环境化学习题简答题答案

大气温度层结是指静大气的温度在垂直方向上的分布.包括对流层, 平流层, 中间层, 热层（电离层）, 逸散层

对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离地面越高气温就越低。平流层内存在一臭氧层，可吸收紫外辐射，同时臭氧分解为O2和O，当它们重新合成臭氧时，释放出大量能量，这就是温度升高的原因。

在对流层，高度每上升1公里，气温会平均下降摄氏6.49度。这种气温递减是因为绝热冷却的出现。当空气上升时，气压会下降而空气随之扩张。为了使空气扩张，需要有一定的功施予四周，故此气温会下降。（因热力学第一定律） 平流层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其底部吸收了来自太阳的紫外线而被加热。故之在这一层，气温会因高度而上升。平流层的顶部气温大概徘徊在270K左右，与地面气温差不多。平流层顶部称为平流层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使到平流层较为稳定。那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把平流层的顶部加热。至于平流层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。所以，极地的平流层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。

① O3 的形成 臭氧层存在于平流层中，峰值在距地面20～25km处，由于臭氧层能够吸收99％以上来自太阳的紫外辐射，从而保护地球上的生物不受伤害。臭氧层的生成是平流层中O2光解的结果: O2 + hv(<243nm) = 2 O· 2 O· + 2 O2 + M = 2 O3 + M 总反应: 3O2 + hv = 2 O3 ② O3 的损耗 在正常情况下它们处于动态平衡，因而臭氧层浓度保持稳定。但由于NOx、氟氯烃等污染物进入平流层，加速了臭氧层的损耗过程，破坏了其稳定状态。尤其是致冷剂氟氯烃使用，对臭氧层破坏起到重要作用。氟利昂在低层大气中很稳定，CFC-11 稳定期为11年，CFC -12稳定期为30年，但在较高的平流层受高能量紫外线的照射就会发生光解反应（在175~220nm紫外光照射下会产生Cl)：

F-11: CFCl3 + hv = CFCl2· + Cl· F-12: CF2Cl2 + hv = CF2Cl· + Cl· Cl· + O3 = ClO· + O2 ClO· + O· = Cl· + O2 总反应: O3 + O· = 2 O2

平流层中的NOx (NO、NO2)、HOx (H、OH、HOO) 、ClOx (Cl、ClO)都可起到类似的反应，这些参加破坏臭氧的物质称为活性物种或催化物种。

2、简述光化学烟雾的定义及形成机理。

定义:含有氮氧化物和碳氢化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烟雾现象称为光化学烟雾. 特征：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。

形成条件：1）大气中有氮氧化物和碳氢化合物 2）大气温度较低3）强阳光照射 形成机理:①污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。 ②碳氢化合物被HO、O等自由基和臭氧氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物RO2、HO2、RCO等自由基的生成。 ③过氧自由基引起NO向NO2的转化，并导致O3和PAN等的生成。 光化

学反应中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等统称为光化学氧化剂，以臭氧为代表，所以光化学烟雾污染的标志是臭氧浓度的升高。 形成机制： 引发反应：

430nmNO2hvλNOOk2OO2MO3Mk3O3NOO2NO2

自由基传递反应：

O2RHHORO2H2OO2RCHOHORC(O)O2H2O2RCHOhv2ORO2HO2COHO2NONO2HOO2RO2NONO2R CHOHO2O2RC(O)O2NONO2RO2CO2

终止反应：

HONO2HNO3RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2

3、由燃煤引起的SO2污染在我国非常严重，降低SO2的污染有哪些主要措施，各举一例加以说明。

主要措施:① 燃烧前脱硫:洗煤。通过洗煤，可以去除硫及其它杂质,降低煤炭运输成本，提高煤炭的利用率

②燃烧过程中脱硫:喷加石灰石粉, 作为脱硫吸附剂,吸收煤气中二氧化硫和有害毒气体 ③燃烧后烟气脱硫:用铵液吸收二氧化硫尾气,降低尾气中二氧化硫的排放量。

4、在光化学烟雾形成过程中，生成的O3 能与NO反应，为何在光化学烟雾中O3浓度反而有所增加？

NO2+hv→NO+O·  O2+O· +M→O3+M  O3+NO→O2+NO2

这说明在光化学烟雾形成过程中，有比臭氧氧化能力更强的氧化剂参与了氧化NO的反应，第步反应生成的臭氧并没有完全参加第步的反应，而是有一部分剩余并积累下来，所以光化学烟雾中O3浓度反而有所增加.

