环境化学课后题

1 1 1 何谓大气温度层结 何谓大气温度层结 答 静大气的温度在垂直方向上的分布 称为大气温度层结 答 静大气的温度在垂直方向上的分布 称为大气温度层结 2 2 逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响 逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响 答 逆温对大气垂直对流运动形成巨大障碍 地面气流不易上升 使地面污染答 逆温对大气垂直对流运动形成巨大障碍 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 源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散 3 3 何谓大气垂直递减率和干绝热垂直递减率 如何用其判断大气稳定度 何谓大气垂直递减率和干绝热垂直递减率 如何用其判断大气稳定度 答 随高度升高气温的降低率称为大气的垂直递减率 用答 随高度升高气温的降低率称为大气的垂直递减率 用表示 干空气在上表示 干空气在上 升时温度降低值与上升高度的比 称为干绝热垂直递减率 用升时温度降低值与上升高度的比 称为干绝热垂直递减率 用表示 若表示 若 大气是不稳定的 大气是不稳定的 大气处于平衡状 大气处于平衡状 d d d 态 态 4 4 影响大气中污染物迁移的主要因素是什么 影响大气中污染物迁移的主要因素是什么 答 主要有空气的机械运动 如风和湍流 由于天气形势和地理地势造成的逆答 主要有空气的机械运动 如风和湍流 由于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等 温现象 以及污染物本身的特性等 5 5 大气中有哪些重要的吸光物质 其吸光特征是什么 大气中有哪些重要的吸光物质 其吸光特征是什么 答 答 氧分子和氮分子 氧分子和氮分子 240nm240nm 以下的紫外光可引起以下的紫外光可引起 O O2 2的光解 的光解 N N2 2只对低于只对低于 120nm120nm 的光有明显的吸收 的光有明显的吸收 臭氧 主要吸收来自太阳波长小于臭氧 主要吸收来自太阳波长小于 290nm290nm 的紫外光 的紫外光 NO NO2 2 是城市大气中重要的吸光物质 在低层大气中可以吸收全部来自太阳的 是城市大气中重要的吸光物质 在低层大气中可以吸收全部来自太阳的 紫外光和部分可见光 紫外光和部分可见光 亚硝酸和硝酸 亚硝酸和硝酸 HNOHNO2 2可以吸收可以吸收 300nm300nm 以上的光而离解 以上的光而离解 HNOHNO3 3对于波长对于波长 120 335nm120 335nm 的辐射均有不同程度的吸收 的辐射均有不同程度的吸收 二氧化硫 由于二氧化硫 由于 SOSO2 2的键能较大 的键能较大 240 400nm240 400nm 的光不能使其离解 只能生成激的光不能使其离解 只能生成激 发态的发态的 SOSO2 2 参与许多光化学反应 参与许多光化学反应 甲醛 对甲醛 对 260 360nm260 360nm 波长范围的光有吸收 醛类的光解是大气中波长范围的光有吸收 醛类的光解是大气中 HOHO2 2的重要的重要 来源之一 来源之一 卤代烃 以卤代甲烷对大气污染化学作用最大 在紫外光照射下 其卤素原卤代烃 以卤代甲烷对大气污染化学作用最大 在紫外光照射下 其卤素原 子离解 若卤代甲烷中含有一种以上的卤素 则断裂的是最弱的键 高能量的子离解 若卤代甲烷中含有一种以上的卤素 则断裂的是最弱的键 高能量的 短波长紫外光照射 可能发生两个键断裂 应断两个最弱键 即使是最短波长短波长紫外光照射 可能发生两个键断裂 应断两个最弱键 即使是最短波长 的光 三键断裂也不常见 的光 三键断裂也不常见 6 6 太阳的发射光谱和地面测得的太阳光谱有何不同 为什么 太阳的发射光谱和地面测得的太阳光谱有何不同 为什么 答 因为在太阳光到达地面的过程中 大气中的各种物质对太阳光进行了不同答 因为在太阳光到达地面的过程中 大气中的各种物质对太阳光进行了不同 程度的吸收 程度的吸收 书上没有答案 个人猜测 书上没有答案 个人猜测 7 7 大气中有哪些重要自由基 其来源如何 书上有很多反应方程式 很麻烦 大气中有哪些重要自由基 其来源如何 书上有很多反应方程式 很麻烦 没有一一列出 没有一一列出 答 答 HO HO 主要来自于 主要来自于 O O3 3 HNOHNO2 2的光离解 以及的光离解 以及 H H2 2O O2 2的光离解 的光离解 HO HO2 2 主要来源于醛的光离解 尤其是甲醛 亚硝酸酯和 主要来源于醛的光离解 尤其是甲醛 亚硝酸酯和 H H2 2O O2 2的光解也会的光解也会 导致生成导致生成 HOHO2 2 R R 大气中存在量最多的烷基是甲基 主要来源于乙醛和丙酮的光解 大气中存在量最多的烷基是甲基 主要来源于乙醛和丙酮的光解 O O 和和 HOHO 与烃类发生与烃类发生 H H 摘除反应时也可生成烷基自由基 摘除反应时也可生成烷基自由基 RO RO 甲烷基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解 甲烷基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解 RO RO2 2 过氧烷基都是由烷基与空气中的氧气结合而形成的 