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緒論部分： 2、簡(jiǎn)述環(huán)境問(wèn)題的分類？（10分） 答：環(huán)境問(wèn)題是多方面的，但大致可分為兩類：原生環(huán)境問(wèn)題和次生環(huán)境問(wèn)題。由自然力引起的為原生環(huán)境問(wèn)題，也稱為第一環(huán)境問(wèn)題。由于人類生產(chǎn)和生活引起生態(tài)系統(tǒng)破壞和環(huán)境污染，反過(guò)來(lái)又危及人類自身和生存和發(fā)展的現(xiàn)象，為次生環(huán)境問(wèn)題，也叫第二環(huán)境問(wèn)題。原生環(huán)境問(wèn)題和次生環(huán)境問(wèn)題很難截然分開(kāi)，它們之間常常存在著某種程度的因果關(guān)系和相互作用。 4、什么是環(huán)境化學(xué)，學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)有什么意義？（10分） 答：環(huán)境化學(xué)是一門(mén)研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。 意義：用來(lái)掌握污染來(lái)源，消除和控制污染，確定環(huán)境保護(hù)決策，以及提供科學(xué)依據(jù)諸方面都起著重要的作用。 5、簡(jiǎn)述環(huán)境化學(xué)的分支學(xué)科。（10分） 答：主要包括6類。 ①環(huán)境分析化學(xué)：是研究化學(xué)品的形態(tài)、價(jià)態(tài)、結(jié)構(gòu)、樣品前處理和痕量分析的學(xué)科。 ②環(huán)境污染化學(xué)：大氣、水體和土壤環(huán)境化學(xué)，元素循環(huán)的化學(xué)過(guò)程。 ③污染控制化學(xué)：主要研究與污染控制有關(guān)的化學(xué)機(jī)制及工藝技術(shù)中化學(xué)基礎(chǔ)性問(wèn)題。 ④污染生態(tài)化學(xué)：是研究化學(xué)污染物在生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生生態(tài)效應(yīng)的化學(xué)過(guò)程的學(xué)科。 ⑤環(huán)境計(jì)算化學(xué)：主要利用有效的數(shù)學(xué)近似以及電腦程序計(jì)算分子的性質(zhì)。 ⑥環(huán)境生物化學(xué)：是研究環(huán)境化學(xué)品對(duì)生命影響的學(xué)科。 第一章： 1、地球環(huán)境主要由哪些圈層構(gòu)成？英文單詞？各之間有什么聯(lián)系？各有哪些性質(zhì)？（10分） 答：地球環(huán)境主要由大氣圈（atmosphere）、水圈（hydrosphere）、土壤圈（pedosphere）、巖石圈（lithosphere）和生物圈（biosphere）構(gòu)成。 聯(lián)系：大氣圈、水圈、土壤圈和生物圈共同組成了地球環(huán)境系統(tǒng)，每個(gè)圈層都離不開(kāi)太陽(yáng)所提供的能量，這幾個(gè)圈層密切聯(lián)系，相互作用，不停的進(jìn)行著物質(zhì)、能量交換，維持著動(dòng)態(tài)的自然平衡，使地球及其生物得以生存、繁衍和發(fā)展。 性質(zhì)： ①大氣圈：是地球生物生存的重要物質(zhì)條件，不僅是生命所需的要素，而且也參與地球表面的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程。其中空氣垂直分布不均勻，大氣的溫度和密度等在垂直方向上呈不均勻分布，有大氣溫度層結(jié)和密度層結(jié)。 ②水圈：是參與生命形成過(guò)程及其物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化的重要因素，是組成地球外殼最基本的自然圈層之一，處于連續(xù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中。 ③土壤圈：一般處于大氣圈、巖石圈、水圈及生物圈的過(guò)渡地帶，是聯(lián)系有機(jī)界和無(wú)機(jī)界的中心環(huán)節(jié)。 ④生物圈：主要由生命物質(zhì)、生物生成性物質(zhì)和生物惰性物質(zhì)三部分組成，是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，其中有多種類型的生態(tài)系統(tǒng)。 ⑤巖石圈：厚度不均一，其板塊的運(yùn)動(dòng)與巖石的形成與演化有密切聯(lián)系。 2、環(huán)境介質(zhì)、相的概念，連續(xù)和非連續(xù)的介質(zhì)，對(duì)于污染物的運(yùn)動(dòng)變化有哪些影響？（10分） 答：環(huán)境介質(zhì)：某一具體的環(huán)境單元世界，可看作由物質(zhì)、能量和信息三部分組成，其中有形的物質(zhì)部分。 相：系統(tǒng)中物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)均勻的部分。 