大气环境化学部分-本科-答案-2008

昆明理工大学环境工程专业2008级环境化学阶段习题

（大气环境化学部分）

一、填空题

1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占80-

90%。

2、污染物在环境中的迁移主要有物理、物理化学和生物迁移三种方式。

3、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的浓度和在环境中的形态。

4、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题温室效应、酸雨、臭氧层破坏等是由大气污染

所引起的。

5、人为污染源可分为工业、农业、交通运输和生活。

6、大气中最重要的自由基为羟基自由基（OH）。

7、能引起温室效应的气体主要有CO2、CH4、N2O、CFCs。

8、根据温度垂直分布可将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层。

9、伦敦烟雾事件是由 SO2 和颗粒物（包括由SO2氧化形成的硫酸盐）引起的。

10、大气中CH4主要来自湿地、牛群、稻田的排放。

11、降水中主要阴离子有 SO4-、NO3-、Cl-。

12、对流层和平流层中较为重要的反应有氮氧化物的转化、碳氢化物的转化、光化学烟

雾。

13、大气中的NO2可以转化成___HNO3__ 、 ___NO3___ 和__N2O5____ 。

14、碳氢化合物是大气中的重要污染物，是形成光化学（氧化型）烟雾的主要参与者。

15、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度和化学组成有关，去除方式有干沉降和湿沉

降。

16、大气的扩散能力主要受风（风速和风向）和大气稳定度的影响。

17、按污染成因分，气溶胶可分为一次颗粒物和二次颗粒物。

18、环境化学研究化学物质在大气、水体及土壤中的来

源、反应、迁移转化及归属。

二、选择题

1、五十年代日本出现的痛痛病是由 ______ 污染水体后引起的。

a) Cd b) Hg c) Pb d) As

2、辐射一定时间产生的 ______ 量可以衡量光化学烟雾的严重程度。

a) O3 b) NO2 c) 碳氢化合物 d) SO2

3、大气中还原态气体（如H2S）主要被 ______ 氧化。

a) O2 b) OH c) O3 d) 高价金属离子

4、根据Whittby的三模态模型，粒径小于 _____ μm的粒子称为爱根核模。

a) 0.05 b) 0.1 c) 1 d) 2

5、SO2的液相氧化有多种途径，其中 ______ 的效果最好。（其次是O3、催化氧化、非催化氧化）

a) O3氧化 b) 催化氧化 c) H2O2氧化 d) 非催化氧化

6、气溶胶中粒径 _______ μm的颗粒，称为飘尘。

a) >10 b) <5 c) >15 d) <10

7、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到 _______ 的影响。

a) 风 b) 湍流 c) 天气形势 d) 地理地势

8、大气中HO自由基的来源有 _______ 的光离解。

a) O3 b) H2CO c) H2O2 d) HNO2

9、烷烃与大气中的HO自由基发生氢原子摘除反应，生成 _______ 。

a) RO b) R自由基 c) H2O d) HO2

10、酸雨是指pH ______ 的雨、雪或其它形式的降水。

a) <6.0 b) <7.0 c) <5.6 d) <5.0

11、大气逆温现象主要出现在 ______ 。

a) 寒冷的夜间 b) 多云的冬季 c) 寒冷而晴朗的冬天d) 寒冷而晴朗的夜间

12、大气中微粒浓度为50 μg/m3时，大气能见度约为_____ Km。

a) 15 b) 12 c) 24 d) 40

13、属于环境化学效应的是______ 。

a) 热岛效应 b) 温室效应 c) 土壤的盐碱化 d) 噪声

14、五十年代日本出现的水俣病是由______ 污染水体后引起的。

a) Cd b) Hg c) Pb d) As

三、问答题

1、当前人类生存面临的主要环境问题有哪些？

答：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、有毒化学品污染等众多方面。

2、试述光化学烟雾的特征、形成条件，请以CH3CH=CHCH3为例，写出光化学烟雾形成

的有关反应式。

答：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，伤害植物叶子；使大气能见度降低；刺激物浓度的高峰在中午和午后；污染区域在污染的下风向几十至几百公里处；是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。