5、在光化学烟雾形成过程中，如果碳氢化合物是丙烯，试用方程式写出经光化学反应生成过氧乙酰酯（PAN）的反应机制。

6、酸雨定义为pH<5.6的降水，为何？酸雨的主要成分、酸雨的危害和控制酸雨的主要措施

酸雨 (PH<5.6的降水) 的组成:硫酸和, 形成酸雨的起始物质:SO2和NOX

酸雨的影响:

1) 对水生生态的影响

湖泊、河流的酸化造成鱼类死亡；使水体中植物的叶绿素减量；周围土壤中重金属离子被活化而进入水体。

2） 对陆生生态的影响:酸雨可使土壤中的K+ 、Ca2+ 、Mg2+ 、 Al3+ 等元素淋溶，造成土壤贫脊；重金属离子的可溶性、迁移性、植物的可吸收性都增强。

3) 对材料和古迹的影响:用大理石、石灰石构成的建筑物及古迹极易受酸雨的损害。对金属等材料的腐蚀是极为严重的。有三种途径： a. 溶解生成金属盐b. 氧化成氧化物c. 与金属表面沉积物作用而使腐蚀加速。

4) 对人体健康的影响:直接影响不大，但饮用酸化的地下水及地表水及食用酸化水体的水产品将可能产生间接的影响和危害。 对策:①降低SO2的排放量：洗煤,燃烧过程脱硫②NOx防治:改进燃烧装置,汽车尾气进行催化还原,开发使用洁净能源

③缓和酸雨的措施:向酸雨敏感地区投加石灰使其pH增大。但石灰等碱性物质也会对水体和土壤产生不良影响。

7、若在某个晴朗的早晨，烯烃和烷烃的混合物因偶然原因释放入城市大气中，如果在释放现场检测这些化合物，试估计当天晚上这些化合物的总浓度及两者相比变化怎样？给予解释。

在晴朗的早晨，有阳光照射，烷烃与烯烃均发生光化学反应，烯烃含有不饱和双键，反应活性比烷烃强，在光照下发生光化学反应更强，所以在当天晚上烷烃与烯烃的总浓度减小，烯烃的总浓度比烷烃下降的多。

8在讨论大气化学活泼物种时，符号＊和·之间有什么区别？ A*表示物种A的激发态而B•表示的是B这种物质的自由基 9为什么吸收红外光一般不引起化学反应？ 设光量子能量E 根据公式:E=hν=hc/λ

当λ=400nm时,E=N0hν= N0hc/λ=299.1kJ/mol 当λ=700nm时,E=170.9 kJ/mol

通常化学键能大于1.7 kJ/mol,所以波长大于700nm的红外光就不能引起光化学反应. 10、虽然NOx对烟雾的形成是必要的，但有NOx水平中度减少却可增加烟雾形成速率这一似乎合理的情况。就此看法提出理由。 11、羟基自由基（HO·）可同乙烯和甲烷进行怎样不同的反应？

12、在有烟雾的大气中担任氧化NO至NO2的主要物类是什么？ 过氧自由基 ：HO2• 、RO2• 、RC(O)O2

13、天然水中主要离子有哪些？地下水中Ca2+浓度明显高于地表水，这是为何？ Cl-、Na+、Mg2+、SO42-、Ca2+、K+、HCO3-、CO32-

14、有人提出采用NaCl和CaCl2等处理水体沉积物中汞的污染问题，有何道理？

由于重金属的氯络离子的形成，可使胶体对重金属离子的吸附作用减弱，对汞尤为突出，而［Cl-]＞10-3mol/L时，无机胶体对汞的吸附作用显著减弱.把底泥吸附中的汞溶出,汞离子可溶于高浓度氯离子中.水体沉积物中汞能与氯离子形成配合物而溶于水。

