環(huán)境化學(xué)作業(yè)2007-1參考答案

1、一、原生礦物: 各種巖石(主要是巖漿巖)受到程度不同的物理風(fēng)化而質(zhì)，其原來的化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造都沒有改變?；瘜W(xué)風(fēng)化而形成的物次生礦物: 原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成的新礦物，其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。腐殖質(zhì): 腐殖質(zhì)是生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而成，是一種帶負電的高分子弱電解質(zhì)，分子量 300-30000，一般根據(jù)其在堿和酸溶液中的溶解度劃分為三類：腐殖酸、富里酸、腐黑物。土壤酸度：土壤中放出 H+或經(jīng)水解能產(chǎn)生 H+的物質(zhì)的總量，根據(jù) H+的存在方式，可分為活性酸度和潛性酸度。土壤活性酸度：是土壤中氫離子濃度的直接反映，又稱為有效酸度，通常用表示。電動電位：土壤膠體微粒具有雙電層，

2、在非活動性離子層和液體間的電位差叫電動電位，它的大小視擴散厚度而定，隨擴散層厚度增大而增加。鹽基飽和土壤：當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子均是鹽基離子，且已經(jīng)達到吸附飽和時的土壤。土壤水解酸度：用弱酸強堿鹽(如乙酸鈉)淋洗土壤，溶液中的金屬離子可以將土壤膠體吸附的 H+和 Al3+代換出來，同時生成某弱酸。土壤代換性酸度：用過量中性鹽(如 NaCl 或 KCl)溶液淋洗土壤，溶液中金屬離子與土壤中 H+和 Al3+發(fā)生離子交換作用，而表現(xiàn)出的酸度。土壤潛性酸度：由土壤膠體吸附的可代換性 H+和 Al3+通過離子交換作用進入土壤溶液后所潛性的酸度。土壤陽離子交換量：每千克土中所含的全部陽離子總量，稱為陽

3、離子交換量。鹽基飽和度：在土壤交換性陽離子中，鹽基離子所占的百分數(shù)為鹽基飽和度。水體富營養(yǎng)化：在湖泊、河口、海灣等水體中，N/P10。造成藻類和浮游生物大量增殖；溶解氧下降；魚類及其它生物。機理是污染物大量排放、水化學(xué)失衡、生態(tài)紊亂、內(nèi)源營養(yǎng)物質(zhì)。溫室效應(yīng)：大氣中的 CO2、CH4 等氣體可以強烈地吸收波長 1200-1630nm 的紅外輻射，因而它在大氣中的存在對截留紅外輻射能量影響較大。這些氣體如同溫室的玻璃一樣，它允許來自的可見光到地面，但地面重新輻射出來的紅外光返回外太空，因此，這些溫室氣體起到了單向過濾作用，吸收了地面輻射出來的紅外光，把能量截留在大氣中，從而使大氣溫度升高，這種現(xiàn)象

4、稱為溫室效應(yīng)。干沉降和濕沉降：干沉降：大氣中的污染氣體和氣溶膠等物質(zhì)隨氣流的對流、擴散作用，被地球表面的土壤、水體和植被等吸附去除的過程。濕沉降：大氣中的物質(zhì)通過降水而落到地面的過程。濕沉降對氣體和顆粒物都是最有效大氣凈化機制。雙電層及熱力學(xué)電位：土壤膠體顆粒的內(nèi)部稱微粒核，一般帶負電荷，形成一個負離子層，其外部由于電性吸引，而形成一個正離子層，即合稱為雙電子層，決定電位層與液體間的電位差通常叫熱力電位。二、簡答題 (50 分)1. 地球環(huán)境主要由哪些圈層？(4 分)答：地球環(huán)境主要由大氣圈、水圈、土壤圈和生物圈。(評分標(biāo)準(zhǔn)：各圈少一個扣 1 分，若答出人類活動圈或化學(xué)圈扣 0.5/個。)2.

