环境化学期末复习资料总结

填空题

环境化学主要研究有害物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和 效应及其控制的化学原理和方法。

当前世界范围最关注的化学污染物主要是持久性有机污染物、具有致突变、致癌变和致畸变作用的所谓“三致”化学污染物，以及环境内分泌干扰物。 按环境变化性质划分，则可分为环境物理效应、环境化学效应和环境生物效应。

无色无味的NO 和刺激性的红棕色NO2均是大气中的重要污染物，通常用NOx 表示。

对重金属在土壤中的含量和植物吸收累积研究的结果为：Cd 、As 较易被植物吸收，Cu 、Mn 、Se 、Zn 等次之，Co 、Pb 、Ni 等难于被吸收，Cr 极难被吸收。 岩石风化主要分为三个历程：即氧化、水解和酸性水解。 次生矿物分为三类，简单盐类、三氧化物类和此生铝硅酸盐类。 不同的作物由于生物学特性不同，对重金属的吸收积累有明显的种间差异：豆类＞小麦＞水稻＞玉米

土壤中农药的迁移方式是通过挥发、扩散和质体流动等

有机氯农药特点：化学特质稳定、残留期长、易溶于脂肪并在其中积累。

有机磷农药特点：多为液体，一般难溶于水、易溶于乙醇、病痛氯仿等有机溶剂中。

物质通过生物膜的方式：膜孔滤过、被动扩散、被动易化扩散、主动转运、胞吞和胞饮。

致癌作用：能在动物利人体中引起致癌的物质称为致癌物。致癌物根据性质可分为化学（性）致癌物、物理性致癌物（如X 射线、放射性核素氡）和生物性致癌物（如某些致癌病毒）。

名词解释

环境污染：由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。

环境污染物：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害与人类的变化的物质。

污染物的迁移：污染物在环境中的所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和小时的过程。

污染物的转化：指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变存在形态或转变为另一种物质的过程。

海陆风：白天较冷空气从海洋流向大陆而生成的海风；夜晚陆地上空的空气流向海洋二生成陆风。

山谷风：白天气流由谷底流向山坡形成谷风；夜间山坡上的空气沿坡下滑形成山风。

自由基：也称游离基，由于共价键均裂而生成的带有未成对电子的碎片。化学性质活泼，存在时间短。

光化学反应：分子、原子、自由基、离子等吸收光子而发生的化学反应。一定的分子或原子只能吸收一定能量的光子。 光化学第一定律：在光化学反应中，要是物质发生光分解，则只有当激发态的分子能量足够使分子内的化学键断裂的时候，也就是说光子能量至少要大于化学键能时，才可能引起光分解反应，而且光量子还必须被所作用的分子吸收，就是说：分子对某些特定波长的光要有特征吸收光谱。

光化学第二定律：分子吸收光子是单光子过程，因为激发态分子寿命很短，(激发态分子存留时间一般小于10-8秒)，这样激发态分子几乎不可能吸收第二个光子。

合物的归宿。最可能的消除途径就是扩散进入平流层，并在平流层中光解。

温度层结：指地球表面上方的大气温度随高度的变化情况，即气温的垂直分布。气温的垂直分布决定着大气的稳定度，而大气稳定度又影响着湍流的强度，因而温度层结与大气污染程度有着紧密的关系。

大气垂直递减率：随高度的升高，气温的降低率（Γ = - dT/dz ）。Γ > 0：对流层中，一般的情况；Γ = 0：等温气层；Γ < 0：逆温气层（大气稳定度高，阻碍大气的垂直运动） 酸性降雨：是指通过降水将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。 碱度：指水中能与强酸发生中和作用的全部物质。亦即能接受之子H+的物质总量。

酸度：指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放出H+或经过水解能产生H+的物质的总量。

胶体颗粒的聚集亦可称为凝聚或絮凝。由电解质促成的聚集称为凝聚。而由聚合物促成的聚集称为絮凝。

生物富集：指生物通过非吞食方式（指食物链），从周围环境中蓄积某种元素或难降解性物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中的浓度的现象。

生物放大：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：指生物从周围环境（水、土壤、大气）和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在有机体中的浓度

