环境化学试题及答案1.docx

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环境化学试题及答案1

一.填空（每空1分

1.环境问题是在工业化过程中产生的，具体原因包括污染物排放和过度开发资源；

2.可持续发展的战略思想是经济、社会和环境保护协调发展，其核心思想是：

经济发展不能超过资源和环境的承载力；

3在大气对流层中污染物易随空气发生垂直对流运动，在平流层中污染物易随地球自转发生水平运动；

4.逆温层不利于污染物的传输。

5.当Γ<Γd时，大气处于稳定状态。

6.大气中重要自由基产生于光离解。

7.由若干个苯环稠和在一起的化合物称为多环芳烃；

8.在有氮氧化物和碳氢化合物存在于大气中时可能发生光化学烟雾，该反应机制为：

自由基引发、自由基转化和增殖、自由基氧化NO、链终止；

9.平流层中的臭氧层能够吸收紫外线从而保护生物，维持生态平衡；

10.洛杉矶烟雾也称为光化学烟雾。

11.伦敦烟雾也称为硫酸型烟雾。

12.当降水的pH值5.0时，称为酸雨。

13.可吸入粒子是指粒径﹤10um的颗粒物；

14.PAN是指大气中的过氧乙酰硝酸酯污染物；

15.水中异养生物利用自养生物产生的有机物为能源及材料构成生命体；

16.导致痛痛病的污染物是Cd；

17.导致水俁病的污染物是甲基汞。

18.腐殖质分子中含有多元环状结构其上联接有-OH-COOH-CHO等官能团；

19.非离子型有机物可通过溶解作用分配到土壤有机质中；

20.pH值在4.5至8.3之间时,水中碳酸的主要形态分别为CO2、H2CO3、HCO3-；

21.水中无机污染物的迁移转化方式有吸附、凝聚絮凝、溶解沉淀、配合、氧化还原；

22.水中有机污染物的迁移转化方式有分配、水解、光解、挥发、生物降解；

23.pE值低表示环境为有机碳性环境。

24.标化分配系数是以有机碳为基础表示的分配系数。

25.次生矿物由物理分化和化学分化而成；

26.氧垂曲线可依次划分为清洁区及分解区、腐败区、恢复区及清洁区

27.在S-P模型中，溶解氧有一个最低值称为极限溶解氧

28.天然水中的颗粒物聚集的动力学方程分别称为为异向絮凝、同向絮凝、差速沉降絮凝。

29.次生铝硅酸盐由硅氧四面体层和铝氢氧八面体层构成，它们是高岭石、蒙脱石和伊利石。

1.已知某土壤有机碳含量为5%，某有机物的辛醇-水分配系数为Kow=4×105,则该有机物在土壤上的分配系数Kp为1.26×104（不考虑颗粒粒径大小的影响）

2.气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关。

3.能引起温室气体效应的气体主要有CO2、CH4、CO、CFCs。

4.腐殖质中不能被酸和碱提取的部分称为腐黑物，可溶于稀碱但不溶于酸的部分称为腐殖酸，既溶于碱又溶于酸的的部分称为富黑酸。

5.土壤是由气、液、固三相组成的，其中固相可分为土壤矿物质和土壤有机质，两者占土壤总量的90%以上。

6.土壤及沉积物（底泥）对水中有机物的吸附作用（sorption）包括表面吸附和分配作用。

7.测定正辛醇-水分配系数的方法有振荡法、产生柱法和高效液相色谱法。

8.降水中主要的阴离子有SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-。

9.CFC-11的分子式为CFCl3。

二．选择题（共20分，每小题2分）

1.随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率（Γ），对于逆温气层的大气垂直递减率

a．Γ﹥0b.Γ=0c.Γ﹤0

2.某一氧化-还原反应体系的标准电极电位0.80，气pEo为a。

a．13.55b.13.35c.13.05d.12.80

3．测定总磷时，下例c组物质均会产生干扰，是测定结果偏低？

a亚砷酸盐、Cr（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、亚硝酸盐b.砷酸盐、Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）、硝酸盐

c.砷酸盐、Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）、亚硝酸盐d.亚砷酸盐、Cr（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、硝酸盐