5、 什么是大氣溫度層結(jié)？各層結(jié)的特點如何？(4 分)答：大氣溫度層結(jié)：靜大氣的溫度在垂直方向上的分布，其動力是地球自轉(zhuǎn)作用和對射吸收的不同。根據(jù)大氣的溫度層結(jié)、密度層結(jié)和運動規(guī)律，大氣可分為：輻對流層：溫度隨高度增加而降低，氣體垂直運動劇烈，含有全部的大氣質(zhì)量的 3/4 的大氣和全部水汽，大氣中絕大多數(shù)天氣現(xiàn)象都發(fā)生在對流層。平流層： 溫度隨高度的增加保持不變或稍有上升，高度為 1535 km 范圍內(nèi)存在一臭氧層。該層空氣垂直對流運動小，只能隨地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生平流運動。平流層內(nèi)水汽和塵埃都很少，幾乎沒有天氣現(xiàn)象出現(xiàn)。中間層：溫度隨高度的增加而降低，空氣垂直運動相當(dāng)強烈。熱層：溫度隨高度的增加而迅速

6、上升，層內(nèi)空氣稀薄，處于高度電離狀態(tài)。逸散層：空氣更為稀薄，地球引力小，大氣質(zhì)點向星際空間逃逸。(評分標(biāo)準(zhǔn)：基本概念和 5 個層結(jié)，定義3. 簡述大氣顆粒物的來源和分類。(4 分)確扣 0.5 分，缺少任何一個層結(jié)特點扣 0.5 分)答：大氣顆粒物的來源可分為：天然源 (如地面揚塵、海浪濺出的浪沫、火山灰、森林火災(zāi)、宇宙隕星塵埃、花粉、孢子)和人為源 (如分別舉例說明，2 分)燃燒煤煙、飛灰(Fly Ash)、氣態(tài)污染物)；(要從顆粒物的生成機制上可以分為：一次顆粒物，直接由污染源排放出來的顆粒物；二次顆粒物，是由大氣中某些污染組分之間，或這些組分與大氣成分之間發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的顆粒物；按顆粒物

7、的粒徑大小可分為：總懸浮顆粒物，用標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒物采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量；飄塵，可在大氣中長期漂浮的顆粒物；降塵，能用采樣罐顆粒物；可吸入粒子，易于通過呼吸過程而進入呼吸道的粒子。(分類兩種分類法，每種 1 分)到的大氣4. 什么是酸性降水？有什么危害?如何從理論上確定降水的背景值？(4 分)答：酸性降水：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。(1 分)危害：腐蝕建筑，影響植物生長，土壤酸化，森林破壞，污染地表水等(至少 4 個，1 分)理論上確定降水的背景值方法：在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣，根據(jù) CO2 在全球大氣濃度 330

8、 mL/m3背景值。(2 分)體是 CO2，只把 CO2 作為影響天然降水的與純水的平衡以及電中性原理，可以求得降水的5. 臭氧是如何生成(分天然來源和人為來源)和損耗(正常和情況下)的？(4 分)答：臭氧存在對流層頂和平流層之間，臭氧的生成是由于平流層中氧氣光解的結(jié)果。臭氧的天然來源為O2 + hv O + O ( 243 nm) 2O + 2O2 + M 2O3 + M總反應(yīng)為：3O2 + hv 2O3臭氧形成的人為來源：汽車尾氣排放的氮氧化物光解形成的氧原子與氧氣結(jié)合生成臭氧。復(fù)印機、高壓電線物等都可以形成臭氧。NO2 + hv NO + O ( 420 nm) O + O2 + M O

9、3 + M臭氧子在正常情況下的耗損：臭氧的消耗過程，主要為吸收紫外光而光解和與氧原子反應(yīng)生成氧氣。O3 + hv O2 + O O3 + O 2O2正常情況下，臭氧的生成和耗損處于動態(tài)平衡狀態(tài)。情況下：由于水蒸氣、NOx、氟氯烴等污染物進入平流層，它們能破壞臭氧層的穩(wěn)定狀態(tài)。Y+O3YO+O2 YO+OY+O2總反應(yīng)為：O3+O2O2其中：Y = NOX (NO, NO2) HOX (H, HO, HO2) ClOX (Cl, ClO)(評分標(biāo)準(zhǔn)：缺少解釋說明扣 1 分，缺少機理解釋扣 1 分，人為來源不全的扣 0.5 分)臭氧耗損過程，6.1 mg/L 濃度的嗎？為什么？(4 分)水溶液相當(dāng)

