环境化学复习提纲(附答案)Word下载.doc
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在众多污染物中被筛选出潜在危害大的作为优先研究和控制的对象,称为优先污染物。
优先控制物包括如下几类:
挥发性卤代烃类、苯系物、氯代苯类、多氯联苯、酚类、硝基苯类、苯胺类、多环芳烃类、酞酸酯类、农药、丙烯腈、亚硝胺类、氰化物、重金属及其化合物。
在“黑名单”中,共有14类,68种优先控制的污染物。
其中优先控制的有毒有机化合物有12类,58种,占总数的85.29%,
•Chapter2
1、大气层的化学分层
﹤86km、匀和层或湍流层86~90km、90km~110km、>
120km、非匀和层、外大气层500km以上。
2、温室气体的种类(举例)
二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、CFC11、CFC12、四氯化碳。
3、酸沉降化学
酸沉降(aciddeposition)是指大气中的酸性物质通过降水,如雨、雪、雾、冰雹等迁移到地表(湿沉降),或酸性物质在气流的作用下直接迁移到地表到地表(干沉降)的过程。
湿沉降(wetdeposition)大气中的物质通过降水而落到地面的过程。
干沉降(drydeposition)大气中的污染气体和气溶胶等物质随气流的对流、扩散作用,被地球表面的土壤、水体和植被等吸附去除的过程。
4、酸雨的界限
西南地区(重庆、贵阳)---长江以南、青藏高原以及四川盆地
---年均降水pH<
5·
6区域占全国面积40%左右
中国---致酸物质----硫酸盐。
5、一次颗粒物的天然源、我国灰霾区域
一次颗粒物天然源:
地面扬尘(风吹灰尘)、海浪浪沫、火山爆发喷出物、森林火灾燃烧物、陨星尘及生物界产生的颗粒物,如花粉、袍子等。
我国存在着4个明显的灰霾区:
黄淮海地区、长江河谷、四川盆地、珠江三角洲。
6、大气颗粒物的粒度模型
可把大气颗粒物表示成三种模结构,即爱根核模板(Dp〈0.05〉、积聚模(0.05<
Dp<
2)和粗粒子模(Dp>
2)
7、大气颗粒物的有机组成种类
多环芳香族化合物、芳香族化合物,含氮、氧、硫、磷类化合物,烃基化合物,脂肪族化合物,羰基化合物和卤代化合物。
8、大气中有哪些重要自由基?
其来源如何?
(1)大气中的重要自由基有:
HO·
,HO2·
,R·
,RO·
,RO2·
等自由基,其中以HO·
和HO2·
最为重要。
(2)其来源:
在大气化学中,有机化合物和其它大气组分的光解,是产生自由基的最主要途径和来源。
例如:
a.O3的光解是大气中HO·
的重要来源:
O3+hν→O·
+O2O·
+H2O→2HO·
b.HO2·
主要来源于醛的光解:
H2CO+hν→H·
+HCO·
H·
+O2+M→HO2·
+MHCO·
+O2→HO2·
+CO
c.R·
等自由基主要来源于各种有机化合物的光解:
CH3CHO+hν→CH3·
RH+O·
→R·
+HO·
R·
+O2→RO2·
9、大气中有哪些重要含氮化合物?
说明它们的天然来源及对环境的污染。
(1)大气中存在的含量比较高的含氮化合物主要是氮氧化物,包括氧化亚氮(N2O),一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。
(2)N2O是低层大气中含量最高的含氮化合物,主要来自于天然源,即土壤中硝酸盐经细菌的脱氮作用而产生。
由于在低层大气中N2O非常稳定,是停留时间最长的氮氧化物,一般认为其没有明显的污染效应。
NO和NO2是大气中主要的含氮污染物,合称为NOx,它们主要来自于人为来源,即化石燃料的燃烧。
城市大气中的NOx有2/3来自汽车等流动燃烧源的排放,1/3来自固定燃烧源的排放。
NOx是导致大气光化学污染和酸雨的重要污染物质。
10、大气中有哪些重要的碳氢化合物?
