2011年環境化學專業考研測試題及參考答案三

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一、名詞解釋

1氣溫垂直遞減率

2光化學反應

3吸附等溫線

4鹽基飽和度

5生物放大

6天然水的堿度

7Kow

8標化分配系數

二、回答下列問題

1過氧自由基HO2·的主要來源有哪些?

2簡述大氣污染物匯的機制。

3簡述環境污染物的三致作用。

4簡述土壤的緩沖性能及其原理。

5水中有機污染程度的指標是什么?并分別加以說明。

6簡要回答河流中的泥沙對重金屬的遷移轉化的影響，并舉例加以說明。

三、計算題

有如下兩個單體系，其中一個是Cu2+、Cu+(pE0=5.82，[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L)，另一個是Fe3+、Fe2+(pE0=13.05，[Fe3+]=10-3mol/L，Fe2+=0.1mol/L)。如果各取1升，將其成為一個混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，試計算哪個體系是決定電位?

四、分析論述題

1.某市一家鉛鋅冶煉廠的含鉛廢水經化學處理后排入水體中，排污口水中鉛的含量為0.3～0.4mg/L，而在下流500m處水中鉛的含量只有3～4μg/L，試分析其原因?

2.確定酸雨pH界限的依據是什麼?

3.下圖是C3H6、NO、空氣(O2、N2)混合物經紫外線照射后的時間成分關系圖。從圖中可知，隨NO和C3H6等初始反應物的氧化消耗，NO2和醛量增加;當NO耗盡時，NO2出現最大值。此后，隨著NO2的消耗(濃度下降)，O3和其他氧化劑如過氧乙酰硝酸酯(PAN)產生了。試利用大氣環境化學原理分析可能發生的環境現象，并闡述其機制。

參考答案

一、名詞解釋

1氣溫垂直遞減率：

氣溫隨高度的變化通常以氣溫垂直遞減率(Г)表示，即每垂直升高100m，氣溫的變化值： T-絕對溫度，K;Z-高度。

2光化學反應：光化學反應:一個原子、分子、自由基或離子吸收一個光子所引發的反應，稱為光化學反應。

3吸附等溫線：在恒溫等條件下，吸附量Q與吸附物平衡濃度c的關系曲線稱為吸附等溫線，其相應的數學方程式稱為吸附等溫式。適用于水體顆粒物對污染物的吸附等溫式有Henry型、弗萊特利希(Freundlich)和朗格繆爾(Langmuir)三種等溫式。

4鹽基飽和度：鹽基飽和度(%)=交換性鹽基總量/陽離子交換量X100%

5生物放大：同一食物鏈上的高營養級生物，通過吞噬低營養級生物蓄積某種元素或難降解物質，使其在機體內的濃度隨營養級數提高而增大的現象

6天然水的堿度：指水中能與強酸發生中和作用的全部物質，亦即能接受質子H+的物質總量。

7Kow：辛醇-水分配系數，既化學物質在辛醇中濃度和在水中濃度的比例。

8標化分配系數：表示有機毒物在沉積物(或土壤)與水之間的分配系數，以有機碳為基礎。Koc=Kp/Xoc。

二、回答下列問題

1過氧自由基HO2·的主要來源有哪些?

HO2·的主要來源是大氣中甲醛(HCHO)的光分解：

HCHO+?hν→H·+HC·O

H·+O2→HO2·

HC·O+O2→CO+HO2·

2簡述大氣污染物的匯的機制

重力沉降，與植物、建筑物或地面(土壤)相碰撞而被捕獲(被表面吸附或吸收)的過程，統稱為干沉降。

大氣中的物質通過降水而落到地面的過程稱為濕沉降。

污染物在大氣中通過化學反應生成其他氣體或粒子而使原污染物在大氣中消失的過程，稱為化學去除

3簡述環境污染物的三致作用。

三致作用定義;

致突變作用;

致癌作用;

致畸作用。

4簡述土壤的緩沖性能及其原理。

答：定義：土壤緩沖性能是指土壤具有緩和其酸堿度發生激烈變化的能力，它可以保持土壤反應的相對穩定，為植物生長和土壤生物的活動創造比較穩定的生活環境。

溶液的緩沖作用：

無機酸(碳酸等)+有機酸(腐殖酸、其他)

酸酸和堿

膠體的緩沖作用：

對酸的緩沖作用：膠體-M+HCl膠體-H+MCl

對堿的緩沖作用：膠體-H+MOH膠體-M+H2O

Al離子對堿的緩沖作用：

5水中有機污染程度的指標是什么?并分別加以說明。

答：水體中有機污染物的種類繁多、組成復雜，現代分析技術難以分別測定它們的含量。因此，只能利用它們共同的特點，用一些指標間接反映水體中有機物的污染程度。

常見的指標有：溶解氧、生化需氧量、化學需氧量、總有機碳和總需氧量。

6簡要回答河流中的泥沙對重金屬的遷移轉化的影響，并舉例加以說明。

答：(1)河流泥沙中主要有蒙脫石、高嶺石、伊利石等，其中粒徑小于50μm的占82%;研究表明，泥沙的粒徑越小，比表面越大，吸附重金屬的量也越大;當重金屬濃度不變時，隨著河流泥沙量增大，對重金屬的吸附量增大;河流泥沙對重金屬離子的吸附符合弗萊特利希等溫線;