4．五十年代日本出现的痛痛病是由d污染水体后引起的。

a．Asb.Hgc.Pbd.Cr

5.根据Whittby三模态模型，粒径小于aum的粒子称为爱根核膜。

a．0.05b.0.1c.1d.2

6．在氨氮的测定中，氨与b生产黄色的络合物，可在425nm波长下比色测定。

a．盐酸萘乙二胺显色剂b.纳氏试剂c.混合试剂d.二磺酸酚试剂

7.重金属从悬浮物或沉积物中重新释放属于二次污染问题，下例b原因可能诱发重金属释放。

a．颗粒物聚沉b.降低水体的pH值c.水流速度加快d.富营养化加重

8.下例吸附现象属于离子交换吸附的有a。

a．土壤胶体吸附碱土金属粒子b.土壤颗粒吸附非离子有机化合物

c.金属水和氧化物吸附过渡金属离子d.腐殖质吸附非离子型农药

9.下例说法正确的是c。

a．代换性酸度和水解性酸度属于活性酸度b潜性酸度是指土壤胶体吸附的可代换性Al3+

c．土壤潜性酸度往往比活性酸度大得多

10.在一封闭的碳酸体系中加入重碳酸盐，其中，c不发生变化。

a．总碱度b.pHc.酚酞碱度d.苛性碱度

三．名词解释

1.光化学烟雾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产生二次污染，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

2.酸性降水指通过降水，如雨，雪，雾，冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。

3.生长代谢当微生物代谢时，某些有机污染物作为食物源提供能量和提供细胞生长所需的碳，该有机物被降解，这种现象称为生长代谢。

4.次生矿物次生矿物是由原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构却有所改变

5.质体流动由水或土壤微粒或两者共同作用引起的物质流动

二.简答题

1、画图简要说明大气温度层结及其特点、产生的原因。

（10分）

静大气在垂直方向上的温度分布称为大气温度层结。

可分为：

1对流层：

由于受到地面长波辐射的影响，下热上冷，空气垂直对流运动剧烈，污染物质传输容易

2平流层：

在其上中部有一臭氧层，它吸收来自太阳的紫外线后放出能量，该层上热下冷。

污染物不易传输扩散，只能随地球自转而平流而遍布全球

3中间层：

由于平流层中臭氧层放热的影响，下热上冷，空气垂直对流强

热层：

由于受太阳辐射的影响，上热下冷。

空气稀薄，处于电离状态。

2、简要说明温室效应产生的机理及大气温度升高的原因，京都议定书的目标是是么？

（10分）

温室效益产生的机理：

大气中的温室气体主要是CO2吸收了来自地面的长波辐射将能量截面于大气中，使地球温度升高

大气温度升高的原因：

（1）过度利用化石燃料

（2）植被大量减少

京都议定书的目标：

限制CO2的排放，特别是发达国家CO2的排放，以控制大气温度升高

3、试述伦敦烟雾的类型、起因和发生条件。

气相氧化：

1直接光氧化2被自由基氧化3被氧原子氧化

液相氧化

1被O3氧化2被H2O2氧化3金属离子催化氧化

4、．试述水体富营养化产生的机理。

（5分）

工业废水及生活污水排放水体，使水中氮磷等营养物增多。

引起藻类繁殖，由于死藻在分解时消耗溶解氧，使水质恶化

5、试述DDT的主要特性和在环境中迁移、转化与归趋的主要途径（10分）

答：

①热稳定性高，挥发性小，不溶于水，易溶于有机溶剂和脂肪;②在植物叶片中积累大，通过食物链进入人体;③易被土壤胶体吸附，在土壤中移动难;④可发生生物降解，可分为还原氧化和脱氯化氢，在紫外光的照射下发生光解。

和光降解;

6请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用

答：

腐殖质可分为腐殖酸、富里酸、腐黑物。

在环境中的作用：

①对河流中的汞有显著的流出效应②抑制金属从水中沉降③减弱重金属毒性④在给水消毒中产生THMs⑤遇Ca2+、Mg2+产生沉淀。

7、写出S-P模型的两个微分方程，并说明每一个变量的意义（10分）

u

—K1L

u

—K1L+K2（Cs—C）

式中L—BOD，X—河水流动方向的距离，u—河水平均流速，Ex—离散系数

K1——好氧系数，C—溶解氧，K2—复氧系数，Cs—饱氧溶解氧浓度

8、写出大气平流层中臭氧层吸收太阳辐射紫外线的化学反应式及臭氧层被大气污染物破坏的催化反应式。

（10分）

1O3﹢hv→O﹢O2O﹢O2﹢M→O3﹢M

2Y﹢O3→YO﹢O2

YO﹢O→Y﹢O2

总O3﹢O→2O2

9、将下列农药的商品名和化学名联线。

DDTP,P’-二氯二苯基三氯乙烷

林丹硫代磷酸酯

敌敌畏磷酸酯

乐果六氯环己烷

敌百虫膦酸酯

1对a2对d3对c4对b5对e

10、简要说明碳氢化合物在光化学烟雾中所起的作用。

答：

碳氢化合物与自由基反应，发生一系列自由基转化和增殖的链反应，在此过程中产生的氧化性自由基将NO氧化成NO2，替代了O3使之越积越多，同时产生许多污染物如过氧乙酰硝酸脂。