超过周围环境中浓度的现象。

同化：绿色植物和微生物吸收硝态氮和氨态氮，组成机体中蛋白质、核酸等含氮有机物质的过程。

氨化：生物残体中的有机氮化物，经微生物分解成氨态氮的过程。

硝化：氨在有氧条件下通过微生物作用，氧化成硝酸盐的过程

固氮：通过微生物的作用把分子氮转化为氨的过程。

光化学烟雾：主要含有氮氧化物和碳氢化合物等一次性污染物的大气，在阳光照射下发生化学反应而产生的二次污染物，这dt

I NO d I dt NO d a a ][][=??=φφ

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。（因最早在1943年的美国洛杉矶首先发现，又称为洛杉矶烟雾）

判断题

最有利预计辐射逆温发展的条件是平静二晴朗的夜晚。

污染物质在机体内的运动过程包括吸收、分布、排泄和生物转化。前三者称为转化，二排泄与生物转化又称为消除。（判断）淋溶层是土壤中生物最活跃的一层。（判断）

简答题

为什么每个层温度有变化？

对流层特点：气温随高度增加而降低，不同地区、季节和高度，降低的数值不相同：厚度、对流程度不同；空气具有强烈的对流运动，大气污染主要集中该层；气体密度大。

平流层特点：空气没有对流运动，平流运动占显著优势；空气比下层稀薄得多，水汽、尘埃的含量甚微，很少出现天气现象，透明度高；在高约15~35 km范围内，有厚约20 km的一层臭氧层，使平流层的温度随高度升高。

中间层特点：平流层顶50~80 km高处的大气为中间层。无臭氧组分，气温随高度的增加而迅速降低。（1）空气更稀薄；（2）无水分；（3）温度随高度增加而降低，气体垂直运动强烈；（4）中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。热成层特点：中间层顶到500 km，气温分布随高度的增加而增加。（1）空气处于高度电离状态温度随高度增加迅速增高；（2）大气更为稀薄;（3）大部分空气分子被电离成为离子和自由电子，又称电离层，可以反射无线电波。

为什么氟氯烃类停留到平流层？能透过波长大于290nm的辐射，故而在对流层中不发生光解反应；氟氯烃化合物与羟基自由基的反应为强吸热反应，很难被后者所氧化；氟氯烃难溶于水，不容易通过降水所清除；证据表明，海洋也不是氟氯烃类化风可使污染物向下风向扩散，湍流可使污染物向个方向扩散，浓度梯度可使污染物发生质量扩散，其中风和湍流起主导作用。NO2光解反应：NO2 + hv →NO + O.则对于NO的初级量子产率为：

但对于总量子产率（表观量子产率）

如果在NO2光解体系中存在O2，则还会发生次级光化学反应

NO2 + hv →NO + O. O2 + O. →O3

O3 + NO →O2 + NO2

反应生成的一部分NO又被O3氧化为NO2，所以最终得到的总的NO肯定要比初级过程得到的少，即总量子产率小于初级量子产率。

如果是在纯的NO2光解体系内，则光解后的O.能够与NO2反应：

NO2 + hv →NO + O. O. + NO2 →O2 + NO

这样会导致最终得到的NO要比初级光化学反应中得到的多，即总量子产率大于初级量子产率。

一般认为波长小于420nm以下的光能够引起NO2分子光解：

NO2 + hv (<420nm) →NO2* →NO + O.

O. + O2 →O3

上述反应是大气中唯一已知的臭氧的人为来源。

SO2的键能较大，且240-400nm吸收带的吸收很弱，因此只能使其形成激发态: SO2 + hv (240-400nm)→SO2*，但是该激发态物质在污染的大气中能够参与许多光化学反应。

（1）HO.自由基的来源

化学活性：HO.与烷烃、醛类、烯烃、芳烃和卤代烃等有机物的反应速度常数要比O3大几个数量级。HO.在大气化学反应过程中是十分活泼的氧化剂。

时空分布规律：根据研究，HO.自由基的全球平均值为7×105个/cm3，理论计算南半球比北半球多约20%。这主要是由于南半球平均温度比北半球高所致。

一般高温有利于HO.自由基的形成，所以HO.自由基的时空分布是：低空大于高空，低纬大于高纬，南半球多于北半球，夏天多于冬天，白天多于夜间。

化学烟雾形成的简化机制：引发反应（主要是NO2）光解：

NO2 + hv(<420nm) →NO + O.

O. + O2 + M →O3

O3 + NO →NO2 + O2

增长反应（碳氢化合物的氧化能够得到大量活性自由基）：

RH + HO.→R. + H2O R. + O2 →RO2.

RCHO + HO. + O2→RC(O)O2. + H2O

RCHO + hv + 2O2 →RO2. + HO2. + CO2

NO + HO2. →NO2 + HO.

