哈尔滨工业大学--环境工程--环境化学 2007年秋季学期(期末考试)答案

一． 概念题（每题2分共24分）
1. 大气颗粒物: 气颗粒物或液体微粒均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系。

它也可称为气溶胶体系。

气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物。

2. 酸沉降: 酸沉降是指大气中的酸性物质通过雨、雾、雪等介质迁移到地
表，或通过气团直接迁移到地表的过程。

前者称为湿沉降，后者则为干沉降。

3. 温室效应: 大气中的CO ２吸收了地面辐射出来的红外光，从而使大气温度升
高的现象称为温室效应。

4. 自由基: 自由基被定义为在电子外层有未成对电子的分子、原子或基团。

如氧分子具有两个未成对电子，可被看成双自由基。

又例如氧分子或水分子在光照下可发生共价键均裂，从而产生成对的自由基。

5. 热岛效应: 因燃料的燃烧而放出大量热量，使城市气温高于周围地带，导致热岛效应
6. 标化分配系数: 以有机碳为基础表示的分配系数，K oc =K p /X oc ，K p =c s /c w , c s 合c w 分别为有机毒物在沉积物中和水中的平衡浓度。

X oc ：沉积物中有机碳的质量分数。

7. 汞的生物甲基化: 在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转化为甲基汞和二甲基汞的过程。

8．总悬浮颗粒物: 总悬浮颗粒物是指用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，其粒径多在 100 μm 以下，尤以10μm 以下的为最
9．土壤的阳离子交换吸附作用: 土壤胶体一般多带负电，能吸附阳离子，
其扩散层的阳离子可被土壤溶液的阳离子等当量交换出来，故称为阳离子交换吸附。

其交换反应如下：
10.电子活度;
11.离子交换吸附:
12.一次污染物，二次污染物:
一次污染物：由污染源直接排入环境的污染物，也叫做原发性污染物或原始污染物；二次污染物：由一次污染物在环境中经过物理、化学或者生物转化形成。

二.简答题（每题4分共40分）
1. 土壤中的缓冲作用有哪两种？举例说明其作用原理
土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子（用M代表）和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。

土壤溶液中的铝离子能形成多核羟基络合物，对碱的缓冲能力更强。

其反应式为：
（1） 2. 简述有机磷农药在环境中的主要转化途径有机磷农药的非生物降解过程
①吸附催化水解：吸附催化水解是有机磷农药在土壤中降解的主要途径。

②光降解：有机磷农药可发生光降解反应。

（2）有机磷农药的生物降解
3.述多氯联苯PCBs在环境中的迁移与转化规律
多氯联苯是一组由多个氯原子取代联苯分子中氢原子而形成的氯代芳烃类化合物。

多氯联苯主要在使用和处理过程中，通过挥发进入大气，然后经干、湿沉降转入湖泊和海洋。

转入水体的多氯联苯极易被颗粒物所吸附，沉入沉积物，使多氯联苯大量存在于沉积物中。

多氯联苯的主要转化途径是光化学分解和生物降解。

4.影响有机污染物在水环境中分配系数大小的因数是什么?
分配系数与有机质含量成正比，与沉积物中有机碳含量成正相关。

土壤-水分配系数与水中这些溶质的溶解度成反比。

5. 影响大气中污染物迁移转化的主要因素是什么？
主要有空气的机械运动，如风力和气流，由于天气形势和地理地势造成的逆温现象以及污染物本身的特性等。

6. 天然水体中汞的形态及其迁移、转化。

水体中，汞以
Hg2+,Hg(OH)
2,CH
3
Hg+,CH
3
Hg(OH),CH
3
HgCl,C
5
H
5
Hg+为主要形态。

悬浮物中和沉积物中以Hg2+，
HgO, HgS,(CH3Hg)
2S形态存在。

生物相中以Hg2+，CH
3
Hg+，CH
3
HgCH
3
形态存在。

由于微生
物的作用，沉积物中的无机汞能转变为剧毒的甲基汞而不断释放到水体中。

甲基汞有很强的亲脂性，极易被水生生物吸收，通过食物链富集，危害人类。

7. 诱发沉积物中重金属释放的主要因素。

8. 详述河流的氧下垂曲线各区的功能。

清洁区：表明未被污染，氧及时得到补充
分解区：细菌对排入的有机物进行分解，其消耗的溶解氧量超过了通过大气补充的氧量，因此，水体中溶解氧下降，此时细菌个数增加。

腐败区：溶解氧消耗殆尽，水体进行缺氧分解，当有机物被分解完后，腐败区既告结束，溶解氧又复上升。

恢复区：有机物降解接近完成，溶解氧上升并接近饱和
清洁区：水体环境改善，又恢复至原始状态
9. 臭氧层为什么能保护地球？氟氯烃化合物是如何破坏臭氧层的？
臭氧层能吸收99%以上的紫外线，从而阻止大部分高能量辐射到达地面，保护地球上的生命。