1.在“在硝酸盐氮的测定”实验中，试说明氯化物和亚硝酸盐氮如何影响实验结果，怎样去除氯化物和亚硝酸盐氮的干扰？

（1）少量氯化物能引起硝酸盐的损失，使结果偏低;加入硫酸银使其生成氯化银沉淀，过滤去除，可消除氯化物的干扰

（2）亚硝酸盐氮含量超过0.2ūg/ml，使结果偏高；加入高锰酸钾将亚硝酸盐氧化成硝酸盐，可消除亚硝酸盐氮的干扰，从测定结果中减去眼硝酸盐的含量即可

2.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举例说明。

因为CFCs可催化O3分解，使O3转变成O2，如F-11（CFCl3）和F-12（CF2Cl2）,它们在波长为75-220nm紫外光照射下会产生Cl

CFCl3+hν→CFCl2+Cl

CF2Cl2+hν→CF2Cl+Cl

光解产生的Cl可破坏O3。

其机理为

Cl+O3→ClO+O2

ClO+O→Cl+O2

总反应O3+O→2O2

3.试述有机磷农药在土壤中迁移转化的主要过程。

主要过程包括

（1）有机磷农药的非生物降解过程

a吸附催化水解b光降解

（2）有机农药的生物降解

4.影响沉积物中重金属释放的主要因素有哪些？

主要因素有

（1）盐浓度

（2）氧化还原条件（3）pH值

（4）水中配位剂含量（5）生物化学过程

环境化学试题部分答案

一、填空

1、开放体系中，CT、[HCO3－]和_[CO3-_]___随PH改变，而__[H2CO3*]___不变

2、一般水体的决定电位物质是_溶解氧____，若水体厌氧，其中含大量有机物则决定电位物质是_有机物____，居于两者之间则决定电位物质是___溶解氧体系和有机物体系的结合__

3、大气颗粒物按其粒径大小可分为总悬浮颗粒物（TSP）、飘尘、降尘

4、水体中存在含N化合物时，高pe和PH下NH＋转化为__NO3-___

5、天然水中主要的氧化剂和还原剂（各选2个）

氧化剂：

溶解氧、三价铁、四价锰、六价硫（铬、钼）、五价氮（钒、砷）

还原剂：

二价铁、二价锰、负二价硫及许多有机化合物

6、在砷的两种价态中，三价砷的毒性较高

7、天然水体八大优势无机离子为K+、Na+、Ca+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-（任答6个）

8、污染物在环境中的主要转化过程类型有生物转化、化学转化、光化学转化

9、人为污染源可分为工业、农业、生活、交通。

10、环境中污染物的迁移主要有物理迁移、化学迁移和生物迁移三种方式。

11、天然水中的总碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]—[H-]。

二、名词解释

1、生物浓缩因子

分布在水体中的生物群类也可以参加有机污染物的分配，这种分配作用被称为“生物浓缩作用或生物积累作用”，有机污染物的这种分配性质用“生物浓缩因子”来表示。

2、光化学定律“光化学第二定律”

在初级光化学反应过程中，被活化的分子数（或原子数）等于吸收光的量子数

3、总悬浮颗粒物（TSP）：

是分散在大气中的各种粒子的总称，即粒径在100μm以下的所有粒子

4、间接光解一种化合物直接吸收光能，并将过剩能量转移到另一种化合物上，导致后者产生反应的过程被称为敏化反应。

前者称为敏化有机物，后者称为接受体分子。

敏化反应也被称为敏化光解或间接光解。

5、BOD生化需氧量是在好气条件下，水中有机物由微生物作用进行生物氧化，在一定期间内所消耗溶解氧的量

7、活性酸度：

是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称为有效酸度，通常用pH表示。

8、温室效应:

CO2等气体（统称温室气体）如温室的玻璃一样，它允许来自太阳的可见光射到地面，也能阻止地面重新辐射出来的红外光返回外空间。

因此，温室气体起着单向过滤器的作用，吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。

19、结合反应：

外来化合物经过前期转化，与生物体内源物质结合的反应称为结合反应。

三、简答题

1、水体中有机配位体对金属迁移的影响？

（10分）

1、影响颗粒物（悬浮物或沉积物）对重金属的吸附能力。

决定这一能力的因素主要是配位体本身的吸附行为，配位体或金属离子与配位体形成的配合物是否可被沉积物吸附。

①与金属离子生成配合物，或争夺表面吸附位，抑制金属离子吸附；②形成弱的配合物，且对固体表面亲和力小，引起吸附量变化小；③形成强的配合体，且对固体表面亲和力大，引起吸附量增加。