Hg2+ + Cl- = HgCl+ Hg2+ + 2Cl- = HgCl2 Hg2+ +3Cl- = HgCl3- Hg2+ +4Cl- = HgCl42-

15、简述碳水化合物(脂肪、蛋白质)的生物降解的具体过程, 并说明耗氧有机物生物降解一般规律。

1.微生物降解脂肪的基本途径如下：

(1) 脂肪水解 脂肪水解生成甘油和脂肪酸，甘油和脂肪酸能被微生物摄入细胞内继续转化。

(2) 甘油的转化 在有氧和无氧的条件下，均能被相应的一系列酶促反应转变为丙酮酸，（下同糖类降解）丙酮酸在有氧氧化条件下转变成二氧化碳和水，在无氧条件下进行酸性发酵。

(3)脂肪酸的转化 有O2：饱和脂肪酸通过酶促b－氧化途径变成脂酰辅酶A和乙酰辅酶A。乙酰辅酶A进入三羧酸循环，使其中的乙酰基氧化成二氧化碳和水。而少二个碳的脂酰辅酶A又经b－氧化途径进行转化，最后完全氧化生成二氧化碳和水。 无O2：脂肪酸通过酶促反应，以其中间转化的中间产物为受氢体而被不完全氧化，形成低级的有机酸、醇和二氧化碳等，降解不彻底。

2.微生物降解蛋白质的基本途径：

(1) 蛋白质水解成氨基酸 蛋白质由胞外水解酶催化水解，经多肽至二肽或氨基酸而被微生物摄入细胞内。二肽在细胞内可继续水解形成氨基酸。

(2) 氨基酸脱氨脱羧成脂肪酸：蛋白质在微生物作用下，在有氧氧化下可被彻底降解为CO2 、H2O、 NH3。在无氧氧化条件下通常是酸性发酵，生成简单的有机酸、醇、CO2 等，降解不彻底。

基本规律：综合碳水化合物、脂肪、蛋白质等易降解有机物的降解过程的共同规律可看出：它们都是首先在细胞体外发生水解，然后在细胞内部继续水解和氧化，降解的后期产物都是各种有机酸。在有氧条件下最终产物是CO2、H2O、NO3-、SO42-等，在无氧条件下进行反硝化、反硫化、甲烷发酵、酸性发酵过程，最终产物是CO2、H2O、NH3、H2S、CH4、有机酸等。 16、简述汞的生物甲基化作用。

水中的金属汞和二价离子汞等无机汞在微生物的作用下可转化为毒性更大的甲基汞。 当含汞废水进入水体后，无机汞被颗粒物吸附进入水底，通过微生物体内的甲基钴氨酸转移酶进行汞的甲基化转变。

CH3CoB12 + Hg2+ + H2O = H2OCoB12 + CH3Hg+

研究发现：汞在转化成甲基汞之前，必须先转化为Hg2+ ，而且要具备 CH3- 基团的化合物才能使汞离子发生甲基化反应。在中性和酸性条件下，一甲基汞是主要形态，在较高的pH下易生成二甲基汞。一甲基汞因氯化物浓度和pH的不同可形成氯化甲基汞和氢氧化甲基汞。

在H2S存在下，易生成二甲基汞，这一过程可使不饱和的甲基金属完全甲基化。

2 CH3HgCl + H2S = (CH3Hg)2S + 2 HCl (CH3Hg)2S = (CH3)2 Hg + HgS 甲基化作用可在需氧或厌氧条件下进行，厌氧时主要是二甲基汞，好氧时主要是一甲基汞。一甲基汞为水溶性的，易被生物吸收进入食物链。二甲基汞难溶于水，但挥发性强易逸散到大气中。

17、为什么难降解有机毒物（如有机氯农药）已禁用多年，人们还在关注其化学行为? 有毒性、半衰期较长能在环境中持久存在、能蓄积在食物链中对有较高营养等级的生物造成影响、浓度不高但残余量大。

18、以日本骨痛病为例说明重金属的生物富集和迁移对人类造成的危胁。

积累性镉中毒造成的。含镉废水污染，用河水灌溉农田，被水稻吸收，当地居民长期饮用被镉污染的废水和食用污染的稻米而中毒。

19、解释生物富集、生物放大、生物积累，写出三者之间的关系。

生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境（水、土壤、大气）蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中浓度的现象。