过氧烷基都是由烷基与空气中的氧气结合而形成的 8 8 大气中有哪些重要含氮化合物 说明它们的天然和人为来源及对环境的污染 大气中有哪些重要含氮化合物 说明它们的天然和人为来源及对环境的污染 2 答 大气中主要含氮化合物有答 大气中主要含氮化合物有 N N2 2O O NONO NONO2 2 NHNH3 3 HNOHNO2 2 HNOHNO3 3 亚硝酸酯 硝 亚硝酸酯 硝 酸酯 亚硝酸盐 硝酸盐和铵盐等 酸酯 亚硝酸盐 硝酸盐和铵盐等 氧化亚氮 氧化亚氮 N N2 2O O 主要来自天然源 即环境中的含氮化合物在微生物作用 主要来自天然源 即环境中的含氮化合物在微生物作用 下分解而产生 其惰性很大 在对流层中稳定 但进入平流层中会吸收紫外光下分解而产生 其惰性很大 在对流层中稳定 但进入平流层中会吸收紫外光 光解产生光解产生 NONO 会对臭氧层起破坏作用 土壤中的含氮化肥经微生物分解可产生 会对臭氧层起破坏作用 土壤中的含氮化肥经微生物分解可产生 N N2 2O O 这是人为产生 这是人为产生 N N2 2O O 的原因之一 的原因之一 大气污染化学中所说的氮氧化物通常主要指一氧化氮和二氧化氮 用大气污染化学中所说的氮氧化物通常主要指一氧化氮和二氧化氮 用 NONOx x 表示 它们的天然源主要是生物有机体腐败过程中微生物将有机氮转化为表示 它们的天然源主要是生物有机体腐败过程中微生物将有机氮转化为 NONO NONO 继续被氧化为继续被氧化为 NONO2 2 另外 有机体中的氨基酸分解产生的氨也可被 另外 有机体中的氨基酸分解产生的氨也可被 HOHO 氧氧 化成化成 NONOx x NONOx x的人为来源主要是矿物燃料的燃烧 城市大气中的的人为来源主要是矿物燃料的燃烧 城市大气中的 NONOx x主要来自主要来自 汽车尾气和一些固定排放源 矿物燃料燃烧过程中所产生的汽车尾气和一些固定排放源 矿物燃料燃烧过程中所产生的 NONOx x以以 NONO 为主 通为主 通 常占常占 90 90 以上 其余为以上 其余为 NONO2 2 9 9 叙述大气中 叙述大气中 NONO 转化为转化为 NONO2 2的各种途经 的各种途经 答 答 以以 O O3 3为氧化剂 为氧化剂 NO ONO O3 3 NO NO2 2 O O2 2 在在 HOHO 与烃反应时 与烃反应时 HOHO 可从烃中摘除一个可从烃中摘除一个 H H 而形成烷基自由基 该自由而形成烷基自由基 该自由 基与大气中的基与大气中的 O O2 2结合生成结合生成 RORO2 2 RORO2 2具有氧化性 可将具有氧化性 可将 NONO 氧化成氧化成 NONO2 2 RH HO R HRH HO R H2 2O O R OR O2 2 RO RO2 2 NO RONO RO2 2 NO NO2 2 RO RO 上一步生成的上一步生成的 RORO 可进一步与可进一步与 O O2 2反应 反应 O O2 2从从 RORO 中靠近中靠近 O O 的次甲基中摘除的次甲基中摘除 一个一个 H H 生成 生成 HOHO2 2和相应的醛 和相应的醛 RO ORO O2 2 R R CHO HO CHO HO2 2 HOHO2 2 NO HO NO NO HO NO2 2 HO HO 和和 RORO 也可与也可与 NONO 直接反应生成亚硝酸或亚硝酸酯 直接反应生成亚硝酸或亚硝酸酯 HO NO HNOHO NO HNO2 2 RO NO RONORO NO RONO 而而 HNOHNO2 2和和 RONORONO 都极易光解产生都极易光解产生 NONO2 2 1010 大气中有哪些重要的碳氢化合物 它们可发生哪些重要的光化学反应 大气中有哪些重要的碳氢化合物 它们可发生哪些重要的光化学反应 答 答 甲烷甲烷 石油烃石油烃 这个字电脑上找不着 类 这个字电脑上找不着 类 芳香烃 芳香烃 1111 碳氢化合物参与的光化学反应对各种自由基的形成有什么贡献 碳氢化合物参与的光化学反应对各种自由基的形成有什么贡献 答 答 1212 说明光化学烟雾现象 解释污染物与产物的日变化曲线 并说明光化学烟 说明光化学烟雾现象 解释污染物与产物的日变化曲线 并说明光化学烟 雾产物的性质与特征 雾产物的性质与特征 答 含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气 在阳光照射下发生光化答 含有氮氧化物和碳氢化合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 烟雾污染现象 称为光化学烟雾 由污染物与产物的日变化曲线可以看出 烃和由污染物与产物的日变化曲线可以看出 烃和 NONO 的最大值发生在早晨交的最大值发生在早晨交 通繁忙时刻 这时通繁忙时刻 这时 NONO2 2浓度很低 随着太阳辐射的增强 浓度很低 随着太阳辐射的增强 NONO2 2 O O3 3的浓度迅速增的浓度迅速增 大 中午时已达到较高浓度 它们的峰值通常比大 中午时已达到较高浓度 它们的峰值通常比 NONO 峰值晚出现峰值晚出现 4 5h4 5h 由此可 由此可 以推断以推断 NONO2 2 O O3 3和醛是在阳光照射下由大气光化学反应而产生的 属于二次污染和醛是在阳光照射下由大气光化学反应而产生的 属于二次污染 3 物 早晨由汽车排放出来的尾气是产生这些光化学反应的直接原因 傍晚交通物 早晨由汽车排放出来的尾气是产生这些光化学反应的直接原因 傍晚交通 繁忙时刻 