环境化学简答题.doc

1、 试述酸雨的主要成分、成因及危害，写出有关化学反应式。主要成分：酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸，以硫酸为主 成因：酸雨的形成涉及一系列复杂的物理、化学过程，包括污染物迁移过程、成云成雨过程以及在这些过程中发生的均相或非 均相化学反应等； 危害：1.使水体酸化，造成江河湖泊的生态环境紊乱； 2.使森林大片死亡。酸雨侵入树叶气孔，妨碍植物的呼吸； 3.造成土壤矿物质元素流失，导致土壤贫瘠化，使农作物大面积减产； 4.使土壤的有毒金属溶解出来，一方面影响植物生长，另一方面造成有毒金属迁移； 5.腐蚀建筑物、文物等。 有关方程式：SO2 和 NOx 的排放是形成酸雨的主要起始物 SO2 NOx S O 2 + O S O N O + O N O 3 SO 3 3 +H 2 O H 2 2 SO 4 2 2N O 2 +H 2 O H N O +H N O 2、写出光化学烟雾的链反应机制链引发 自由基传递 终止。（附图）3、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。 CFCs 在对流层中存在，是破外臭氧层的主要原因，CFCs 不溶水，稳定性高，被热空气带到平流层， CFCs 在平流层受强烈紫 外线照射而分解产生氯，氯会与臭氧反应，生成氧化氯自由基(ClO)： Cl+O3ClO+O2 ClO+OCl+O2 即 O3+O33O2 由此可见，氯在分解臭氧的反应中作为催化剂以促使较臭氧反应成氧，而氯在反应中循环出现，因此少量的氯在重新分配的过 程中，就能造成大量的臭氧分解。 4、汽车尾气最主要的成份都有哪些？分析各成份具有的潜在危害。 成份：CO、CHx、NOx、SO2、烟尘微粒(重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气(甲醛等)。 最主要的危害：形成光化学烟雾。 CO：导致组织缺氧，引起头痛等； NOx：进入肺泡形成亚硝酸和硝酸，造成肺气肿。亚硝酸盐造成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。 CHx：多环芳烃、苯并芘等致癌物。离公路越近，汽车流量越大，肺癌死亡率越高； 铅化合物：干扰血红素的合成，引起贫血；损害神经系统，引起脑损伤；影响儿童生长和智力发育。5、试述大气中 CO2 等气体浓度上升，引起温室效应的原因。 CO2 起单向过滤器作用，可吸收地面辐射出的红外光，把能量截留于大气中，从而使大气温度升高，即温室效应。 6、试比较伦敦烟雾和洛杉矶光化学烟雾的区别。项目 概况 污染物 燃料 季节 气温 湿度 日光 臭氧浓度 出现时间 伦敦型 较早(1873 年),已多次出现 颗粒物、SO2、硫酸雾等 煤 冬 低（4以下） 高 弱 低 白天夜间连续 洛杉矶型 较晚(1946 年),发生光化学反应 碳氢化合物、NOX、O3、PAN、醛类 汽油、煤油、石油 夏、秋 高（24以上） 低 强 高 白天7、说明臭氧层破坏的原因和机理。人类活动排入大气中的一些物质进入平流层与那里的臭氧发生化学反应，导致臭氧耗损，使臭氧浓度减少的现象被称作臭氧层 破坏或臭氧层损耗。 消耗臭氧层的物质，在大气的对流层中是非常稳定的，因此这类物质可以扩散到大气的各个部位，但是到 了平流层后，就会被太阳的紫外辐射分解，释放出活性很强的游离氯原子或溴原子，参与导致臭氧损耗的一系列化学反应：游 离的氯原子或溴原子与 O3 分子反应，产生氯或溴的一氧化物，夺走 O3 分子的一个氧原子，使之变成氧分子。氯或溴的一氧化 物与游离的氧原子反应，释放“夺来”的氧原子，形成更多的氧分子和游离氯原子或游离溴原子，新的游离氯原子或溴原子重新与其它 O3 分子反应，再度生成 O2 分子和氯或溴的一氧化物，这样的反应循环不断，每个游离氯原子或溴原子可以破坏约 10 万个 O3 分子，这就是氯氟烷烃或溴氟烷烃破坏臭氧层的原因。 ；3、试述水体中汞甲基化的途径及影响因素，写出有关反应式。 甲基钴氨素是金属甲基化过程中甲基基团的重要来源，当含汞废水排入水体后，无机汞被颗粒物吸着沉入水底，通过为生物体 内的甲基钴氨酸转移酶进行汞的甲基化转变，此时汞的氧化态出现，故甲基钴氨素为二价汞离子提供的甲基基团只能是甲基负 + + 离子，反应如下：CH3CoB12+Hg2 +H2O H2OCoB12 +CH3Hg 辅酶甲基钴氨素把 CH3- 传递给 Hg2+（CH3Hg+） ，本身变为 水合钴胺 ，后者再经还原失水变为五配位一价钴氨素，最后，辅酶甲基四氢叶酸（THFACH3）将 CH3+ 转于五配位 素（H2OCoB12） 钴氨素，完成甲基钴氨素的再生，使 Hg 的甲基化继续进行，形成一个循环过程。 天然水体含氧量，与甲基形成配合物的能力。 4、为什么水体 pH 较低时，鱼体内积累的甲基汞含量较高？ + 汞的甲基化产物有一甲基汞和二甲基汞，一甲基汞可因氯化物浓度和 pH 值的不同而形成氯化甲基汞。CH3Hg +Cl CH3HgCl + CH3HgCl+H2OCH3HgOH+ Cl +H 汞的甲基化在好氧条件下，主要转化为一甲基汞，在弱酸性水体中，二甲基汞也可以转化为一甲 基汞，它为水溶性物质，易被生物吸收而进入食物链。根据生物放大效应,鱼体内积累的甲基汞含量较高。 2、进入土壤的农药是怎样迁移转化的？ 1)农药在土壤中迁移：主要有扩散和质体流动。 扩散是由于分子的热能引起分子的不规则运动而使物质发生转移的过程。污染物由高浓度向低浓度迁移。影响农药在土壤中扩 散的主要因素：土壤水分含量、吸附、土壤孔隙度、温度、农药本身性质等。 质体流动：是由水或土壤微粒或者两者共同作用的结果。农药在水中的溶解度大，或能悬浮在水中，或以气态存在，则迁移距 离大。 农药在土壤中降解: 主要有光化学降解、化学降解、微生物降解。 3、举例说明影响土壤中农药残留量的因素。土壤的污染程度可用残留性来表示。农药的残留性主要与其理化性质、药剂用量、植被以及土壤类型、结构、酸碱度、含水量、金属离子及有机质含量、微生物种类、数量等有关。 1、 为什么 Hg2+和 CH3Hg+在人体内能长期滞留？ 这是由于汞可以与生物体内的高分子结合,形成稳定的有机汞络合物,就很难排出体外.此外,烷基汞具有高脂溶性,且它在生 物体内分解速度缓慢(其分解半衰期约为 70d),因而会在人体内长期滞留. Hg2+和 CH3Hg+ 可以与羟基,组氨酸,半胱氨酸,白蛋白形成络合物.甲基汞能与许多有机配位体基团结合,如 COOH,NH2,SH,以及OH 等。 。 2、 简述多氯联苯在环境中的主要分布、迁移与转化规律。 多氯联苯的来源与分布:它可作为变压器和 电容器内的绝缘流体;在热传导系统和水力系统中作介质;在配制润滑油,切削 油, 农药,油漆,油墨,复写纸,粘胶剂,封闭剂等中作添加剂;在塑料中作增 塑剂. 多氯联苯在环境中的迁移与转化: PCBs 主要在使用和处理过程中,通过挥发进入大气,然后经干,湿沉降转 入湖泊和海洋.转 多氯联苯在环境中的 入水体的 PCBs 极易被颗粒物所吸附,沉入沉积物,使 PCBs 大量存在于沉积物中.多氯联苯由于化学惰性而成为环境中的持久性 污染物. 它在环境中的主要转 化途径是光化学分解和生物转化. 光化学分解: PCBs 的光解反应与溶剂有关:加 PCBs 用甲醇 作溶剂光解时,除生成脱氯 产物外,还有氯原子被甲氧基取代的产物生成;而用环己烷作溶剂时,只有脱氯 的产物.此外,PCBs 光降 解时,还发现有氯化氧芴和脱氯偶联产物生成. 生物转化:从单氯到四氯代联苯均可被微生物降解. 高取代的多氯 联苯不易被 生物降解. PCBs 除了可在动物体内积累外,还可以通过代谢作用发生转化. 3、 表面活性剂对环境和人体健康的危害是什么？ 