生物放大是指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或 难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。

生物积累是生物从周围环境（水、土壤、大气）和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中浓度的现象。生物放大或生物富集是属于生物积累的一种情况。生物放大与生物富集区别:吞食与非吞食的区别

20、 COD、BOD 、DO、TOD定义是什么? COD、BOD有何异同处？如果水质比较稳定且水中的有机物是溶解性的，COD和BOD才存在良好的相关性，给出COD和BOD两者之间的关系式并加以说明或求证；在用BOD、COD评价水环境质量时对有毒有害有机物污染的风险，是否存在问题。

总需氧量TOD 表示在高温条件下燃烧化合物所耗去的氧量，

化学需氧量COD在一定条件下，氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的数量 生化需氧量BOD在有氧条件下，水体中微生物分解有机物消耗水中的溶解氧的量 溶解氧DO空气中的分子态氧溶解在水中的量 COD、BOD有何异同处？

同：都是氧的指标，都是用来表达有机物含量。

COD与选用的氧化剂有关。BOD与水温、水质、有毒无毒等条件密切相关 如果水质比较稳定且水中的有机物是溶解性的，COD和BOD才存在良好的相关性，给出COD和BOD两者之间的关系式并加以说明或求证； COD = K BOD5 + COD NB

在用BOD、COD评价水环境质量时对有毒有害有机物污染的风险，是否存在问题。 存在。测不出有毒物质对BOD、COD数值的变化影响。如加农药BOD减少，微生物较少。BOD、COD本不是测定水环境质量时对有毒有害有机物污染 21、简述铅在水体流动迁移过程中较容易净化的原因。

铅在水体流动，从底泥中迁移，水体中的悬浮颗粒和沉积物对铅有强烈的吸附作用，和大多数酸根能形成沉淀。

22、为使水体中胶体凝聚，常采用加入强电解质的方法，如FeCl3、KAl(SO4)2等，解释其道理。

离子型胶体胶粒本身是带有电荷的，加入这些电解质后，中和了胶粒表面的电荷，胶粒之间的排斥减弱，形成大的颗粒而沉淀下来。 23、与非酶催化剂相比，酶有哪些特点？

酶的特点:催化专一性高;催化效率高;可逆性; 可调节性; 受pH、温度及环境影响，改变催化效率。

24、在米氏方程v=VS/(km+S)中，km是与酶的性质有关的特征常数，按此公式，设计一个km的实验测定方法（v,S 都是实验可测值）。

25、甲烷发酵的实质是什么？

沼气发酵过程实质上是多种类群微生物的物质代谢和能量代谢过程，在此过程中，沼气发酵微生物是核心

26、画出细菌生长曲线并对不同阶段给与适当解释 。 27、简述土壤有机质的构成和转化。

组成土壤有机质的化合物主要有碳水化合物（单糖、纤维素、半纤维素及淀粉等）、含氮有机质（腐殖质、蛋白质和氨基酸）、木质素、单宁、树脂等。土壤有机物质在土壤生物，特别是土壤微生物的作用下所发生的分解与合成作用称为有机质的转化，土壤有机质的转化分为矿质化和腐殖化两个过程。

28、简述土壤的自净作用。

污染物进入土壤后，通过稀释和扩散可降低其浓度减小毒性，或转变为不溶物而沉淀，或被胶体吸附暂时脱离生物链，或通过生化降解转变成毒性小或无毒性的物质，或经挥发或淋溶迁移至大气或水体，这些都可起到土壤净化的作用，但主要还是指生物的和化学的降解。 污染物进入土壤后，其自净过程大致如下：污染物在土壤内经扩散、稀释、挥发等物理过程降低其浓度；经生物和化学降解为无毒或低毒物质，或通过化学沉淀、配合或螯合作用、氧化还原作用转化为不溶性化合物，或是被土壤胶体牢固吸附，难以为植物吸收，而暂时退出生物小循环，脱离食物链或被排至土体之外的大气或水体中。 土壤的净化能力决定于土壤的物质组成和其它特性，也和污染物的种类性质有关，不同土壤的净化能力不同，当污染物的数量与速度超过土壤的净化能力，必会导致土壤污染。