2影响重金属化合物的溶解度。

重金属和羟基的配合作用，提高了重金属氢氧化物的溶解度。

2、什么是辐射逆温层并简述其形成机制

答：

在对流层中、气温一般是随高度增加而降低。

但在一定条件下会出现反常现象。

这可由垂直递减率（Γ）的变化情况来判断。

当Γ＜0时，称为逆温气层。

逆温现象经常发生在较低气层中，这时气层稳定性特强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用。

近地面层的逆温多由于热力条件而形成，以辐射逆温为主。

辐射逆温是地面因强烈辐射而冷却所形成。

这种逆温层多发生在距地面100-150m高度内。

最有利于辐射逆温发展的条件是平静而晴朗的夜晚。

有云和有风都能减弱逆温。

如风速超过2-3m/s时，辐射逆温就不易形成。

当白天地面受日照而升温时，近地面空气的温度随之而升高。

夜晚地面由于向外辐射而冷却这便使近地面空气的温度自下而上逐渐降低。

由于上面的空气比下面的冷却较慢、结果就形成逆温现象。

3、温室效应及其形成机制

CO2等气体（统称温室气体）如温室的玻璃一样，它允许来自太阳的可见光射到地面，也能阻止地面重新辐射出来的红外光返回外空间。

因此，温室气体起着单向过滤器的作用，吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。

4、酸雨的主要成分、危害、反应方程式？

1、大气中的氨

①氨与硫酸气溶胶反应→（NH4）2SO4或（NH4）HSO4；

②SO2可以直接与NH3反应，而避免转化成酸。

2、颗粒物酸度的缓冲作用

①所含的催化金属促使SO2氧化；

②对酸起中和作用。

3、气候的影响

①温度、湿度：

一般情况温度湿度大时易出现酸雨；

②风速、大气稳定度，大气处于稳定状态，污染物不利于扩散易出现酸雨。

6、水体中的主要污染物有哪些？

耗氧污染物、致病污染物、合成有机物、植物营养物、无机物及矿物质、土壤及岩石冲刷的沉积物、放射性物质、热污染共8种物质。

7、有机物在水中的迁移、转化存在哪些重要过程？

主要存在：

1、负载过程（输入过程）2、形态过程（酸碱平衡及吸着作用）3、迁移过程（沉淀与溶解、对流、挥发及沉积作用）4、转化过程（生物降解、光解和水解作用）5、生物累积过程（生物浓缩和放大）

9、什么是大气温度层结？

由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层层大气对太阳辐射吸收程度上的差异，使得描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布。

人们通常把静大气的温度和密度在垂直方向上的分布，称为大气温度层结和大气密度层结。

10、如何判断大气稳定度？

何谓逆温现象？

其对大气污染物的迁移有何影响？

ra—大气的垂直温度递减率

rb—污染气团的绝热温度递减率

ra>rb为大气的不稳定状态，有利于污染物扩散。

ra

ra=rb为大气的中性状态，气团和大气的温度在任何高度都是相等的。

ra>0大气的温度随高度增加而降低，为大气的不稳定状态

ra<0大气的温度随高度增加而增加，为大气的稳定状态，为逆温情况。

11、reundlich吸附等温线表达式？

并解释字母含义。

lgG=lgk+1/nlgC其中G—吸附量k—分配系数C—溶质平衡浓度

12、水体中颗粒物吸附作用分类？

并分别解释

表面吸附---物理吸附，表面能的作用

离子交换吸附—物理化学吸附，表面电荷作用，发生离子交换

专属吸附—化学吸附，化学键作用，分子间作用力

14、简述物质通过生物膜的方式。

膜孔滤过，直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧净水压及渗透压经膜孔滤过。

被动扩散，脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧，即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。