虽然仍有较多汽车尾气排放 但由于日光已较弱 不足以引起光化繁忙时刻 虽然仍有较多汽车尾气排放 但由于日光已较弱 不足以引起光化 学反应 因而不能产生光化学烟雾现象 学反应 因而不能产生光化学烟雾现象 用光化学烟雾形成的机制解释图中各条曲线 清晨 大量的碳氢化合物和用光化学烟雾形成的机制解释图中各条曲线 清晨 大量的碳氢化合物和 NONO 由汽车尾气及其他污染源排放到大气中 由于夜间由汽车尾气及其他污染源排放到大气中 由于夜间 NONO 被氧化的结果 大气被氧化的结果 大气 中已存在少量的中已存在少量的 NONO2 2 在日出时 在日出时 NONO2 2光解生成光解生成 O O 随之发生一系列次级反应 随之发生一系列次级反应 所产生的所产生的 HOHO 开始氧化碳氢化合物 进而与空气中的开始氧化碳氢化合物 进而与空气中的 O O2 2作用而生成作用而生成 HOHO2 2 RORO2 2和和 RC O ORC O O2 2等自由基 它们有效地将等自由基 它们有效地将 NONO 氧化为氧化为 NONO2 2 于是 于是 NONO2 2浓度上升 碳氢化合浓度上升 碳氢化合 物与物与 NONO 浓度下降 当二氧化氮浓度达到一定值时 浓度下降 当二氧化氮浓度达到一定值时 O O3 3开始积累 又由于自由基开始积累 又由于自由基 与与 NONO2 2所发生的终止反应使所发生的终止反应使 NONO2 2增长受到限制 当增长受到限制 当 NONO 向向 NONO2 2转化速率等于自由转化速率等于自由 基与基与 NONO2 2的反应速率时 的反应速率时 NONO2 2浓度达到极大 此时浓度达到极大 此时 O O3 3仍不断地增加着 当仍不断地增加着 当 NONO2 2浓浓 度下降到一定程度时 其光解而产生的度下降到一定程度时 其光解而产生的 O O 量不断减少 于是就会减少量不断减少 于是就会减少 O O3 3生成速生成速 度 当度 当 O O3 3的增加与其消耗达到平衡时 的增加与其消耗达到平衡时 O O3 3浓度达到最大 下午 因日光减弱 浓度达到最大 下午 因日光减弱 NONO2 2光解受到限制 于是反应趋于缓慢 产物浓度相继下降 光解受到限制 于是反应趋于缓慢 产物浓度相继下降 光化学烟雾是高浓度氧化剂的混合物 也称为氧化烟雾 光化学烟雾的特光化学烟雾是高浓度氧化剂的混合物 也称为氧化烟雾 光化学烟雾的特 征是 烟雾呈蓝色 具有强氧化性 能使橡胶开裂 刺激人的眼睛 伤害植物征是 烟雾呈蓝色 具有强氧化性 能使橡胶开裂 刺激人的眼睛 伤害植物 的叶子 并使大气能见度降低 其刺激物浓度的高峰在中午和午后 污染区域的叶子 并使大气能见度降低 其刺激物浓度的高峰在中午和午后 污染区域 往往在污染源的下风向几十到几百公里处 往往在污染源的下风向几十到几百公里处 1313 说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用 说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用 回答得较简单 回答得较简单 答 在光化学反应中 自有基反应占很重要的地位 自由基的引发反应主要是答 在光化学反应中 自有基反应占很重要的地位 自由基的引发反应主要是 由由 NONO2 2和醛光解而引起的 而碳氢化合物的存在是自由基转化和增值的根本原和醛光解而引起的 而碳氢化合物的存在是自由基转化和增值的根本原 因 因 1414 何谓有机物的反应活性 如何将有机物按反应活性分类 何谓有机物的反应活性 如何将有机物按反应活性分类 答 有机物反应活性表示某有机物通过反应生成产物的能力 可以用有机化合答 有机物反应活性表示某有机物通过反应生成产物的能力 可以用有机化合 物与物与 HOHO 之间的反应速度常数来反映碳氢化合物的反应活性 之间的反应速度常数来反映碳氢化合物的反应活性 1515 简述大气中 简述大气中 SOSO2 2氧化的几种途径 氧化的几种途径 答 答 1 1 SOSO2 2的气相氧化 的气相氧化 SO SO2 2的直接光氧化 低层大气中的直接光氧化 低层大气中 SOSO2 2吸收紫外光后吸收紫外光后 形成激发态的形成激发态的 SOSO2 2分子 直接氧化成分子 直接氧化成 SOSO3 3 SO SO2 2被自由基氧化 被自由基氧化 SO SO2 2被氧原子被氧原子 氧化 氧化 2 2 SOSO2 2的液相氧化 的液相氧化 SOSO2 2被水吸收后 被水吸收后 被被 O O3 3 H H2 2O O2 2氧化 氧化 金属离子对金属离子对 SOSO2 2液相氧化具有催化作用 液相氧化具有催化作用 1616 论述 论述 SOSO2 2液相氧化的重要性 并对各种催化氧化过程进行比较 液相氧化的重要性 并对各种催化氧化过程进行比较 答 大气中存在着少量的水和颗粒物 答 大气中存在着少量的水和颗粒物 SOSO2 2可溶于大气中的水 也可被大气中的可溶于大气中的水 也可被大气中的 颗粒物所吸附 并溶解在颗粒物表面所吸附的水中 在水中 颗粒物所吸附 并溶解在颗粒物表面所吸附的水中 在水中 SOSO2 2被氧化而生成被氧化而生成 硫酸 从而形成酸雨或硫酸烟雾 硫酸与大气中的硫酸 从而形成酸雨或硫酸烟雾 硫酸与大气中的 NHNH4 4 等阳离子结合生成硫酸等阳离子结合生成硫酸 盐气溶胶 盐气溶胶 当当 pHpH 低于低于 4 4 或或 5 5 时 时 H H2 2O O2 2是使是使 S S 氧化为硫酸盐的重要途径 氧化为硫酸盐的重要途径 