NO + RO2. →NO2 + RO. (RO. + O2 →HO2. + R`CHO)

NO + RC(O)OO. + O2 →NO2 + RCO2. + CO2

反应终止：NO ，HC 等消耗殆尽，O3、NO2、PAN 、 HNO3 等最终形成。

NO2 + HO. → HNO3

NO2 + RC(O)OO. →

RC(O)OONO2 (PAN)

RC(O)OONO2 →

RC(O)OO. + NO2

常见的八大离子：

Henry 定律：

腐殖质：是有机高分子物质，相对于分子治理那个在300~30000以上，根据溶解度划分为：（1）腐殖酸：可溶于稀碱液但不溶于酸的部分，相对分子质量由数千到数万；（2）富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分，相对分子质量由数百到数千；（3）腐黑物：不能呗酸和碱提取的部分。

水在有机污染物的迁移转化？

原生矿物：岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改变。主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。

同价离子中，半径越大，交换能力越强：Fe3+ > Al3+ > H+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+ > Cs+ > Rb+ > NH4+ > K+ > Na+ > Li+ ；不同种类的胶体的阳离子交换量顺序： 有机胶体 >蒙脱石 > 水化云母 > 高岭土 > 水合氧化铁、氧化铝 盐基饱和度=交换性盐基总量/阳离子交换量×100% 单位：cmol/l

土壤酸度（soil acidity ）取决于土壤中H+的存在方式。

1、活性酸度 soil active acidity （有效酸度，pH ）: 土壤溶液中氢离子浓度的直接反映。

2、潜性酸度soil potential acidity ：来自处于吸附态的H+、Al3+

（1）代换性酸度：用过量的中性盐（KCl 、NaCl 等) 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离子交换作用，而表现出来的酸度。

（2）水解性酸度：用强碱弱酸盐（如醋酸钠）淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的H+、Al3+离子代换出来，同时生成弱酸（如醋酸），此时测定该弱酸的酸度。

代换性酸度和水解酸度关系：水解性酸度一般比代换性酸度高，中性盐所测出的代换性酸度只是水解酸度的一部分；当土壤溶液在碱性增大时，土壤胶体上吸附的H+较多地被代换出来，所以水解酸度较大；但在红壤和灰化土中，由于胶体中OH-离子中和醋酸，且对醋酸分子有吸附作用，因此测定出的水解性酸度接近于或低于代换性酸度。

PH 和土壤的氧化还原电位怎样影响重金属的迁移转化？（1）pH 值：其大小显著影响土壤中重金属的存在形态和土壤对重金属的吸附量。由于土壤胶体一般带负电荷，而重金属在土壤-农作物系统中大都以阳离子的形式存在。一般来说，土壤pH 越低H+越多，重金属被解吸的越多，其活动性就越强，从而加大土壤中的重金属向生物体内迁移的数量。但对部分主要以阴离子状态存在的重金属来说，情况正好相反。

（2）土壤的氧化还原电位：土壤的氧化还原电位影响重金属的存在形态，从而影响重金属化学行为、迁移能力及对生物的有效性。一般来说，在还原条件下，很多重金属易产生难溶性的硫化物，而在氧化条件下，溶解态和交换态含量增加。 在干燥土壤中没有发生扩散。（判断）

分布：污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液运送至机体各组织，与组织成分结合，从组织返回血液，以及再反复等过程。在污染物质的转运过程中，以被动扩散为主。

计算题：

1.在试验水中某鱼体从水中吸收有机污染物质A 的速率常数为18.76h -1,鱼体消除A 的速率常数为

2.38×10-2h -1；设A 在鱼体内起始浓度为零，在水中的浓度可视作不变。计算A 在该鱼体内的浓缩系数及其浓度达到稳态浓度95%时所需的时间。（788.2；

5.24d ）

解：∵A 在鱼体内的起始浓度为零，且在水中的浓度可视为不变，相当于t →∞时，

BCF = C f /C w = k a /k e

∴ BCF = k a /k e = 18.76/2.38×10-2 = 788.2；

)]ex p(1[t k k C k C e e W a f --= 稳态浓度为 e

W a k C k e

W a e e W a k C k t k k C k )]ex p(1[95.0--=∴ 得：0.95 = 1－ exp(-2.38×10-2t) 0.05 = exp(-2.38×10-2t)

两边取ln 得：-2.996 = - 2.38×10-2 t ,解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。