—溶解氧，K2—復氧系數(shù)，Cs—飽氧溶解氧濃度

8、寫出大氣平流層中臭氧層吸收太陽輻射紫外線的化學反應式及臭氧層被大氣污染物破壞的催化反應式。（10分）

得分

1 O3﹢hv→O﹢O2 O﹢O2﹢M→O3﹢M

2 Y ﹢O3→YO﹢O2

YO﹢O→Y﹢O2

總 O3﹢O→2O2

9、將下列農(nóng)藥的商品名和化學名聯(lián)線。（5分）

得分

DDT P,P’-二氯二苯基三氯乙烷

林丹 硫代磷酸酯

敵敵畏 磷酸酯

樂果 六氯環(huán)己烷

敵百蟲 膦酸酯

1對a 2對d 3對c 4對b 5對e

10、簡要說明碳氫化合物在光化學煙霧中所起的作用。

答：碳氫化合物與自由基反應，發(fā)生一系列自由基轉(zhuǎn)化和增殖的鏈反應，在此過程中產(chǎn)生的氧化性自由基將NO氧化成NO2，替代了O3使之越積越多，同時產(chǎn)生許多污染物如過氧乙酰硝酸脂。

1. 在“在硝酸鹽氮的測定”實驗中，試說明氯化物和亞硝酸鹽氮如何影響實驗結(jié)果，怎樣去除氯化物和亞硝酸鹽氮的干擾？

（1）少量氯化物能引起硝酸鹽的損失，使結(jié)果偏低; 加入硫酸銀使其生成氯化銀沉淀，過濾去除，可消除氯化物的干擾

（2） 亞硝酸鹽氮含量超過0.2ūg/ml，使結(jié)果偏高；加入高錳酸鉀將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，可消除亞硝酸鹽氮的干擾，從測定結(jié)果中減去眼硝酸鹽的含量即可

2.為什么排放到大氣中的CFCs能破壞臭氧層，寫出有關(guān)化學反應式并舉例說明。

因為CFCs可催化O3分解，使O3轉(zhuǎn)變成O2，如F-11(CFCl3)和F-12(CF2Cl2),它們在波長為75-220nm 紫外光照射下會產(chǎn)生Cl

CFCl3+hν→CFCl2+ Cl

CF2Cl2+ hν→CF2Cl+ Cl

光解產(chǎn)生的Cl可破壞O3。其機理為

Cl+ O3→ClO+ O2

ClO+O→Cl+ O2

總反應 O3+O→2 O2

3.試述有機磷農(nóng)藥在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的主要過程。

主要過程包括

（1）有機磷農(nóng)藥的非生物降解過程

a 吸附催化水解 b 光降解

（2）有機農(nóng)藥的生物降解

4.影響沉積物中重金屬釋放的主要因素有哪些？

主要因素有

（1）鹽濃度

（2）氧化還原條件

（3）pH值

(4)水中配位劑含量

(5)生物化學過程

三、計算題

1、到達地球表面的太陽輻射最短波長為290nm，問大氣中NO2分子在吸收該波長光量子后，能否引起分子中N-O鍵斷裂？已知N-O的鍵能為3.01×105J/mol，Planck常數(shù)為6.626×10-34J.s，光速為3.0×108m/s。（10分）

得分

解：E=N0×3.0×108=6.85×10-19J

E’=NE=6.02×1023×6.85×10-19

=4.12×105

E’>3.01×105 J/mol

故可引起N—O鍵斷裂。

2、設大氣壓力為1.0130×105Pa（25℃），空氣中水蒸氣的分壓為0.03167×105Pa（25℃），氧溶于水的亨利常數(shù)為1.26×108,計算氧氣在水中的溶解度。（10分）

得分

解：PO2=(1.01325-0.03167)×105×0.21

=0.2056×105(pa)

O2(aq)=KH×PO2=1.26×105×0.2056×10-8

=2.6×10-4(mol/l)

O2(aq)= 2.6×10-4×32×1000

=8.32(mg/l)