氟氯烃化合物在紫外光照射下会脱去一个Cl。

Cl不直接生成HCl，而参与破坏O3的链式反应，从而破坏O3并重新生成Cl。

往往一个氯原子可以和105个O3分子发生链反应，从而导致臭氧层的破坏。

其反应式如下：
CFCl3 + hν——→CFCl2 + Cl
CF2Cl2 + hv ——→CF2Cl + Cl
光解所产生的Cl可破坏O3, 其机理为：
Cl + O3——→ClO + O2
ClO + O ——→Cl + O2
总反应：O3 + O ——→2O2
10. 水环境中的所有吸附作用。

三. 综述题（每题9分共36分）
1.祥述水的所有特殊性质，产生这些性质的原因及在自然界中的作用
水的特性与水的分子结构相关。

水分子中的氧原子受到四个电子对包围，其中两电子对与两个氢原子共享，形成两个共价键；另外两对是氧原子本身所持有的孤对电子。

四个电子对间由于带负电而互相排斥，使它们有呈四面体结构的倾向，但因孤对电子占据的空间较小，与共享电子对相比具有更大的斥力，因此使H—O—H 键角由109.5°（几何正四面体）缩减到104.5°。

单个水分子中四个电子对所形成的电子云形状。

氧原子具有比氢原子大得多的电负性，所以水分子中的两共享电子对趋向于氧而偏离氢，于是就在两个孤对电子上集中了更多负电荷，使水分子成为具有很大偶极矩的极性分子。

这样的一个水分子就有可能通过正、负电间静电引力与近傍的四个水分子以氢键相联系。

分子间氢键力大小为18.81kJ/mol，约为O—H 共价键的1/20，冰溶化成水或水挥发成水汽，都首先需要外界供能破坏这些氢键。

当冰开始熔化成水时，冰的疏松的三维氢键结构中约有15％氢键断裂，晶体结构崩溃，体积缩小而密度增大。

如果有更多热能输入体系，将引起：①更多氢键破裂，结构进一步分崩离析，密度进一步增大；②体系温度升高，分子动能增加，由于分子振动加剧，而每一分子占据更大体积空间，所以这一因素又使密度趋于减小。

上述两因素随温度升高而相互消长的结果，使淡水在3.98℃时有最大密度。

这种情况对水生生物越冬生活具有特别重要意义。

2. 富营养化产生的原因，危害及防止途径:
富营养化（Eutrophication）：高生产率的水中藻类生产旺盛，死藻的分解引起水中溶解氧水平降低。

①促使湖泊老化；②破坏水产资源：已阐明的赤潮生物毒素之一的房蛤毒素[C10H17N7O4]2+是一种神经毒素，家兔静脉注射至死剂量为3—4微克/公斤（体重），小
鼠最低致死剂量为8—10微克/公斤（体重）。

在水中可使鱼类等水生动物中毒病变和死亡。

日本深受赤潮之害。

濑户内海1955年才发生五次，1956—1965年39次，1966—1970年35次，1971一年发生136次，1973年以后每年发生200—300次。

我国1977年8月在天津近海发生一次。

日本仅布磨滩1972年赤潮一次死鱼1428万尾，损失71亿日元；
③危害水源：硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜有害。

尤其对婴儿、胎儿可导致变性血红蛋白增高，丧失输氧能力。

正常值为1—2%，高达10%时出现临床症状，达30—40%时出现缺氧症状，达50—70%时发生死亡。

另外，他们又是强致癌物亚硝胺的前身物，因此受到重视。

不少国家饮水卫生标准规定，硝酸盐氮、亚硝酸盐氮总计不得超过10mg/l。

合理使用化肥，防止流失；降低工业废水N、P的排放量；粪便等有机废弃物中的N、P可考虑制造沼气后作有机肥；生活污水可先进行污水灌溉或污水养殖水生植物吸收氮、磷；地下肥水不宜饮用，可代部分肥料用于灌溉，防止新肥水产生；
在湖泊、海湾及饮用地下水源带进行监测、预报。

3. 水合氧化物对金属离子的专署吸附与非专署吸附的区别:
项目非专署吸附专署吸附
发生吸附的表面静电荷的符号 - -，0，+
金属离子所起的作用反离子配位离子
吸附时所发生的反应阳离子交换配位体交换
发生吸附时要求体系的pH值﹥零点电位任意值
吸附发生的位置扩散层内层
对表面电荷的影响无负电荷减少，正电荷增加
4. 胶体颗粒凝聚的基本原理。