2014年武汉科技大学考研试题804环境化学(A卷)和标准答案

可使用的常用工具：□无 计算器 直尺 □圆规（请在使用工具前打√）姓名：报考学科、专业：准考证号码：密封线内不要写题2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：环境化学（ A 卷 □B 卷）科目代码：804 考试时间：3小时 满分150分年招收硕士研究生入学考试试题A参考答案考试科目及代码：环境化学 804 适用专业：环境工程一、名词解释（每小题3分，共15分）1生长物质代谢：生物降解过程中，一些有机污染物作为食物源提供能量和提供酶催化反应分解有机物。

2光量子产率：吸收光子过程产生的激发态分子数目与吸收光子数目的比率。

3标化分配系数：有机毒物在沉积物与水之间的分配比率用分配系数表示，分配系数与沉积物中有机碳的质量分数的比值称为标化分配系数。

4被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧、基舜浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。

5专属吸附：是指吸附过程中，除了化学键的作用外，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。

二、填空（每空1分，共19分）1. E=hc/λ，700nm，167.4KJ/mol；2. NO、RO2、RC(O)O2，O3、醛、PAN、过氧化氢等；3.矿物质，土壤空气；4. 重金属的存在形态，重金属在植物体内的迁移能力；5. 表面吸附，离子交换吸附，专属吸附；6. OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F-，S2-；7. 腐殖酸，富里酸，腐黑物；8. 亚硝酸，醛；三、问答题（每题10分，共50分）1. 这一替代非常必要，因为氟氯烃在光作用下会催化臭氧层的臭氧分解，从而使紫外光直接到达地面而对人体、生物造成危害。

化学机制如下：首先，CFC类物质在紫外光照射下会产生ClCFCl3 + hν CFCl2 + ClCF2Cl2+ hν CF2Cl + Cl光解所产生的Cl可破坏O3，其机理为Cl + O3Cl O + O2Cl O + O Cl + O2总反应O3 + O 2O2臭氧层耗损的危害有：使人体眼部疾病，皮肤癌等病症发生率将大增；损害植物叶片，抑制光合作用，最终导致减产；使海洋浅层生物死亡，从而显著削弱生态系统食物链的基础；使气候趋于恶化；使对流层紫外辐射增加,会进一步活跃近地面的光化学反应。

2. 二氧化硫的转化可归纳为如下模式4 M(NH4+)MSO4转化形成的H2SO4及MSO4以干降及湿降复归地面，如果当地影响酸雨形成的各因素都有利于形成酸雨，则该地雨水的pH就会低于5.6的判定标准。

由于西南地区所用燃煤都是高硫煤，因此，从酸性污染物的排放及其转化条件看，就会形成高SO42-浓度降水；大气中的氨能与酸性气溶胶或雨水中的酸起中和作用，从而降低雨水的酸度，而西南地区大气中的氨含量较少；颗粒物本身具有一定酸度，因而对酸雨有缓冲能力，而西南地区的颗粒物缓冲能力大大低于北京等北方，同时重庆和贵阳等地的气象条件和多山的地形又不利于污染物的扩散，因此，在各种不利条件的综合作用下，就形成了酸雨。

3. 迁移：污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程。

转化：污染物存在形态改变或转变为另一种物质的过程。

4. 逆温现象：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。

逆温是指空气温度随高度的升高而升高的现象，包括辐射逆温、地形逆温等。

影响及后果：逆温使冷空气在下方，热气流在上方，从而无法形成对流，底部的污染物无法上升扩散，从而导致严重污染，甚至由于光化学作用生成毒性更大的产物，易发生污染事件。

上午8点左右和傍晚前后，大气中悬浮的细颗粒物排第一和第二，下午浓度最低。

因为后半夜到清晨，大气处于一个稳定的状态，一般近地面容易形成逆温层，就像是一个大的锅盖，把脏东西都―捂‖在里面，不利于污染物的扩散。

再加上早高峰时，汽车排出大量尾气，使得上午8点时的污染物浓度达到最高。

而人越是运动，吸入肺部的毒物越多，无形中成了毒雾的吸尘器。

影响大气污染物迁移的因素：（1）风和大气湍流—有利因素；（2）天气形势和地理地形—除降雨外，多为不利因素；（3）污染源本身的特性。

5. （1）污染物由土壤向植物体内迁移的方式被动转移：物质在高浓度侧与膜上与特异性蛋白质载体结合，通过生物膜，至低浓度侧解离出原物质主动转移：物质在低浓度侧与膜上与特异性蛋白质载体结合，通过生物膜，至高浓度侧解离出原物质（2）影响重金属在土壤-植物体系中转移的因素土壤中重金属向植物体内转移的过程与重金属的种类、价态、存在形式以及土壤和植物的种类、特性有关。