pH 5pH 5 或或 更大时 更大时 O O3 3的氧化作用比的氧化作用比 H H2 2O O2 2快快 1010 倍 而在高倍 而在高 pHpH 下 下 FeFe 和和 MnMn 的催化氧化作的催化氧化作 用可能是主要的 在所研究的浓度范围内 用可能是主要的 在所研究的浓度范围内 HNOHNO2 2 NONO2 2 和 和 NONO2 2在所有在所有 pHpH 条件条件 下对下对 S S 的氧化作用都不重要 的氧化作用都不重要 1717 说明酸雨形成的原因 说明酸雨形成的原因 答 大气中的答 大气中的 SOSO2 2和和 NONOx x经氧化后溶于水形成硫酸 硝酸和亚硝酸 这是造成降经氧化后溶于水形成硫酸 硝酸和亚硝酸 这是造成降 水水 pHpH 降低的主要原因 降低的主要原因 回答得较简单 不知是否全面 回答得较简单 不知是否全面 1818 确定酸雨 确定酸雨 pHpH 界限的依据是什么 界限的依据是什么 4 答 在未被污染的大气中 可溶于水且含量比较大的酸性气体是答 在未被污染的大气中 可溶于水且含量比较大的酸性气体是 COCO2 2 如果只 如果只 把把 COCO2 2作为影响天然降水作为影响天然降水 pHpH 的因素 根据的因素 根据 COCO2 2的全球大气浓度的全球大气浓度 330mL m330mL m3 3与纯水与纯水 的平衡 的平衡 COCO2 2 g H g H2 2O OCOCO2 2 H H2 2O O H K COCO2 2 H H2 2O OH H HCO HCO3 3 1 K HCOHCO3 3 H H CO CO3 32 2 2 K 式中 式中 K KH H COCO2 2水合平衡常数 即亨利系数 水合平衡常数 即亨利系数 K K1 1 K K2 2 分别为二元酸分别为二元酸 COCO2 2 H H2 2O O 的一级和二级电离常数 的一级和二级电离常数 它们的表达式为 它们的表达式为 2 22 H CO COH O K p 3 1 22 HHCO K COH O 2 3 2 3 HCO K HCO 各组分在溶液中的浓度为 各组分在溶液中的浓度为 CO CO2 2 H H2 2O KO KH H 2 CO p 2 1 122 3 HCO K K p K COH O HCO HH 2 122 23 32 HCO KK K p KHCO CO HH 按电中性原理有 按电中性原理有 H H OH OH HCO HCO3 3 2 CO 2 CO3 32 2 将将 H H HCO HCO3 3 和和 CO CO3 32 2 代入上式 得 代入上式 得 22 112 2 2 HCOHCO W K K pK K K p K H HHH H H 3 3 K Kw w K KH HK K1 1 H H 2 2 K KH HK K1 1 0 0 2 CO p 2 CO p 式中 式中 COCO2 2在大气中的分压 在大气中的分压 2 CO p K Kw w 水的离子积 水的离子积 在一定温度下 在一定温度下 K Kw w K KH H K K1 1 K K2 2 都有固定值 并可测得 将这些已知都有固定值 并可测得 将这些已知 2 CO p 数值代入上式 计算结果得数值代入上式 计算结果得 pH 5 6pH 5 6 多年来国际上一直将此值看作未受污染的大气水多年来国际上一直将此值看作未受污染的大气水 pHpH 的背景值 把的背景值 把 pHpH 为为 5 65 6 作为判断酸雨的界限 作为判断酸雨的界限 PHPH 小于小于 5 65 6 的降雨称为酸雨 的降雨称为酸雨 1919 论述影响酸雨形成的因素 论述影响酸雨形成的因素 答 答 1 1 酸性污染物的排放及其转化条件 降水酸度的时空分布与大气中 酸性污染物的排放及其转化条件 降水酸度的时空分布与大气中 SOSO2 2 和降水中和降水中 SOSO4 42 2 浓度时空分布存在着一定的相关性 即某地 浓度时空分布存在着一定的相关性 即某地 SOSO2 2污染严重 降水污染严重 降水 中中 SOSO4 42 2 浓度就高 降水的 浓度就高 降水的 pHpH 就低 就低 5 2 2 大气中的氨 降水 大气中的氨 降水 pHpH 决定于硫酸 硝酸与决定于硫酸 硝酸与 NHNH3 3以及碱性尘粒的相互关以及碱性尘粒的相互关 系 系 NHNH3 3是大气中唯一的常见气态碱 由于它易溶于水 能与酸性气溶胶或雨水是大气中唯一的常见气态碱 由于它易溶于水 能与酸性气溶胶或雨水 中的酸起中和作用 从而降低了雨水的酸度 在大气中 中的酸起中和作用 从而降低了雨水的酸度 在大气中 NHNH3 3与硫酸气溶胶形成与硫酸气溶胶形成 中性的硫酸铵或硫酸氢铵 中性的硫酸铵或硫酸氢铵 SOSO2 2也可由于与也可由于与 NHNH3 3反应而减少 从而避免了进一步反应而减少 从而避免了进一步 转化成硫酸 有人提出 酸雨严重的地区正是酸性气体排放量大并且大气中转化成硫酸 有人提出 酸雨严重的地区正是酸性气体排放量大并且大气中 NHNH3 3含量少的地区 含量少的地区 3 3 颗粒物酸度及其缓冲能力 颗粒物对酸雨的形成有两方面的作用 颗粒物酸度及其缓冲能力 颗粒物对酸雨的形成有两方面的作用 一是所含的金属可催化一是所含的金属可催化 SOSO2 2氧化成硫酸 二是对酸起中和作用 如果颗粒物本氧化成硫酸 二是对酸起中和作用 如果颗粒物本 身是酸性的 就不能起中和作用 研究结果表明 无酸雨地区颗粒物的身是酸性的 就不能起中和作用 研究结果表明 