3、 具有2.00×10-3mol/L堿度的水，pH為7.0, 請計算[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]的濃度各是多少？已知下表數(shù)據(jù)：

pH α0 α1 α2

7.00 0.1834 0.8162 3.828×10-4

（10分）

得分

解:當pH = 7.00時,CO3-的濃度與 HCO3-的濃度相比可以忽略,查表pH = 7.00時, α= 1.224,

則[HCO3-] = [堿度] = 2.00×10-3mol/l/l。

[H+] = [OH-] = 10-7 mol/l。

[HCO3※] = [H+][HCO3-]/K1 = 1.00×10-7×2.00×10-3/(4.55×10-7) = 4.49×10-4mol/l。

[CO3-] = K2[HCO3-]/[H+] = 4.69×10-11×2.00×10-3/(1.00×10-7) = 9.38×10-7 mol/l。

4、在厭氧消化池中，和pH值7.0的水接觸的氣體含65％的CH4和35％的CO2，已知

, pE0=2.87，請計算pE和Eh（10分）

得分

解pE=pE0+1/n lg([反應物]/[生成物])

=2.87+lgPCO20.125[H+]/PCH40.125

=2.87+lg 0.350.125×10-7/0.650.125

=2.87+lg 0.877×10-7/0.948

=2.87+lg 0.925—7=—4.16

Eh=0.059pE=-4.16×0.059=—0.246

5、一個有毒化合物排入至pH＝8.4，T＝25℃的水體中，90％的有毒化合物被懸浮物所吸著，已知酸性水解速率常數(shù)Ka=0，堿性水解速率常數(shù)Kb=4.9×10-7L/(d.mol), 中性水解速率常數(shù)Kn=1.6d－1.請計算化合物的水解速率常數(shù)。（5分）

得分

解：Kh =[Kn+

w(Ka[H+]+ Kb[OH-])]

=1.6+0.1（0+4.9×10-7×10-5.6）

=1.6d-1

6、用Langmuir方程描述懸浮物對溶質(zhì)的吸附作用，假設溶液平衡濃度為3.0×10-3mol/L，溶液中每克懸浮固體吸附溶質(zhì)為0.5×10-3mol/L，當平衡濃度降至1.0×10-3mol/L時，每克吸附劑吸附溶質(zhì)為0.25×10-3mol/L，問每克吸附劑可以吸附溶質(zhì)的吸附限量是多少？（5分）

得分

解：G=

0.5×10-3= （1）

0.25×10-3= （2）

2=×

2A+6.0×10-3=3.0（A+1.0×10-3）

2A+6.0×10-3=3.0A+3.0×10-3

A=3.0×10-3

G0=1.0×10-3（mol/L·g）

1. 在一個pH為7.0，總堿度為1.6mmol/L的水體中，如加入碳酸鈉使其堿化，問需加多少mmol/L的碳酸鈉才能使水體pH上升至8.0？如用NaOH強堿進行堿化，又需加多少堿？（pH=7.0時，α0=0.1834，α1=0.8162，α2=3.828×10-4，α=1.224；pH=8.0時，α0=0.02188，α1=0.9736，α2=4.566×10-3，α=1.018）（本小題10分）

解：總堿度＝KW/ [H+] + CT(α1 + 2α2) - [H+]

CT＝

{[總堿度] + [H+] - [OH-]}

令α＝

當pH在5～9范圍內(nèi)、[堿度]≥10-3mol/L時, [H+]、[OH-]項可以忽略不計,得到簡化式：CT＝α[堿度]

當pH＝7.0時，α1＝0.8162，α2＝3.828×10-4，則α＝1.224，CT ＝α[堿度]＝1.9584mmol/L

若加入碳酸鈉將水的pH升至8.0，此時CT值與堿度值均有變化。設加入的碳酸鈉量為Δ[CO32-]，則有

CT + Δ[CO32-]＝α′｛[堿度] + 2Δ[CO32-]｝

解得，Δ[CO32-]＝1.9248 mmol/L

若加入氫氧化鈉將水的pH升至8.0，其CT值并不變化，可得：

堿度增加值就是應加入的氫氧化鈉強堿量：

Δ[OH-]＝1.9248－1.6＝0.3248 mmol/L

2.含鎘廢水通入H2S達到飽和并調(diào)pH值為8.0，請計算水中剩余鎘離子濃度（已知CdS的溶度積為7.9×10-27，H2S離解常數(shù)K1=8.9×10-8，K2=1.3×10-15，飽和水溶液中）。（本小題7分）