18、有机物在水中迁移转化过程有哪些？

分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物降解作用

19、简述硝化与反硝化过程。

硝化作用：

氨在有氧条件下通过微生物作用，氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。

参与硝化的微生物虽然为自养型细菌，但在环境中必须在有机物质存在的条件下才能活动。

反硝化作用：

也称脱氮作用。

反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。

微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：

NO3-→NH4+→有机态氮。

许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。

另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（N2），称为反硝化作用或脱氮作用：

NO3-→NO2-→N2↑。

能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。

20、环境中的相间平衡有哪些？

举三例即可

物质吸附：

固-固、固-液的相间平衡

升华作用：

固-气相间平衡

气体在水中的溶解和逸出：

液-气相间平衡

三、计算题

1、到达地球表面的太阳辐射最短波长为290nm，问大气中NO2分子在吸收该波长光量子后，能否引起分子中N-O键断裂？

已知N-O的键能为3.01×105J/mol，Planck常数为6.626×10-34J.s，光速为3.0×108m/s。

（10分）

解：

E=N0

×3.0×108=6.85×10-19J

E’=NE=6.02×1023×6.85×10-19

=4.12×105

E’>3.01×105J/mol

故可引起N—O键断裂。

2、设大气压力为1.0130×105Pa（25℃），空气中水蒸气的分压为0.03167×105Pa（25℃），氧溶于水的亨利常数为1.26×108,计算氧气在水中的溶解度。

（10分）

解：

PO2=（1.01325-0.03167）×105×0.21

=0.2056×105（pa）

O2（aq）=KH×PO2=1.26×105×0.2056×10-8

=2.6×10-4（mol/l）

O2（aq）=2.6×10-4×32×1000

=8.32（mg/l）

3、具有2.00×10-3mol/L碱度的水，pH为7.0,请计算[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]的浓度各是多少？

已知下表数据：

pHα0α1α2

7.000.18340.81623.828×10-4

解:

当pH=7.00时,CO3-的浓度与HCO3-的浓度相比可以忽略,查表pH=7.00时,α=1.224,

则[HCO3-]=[碱度]=2.00×10-3mol/l/l。

[H+]=[OH-]=10-7mol/l。

[HCO3※]=[H+][HCO3-]/K1=1.00×10-7×2.00×10-3/（4.55×10-7）=4.49×10-4mol/l。

[CO3-]=K2[HCO3-]/[H+]=4.69×10-11×2.00×10-3/（1.00×10-7）=9.38×10-7mol/l。

5、在厌氧消化池中，和pH值7.0的水接触的气体含65％的CH4和35％的CO2，已知

pE0=2.87，请计算pE和Eh

解pE=pE0+1/nlg（[反应物]/[生成物]）

=2.87+lgPCO20.125[H+]/PCH40.125

=2.87+lg0.350.125×10-7/0.650.125

=2.87+lg0.877×10-7/0.948

=2.87+lg0.925—7=—4.16

Eh=0.059pE=-4.16×0.059=—0.246

5、一个有毒化合物排入至pH＝8.4，T＝25℃的水体中，90％的有毒化合物被悬浮物所吸着，已知酸性水解速率常数Ka=0，碱性水解速率常数Kb=4.9×10-7L/（d.mol）,中性水解速率常数Kn=1.6d－1.请计算化合物的水解速率常数。

（5分）

解：

Kh=[Kn+

w（Ka[H+]+Kb[OH-]）]

=1.6+0.1（0+4.9×10-7×10-5.6）

=1.6d-1

6、用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假设溶液平衡浓度为3.0×10-3mol/L，溶液中每克悬浮固体吸附溶质为0.5×10-3mol/L，当平衡浓度降至1.0×10-3mol/L时，每克吸附剂吸附溶质为0.25×10-3mol/L，问每克吸附剂可以吸附溶质的吸附限量是多少？

解：

G=

0.5×10-3=

（1）

0.25×10-3=

（2）

2=

×

2A+6.0×10-3=3.0（A+1.0×10-3）

2A+6.0×10-3=3.0A+3.0×10-3

A=3.0×10-3

G0=1.0×10-3（mol/L·g）

1.在一个pH为7.0，总碱度为1.6mmol/L的水体中，如加入碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH上升至8.0？

如用NaOH强碱进行碱化，又需加多少碱？

（pH=7.0时，α0=0.1834，α1=0.8162，α2=3.828×10-4，α=1.224；pH=8.0时，α0=0.02188，α1=0.9736，α2=4.566×10-3，α=1.018）（本小题10分）

解：

总碱度＝KW/[H+]+CT（α1+2α2）-[H+]

CT＝

{[总碱度]+[H+]-[OH-]}

令α＝

当pH在5～9范围内、[碱度]≥10-3mol/L时,[H+]、[OH-]项可以忽略不计,得到简化式：

CT＝α[碱度]

当pH＝7.0时，α1＝0.8162，α2＝3.828×10-4，则α＝1.224，CT＝α[碱度]＝1.9584mmol/L

若加入碳酸钠将水的pH升至8.0，此时CT值与碱度值均有变化。

设加入的碳酸钠量为Δ[CO32-]，则有

CT+Δ[CO32-]＝α′｛[碱度]+2Δ[CO32-]｝

解得，Δ[CO32-]＝1.9248mmol/L

若加入氢氧化钠将水的pH升至8