无酸雨地区颗粒物的 pHpH 和缓和缓 冲能力均高于酸雨地区 冲能力均高于酸雨地区 4 4 天气形势的影响 如果气象条件和地形有利于污染物的扩散 则大 天气形势的影响 如果气象条件和地形有利于污染物的扩散 则大 气中污染物浓度降低 酸雨就减弱 反之则加重 气中污染物浓度降低 酸雨就减弱 反之则加重 2020 什么是大气颗粒物的三模态 如何识别各种粒子模 什么是大气颗粒物的三模态 如何识别各种粒子模 答 答 WhitbyWhitby 等人依据大气颗粒物按表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类等人依据大气颗粒物按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 可将大气型的粒度模 并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿 按这个模型 可将大气 颗粒物表示成三种模结构 即爱根核模 颗粒物表示成三种模结构 即爱根核模 0 05 0 05m m 积聚模 积聚模 p D 0 05 0 05m m 22 2m m p D p D 爱根核模主要来源于燃烧过程所产生的一次颗粒物 以及气体分子通过化爱根核模主要来源于燃烧过程所产生的一次颗粒物 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 易于相互碰撞凝结成大粒子而转入积聚模 也可在大气湍流扩散而很不稳定 易于相互碰撞凝结成大粒子而转入积聚模 也可在大气湍流扩散 过程中狠快被其他物质或地面吸收而去除 积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸过程中狠快被其他物质或地面吸收而去除 积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸 汽冷凝再凝聚而长大 这些颗粒物多位二次污染物 其中硫酸盐占汽冷凝再凝聚而长大 这些颗粒物多位二次污染物 其中硫酸盐占 80 80 以上 以上 它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除 以上两种模的颗粒物合称为细粒子 它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除 以上两种模的颗粒物合称为细粒子 粗粒子模的粒子称为粗粒子 它们多由机械过程所产生的扬尘 液滴蒸发 海粗粒子模的粒子称为粗粒子 它们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 因而它们的组成与地面土壤十盐溅沫 火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成 因而它们的组成与地面土壤十 分相近 这些粒子主要靠干沉降和湿沉降过程而去除 从各种模粒子的形成过分相近 这些粒子主要靠干沉降和湿沉降过程而去除 从各种模粒子的形成过 程可看出 细粒子和粗粒子之间一般不会相互转化 程可看出 细粒子和粗粒子之间一般不会相互转化 2121 说明大气颗粒物的化学组成以及污染物对大气颗粒物组成的影响 说明大气颗粒物的化学组成以及污染物对大气颗粒物组成的影响 内容太 内容太 多 很麻烦 多 很麻烦 2222 大气颗粒物中多环芳烃的种类 存在状态以及危害性如何 大气颗粒物中多环芳烃的种类 存在状态以及危害性如何 答 多环芳烃 答 多环芳烃 PAHPAH 是由若干个苯环彼此稠合在一起或是若干个苯环和戊二烯 是由若干个苯环彼此稠合在一起或是若干个苯环和戊二烯 稠合在一起的化合物 它们的蒸汽压由分子中环的多少决定 环多的蒸汽压低 稠合在一起的化合物 它们的蒸汽压由分子中环的多少决定 环多的蒸汽压低 环少的蒸汽压高 因而环少的易于以气态形式存在 环多的则在固相颗粒物中 环少的蒸汽压高 因而环少的易于以气态形式存在 环多的则在固相颗粒物中 大气颗粒物中含量较多 并已证实有较强致癌性的大气颗粒物中含量较多 并已证实有较强致癌性的 PAHPAH 为苯并 为苯并 a a 笓 笓 BaP BaP 其他活化致癌的其他活化致癌的 PAHPAH 有苯并 有苯并 a a 蒽 苯并 蒽 苯并 e e 笓 茚并 笓 茚并 1 1 2 2 3 cd3 cd 荜等 荜等 PAHPAH 大多出现在城市大气中 其中代表性的致癌大多出现在城市大气中 其中代表性的致癌 PAHPAH 含量大约为含量大约为 2020g mg m3 3 有 有 些特殊的大气和废气中含量更高 大气中的些特殊的大气和废气中含量更高 大气中的 PAHPAH 是由存在于燃料或植物中较高是由存在于燃料或植物中较高 级的烷烃在高温下分解而形成的 这些高级烃可裂解为较小的不稳定的分子和级的烷烃在高温下分解而形成的 这些高级烃可裂解为较小的不稳定的分子和 残渣 它们再进一步反应便可生成残渣 它们再进一步反应便可生成 PAHPAH PAHPAH 几乎只在固相中出现 几乎只在固相中出现 PAHPAH 能同大能同大 气中的臭氧 氮氧化物等相互作用而形成二次污染物 甚至有些多环芳烃本身气中的臭氧 氮氧化物等相互作用而形成二次污染物 甚至有些多环芳烃本身 既不致癌 又不致突变 但在可引起光化学烟雾形成的条件下 生成了致癌 既不致癌 又不致突变 但在可引起光化学烟雾形成的条件下 生成了致癌 致突变化合物 致突变化合物 6 2323 