29、简述农药在土壤中的降解作用。

有机农药进入土壤后通过各种途径进行迁移转化，如挥发、扩散、吸附、生物降解、光解、水解、化学氧化等。挥发、扩散和吸附过程都不改变农药的化学结构，主要起着稀释和降低急性毒性作用；其他几种过程使农药的化学结构发生了改变，总的趋势是简单化和无毒化，能最终使农药从环境中消除。

光化学降解是指土壤表面受太阳辐射和紫外线等照射而引起的农药分解作用。 化学降解进入土壤中的农药在有氧或无氧的情况下都会 发生氧化还原反应。 生物降解是许多有机农药在土壤中自然降解的主要过程。

30、简述重金属造成的土壤污染的防治措施。

目前，治理土壤中重金属污染的途径主要有三种：

① 稀释法，降低土壤中重金属的浓度；② 改变重金属在土壤中存在的形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；③ 从土壤中去除重金属。方法包括（客土法，换土法，植物修复技术和加入改良剂法）

如加入改良剂法(提高金属的固定性) 改良剂法是向土壤中添加一些改良剂,通过沉淀,吸附,化学还原等作用原理钝化土壤中活性较大的重金属,降低重金属的生物有效性,达到治理和修复的目的.常用的改良剂有石灰性物质,磷酸盐,粘土矿物,有机质等.

31、简述土壤的主要组成和这些组分是如何形成或产生的。

32、细菌中胞外酶的作用是什么？

33、胶体中所用“等电点”是什么意思？在等电点时胶体粒子完全没有电荷吗？ 34、存在于土壤中对降低污染物有害性起作用的（反应）过程有哪些？ 35、简述汞在水中的迁移转化和汞的生物甲基化作用。

(1) 气态迁移：Hg2+ / Hg 电对的E0(上标) = 0.86 v，当水中氧含量较低 时，易被水中有机物、微生物等还原为单质汞或甲基汞，从而挥发进入 大气。有人认为水中汞约有1 ~ 10 % 呈挥发态进入大气中。

(2) 底泥迁移:水中汞可与悬浮颗粒牢固结合，其结合程度由pH、盐度、氧化还原电位、颗粒物上有机配位体的性质和数量等因素决定，一般汞在悬浮颗粒和水体之间的分配系数为 (1.34 ~ 1.88)×105 .

水中 Cl- 的存在对汞的溶解度影响很大.当［Cl-]=10-3 mol/L 时, Hg(OH)2、HgS的溶解度分别增加44倍和3.6×107倍。当［Cl-]=1 mol/L 时，Hg(OH)2、HgS的溶解度分别增加105 和107倍。

由于重金属的氯络离子的形成，可使胶体对重金属离子的吸附作用减弱，对汞尤为突出，而［Cl-]＞10-3mol/L时，无机胶体对汞的吸附作用显著减弱，鉴于此，有人提出过应用NaCl和CaCl2 等消除水体沉积物中汞的污染问题。 (3) 生物迁移 ⑷随水流迁移

水中的金属汞和二价离子汞等无机汞在微生物的作用下可转化为毒性更大的甲基汞。 当含汞废水进入水体后，无机汞被颗粒物吸附进入水底，通过微生物体内的甲基钴氨酸转移酶进行汞的甲基化转变。

CH3CoB12 + Hg2+ + H2O = H2OCoB12 + CH3Hg+

研究发现：汞在转化成甲基汞之前，必须先转化为Hg2+ ，而且要具备 CH3- 基团的化合物才能使汞离子发生甲基化反应。在中性和酸性条件下，一甲基汞是主要形态，在较高的pH下易生成二甲基汞。一甲基汞因氯化物浓度和pH的不同可形成氯化甲基汞和氢氧化甲基汞。

在H2S存在下，易生成二甲基汞，这一过程可使不饱和的甲基金属完全甲基化。

2 CH3HgCl + H2S = (CH3Hg)2S + 2 HCl (CH3Hg)2S = (CH3)2 Hg + HgS 甲基化作用可在需氧或厌氧条件下进行，厌氧时主要是二甲基汞，好氧时主要是一甲基汞。一甲基汞为水溶性的，易被生物吸收进入食物链。二甲基汞难溶于水，但挥发性强易逸散到大气中。