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/l

CdS→Cd2++S2- Ksp= ［Cd2+］［S2-］

［Cd2+］= Ksp/［S2-］=7.9×10-27/1.157×10-7=6.8×10-20 mol/l

3．一個有毒化合物排入至pH＝8.4，T＝25℃的水體中，90％的有毒化合物被懸浮物所吸著，已知酸性水解速率常數(shù)Ka=0，堿性水解速率常數(shù)Kb=4.9×10-7L/(d.mol), 中性水解速率常數(shù)Kn=1.6d－1.請計算化合物的水解速率常數(shù)。（6分）

解：已知 Ka = 0, [H+] = 10-8.4 Kn = 1.6 Kb = 4.9×10-7

Kh = Ka[H+] + Kn + KbKw/[H+] = 0 + 1.6 + 4.9×10-7×10-5.6 = 1.6 (d-1)

T1/2=0.693/Kh=0.693/1.6=0.43d

2011環(huán)境化學專業(yè)考研測試題及答案

2010-10-27 14:09:00　來源: 人民網(wǎng)(北京)　跟貼 0 條 手機看新聞

　　一、名詞解釋

　　1氣溫垂直遞減率

　　2光化學反應

　　3吸附等溫線

　　4鹽基飽和度

　　5生物放大

　　6天然水的堿度

　　7Kow

　　8標化分配系數(shù)

　　二、回答下列問題

　　1過氧自由基HO2?的主要來源有哪些？

　　2簡述大氣污染物匯的機制。

　　3簡述環(huán)境污染物的三致作用。

　　4簡述土壤的緩沖性能及其原理。

　　5水中有機污染程度的指標是什么？并分別加以說明。

　　6簡要回答河流中的泥沙對重金屬的遷移轉(zhuǎn)化的影響，并舉例加以說明。

　　三、計算題

　　有如下兩個單體系，其中一個是Cu2+、Cu+（pE0=5.82，[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L），另一個是Fe3+、Fe2+（pE0=13.05，[Fe3+]=10-3mol/L，F(xiàn)e2+=0.1mol/L）。如果各取1升，將其成為一個混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，試計算哪個體系是決定電位？

　　四、分析論述題

　　1．某市一家鉛鋅冶煉廠的含鉛廢水經(jīng)化學處理后排入水體中，排污口水中鉛的含量為0.3～0.4mg/L，而在下流500m處水中鉛的含量只有3～4μg/L，試分析其原因？

　　2．確定酸雨pH界限的依據(jù)是什麼？

　　3．下圖是C3H6、NO、空氣(O2、N2)混合物經(jīng)紫外線照射后的時間成分關(guān)系圖。從圖中可知，隨NO和C3H6等初始反應物的氧化消耗，NO2和醛量增加；當NO耗盡時，NO2出現(xiàn)最大值。此后，隨著NO2的消耗(濃度下降)，O3和其他氧化劑如過氧乙酰硝酸酯(PAN)產(chǎn)生了。試利用大氣環(huán)境化學原理分析可能發(fā)生的環(huán)境現(xiàn)象，并闡述其機制。

　　

　　參考答案

　　一、名詞解釋

　　1氣溫垂直遞減率：

　　氣溫隨高度的變化通常以氣溫垂直遞減率(Г)表示，即每垂直升高100m，氣溫的變化值：

　　

　　T－絕對溫度，K；Z－高度。

　　2光化學反應：光化學反應:一個原子、分子、自由基或離子吸收一個光子所引發(fā)的反應，稱為光化學反應。

　　3吸附等溫線：在恒溫等條件下，吸附量Q與吸附物平衡濃度c的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線，其相應的數(shù)學方程式稱為吸附等溫式。適用于水體顆粒物對污染物的吸附等溫式有Henry型、弗萊特利希(Freundlich)和朗格繆爾(Langmuir)三種等溫式。

　　4鹽基飽和度：鹽基飽和度（％）＝交換性鹽基總量/陽離子交換量X100％

　　5生物放大：同一食物鏈上的高營養(yǎng)級生物，通過吞噬低營養(yǎng)級生物蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機體內(nèi)的濃度隨營養(yǎng)級數(shù)提高而增大的現(xiàn)象

　　6天然水的堿度：指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受質(zhì)子H+的物質(zhì)總量。

　　7Kow：辛醇-水分配系數(shù)，既化學物質(zhì)在辛醇中濃度和在水中濃度的比例。

　　8標化分配系數(shù)：表示有機毒物在沉積物（或土壤）與水之間的分配系數(shù)，以有機碳為基礎。Koc=Kp/Xoc。

　　二、回答下列問題

　　1過氧自由基HO2?的主要來源有哪些？

　　HO2?的主要來源是大氣中甲醛(HCHO)的光分解：

　　HCHO+hν→H?+HC?O

　　H?+O2→HO2?