(2)泥沙對重金屬離子的吸附量隨pH的升高而增大;河水pH8.3左右，重金屬離子在此條件下有不同程度的水解、沉淀、配合和被懸浮物吸附，控制了河水中可溶性重金屬離子的濃度;

(3)泥沙中有機質含量隨季節而變化，懸浮物中有機質大于沉積物中有機質的含量，泥沙中重金屬的吸附量與有機質的含量呈正相關;重金屬在河水、懸浮物、沉積物中的分配比是：懸浮物大于沉積物，而沉積物和懸浮物遠遠大于河水中重金屬含量。

由此可見，河流中泥沙對重金屬的遷移轉化有很大的影響。

三、計算題

有如下兩個單體系，其中一個是Cu2+、Cu+(pE0=5.82，[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L)，另一個是Fe3+、Fe2+(pE0=13.05，[Fe3+]=10-3mol/L，Fe2+=0.1mol/L)。如果各取1升，將其成為一個混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，試計算哪個體系是決定電位?

解：有兩個單體系

Cu2++e===Cu+pE0=5.82

當[Cu2+]=10-5mol/L,[Cu+]=10-4mol/L時，

pECu2+/Cu+=4.82

Fe3++e=Fe2+?pE0=13.05

當[Fe3+]=10-3mol/L，Fe2+=0.1mol/L時，

pEFe3+/Fe2+=11.05

如果各取1升，將其成為一個混合體系，并假定Fe3+被Cu+還原完全，則有

[Fe3+]=(10-3-10-4)/2=4.5×10-4mol/L

[Fe2+]=(10-1+10-4)/2=5.005×10-2mol/L

混合體系的電位為：

pE混合=pEFe3+/Fe2+=pE0Fe3+/Fe2++lg[Fe3+]/[Fe2+]

=(13.05+lg4.5×10-4/5.005×10-2=11.00

由上可知，混合體系的pE處在銅單體系與鐵單體系電位之間，并與含量較高的鐵單體系的電位相近。所以鐵體系為決定電位。

四、分析論述題

1.某市一家鉛鋅冶煉廠的含鉛廢水經化學處理后排入水體中，排污口水中鉛的含量為0.3～0.4mg/L，而在下流500m處水中鉛的含量只有3～4μg/L，試分析其原因?

(1)含鉛廢水的稀釋、擴散;

(2)水體中膠體物質對重金屬的吸附作用：

無機膠體：

次生黏土礦物;鐵、鋁、硅、錳等水合氧化物;

有機膠體：蛋白質、腐殖質。

(3)氧化-還原轉化：各價態之間的相互轉化;

(4)溶解和沉淀反應：

(5)配合反應:無機配體：OH-Cl-CO32-HCO3-F-S2-

有機配體:氨基酸、糖、腐殖酸

生活廢水中的洗滌劑、清潔劑、NTA、EDTA、農藥等

(6)生物甲基化作用.

(7)生物富集作用

2.確定酸雨pH界限的依據是什麼?

(1)酸雨是最常見酸性降水，酸性降水是指通過降水，如雨、雪、霧、冰雹等將大氣中的酸性物質遷移到地面的過程。這種降水過程稱濕沉降。

(2)降水pH主要推導方程式。

(3)多年來國際上一直把pH值為5.6作為判斷酸雨的界限，pH值小于5.6的降雨稱為酸雨。

(4)通過對降水多年觀察，對pH值為5.6作為酸性降水的界限以及判別人為污染界限有了不同觀點，主要因為：

a，在清潔大氣中，除有CO2外還存在各種酸、堿性氣態和氣溶膠物質，它們通過成云和降水沖刷進入雨水中，降水酸度是各物質綜合作用的結果;

b，硝酸和硫酸并不都是人為源;天然源產生的SO2等都可進入雨水;

c，空氣中堿性物質中和用，使得空氣中酸性污染嚴重的地區并不表現出來酸雨;

d，其他離子污染嚴重的降水并不一定表現強酸性。

3.下圖是C3H6、NO、空氣(O2、N2)混合物經紫外線照射后的時間成分關系圖。從圖中可知，隨NO和C3H6等初始反應物的氧化消耗，NO2和醛量增加;當NO耗盡時，NO2出現最大值。此后，隨著NO2的消耗(濃度下降)，O3和其他氧化劑如過氧乙酰硝酸酯(PAN)產生了。試利用大氣環境化學原理分析可能發生的環境現象，并闡述其機制。

答：光化學煙霧：汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等

一次污染物在陽光中紫外線照射下發生光化學反應生成一些氧化性很強的O3、醛類、

PAN、HNO3等二次污染物。人們把參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有氣體和顆粒物)所形成的煙霧，稱為光化學煙霧。

可以認為上述反應是大大簡化了的光化學煙霧形成的基本反應。1986年Seinfeld用12個化學反應概括了光化學煙霧形成的整個過程：

引發反應：NO2+hν→NO+O

O+O2+M→O3+M

NO+O3→NO2+O2

鏈傳遞反應：RH+·OH→RO2·+H2O

RCHO+·OH→RC(O)O2·+H2O

RCHO+hν→RO2·+HO2·+CO

HO2·+NO→NO2+·OH

RO2·+NO→NO2+R′CHO+HO2·

RC(O)O2·+NO→NO2+RO2·+CO2

終止反應：·OH+NO2→HNO3

RC(O)O2·+NO2→RC(O)O2NO2

RC(O)O2NO2→RC(O)O2·+NO2