何谓温室效应和温室气体 何谓温室效应和温室气体 答 答 COCO2 2如温室的玻璃一样 它允许来自太阳的可见光射到地面 也能阻止地面如温室的玻璃一样 它允许来自太阳的可见光射到地面 也能阻止地面 重新辐射出来的红外光返回外空间 因此 重新辐射出来的红外光返回外空间 因此 COCO2 2起着单向过滤器的作用 大气中起着单向过滤器的作用 大气中 的的 COCO2 2吸收了地面辐射出来的红外光 把能量截留于大气之中 从而使大气温吸收了地面辐射出来的红外光 把能量截留于大气之中 从而使大气温 度升高 这种现象称为温室效应 能够引起温室效应的气体 称为温室气体 度升高 这种现象称为温室效应 能够引起温室效应的气体 称为温室气体 2424 说明臭氧层破坏的原因和机理 说明臭氧层破坏的原因和机理 答 臭氧层破坏的原因 人类活动范围扩大到平流层 超音速飞机向平流层中答 臭氧层破坏的原因 人类活动范围扩大到平流层 超音速飞机向平流层中 排放出水蒸气 氮氧化物等污染物 制冷剂 喷雾剂等惰性物质的广泛应用 排放出水蒸气 氮氧化物等污染物 制冷剂 喷雾剂等惰性物质的广泛应用 会使这些物质长时间地滞留在对流层中 在一定条件下 会进入平流层从而破会使这些物质长时间地滞留在对流层中 在一定条件下 会进入平流层从而破 坏臭氧层 坏臭氧层 臭氧层破坏的机理 臭氧层破坏的机理 臭氧层的消耗过程 其一为光解 主要是吸收波长为臭氧层的消耗过程 其一为光解 主要是吸收波长为 210nm 210nm 290nm 290nm 的的 紫外光的光解 紫外光的光解 32 OhOO 另一个消耗过程是 另一个消耗过程是 32 2OOO 正常情况下 臭氧的损耗和生成过程同时存在 处于动态平衡 臭氧浓度正常情况下 臭氧的损耗和生成过程同时存在 处于动态平衡 臭氧浓度 保持恒定 然而 由于水蒸气 氮氧化物 氟氯烃等污染物进入平流层 它们保持恒定 然而 由于水蒸气 氮氧化物 氟氯烃等污染物进入平流层 它们 能加速臭氧损耗过程 破坏臭氧层的稳定状态 这些污染物在加速能加速臭氧损耗过程 破坏臭氧层的稳定状态 这些污染物在加速 O O3 3损耗过程损耗过程 中起催化作用 将直接参加破坏中起催化作用 将直接参加破坏 O O3 3的物种称为活性物种或催化活性物种 已知的物种称为活性物种或催化活性物种 已知 的这类物种有 的这类物种有 NONOx x NONO NONO2 2 HOHOx x H H HOHO HOHO2 2 ClOClOx x ClCl ClOClO 超音速飞机排放的超音速飞机排放的 NONO 是平流层中是平流层中 NONOx x的人为来源 它破坏臭氧层的机理的人为来源 它破坏臭氧层的机理 为 为 总反应总反应 322 NOONOO 22 NOONOO 32 2OOO 平流层中的平流层中的 HOHOx x主要是由主要是由 H H2 2O O CHCH4 4或或 H H2 2与与 O O 反应而生成的 反应而生成的 2 2H OOHO 43 CHOCHHO 2 HOHHO HOHO 破坏破坏 O O3 3的机理为 的机理为 322 HOOHOO 22 HOOHOO 总反应总反应 32 2OOO ClOClOx x的人为来源是制冷剂 如的人为来源是制冷剂 如 F 11 CFClF 11 CFCl3 3 和和 F 12 CFF 12 CF2 2ClCl2 2 等氟氯烃 它等氟氯烃 它 们在波长们在波长 175 220nm175 220nm 的紫外光照射下会产生的紫外光照射下会产生 ClCl 32 CFClhCFClCl 222 CF ClhCF ClCl 7 光解所产生的光解所产生的 ClCl 可破坏可破坏 O O3 3 其机理为 其机理为 32 ClOClOO 2 ClOOClO 总反应总反应 32 2OOO 第三章第三章 P P195 195 1 1 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中 H H2 2COCO3 3 HCO HCO3 3 和 和 CO CO3 32 2 的表达式 的表达式 并讨论这两个体系之间的区别 并讨论这两个体系之间的区别 解 解 1 1 在封闭体系中 存在着以下平衡 在封闭体系中 存在着以下平衡 H H2 2COCO3 3 H H HCO HCO3 3 32 3 1 COH HCOH K HCOHCO3 3 H H CO CO3 32 2 3 2 3 2 HCO COH K C CT T H H2 2COCO3 3 HCO HCO3 3 CO CO3 32 2 T C COH 32 0 T C HCO 3 1 T C CO 2 3 2 将将 式分别代入式分别代入 式 得 式 得 T C COH 32 0 2 211 32 2 3 32 3 1 1 1 1 H KK H K COH CO COH HCO 211 2 2 KKHKH H 同理同理 1 211 2 1 K KKHKH H 2 211 2 21 KK KKHKH 8 H H2 2COCO3 3 0 T C 211 2 2 T C KKHKH H HCO HCO3 3 1 T C 211 2 1T KC KKHKH H CO CO3 32 2 2 T C 211 2 21T KKC KKHKH 2 2 在开放体系中 应用亨利定律 在开放体系中 应用亨利定律 2 2COHp KaqCO H H2 2COCO3 3 2 2COHp KaqCO 2 00 32 T 1 C COHp