　　HC?O+O2→CO+HO2?

　　2簡述大氣污染物的匯的機制

　　重力沉降，與植物、建筑物或地面(土壤)相碰撞而被捕獲(被表面吸附或吸收)的過程，統(tǒng)稱為干沉降。

　　大氣中的物質(zhì)通過降水而落到地面的過程稱為濕沉降。

　　污染物在大氣中通過化學反應生成其他氣體或粒子而使原污染物在大氣中消失的過程，稱為化學去除

　　3簡述環(huán)境污染物的三致作用。

　　三致作用定義；

　　致突變作用；

　　致癌作用；

　　致畸作用。

　　4簡述土壤的緩沖性能及其原理。

　　答：定義：土壤緩沖性能是指土壤具有緩和其酸堿度發(fā)生激烈變化的能力，它可以保持土壤反應的相對穩(wěn)定，為植物生長和土壤生物的活動創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境。

　　溶液的緩沖作用：

　　無機酸（碳酸等）+有機酸（腐殖酸、其他）

　　酸酸和堿

　　膠體的緩沖作用：

　　對酸的緩沖作用：膠體-M+HCl膠體-H+MCl

　　對堿的緩沖作用：膠體-H+MOH膠體-M+H2O

　　Al離子對堿的緩沖作用：<pH5.5

　　5水中有機污染程度的指標是什么？并分別加以說明。

　　答：水體中有機污染物的種類繁多、組成復雜，現(xiàn)代分析技術(shù)難以分別測定它們的含量。因此，只能利用它們共同的特點，用一些指標間接反映水體中有機物的污染程度。

　　常見的指標有：溶解氧、生化需氧量、化學需氧量、總有機碳和總需氧量。

　　6簡要回答河流中的泥沙對重金屬的遷移轉(zhuǎn)化的影響，并舉例加以說明。

　　答：（1）河流泥沙中主要有蒙脫石、高嶺石、伊利石等，其中粒徑小于50μm的占82%；研究表明，泥沙的粒徑越小，比表面越大，吸附重金屬的量也越大；當重金屬濃度不變時，隨著河流泥沙量增大，對重金屬的吸附量增大；河流泥沙對重金屬離子的吸附符合弗萊特利希等溫線；

　　（2）泥沙對重金屬離子的吸附量隨pH的升高而增大；河水pH8.3左右，重金屬離子在此條件下有不同程度的水解、沉淀、配合和被懸浮物吸附，控制了河水中可溶性重金屬離子的濃度；

　?。?）泥沙中有機質(zhì)含量隨季節(jié)而變化，懸浮物中有機質(zhì)大于沉積物中有機質(zhì)的含量，泥沙中重金屬的吸附量與有機質(zhì)的含量呈正相關(guān)；重金屬在河水、懸浮物、沉積物中的分配比是：懸浮物大于沉積物，而沉積物和懸浮物遠遠大于河水中重金屬含量。

　　由此可見，河流中泥沙對重金屬的遷移轉(zhuǎn)化有很大的影響。

　　三、計算題

　　有如下兩個單體系，其中一個是Cu2+、Cu+（pE0=5.82，[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L），另一個是Fe3+、Fe2+（pE0=13.05，[Fe3+]=10-3mol/L，F(xiàn)e2+=0.1mol/L）。如果各取1升，將其成為一個混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，試計算哪個體系是決定電位？

　　解：有兩個單體系

　　Cu2++e===Cu+pE0=5.82

　　當[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L時，

　　pECu2+/Cu+=4.82

　　Fe3++e=Fe2+pE0=13.05

　　當[Fe3+]=10-3mol/L，F(xiàn)e2+=0.1mol/L時，

　　pEFe3+/Fe2+=11.05

　　如果各取1升，將其成為一個混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，則有

　　[Fe3+]=（10-3-10-4）/2=4.5×10-4mol/L

　　[Fe2+]=（10-1+10-4）/2=5.005×10-2mol/L

　　混合體系的電位為：

　　pE混合=pEFe3+/Fe2+=pE0Fe3+/Fe2++lg[Fe3+]/[Fe2+]