10、于 1 ppm，在空氣中 1 mg/L 的也相當(dāng)于 1 ppm答：由于空氣的密度遠遠小于水的密度，所以 1L 空氣的質(zhì)量小于 1kg。所以空氣中 1 mg/L的應(yīng)遠大于 1ppm。(評分標(biāo)準(zhǔn)：空氣密度遠遠小于水的密度，缺少扣 1 分)7. 什么是溫室氣體？大氣中有哪些溫室氣體？(4 分)答：大氣中的CO2、CH4 等氣體可以強烈地吸收紅外輻射，起到了單向過濾作用，吸收了地面輻射出來的紅外光，把能量截留在大氣之中，從而使大氣溫度升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。大氣中溫室氣體有：、甲烷、氟氯烴、氮氧化物、臭氧，還有水，一氧化碳等。(評分標(biāo)準(zhǔn)：缺少橫線標(biāo)出的類似，每個扣 0.5 分)8. 怎樣表示大氣中

11、的氣體與同種氣體在溶液中的平衡？(4 分)答：大氣中的氣體與溶液中同種氣體間的平衡可用G(aq) = KHG(aq)氣體在液體中的濃度(mol/L);定律表示：KH氣體在一定溫度下的定律常數(shù)(mol/LPa)氣體在大氣中的分壓(Pa)什么是赤潮？發(fā)生的原因是什么？(4 分)答：赤潮(Algal bloom 或 Red tide)是海水中某些微小浮游植物、原生動物或細菌在一定的環(huán)境條件下突發(fā)性的增殖，引起一定范圍一段時間的海水變色現(xiàn)象。(2 分)原因：a. 海水富營養(yǎng)化海域中存在赤潮生物種源合適的海流作用和天氣形勢適宜的水溫和鹽度 (每個條件 0.5 分)10. 什么是天然水酸度和堿度？如何計算

12、?和有什么關(guān)系？(4 分)答：堿度：是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受 H+的物質(zhì)總量。(1 分)總堿度= HCO3- + 2CO32- + OH- H+(0.5 分)酸度：是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出 H+或經(jīng)水解能產(chǎn)生的物質(zhì)總量。包括強酸、弱酸、強酸弱堿鹽等。(1 分)總酸度= H+ + HCO3- + 2H2CO3 OH-(0.5 分)H+而只是其中的H+的負對數(shù)。(1 分)11. 環(huán)境污染物如何分類，主要來源？(5 分)答：分類：環(huán)境污染物按受污染物影響的環(huán)境要素可分為大氣污染物、水體污染物、土壤污染物等；按污染物的類型可分為有機污染物、無機污染物和

13、有機金屬化合物；按污染物的性質(zhì)可分為化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。(3 分)來源：工業(yè)(如“三廢”，物、廢水、廢氣)；服務(wù)業(yè)(如交通有害化學(xué)品等)；農(nóng)業(yè)(如、化肥等)；生活(如固體廢中排放的汽車尾氣、廢油等)。(2 分)12各環(huán)境介質(zhì)中的典型化學(xué)污染物有哪些，來源？(5 分)答：(1) 空氣中典型化學(xué)污染物SO2(主要來源于煤的燃燒)、NOx(如 NO，NO2 等，主要來源于礦物的燃燒及汽車尾氣)、CO 和 CO2(來源于煤的燃燒，汽車尾氣)、揮發(fā)性有機污染物(如烷烴、烯烴、芳烴，化石的燃燒)、顆粒物、以及室內(nèi)家俱裝飾(PBDEs)等。(2) 水中典型的化學(xué)污染物好氧有機物：碳水化合物、