水的感观状况受到影响，活性剂污染了水源后，用一般的方法不易清除，在水源受洗涤剂严重污染的地方，自来水中也出 现大量泡沫 由于洗涤剂中含有大量的聚磷酸盐作为增净剂，使废水含有大量的磷，是造成水体富营养化的重要原因。 表面活性剂可以促进水体中石油和多氯联苯等不溶性有机物的乳化、分散、增加废水处理的难度。 由于阳离子表面活性剂具有一定的杀菌能力，在浓度高时，可能破坏水体微生物的群落。 4. 什么是逆温现象？有何利弊？其对大气污染物的迁移有什么影响？举例说明。 逆温是环境中很重要的大气现象，许多严重的污染事件都与之有关；逆温现象可分为：辐射逆温、平流逆温、地形逆温、 融雪逆温、下沉逆温和锋面逆温等。其利弊简述如下： 利：可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动； 逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了 能见度，使飞行更加安全。 弊：不利于大气污染物的扩散，对空气质量产生很大影响； 阻碍空气的垂直对流运动，妨碍烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，有利于雾的形成并使能见度变差，使大气污染 更为严重。 逆温现象常发生在较低气层中，气层稳定性强，阻碍大气作垂直运动，不利于大气中污染物的扩散，导致排放的气体污染 物累积并产生污染事故。20 世纪世界 6 起严重的大气污染事件都与逆温有关，比如多诺拉事件、伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学 烟雾事件等。5、植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？ 1. 包括：细胞壁钝化、跨膜运输减少、主动外排、区域化分布、螯合、合成逆境蛋白等，其中最主要、最普遍的机制是通过 诱导金属配位体的合成。 植物体内存在多种金属配位体，主要包括：有机酸、氨基酸、植物螯合肽(PCs)和植物金属硫蛋白(MTs)；金属配位体与金属 离子配位结合后，细胞内的金属即以非活性态存在，或形成金属配位复合体转运到液泡中，降低原生质体中游离态金属的浓度。5. 什么是环境问题？请简述当今人类面临的环境问题。 环境问题是指由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量变化，以及这种变化对人类的生产、生活和健康造成的影响。 人类在改造自然环境和创建社会环境的过程中，人类与环境不断地相互影响和作用，产生环境问题。环境问题主要分为两大类： 一类是自然演变和自然灾害引起的原生环境问题，也叫第一环境问题，如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、泥石流等； 一类是人类活动引起的次生环境问题，也叫第二环境问题和“公害”，次生环境问题一般又分为环境污染和环境破坏两大类。 到目前为止已经威胁人类生存并已被人类认识到的环境问题主要有：全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、淡水资源危机、能源 短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、物种加速灭绝、垃圾成灾、有毒化学品污染等。 6. 重金属污染的特点、致毒机理是什么？目前人们最为关注的有哪些 请举例说明。 污染特点：形态多变，迁移转化形式多；金属有机态的毒性大于金属无机态；价态不同毒性不同；金属羰基化合物常常剧 毒；在水体中的迁移以悬浮物和沉积物为主要载体；重金属的物理化学行为多具有可逆性；生物摄取重金属是积累性的。 致毒机理：重金属在人体内主要影响新陈代谢过程或体内的酶系统。 