　　=(13.05+lg4.5×10-4/5.005×10-2=11.00

　　由上可知，混合體系的pE處在銅單體系與鐵單體系電位之間，并與含量較高的鐵單體系的電位相近。所以鐵體系為決定電位。

　　四、分析論述題

　　1．某市一家鉛鋅冶煉廠的含鉛廢水經(jīng)化學處理后排入水體中，排污口水中鉛的含量為0.3～0.4mg/L，而在下流500m處水中鉛的含量只有3～4μg/L，試分析其原因？

　　(1)含鉛廢水的稀釋、擴散；

　　（2）水體中膠體物質(zhì)對重金屬的吸附作用：

　　無機膠體：

　　次生黏土礦物；鐵、鋁、硅、錳等水合氧化物；

　　有機膠體：蛋白質(zhì)、腐殖質(zhì)。

　?。?）氧化－還原轉(zhuǎn)化：各價態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化；

　　（4）溶解和沉淀反應：

　?。?）配合反應:無機配體：OH-Cl-CO32-HCO3-F-S2-

　　有機配體:氨基酸、糖、腐殖酸

　　生活廢水中的洗滌劑、清潔劑、NTA、EDTA、農(nóng)藥等

　?。?）生物甲基化作用.

　　（7）生物富集作用

　　2．確定酸雨pH界限的依據(jù)是什麼？

　?。?）酸雨是最常見酸性降水，酸性降水是指通過降水，如雨、雪、霧、冰雹等將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程。這種降水過程稱濕沉降。

　　（2）降水pH主要推導方程式。

　?。?）多年來國際上一直把pH值為5.6作為判斷酸雨的界限，pH值小于5.6的降雨稱為酸雨。

　　（4）通過對降水多年觀察，對pH值為5.6作為酸性降水的界限以及判別人為污染界限有了不同觀點，主要因為：

　　a，在清潔大氣中，除有CO2外還存在各種酸、堿性氣態(tài)和氣溶膠物質(zhì)，它們通過成云和降水沖刷進入雨水中，降水酸度是各物質(zhì)綜合作用的結(jié)果；

　　b，硝酸和硫酸并不都是人為源；天然源產(chǎn)生的SO2等都可進入雨水；

　　c，空氣中堿性物質(zhì)中和用，使得空氣中酸性污染嚴重的地區(qū)并不表現(xiàn)出來酸雨；

　　d，其他離子污染嚴重的降水并不一定表現(xiàn)強酸性。

　　3．下圖是C3H6、NO、空氣(O2、N2)混合物經(jīng)紫外線照射后的時間成分關(guān)系圖。從圖中可知，隨NO和C3H6等初始反應物的氧化消耗，NO2和醛量增加；當NO耗盡時，NO2出現(xiàn)最大值。此后，隨著NO2的消耗(濃度下降)，O3和其他氧化劑如過氧乙酰硝酸酯(PAN)產(chǎn)生了。試利用大氣環(huán)境化學原理分析可能發(fā)生的環(huán)境現(xiàn)象，并闡述其機制。

　　答：光化學煙霧：汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等

　　一次污染物在陽光中紫外線照射下發(fā)生光化學反應生成一些氧化性很強的O3、醛類、

　　PAN、HNO3等二次污染物。人們把參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有氣體和顆粒物)所形成的煙霧，稱為光化學煙霧。

　　可以認為上述反應是大大簡化了的光化學煙霧形成的基本反應。1986年Seinfeld用12個化學反應概括了光化學煙霧形成的整個過程：

　　引發(fā)反應：NO2+hν→NO+O

　　O+O2+M→O3+M

　　NO+O3→NO2+O2

　　鏈傳遞反應：RH+?OH→RO2?+H2O

　　RCHO+?OH→RC(O)O2?+H2O

　　RCHO+hν→RO2?+HO2?+CO

　　HO2?+NO→NO2+?OH

　　RO2?+NO→NO2+R′CHO+HO2?