14、蛋白質(zhì)、脂肪和的、多環(huán)芳烴(PAHs)、多溴聯(lián)苯醚素等有機物：、表面活性劑、芳烴、藥物等；金屬離子、無機物： 、鉛、鎘、鉻、砷、 化物等飲用水副產(chǎn)物(3) 土壤中典型的化學(xué)污染物：有機氯、有機磷、氨基甲酸酯類等其他：污水灌溉、干濕沉降等。三、推斷題(計算過程和解釋)Deduce the formulas for the compounds with the following code numbers: (5 分) (1) 12; (2) 113; (3) 123; (4) 134(1) 12+90=102表示 1 個碳，0 個氫和 2 個氟，非碳原子總數(shù) 2n+2=4，氯原子個數(shù)：4-(0+

15、2)=2，所以結(jié)構(gòu)式：CCl2F2(2) 113+90=203表示2 個碳，0 個氫和3 個氟，非碳原子總數(shù)2n+2=6，氯原子個數(shù)：6-(0+3)=3，所以結(jié)構(gòu)式：CClF2CCl2F(3) 123+90=213表示2 個碳，1 個氫和3 個氟，非碳原子總數(shù)2n+2=6，氯原子個數(shù)：6-(1+3)=2，所以結(jié)構(gòu)式：CHClF2CClF(4) 134+90=224表示2 個碳，2 個氫和4 個氟，非碳原子總數(shù)2n+2=6，氯原子個數(shù)：6-(2+4)=0，所以結(jié)構(gòu)式：C2H2F4Deduce the code numbers for each of the following compounds

16、 (5 分)CH3CCl3; (2) CCl4; (3) CH3CFCl2(1) 2 個碳，3 個氫和 0 個氟，所以代碼為：230-90=140；(2) 1 個碳，0 個氫和 0 個氟，所以代碼為：100-90=10；(3) 2 個碳，3 個氫和 1 個氟，所以代碼為：231-90=141。四、論述題1、論述土壤的組成和性質(zhì)(組成 2 分，性質(zhì) 3 分；組成不全面扣 0.5 分，解釋說明不夠扣 1分，性質(zhì)缺一個 0.5 分，缺少解釋扣 0.5 分，如果特別不詳細扣 2 分)。答：土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系。固相指土壤礦物質(zhì)(原生礦物和次生礦物質(zhì))和土壤有機質(zhì)，兩者占土壤總

17、量的 9095%。液相指土壤水分及其可溶物，兩者合稱為土壤溶液。氣相指土壤空氣。土壤中還有數(shù)量眾多的細菌和微生物，一般作為土壤有機物而視為土壤固相物質(zhì)。土壤礦物是土壤的主要組成物質(zhì)，占土壤固體總量的 90以上。它源于巖石的風(fēng)化作用，在大小和組成上復(fù)雜多變。土壤礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物。土壤有機質(zhì)概指土壤中動植物殘體、微生物體及其分解和的物質(zhì)，是土壤的固相組成部分。約占土壤固體總重量的 110，土壤水分是土壤的重要組成部分，主要來自大氣降水、灌溉水和水。這些水充當(dāng)了土壤中所發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，對于巖石風(fēng)化、土壤形成、植物生長有著決定性的意義。土壤空氣也是土壤的重要組分之一。土壤空氣來源大氣，它存在于未被水分占據(jù)的孔隙中，它對土壤微生物活動、營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及植物的生長發(fā)育都有的作用。總體來看，土壤空氣和大氣的主要成分都是氮氣、氧氣和二氧化碳。土壤中生活著一個生物群體，它們不但積極參與巖石的風(fēng)化作用，并且是成土作用的主要。土壤生物是土壤的重要組成成分。土壤具有如下性質(zhì)：(1)土壤吸附性。土壤膠體以其巨大的比表面積、帶電性、土壤膠體的凝聚性和分散性以及土壤膠體的離子交換作用，使土壤具有吸附性。(2)土壤酸堿性。由于土壤是一個復(fù)雜的體系，其中存在著各種化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，因而土壤表現(xiàn)出不同的酸堿性。