条件：氮氧化物和碳氢化合物存在，

强日光照射和大气湿度较低。

NO2 + hν→ NO + O

引发反应： O + O2 + M → O3 + M

NO + O3 → NO2 + O2

自由基传递增殖反应：

CH3CH=CHCH3+ HO+ O2→CH3CH(OH)CH(O2)CH3

CH3CH(OH)CH(O2)CH3 + NO → NO2 + CH3CH(OH)CHOCH3

CH3CH(OH)CHOCH3 +hν→ CH3CH(OH)+ CH3 CHO

CH3CH(OH)+ O2 → CH3 CHO + HO2

CH3 CHO + HO+O2→ CH3C(O)O2 (过氧酰基)+H2O

CH3 CHO + hν +2O2 → CH3O2 + HO2 + CO

HO2 + NO → NO2 + HO

CH3O2 + NO + O2 → NO2 + HCHO + HO2

CH3C(O)O2 + NO +O2 → NO2+ CH3O2 + CO2

终止反应：

HO + NO2→ HNO3

CH3C(O)O2 + NO2→ CH3C(O)O2 NO2

CH3C(O)O2 NO2→ CH3C(O)O2(过氧酰基) + NO2

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并说明臭氧层破坏

的原因和机理。

答：有关的化学反应式：

R-Cl → R+ Cl

Cl＋O3 → ClO＋ O2

ClO＋O3 → Cl＋ 2O2

总反应： O3 + O → 2O2

原因：臭氧层的生成和耗损过程同时存在，正常情况下它们处于动态平衡，因而臭氧的浓度保持恒定。然而，由于现代技术的发展，人们的活动范围已经进入平流层，如超音速飞机的出现，它向平流层中排放出水蒸气、氮氧化物等污染物。致冷剂、喷雾剂的惰性物质的广泛应用，会使这些物质长期停留在对流层中。这些水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入平流层能加速臭氧层的耗损过程，起到催化O3耗损的作用，破坏臭氧层。

机理：Y + O3→YO + O2 {Y物质有NO x(NO、NO2)、HO x(H、HO、HO2)、ClO x(Cl、ClO)

YO + O → Y + O2

总反应： O3 + O →2 O2

4、试述酸雨的主要成分、形成机理及危害，写出有关化学反应式；并阐述重庆地区酸雨

频率高，而北京地区酸雨频率低的原因。

酸雨的化学组成：SO2, NOx作为起始物氧化形成硫酸、硝酸。

重要的离子：

阴离子： SO42-、NO3-、 Cl-

阳离子：NH4+、Ca2+、H+

成因：

云内清除或雨除：在云内，云滴相互碰并或与气溶胶粒子碰并，同时吸收大气气体污染物，在云内部发生化学反应。

云下清除或冲刷：在雨滴下落过程中，雨滴冲刷着所经过空气中的气体和气溶胶，雨滴内部也会发生化学反应。

SO2和NOx在气相中氧化成H2SO4和HNO3，或以气溶胶或气体的形式溶入液相后，在液相中被氧化成SO42-和NO3-

SO2 +[O] → SO3

SO3 +H2O → H2SO4

SO2 +H2O → H2SO3

HSO3 + [O] → H2SO4

NO +[O] → NO2

2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

[O]：各种氧化剂，如O3、HO2、·OH、H2O2等

酸雨的危害:

对水生生态系统的危害；

对陆生生态系统的危害；

对建筑物和材料的危害；

对人体健康的危害。

阐述重庆地区酸雨频率高，而北京地区酸雨频率低的原因:

(1)大气中的氨对酸雨的形成非常重要。土壤中的NH3挥发量随着土壤的pH值的上升而增大。我国北京地区土壤pH值为7—8以上，而重庆地区一般为5—6，这是大气中NH3含量北高南低的重要原因之一。

(2)土壤偏酸性的地方，风沙扬尘的缓冲能力低。

5、试述大气中CO2等气体浓度上升，引起温室效应的原因。

答：矿物燃料的燃烧是大气中CO2的主要来源。由于人们对能源利用量的逐年增加，因而使大气中CO2的浓度逐年增高。另一方面，由于人类大量砍伐森林。毁坏草原，使地球表面的植被日趋减少，以致降低了植物对CO2的吸收作用。CO2起着单向过滤器的作用。大气中的CO2吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中而不能正常地向外空间辐射，使大气温度升高。

6、试比较伦敦烟雾和洛杉矶光化学烟雾的区别。

答：伦敦型烟雾：主要是由于燃煤而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸颗粒以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。

洛杉矶烟雾：是含有氮氧化合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（O3、PAN、H2O2等），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。

区别：洛杉矶烟雾为氧化烟雾，烟雾呈蓝色，多发生在夏秋季、气温较高、湿度较低和日光较强的气象条件下。伦敦型烟雾为还原烟雾，烟雾呈黄色，多发生在冬季、气温较低、湿度较高和日光较弱的气象条件下。

7、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。

答：举例祥见《环境化学》第10页汞在各圈层的迁移转化过程。

8．简述一次气溶胶、二次气溶胶，其化学组分分别为何

答：有天然和人类活动直接排放的物质所形成的气溶胶为一次气溶胶，化学组分金属元素和颗粒态有机碳；经过化学转化形成的气溶胶为二次气溶胶，其化学组成为硫酸盐、硝酸盐和有机物等

9．简述大气污染物组成的不同分类、源与汇机制？

大气污染物组成分类：

按物理状态分：气态污染物和大气颗粒物

按形成过程分：一次污染物和二次污染物

按化学类型分：含硫化合物、含氮化合物、一氧化碳与二氧化碳、碳氢化合物和碳氢氧化合物、光化学氧化剂、含卤素化合物、颗粒物、放射性物质等八类

源机制：人为源和自然源。

汇机制：干沉降、湿沉降（雨除和冲刷）、化学反应去除和向平流层输送。

10．举出大气中羟基自由基形成的四种途径，并写出相关反应式。

（1）臭氧（O3）的光分解

O3 + hν O(1D) + O2

O(1D) + H2O →2·OH

（2）HNO2的光分解：

HONO + h v ·OH + NO

（3）H2O2光解；

H2O2 + h v 2·OH

（4）NO与过氧自由基反应；

HO2· +NO NO2 + ·OH