　　RC(O)O2?+NO→NO2+RO2?+CO2

　　終止反應：?OH+NO2→HNO3

　　RC(O)O2?+NO2→RC(O)O2NO2

　　RC(O)O2NO2→RC(O)O2?+NO2

(本文來源：人民網(wǎng) )

參考答案

一 填空題(每空0.6分,共30分)

15 向某一含碳酸的水體加入重碳酸鹽，總酸度_增加_、無機酸度_減少_、CO2酸度_不變_、總堿度_增加_、酚酞堿度_不變_和苛性堿度_減少_。

16 硝化細菌為_化能自養(yǎng)型_型細菌，嚴格要求_高水平的_氧；反硝化的重要條件是_氧分壓較低，為兼_氧。

17 水環(huán)境中污染物的光解過程可分為__直接光解_ 、 _敏化光解 、 _氧化反應_ 三類。

18 光子能量公式為_E=hc/λ_ ，通常波長大于_700__nm的光就不能引起光化學離解，此時對應的化學鍵能是_167.4__KJ/mol。(h = 6.626*10-34J.s/光量子, c = 2.9979*1010cm/s)

19 土壤堿化度為_ Na+離子飽和度，其產(chǎn)生過程為 _交換性陽離子的水解作用_ 作用 。

20 受氫體包括_分子氧__ 、 _有機物轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物__ 、 _某些無機含氧化合物_ 。

21 有機磷農(nóng)藥的降解途徑一般有_吸附催化水解_、_生物降解_、_光降解__。

22 我國酸雨的關(guān)鍵性離子組分為_ SO42-，Ca2+，NH4+__。

23 毒作用的生物化學機制包括_酶活性的抑制_ 、 _致突變作用_ 、 _致癌作用_ 、 _致畸作用_。

24 有毒有機物的生物轉(zhuǎn)化反應的主要類型有_氧化_ 、 _還原_ 、 _水解_ 、_結(jié)合__。

25 大氣顆粒物的去除過程可分為_干沉降___ 、 _濕沉降_。

26 含碳化合物的厭氧分解過程中，在_產(chǎn)酸_細菌的作用下，生成_有機酸、醇等__中間產(chǎn)物，然后在_產(chǎn)氫菌、產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷細菌_細菌的作用下，生成_乙酸、甲酸、氫氣和二氧化碳及甲烷__。

27 鹽基飽和度為100%的土壤，其潛性酸度為__0____。

28 丙酮酸在有氧條件下，通過__輔酶A __輔酶，轉(zhuǎn)化為_乙酰輔酶A _，然后與_草酰乙酸_反應生成_檸檬酸__，進入_三羧酸_循環(huán)過程。

16 物質(zhì)通過生物膜的方式有_膜孔過濾_ 、 _被動擴散 、 _被動易化擴散_ 、 _主動轉(zhuǎn)運_ 、_胞吞或胞飲_。

17導致臭氧層耗損的典型物質(zhì)有 NOx，HOx，ClOx，CFCs 。

二 名詞解釋(每題2分,共18分)

專屬吸附：專屬吸附現(xiàn)象是用來解釋吸附過程中表面電荷改變符號，甚至使離子化合物吸附在同號電荷表面的現(xiàn)象，它是指在吸附過程中，除了化學鍵的作用，尚有加強的憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。

共代謝：某些有機污染物不能作為微生物的唯一碳源與能源，必須有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源時，該有機物才能被降解，這種現(xiàn)象稱為共代謝。

b氧化途徑：飽和脂肪酸與輔酶A結(jié)合，形成脂酰輔酶A，羧基的β位上的碳原子經(jīng)歷脫氫-加羥-羰基化等氧化過程，然后與輔酶A結(jié)合，形成乙酰輔酶A和少兩個碳原子的脂酰輔酶A的過程，如下例：

大氣顆粒物的三模態(tài)：依據(jù)空氣動力學直徑Dp來分，愛根（Aitken）核模（Dp<0.05μm）、積聚模（ 0.05μm <Dp<2μm ）、粗粒子模（ Dp>2μm）

DLVO理論：DLVO理論把范得華吸引力和擴散層排斥力考慮為僅有的作用因素，它適用于沒有化學專屬吸附作用的電解質(zhì)溶液中，而且假設顆粒的粒度均等、球體形狀的理想狀態(tài)。這種顆粒在溶液中進行熱運動，其平均功能為3KT/2，兩顆粒在相互作用接近時產(chǎn)生幾種作用力，即多分子范得華力、靜電排斥力和水化膜阻力?？偟木C合作用位能為：

VT=VR+VA

式中：VA——由范得華力所產(chǎn)生的位能；

VR——由靜電排斥力所產(chǎn)生的位能；

生物濃縮系數(shù)(BCF)： BCF = Cb/Ce

Cb：某種元素或難降解物質(zhì)在機體中的濃度;