它们可发生哪些重要的光化学反应。
(1)大气中以气态形式存在的碳氢化合物,主要是碳原子数1-10的碳氢化合物,包括可挥发性的所有烃类。
重要的碳氢化合物包括烷烃、烯烃、芳香烃等。
(2)它们可发生的光化学反应,主要是与活性的自由基之间的反应:
a.烷烃可与大气中的HO·
和O·
发生氢原子摘除反应;
e.g.RH+HO·
+H2ORH+O·
→R·
b.烯烃与HO·
主要发生加成反应,如乙烯和丙烯,也可以发生氢原子摘除反应;
c.环烃的氧化;
d.多环芳烃在湿的气溶胶中可发生光氧化反应,生成环内氧桥化合物;
e.饱和烃的衍生物,如醚、醇、酮和醛类,它们在大气中的反应主要是是与HO·
发生氢原子摘除反应。
11、说明光化学烟雾现象,解释污染物与产物的日变化曲线,并说明光化学烟雾产物的性质和特征。
(1)光化学烟雾现象:
含有氮氧化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,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,称为光化学烟雾现象。
(2)从光化学烟雾日变化曲线可以看出,烃和NO的体积分数在早晨达到峰值,是由于交通高峰期,汽车尾气大量排放造成的;
随着太阳辐射的增强,在日光照射下由大气光化学反应而产生的NO2、O3和醛类等二次污染物的量也大幅增加,并在午后左右达到峰值,要比NO峰值晚出现4-5h。
傍晚交通高峰期,虽然任有较多汽车尾气排放一次污染物,但由于日光已较弱,不足以引发光化学反应,因而NO2、O3和醛类也不会再增加。
(3)光化学烟雾的生成以臭氧为主,还包括醛类、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、H2O2和细粒子气溶胶等污染物,是具有强氧化性的气团;
烟雾通常呈蓝色,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,对环境危害极大。
12、说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用
在光化学烟雾形成的过程中,自由基反应占主导地位,并且是链式的反应。
烃类的存在,是自由基转化和增殖的重要载体和促进反应物,是链式反应的重要参与者。
(5分)
RH+O·
RH+HO·
+H2O
H·
+M
R·
RCO·
+O2→R(CO)O2·
(反应式各1分)
13、说明臭氧层破坏的原因和机理。
(1)臭氧层破坏的原因:
由于人类活动的影响,水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入了平流层,在平流层形成了HOx·
,NOx·
和ClOx·
等活性基团,从而加速了臭氧的消除过程,破坏了臭氧层的稳定状态。
这些活性基团在加速臭氧层破坏的过程中可以起到催化剂的作用。
(2)臭氧层破坏的机理:
a.氯和溴的协同作用
Cl·
+O3→ClO·
+O2ClO·
+BrO·
→Cl·
+Br·
+O2Br·
+O3→BrO·
+O2
b.HOx·
自由基的氯链反应机理(3分)
HO·
+O3→HO2·
+O2ClO·
+HO2·
→HOCl+O2HOCl+hν→Cl·
c.NOx的破坏作用(2分)
NO+O3→NO2+O2NO2+O·
→NO+O2
d.ClO·
二聚体链反应机理(2分)
ClO·
+ClO·
+M→Cl2O2·
+MCl2O2·
+hν→Cl·
+ClOO·
ClOO·
+M→Cl·
+O2+M
14、简述大气中SO2氧化的几种途径。
(1)二氧化硫的气相氧化:
a.SO2的直接光氧化
b.SO2被HO·
等活性自由基氧化
(2)二氧化硫的液相氧化:
a.O3对SO2的氧化
b.H2O2对SO2的氧化
c.金属离子对SO2液相氧化的催化作用
15、说明酸雨形成的原因。
(1)大气中的SO2和NOx经氧化后,溶于水形成H2SO4、HNO3和HNO2等酸性物质;
其它气态或固态物质进入大气,对降水的pH也有影响。
(2)酸雨中,H2SO4约占60~65%,它主要来源于火山爆发的大量硫化物和悬浮物、自然水域表面释放的酸性化合物,以及人为燃烧产生的硫氧化合物。
(3)酸雨中,HNO3和HNO2约占30%,主要来源于汽车尾气排放和人为燃烧产生的NOx,以及大气中的N2经过雷电而转化成的NOx,此外土壤中的NO3-通过还原等作用也可生成NOx。
(4)酸雨中,盐酸约占5%,主要来源于一些化工厂和焚烧垃圾,以及矿物燃料燃烧而产生的HCl气体。
(5)酸雨中,有机酸约占2%,主要来源于人为燃烧产生的碳氧化合物,以及天然源的一些植物和森林排放等。
16、说明大气颗粒物的化学组成以及污染物对大气颗粒物组成的影响。
大气颗粒物按照组成,可分为两大类。
一般将只含无机成分的颗粒物称为无机颗粒物,而将含有有机成分的颗粒物称作有机颗粒物。
(1)无机颗粒物:
天然来源的无机颗粒物,如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。
火山爆发所喷出的火山灰,除主要由硅和氧组成的岩石粉末外,还含有一些如锌、锑、硒、锰和铁等金属元素的化合物。
海盐溅末所释放出来的颗粒物,其成分主要有氯化钠粒子,硫酸盐粒子,还会含有一些镁的化合物。
人为源释放出来的无机颗粒物,如动力发电厂由于燃煤及石油而排放出来的颗粒物,其成分除大量的烟尘外,还含有铍、镍、釩等的化合物。
市政焚烧炉会排放出含有砷、铍、镉、铬、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、锑、钛、釩和锌等的化合物。
汽车尾气中则含有大量的铅。
(2)有机颗粒物:
有机颗粒物种类繁多,结构也极其复杂。
已检测到的主要有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等各种烃类。
另外还有少量的亚硝胺、氮杂环类、环酮、酮类、酚类和有机酸等。
(3)大气颗粒物多数是由气态一次污染物通过凝聚过程转化而来的。
如硫酸及硫酸盐颗粒物主要是由污染源排出的SO2氧化后,溶于水而形成硫酸,硫酸再与大气中的NH3化合而生成(NH4)2SO4颗粒物。
硫酸也可与大气中其他金属离子化合生成各种硫酸盐颗粒物。
17、颗粒物在人体内的沉积作用。
(1)碰撞作用:
5~30mm粒径的颗粒---鼻咽部和支气管上部沉降
(2)沉降作
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