汞：甲基汞非常容易与蛋白质、氨基酸类物质起作用，因此而具有亲脂性，能在生物体内长期滞留并积累富集，其毒性比无机 汞大 100 倍； 镉：使肾脏中 VD(VD 为固醇类衍生物，有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素)的活性受到抑制，进而妨碍十二指肠中钙结合蛋 白的生成，干扰骨质上钙的正常沉积；影响骨胶原的正常代谢(关节、韧带等联系各个骨块的结缔组织有润滑、保护、强化的功 能)； 砷：砷离子与酶蛋白的巯基和羟基结合，使酶失去活性； 铅：主要抑制细胞内含巯基的酶，而使人体的生化和生理功能发生障碍，引起小动脉痉挛损伤毛细血管内皮细胞，影响能量代 谢导致卟啉代谢紊乱阻碍高铁血红蛋白的合成，改变红细胞及其膜的正常性能，阻抑肌肉内磷酸肌酸的再合成等从而出现一系 列病理变化，其中以神经系统肾脏造血系统和血管等方面的改变更为显著。 重金属污染一旦形成，很难消除，其危害性长期存在。目前，人们最为关注的重金属包括： 汞、镉、铅、砷、铬等。8. 什么是水体富营养化 应该如何防止？ 水体富营养化：指在人类活动的影响下，N、P 等植物所需的营养元素大量进入水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖， 水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。 防治措施：水体富营养化防治复杂，但可遵循以下原理：控制外源性营养物质的输人，从控制人为污染着手，对污水排放 源定期作系统监测，为采取控制措施提供依据；减少内源性营养物质的负荷，这要根据氮、磷元素在水体中不同的存在形式采 取不同的方法，如物理方法、化学方法、生物方法等。2、试述水体中有机污染物的迁移转化途径。 一、分配作用（吸附） Lambert 研究了农药在土壤-水间的分配，认为当土壤有机质含量在 0.5-40%范围内其分配系数与沉积物中有机质的含量成正比。 Karickhoff 研究了芳烃和氯代烃在水中沉积物中的吸着现象， 发现当颗粒物大小一致时其分配系数与有机质的含量成正相关； 即， 沉积物对非离子有机物的吸附等温线为直线关系。 二、挥发作用 许多有机物，特别是卤代脂肪烃和芳香烃，都具有挥发性，从水中挥发到大气中后，其对人体健康的影响加速，如 CH2Cl2 等。 挥发作用是指有机物质从溶解态转向气态的过程。挥发速率与有毒物的性质和水体特征有关。 三、水解作用 1.水解作用是有机物与水之间最重要的反应。在反应 中，化合物的官能团 X和水中的 OH发生交换： 影响水解速率的因素在任一水溶液中，总有 H2O、H+和 OH-，所以有机物的水解速率是其中性水解(H2O)、酸催化水解(H+)和 碱催化水解(OH-)的速率之和。 四、光解作用 光解作用是真正意义上的有机物分解过程，因为它不可逆的改变了有机物的分子结构。污染物的光解速率依赖于许多化学和环 境因素，其中主要取决于太阳光的辐射。光解过程一般可分为三类： a.直接光解 b.光敏化反应 c.光氧化反应 五、生物降解作用 生物降解是引起有机污染物分解的最重要的环境过程之一。 水环境中有机物的生物降解，依赖于微生物通过酶催化反应分解有机物。微生物降解的特点：微生物个体微小，比表面大，代 谢速度快。微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样。 微生物的降解酶，微生物能合成各种降解酶，酶具有专一性，对环境中的污染物，可通过其灵活的代谢控制机制而降解转化之。 微生物繁殖快，易变异，适应性强。10试述有机磷农药在环境中的主要转化途径，并举例说明其原理。 有机磷农药在环境中转化途径有非生物降解和生物降解。（1）有机磷农药的非生物降解 吸附催化水解：吸附催化水解是有机磷农药在土壤中降解的主要途径。如地亚农等硫代硫酸酯的水解反应如下光降解：有机磷农药可发生光降解反应，如辛硫磷在 253.7nm 的紫外光下照射 30 小时，其光解产物如下（2）有机磷农药的生物降解 有机磷农药在土壤中被微生物降解是它们转化的另一条重要途径。化学农药对土壤微生物有抑制作用。同时，土壤微生物也会利用有机农药为