Ce：某種元素或難降解物質(zhì)在機體周圍環(huán)境中的濃度。

電子活度：pE是平衡狀態(tài)(假想)的電子活度，它衡量溶液接收或遷移電子的相對趨勢，在還原性很強的溶液中，其趨勢是給出電子。pE越小，電子的濃度越高，體系提供電子的傾向就越強； pE越大，電子的濃度越低，體系接受電子的傾向就越強；

積累穩(wěn)定常數(shù)：絡合反應中，逐級反應的穩(wěn)定常數(shù)的乘積，表示所包括的逐級反應加和后的效果。

光量子產(chǎn)率：化學物種吸收光量子后，進行光化學反應的光子占吸收總光子數(shù)之比，稱為光量子產(chǎn)率F；F = 生成或破壞給定物種的摩爾數(shù)/體系吸收光子的摩爾數(shù)。

三 公式推導(每題6分,共12分)

1 推導水的氧化-還原限度，即電子活度(pE)與pH關(guān)系圖中水的穩(wěn)定區(qū)域界限。并計算在氧飽和時天然水體的電子活度(pE)，相應的氧化反應的pE0 = + 20.75。

反應的pE0 = + 20.75。

水的氧化限度

水的還原限度：

pE0=0.00

氧飽和時，水中 0.21*105Pa,將[H+]=10-7代入氧化限度式，得，

2 分析封閉體系與開放體系中CaCO3(s)在純水中溶解時水體的pH 計算式的差異。

四 簡答題(每題4分,共16分)

1 大氣中丙烯與HO·、O3的反應特征過程。（將加成、抽氫、二元自由基等特征表示出即可得滿分）

2 簡述汞的微生物轉(zhuǎn)化過程中輔酶的作用。

微生物參與汞形態(tài)轉(zhuǎn)化的主要途徑是汞的甲基化作用。

輔酶為甲基鈷氨素，此輔酶把負甲基離子傳遞給汞離子形成甲基汞，本身變?yōu)樗镶挵彼?，后者由于其中的鈷被輔酶FADH2還原，并失去水而轉(zhuǎn)變?yōu)槲鍌€氮配位的一價鈷氨素，最后，輔酶甲基四葉氫酸將正甲基離子轉(zhuǎn)于五配位鈷氨素，并從其一價鈷上取得二個電子，以負甲基離子與之絡合，完成甲基鈷氨素的再生，使汞的甲基化能夠順利進行。

3 舉例說明有些氣體在水中的實際溶解量可以遠高于亨利定律計算結(jié)果的原因。

舉溶解后發(fā)生離解反應的氣體，如CO2、SO2。這些氣體在液相中的分子形態(tài)可以和氣相分壓之間遵守亨利定律；但液相中的分子形態(tài)可以離解成離子形態(tài)，并建立平衡，增加了氣體在水中的溶解量。

4 簡述光化學煙霧產(chǎn)生的條件、機理和過程

條件：有引起光化學反應的紫外線；有烴類特別是烯烴的存在；有NOx參加；大氣濕度低；強的陽光照射。

機理和過程：

A. 污染空氣中NO2的光解是光化學煙霧形成 的起始反應。

B. 碳氫化合物、HO· 、O等自由基和O3氧化，導致醛、酮醇、酸等產(chǎn)物以及重要的中間產(chǎn)物－RO2· 、HO2· 、 RCO·等自由基生成。

C. 過氧自由基引起NO向NO2轉(zhuǎn)化，并導致O3和PAN等生成。

在光化學污染區(qū)，烴和NO的最大值發(fā)生在早晨交通繁忙時刻，這時NO2的濃度很低；隨著太陽輻射的增強，NO2的濃度增大，在十點左右達到最大；此后，O3和醛類的濃度迅速增大，中午已達到較高濃度，它們的峰值通常比NO峰值晚出4-5h。

五 計算題(每題10分,共10分)

若有水A，pH為7.5，其堿度為5.38mmol.L-1，水B的pH為9.0，堿度為0.70mmol.L-1，若這兩種水以V1:V2的體積比混合，問混合后pH的表達式方程(有關(guān)H+的方程)。(pH為7.5時：a0 = 0.06626、a1 = 0.9324、a2 = 0.001383、a = 1.069；pH為9.0時：a0 = 0.002142、a1 = 0.9532、a2 = 0.04470、a = 0.9592)