K COH 又又 32 3 1 COH HCOH K HCO HCO3 3 K 2 1 321 H pKK H COH COH 3 2 3 2 HCO COH K CO CO3 32 2 2 21 32 K 2 H pKKK H HCO COH 3 3 碳酸平衡的封闭体系和开放体系之间的区别 碳酸平衡的封闭体系和开放体系之间的区别 在封闭体系中 在封闭体系中 H H2 2COCO3 3 HCO HCO3 3 和 和 CO CO3 32 2 可随 可随 pHpH 值的变化而改变 但总值的变化而改变 但总 的碳酸量的碳酸量 C CT T始终保持不变 而对于开放体系来说 始终保持不变 而对于开放体系来说 HCO HCO3 3 CO CO3 32 2 和 和 C CT T均随均随 pHpH 值的变化而变化 但值的变化而变化 但 H H2 2COCO3 3 总保持与大气相平衡的固定数值 总保持与大气相平衡的固定数值 2 2 请导出总酸度 请导出总酸度 COCO2 2酸度 无机酸度 总碱度 酚酞碱度和苛性碱度的表达式酸度 无机酸度 总碱度 酚酞碱度和苛性碱度的表达式 作为总碳酸量和分布系数 作为总碳酸量和分布系数 的函数 的函数 解 由酸度的定义可知 解 由酸度的定义可知 总酸度总酸度 H H HCO HCO3 3 2 H 2 H2 2COCO3 3 OH OH H H C CT T 2 2C CT T K Kw w H H 1 0 9 C CT T 2 2 H H K Kw w H H 1 0 无机酸度无机酸度 H H HCO HCO3 3 2 CO 2 CO3 32 2 OH OH H H C CT T 2 2C CT T K Kw w H H 1 2 C CT T 2 2 H H K Kw w H H 1 2 游离游离 COCO2 2酸度酸度 H H H H2 2COCO3 3 CO CO3 32 2 OH OH H H C CT T C CT T K Kw w H H 0 2 C CT T H H K Kw w H H 0 2 同理同理 总碱度总碱度 OH OH HCO HCO3 3 2 CO 2 CO3 32 2 H H C CT T 2 2 K Kw w H H H H 1 2 酚酞碱度酚酞碱度 OH OH CO CO3 32 2 H H2 2COCO3 3 H H C CT T K Kw w H H H H 2 0 苛性碱度苛性碱度 OH OH HCO HCO3 3 2 H 2 H2 2COCO3 3 H H C CT T 2 2 K Kw w H H H H 1 2 3 3 向某一含有碳酸的水体中加入重碳酸盐 问 向某一含有碳酸的水体中加入重碳酸盐 问 总酸度 总酸度 总碱度 总碱度 无机无机 酸度 酸度 酚酞碱度和酚酞碱度和 CO CO2 2酸度是增加 减少还是不变 酸度是增加 减少还是不变 答 由酸碱度的表达式 答 由酸碱度的表达式 总酸度总酸度 C CT T 2 2 H H K Kw w H H 1 0 总碱度总碱度 C CT T 2 2 K Kw w H H H H 1 2 无机酸度无机酸度 C CT T 2 2 H H K Kw w H H 1 2 酚酞碱度酚酞碱度 C CT T K Kw w H H H H 2 0 COCO2 2酸度酸度 C CT T H H K Kw w H H 0 2 可知 当加入重碳酸盐时 可知 当加入重碳酸盐时 增大 增大 1 总酸度 总碱度均增大 无机酸度减小 而酚酞酸度和总酸度 总碱度均增大 无机酸度减小 而酚酞酸度和 COCO2 2酸度不变 酸度不变 4 4 在一个在一个 pHpH 为为 6 56 5 碱度为 碱度为 1 6mmol l1 6mmol l 的水体中 若加入碳酸钠使其碱化 问的水体中 若加入碳酸钠使其碱化 问 需加多少需加多少 mmolmmol 的碳酸钠才能使水体的碳酸钠才能使水体 pHpH 上升至上升至 8 08 0 若用 若用 NaOHNaOH 强碱进行碱化 强碱进行碱化 10 又需加多少碱 又需加多少碱 解 解 1 1 加入 加入 NaNa2 2COCO3 3时 时 mmol lmmol l 07 1 10101 110 6 1 101 110 5 15 665 3 5 1 1 pHpH pH K 碱度 即 若用即 若用 NaNa2 2COCO3 3进行碱化 需加进行碱化 需加 NaNa2 2COCO3 31 07mmol l1 07mmol l 2 2 由 由 总碱度总碱度 C CT T 2 2 K Kw w H H H H 得 得 1 2 C CT T 2 1 21 OHH总碱度 令令 21 2 1 当当 pHpH 在在 5 95 9 范围内 碱度范围内 碱度 10 10 3 3mol l mol l 时 时 H H OH OH 项可以忽略不计 得 项可以忽略不计 得 C CT T 碱度 当加入当加入 NaOHNaOH 强碱进行碱化时 强碱进行碱化时 C CT T不变 查碳酸平衡系数表不变 查碳酸平衡系数表 3 33 3 得 得 pH 6 5pH 6 5 时 时 1 71 1 71 pH 8 0pH 8 0 时 时 1 018 1 018 C CT T 1 6 1 71 2 736 mmol l 1 6 1 71 2 736 mmol l 碱度 当当 pH 8 0pH 8 0 时 时 碱度碱度 mmol l mmol l 68 2 018 1 736 2 CT 碱度增加量就是应加的碱量 