①植物种类②土壤种类土壤的酸碱度和腐殖质的含量都可能影响重金属向植物体内的转移能力。

如：在冲积土壤、腐殖质火山灰土壤中加入Cu、Zn、Cd、Hg、Pb等元素后，观察对水稻生长的影响。

在冲积土壤中，其障碍大小顺序为：Cd>Zn>Cu>Hg>Pb；在腐殖质火山灰土壤中则为Cd >> Hg>Zn>Cu>Pb，③重金属形态④重金属在植物体内的迁移能力四、计算题(每题12分，共36分)1解: 根据平衡反应有: 3243442103.7][][][][2-+++⨯=Fe P H Fe O将[H +]=10-6和大气氧分压P O2=2.1×104Pa 代人，得24/154463232104.2]10013.1101.2)10(103.7[][][---++⨯=⨯⨯⨯⨯=Fe Fe 将此与[Fe 2+]+[Fe 3+]=10-5(mol/L)相结合，可解得[Fe 3+]=0.976×10-5(mol/L)[Fe 2+]=0.024×10-5(mol/L)2. pH=6.5时，α=1.710，[碱度]=1.6 mmol/l C T =α[碱度] =1.710×1.6=2.74 (mmol/l设加入的[Na 2CO 3]=X mmol/l ，则碱度增加2x mmol/l, 为2.74+X∴2.74+X=1.108(1.6+2X) X=1.068≈1.07 (mmol/l)求需加入多少NaOH∵pH=6.5∈(5∽9)范围，[碱度]=1.6×10-3 ∴可用简化式C T =α[碱度]pH=6.5时，C T =αa[碱度]a pH=8.0时，C T =αb[碱度]b则 αa[碱度]a=αb[碱度]b 或[碱度]b=αa[碱度]a/αb查表3-1， pH=6.5时，αa=1.710pH=8.0时, αb =1.018已知 [碱度]a=1.6 mmol/l ∴ [碱度]b=αa[碱度]a/αb =1.710×1.6/1.018=2.69 (mmol/l)应加入的NaOH 量， 即碱度的增加值 [碱度]b-[碱度]a=2.69-1.6=1.09(mmol/l)3. [总碱度] = C T (α1 +α2) + Kw/[H +] –[H +] C T = [1/(α1 +2α2)]{[总碱度] + [H +] –[OH -]}令 α = 1/(α1 +2α2)当pH 值在5-9范围内，[总碱度]≧1.0mmol/L 时，[H +] 、[OH -]项可以忽略不计，C T 值与总碱度之间存在简化关系： C T =α [总碱度]依据题意，这两种水以2：3的体积比混合时，总碱度和碳酸盐总量不变[总碱度]混合 = （2[总碱度] pH=7.5 + 3[总碱度] pH=9.0）/5C T 混合= （2C T pH=7.5 + 3C T pH=7.5）/5计算出[总碱度]混合 和C T 混合[总碱度]混合 = C T 混合(α1混合+α2混合) + Kw/[H+]混合–[H+]混合将α1混合和α2混合用H+的方程表示，即最终的表达式也就可以表示出来。

Ca2+浓度根据溶度积规则将其表示成Ksp、CO32-离子浓度的形式，然后将CO32-离子浓度用上边的C T混合和α2混合的H+的方程表示出来。

（该题不用计算结果，化简到有关H+的方程即可）五、综合题（每题15分，共计30分）1分配作用：水溶液中，土壤有机质对有机化合物的溶解作用，而且在溶质的整个溶解范围内，吸附等温线都是线性的，与表面吸附位无关，只与有机化合物的溶解度相关，因而放出的吸附热量小。

吸附作用：在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用活干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用，其吸附等温线是非线性的，并且存在着竞争吸附，同时，在吸附过程中往往要放出大量的热来补偿反应中熵的损失。

絮凝作用：胶体颗粒的聚集叫凝聚或絮凝作用。

主要涉及双电层的库仑作用力、多分子范德华力、水化膜阻力及空间位阻等作用。

一般自然界颗粒聚集主要为异体絮凝作用，作用方式和机制很复杂。

区别：相互作用对象不同，涉及环境化学机理不同，产生效果不同，即它们涉及的污染物的环境化学行为也有不同之处。

（同学需要具体分析一下）在目前的环境化学研究中，絮体也可以作为一种颗粒物而发生吸附或分配作用。

2• 燃煤火力发电厂：SO X，NO X，产生酸雨，土壤酸化• 深圳是南方，我国南方的土壤本身偏酸性，因此缓冲性能差，受酸雨的影响会更严重• 酸雨冲刷加速酸化过程，酸雨加速土壤矿物营养元素流失；改变土壤结构，影响作物正常发育; 土壤pH下降会使土壤溶出更多重金属，对植物生长产生不利影响• 发电厂烟气中还有大量重金属，汞、镉等，会通过大气沉降作用到土壤环境•产品中重金属来源包括，大气沉降来的和土壤中吸收的。