解：

[總堿度] = CT(α1 +α2) + Kw/[H+] –[H+]

CT = [1/(α1 +2α2)]{[總堿度] + [H+] –[OH-]}

令 α = 1/(α1 +2α2)

當pH值在5-9范圍內(nèi)，[總堿度]≧1.0mmol/L時，[H+] 、[OH-]項可以忽略不計，CT值與總堿度之間存在簡化關(guān)系：

CT =α [總堿度]

依據(jù)題意，這兩種水以V1：V2的體積比混合時，總堿度和碳酸鹽總量不變

[總堿度]混合 = （V1[總堿度] pH=7.5 + V2 [總堿度] pH=9.0）/( V1+ V2)

CT混合= （V1CT pH=7.5 + V2CT pH=7.5）/( V1+ V2)

表示出[總堿度]混合 和CT混合

[總堿度]混合 = CT混合(α1混合+α2混合) + Kw/[H+]混合–[H+]混合

將α1混合和α2混合用H+的方程表示，即最終的表達式也就可以表示出來。

另一種考慮：如果該體系比較單純，主要是以碳酸類組分為主，則可以考慮用電荷平衡(電中性原理)來計算，譬如體系混合后：

[無機陽離子] + [H+]混合 = [HCO3-]混合+ 2[CO32-]混合+[OH-]混合 = CT混合(α1混合+2α2混合) + Kw/[H+]混合

這里，[無機陽離子]實際上為混合后的堿度。

六 綜合題(每題7分,共14分)

1 討論水體顆粒的分配、吸附、絮凝作用的特征與區(qū)別。

分配作用：水溶液中，土壤有機質(zhì)對有機化合物的溶解作用，而且在溶質(zhì)的整個溶解范圍內(nèi)，吸附等溫線都是線性的，與表面吸附位無關(guān)，只與有機化合物的溶解度相關(guān)，因而放出的吸附熱量小。

吸附作用：在非極性有機溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作用活干土壤礦物質(zhì)對有機化合物的表面吸附作用，其吸附等溫線是非線性的，并且存在著競爭吸附，同時，在吸附過程中往往要放出大量的熱來補償反應中熵的損失。

絮凝作用：膠體顆粒的聚集叫凝聚或絮凝作用。主要涉及雙電層的庫侖作用力、多分子范德華力、水化膜阻力及空間位阻等作用。一般自然界顆粒聚集主要為異體絮凝作用，作用方式和機制很復雜。

區(qū)別：相互作用對象不同，涉及環(huán)境化學機理不同，產(chǎn)生效果不同，即它們涉及的污染物的環(huán)境化學行為也有不同之處。（同學需要具體分析一下）

在目前的環(huán)境化學研究中，絮體也可以作為一種顆粒物而發(fā)生吸附或分配作用。

2 討論pc-pH圖、pc-pE圖、pE-pH圖的含義、畫法以及區(qū)別。

pc-pH圖：描述水環(huán)境物質(zhì)濃度隨pH的變化，可以看出在不同pH值下水環(huán)境中物質(zhì)的濃度情況；一般是針對某一在不同pH下可以互相轉(zhuǎn)化的系列物質(zhì)，列出每一種成分與pH值的關(guān)系式，然后按照這些方程式畫圖。在涉及沉淀反應時可以確定沉淀區(qū)域及其邊界。

pc-pE圖：描述水環(huán)境物質(zhì)濃度隨pE的變化，可以看出在不同pE值下水環(huán)境中物質(zhì)的濃度情況；一般是針對某一在不同pE下可以互相轉(zhuǎn)化（發(fā)生氧化還原反應）的系列物質(zhì)，列出每一種成分與pE值的關(guān)系式，然后按照這些方程式畫圖。

pE-pH圖：描述水環(huán)境中溶液的pE值隨pH的變化，可以看出在不同pH值下溶液的pE（即氧化還原狀態(tài)）情況；一般是針對某一在不同pE下可以互相轉(zhuǎn)化（發(fā)生氧化還原反應）的系列物質(zhì)，保持總濃度一定，列出每一種成分的pE與pH值的關(guān)系式，然后按照這些方程式畫圖，就會出現(xiàn)不同氧化還原區(qū)域及其邊界。此圖為優(yōu)勢區(qū)域圖。

區(qū)別：參數(shù)關(guān)系不同，針對反應不同，含義不同，使用范圍和限制條件不同。（同學需要具體分析一下）