碱度增加量就是应加的碱量 A 2 68 1 6 1 08 mmol l A 2 68 1 6 1 08 mmol l 即 若用即 若用 NaOHNaOH 强碱进行碱化 需加强碱进行碱化 需加 NaOH1 08mmol lNaOH1 08mmol l 5 5 具有具有 2 00 102 00 10 3 3mol l mol l 碱度的水 碱度的水 pHpH 为为 7 007 00 请计算 请计算 H H2 2COCO3 3 HCO HCO3 3 CO CO3 32 2 和 和 OH OH 的浓度各是多少 的浓度各是多少 解 由解 由 pH 7 00pH 7 00 得 得 OH OH 1 0 10 1 0 10 7 7 mol l mol l pH 7 00pH 7 00 时 碱度主要由时 碱度主要由 HCOHCO3 3 引起 引起 HCO HCO3 3 2 0 10 2 0 10 3 3 mol l mol l 由由 4 45 10 4 45 10 7 7得 得 32 3 1 COH HCOH K 11 H H2 2COCO3 3 mol l mol l 4 7 37 1 3 1049 4 1045 4 102101 K HCOH 由由 4 69 10 4 69 10 11 11得 得 3 2 3 2 HCO COH K CO CO3 32 2 mol l mol l 7 7 311 32 1038 9 100 1 100 21069 4 K H HCO 7 7 溶解溶解 1 00 101 00 10 4 4mol l mol l 的的 Fe NOFe NO3 3 3 3于于 1L1L 具有防止发生固体沉淀具有防止发生固体沉淀 Fe OH Fe OH 3 3作用作用 所需最小所需最小 H H 浓度的水中 假定溶液中仅形成浓度的水中 假定溶液中仅形成 Fe OH Fe OH 2 2 和 和 Fe OH Fe OH 2 2 而没有形成而没有形成 FeFe2 2 OH OH 2 24 4 请计算平衡时该溶液中 请计算平衡时该溶液中 Fe Fe3 3 Fe OH Fe OH 2 2 Fe OH Fe OH 2 2 H H 和和 pHpH 解 对于解 对于 FeFe3 3 分步水解 存在以下水解平衡 分步水解 存在以下水解平衡 FeFe3 3 H H2 2O O Fe OH Fe OH 2 2 H H 4 3 2 2 109 8 Fe HOHFe K Fe OH Fe OH 2 2 H H2 2O O Fe OH Fe OH 2 2 H H 4 2 2 3 105 5 OH Fe HOHFe K Fe OH Fe OH 3 3 3H 3H FeFe3 3 3H 3H2 2O O 3 3 3 1 101 9 H Fe K 又又 Fe Fe3 3 Fe OH Fe OH 2 2 Fe OH Fe OH 2 2 1 00 10 1 00 10 4 4 由由 式可解得 式可解得 Fe Fe3 3 6 24 10 6 24 10 5 5 mol l mol l Fe OH Fe OH 2 2 2 92 10 2 92 10 5 5 mol l mol l Fe OH Fe OH 2 2 8 4 10 8 4 10 6 6 mol l mol l H H 1 9 10 1 9 10 3 3 mol l mol l pH 2 72pH 2 72 8 8 请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态 请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态 答 答 1 1 水中主要的有机污染物有 农药 多氯联苯 水中主要的有机污染物有 农药 多氯联苯 PCBsPCBs 卤代脂肪 卤代脂肪 烃 醚类 单环芳香族化合物 苯酚类和甲酚类 酞酸酯类 多环芳烃类烃 醚类 单环芳香族化合物 苯酚类和甲酚类 酞酸酯类 多环芳烃类 PAHPAH 亚硝胺和其他化合物等 这些有机污染物大部分难以降解 难溶于水 亚硝胺和其他化合物等 这些有机污染物大部分难以降解 难溶于水 但易溶于有机溶剂和脂肪 能强烈分配到沉积物有机质和生物脂肪中 即使在但易溶于有机溶剂和脂肪 能强烈分配到沉积物有机质和生物脂肪中 即使在 12 水中浓度很低 在水生生物体内和沉积物中的浓度仍然可以很高 这些有毒 水中浓度很低 在水生生物体内和沉积物中的浓度仍然可以很高 这些有毒 难降解的有机物 通过迁移 转化 富集或食物链循环 危及水生生物及人体难降解的有机物 通过迁移 转化 富集或食物链循环 危及水生生物及人体 健康 健康 2 2 水中危害较大的无机污染物主要是一些金属污染物 包括 镉 汞 水中危害较大的无机污染物主要是一些金属污染物 包括 镉 汞 铅 砷 铬 铜 锌 铊 镍和铍等 通过各种途径进入水体中的金属 绝大铅 砷 铬 铜 锌 铊 镍和铍等 通过各种途径进入水体中的金属 绝大 部分将迅速转入沉积物或悬浮物内 重金属对鱼类和其它水生生物的毒性 不部分将迅速转入沉积物或悬浮物内 重金属对鱼类和其它水生生物的毒性 不 是与溶液中重金属的总浓度相关 主要取决于游离 水合 的金属离子 对镉是与溶液中重金属的总浓度相关 主要取决于游离 水合 的金属离子 对镉 则主要取决于游离则主要取决于游离 CdCd2 2 浓度 对铜则主要取决于游离 浓度 对铜则主要取决于游离 CuCu2 2 及其氢氧化物 而大 及其氢氧化物 而大 部分稳定配合物及其与胶体颗