連續(xù)的介質(zhì)使污染物的運(yùn)動(dòng)變化有一定方向性，污染物運(yùn)動(dòng)加快；非連續(xù)介質(zhì)使污染物運(yùn)動(dòng)變化沒(méi)有方向性，可吸附污染物使其運(yùn)動(dòng)發(fā)生改變，減緩污染物運(yùn)動(dòng)。 3、區(qū)分大氣和空氣的概念，各自對(duì)應(yīng)哪個(gè)英文單詞？（10分） 答：大氣（atmosphere）：是多種物質(zhì)的混合物，是各種固體或液體均勻地分散在空氣中形成的一個(gè)龐大的分散體系，自然狀況下，由干潔空氣、水汽、懸浮顆粒物或雜質(zhì)組成。 空氣（air）：除水汽、液體和固體雜質(zhì)外的整個(gè)混合氣體為干潔空氣，主要成分有N2和O2，以及少數(shù)的惰性氣體等。 4、什么是大氣溫度層結(jié)？各層結(jié)的特點(diǎn)如何？不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射，各能到達(dá)哪些層結(jié)？（10分） 答：大氣溫度層結(jié)：靜大氣的溫度在垂直方向上的分布，其動(dòng)力是地球自轉(zhuǎn)作用和對(duì)太陽(yáng)輻射吸收的不同。 根據(jù)大氣的溫度層結(jié)、密度層結(jié)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，大氣可分為： 對(duì)流層：溫度隨高度增加而降低，氣體垂直運(yùn)動(dòng)劇烈，含有全部的大氣質(zhì)量的3/4的大氣和全部水汽，大氣中絕大多數(shù)天氣現(xiàn)象都發(fā)生在對(duì)流層。 平流層： 溫度隨高度的增加保持不變或稍有上升，高度為15－35 km 范圍內(nèi)存在一臭氧層。該層空氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)小，只能隨地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生平流運(yùn)動(dòng)。平流層內(nèi)水汽和塵埃都很少，幾乎沒(méi)有天氣現(xiàn)象出現(xiàn)。 中間層：溫度隨高度的增加而降低，空氣垂直運(yùn)動(dòng)相當(dāng)強(qiáng)烈。 熱層：溫度隨高度的增加而迅速上升，層內(nèi)空氣稀薄，處于高度電離狀態(tài)。 逸散層：空氣更為稀薄，地球引力小，大氣質(zhì)點(diǎn)向星際空間逃逸。 λ<100nm：太陽(yáng)輻射到達(dá)熱層； 200nm<λ<300nm：太陽(yáng)輻射到達(dá)中間層； λ>300nm：太陽(yáng)輻射到達(dá)對(duì)流層。 5、簡(jiǎn)述大氣顆粒物的來(lái)源和分類。（10分） 答：來(lái)源：分為兩種，一是天然來(lái)源，二是認(rèn)為來(lái)源。 天然來(lái)源包括地面揚(yáng)塵、海浪濺出的泡沫、火山灰、森林火災(zāi)、宇宙隕星塵埃等。 人為來(lái)源包括飛灰和氣態(tài)污染物等。 分類：①按來(lái)源分：天然來(lái)源顆粒物、人為來(lái)源顆粒物。 ②按存在形態(tài)分：液態(tài)顆粒物、固態(tài)顆粒物、液固混合顆粒物。 ③按形成方式分：一次顆粒物、二次顆粒物。 ④按組成分：無(wú)機(jī)顆粒物、有機(jī)顆粒物。 ⑤按粒徑分：總懸浮顆粒物、降塵、飄塵、可吸入顆粒物及呼吸性顆粒物。 1、 臭氧是如何生成和損耗的（天然和人為因素）？（8分） 答：臭氧存在對(duì)流層頂和平流層之間，臭氧的生成是由于平流層中氧氣光解的結(jié)果。臭氧的天然來(lái)源為： O2 + hv →O + O (λ < 243 nm) 2O + 2O2 + M →2O3 + M 總反應(yīng)為：3O2 + hv →2O3 臭氧形成的人為來(lái)源：汽車(chē)尾氣排放的氮氧化物光解形成的氧原子與氧氣結(jié)合生成臭 氧。復(fù)印機(jī)、高壓電線釋放物等都可以形成臭氧。 NO2 + hv →NO + O (λ < 420 nm) O + O2 + M → O3 + M 臭氧在正常情況下的耗損：臭氧的消耗過(guò)程，主要為吸收紫外光而光解和與氧原子反 應(yīng)生成氧氣。 O3 + hv → O2 + O O3 + O → 2O2 正常情況下，臭氧的生成和耗損處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。 非正常情況下：由于水蒸氣、NOx、氟氯烴等污染物進(jìn)入平流層，它們能加速臭氧耗損過(guò)程，破壞臭氧層的穩(wěn)定狀態(tài)。 Y+O3→YO+O2 YO+O→Y+O2 總反應(yīng)為：O3+O→2O2 其中：Y = NOX (NO, NO2); HOX (H, HO, HO2); ClOX (Cl, ClO) 2、 什么是溫室效應(yīng)？大氣中有哪些溫室氣體？（6分） 答：大氣中的CO2、CH4等氣體可以強(qiáng)烈地吸收紅外輻射，起到了單向過(guò)濾作用，吸收了地面輻射出來(lái)的紅外光，把能量截留在大氣之中，從而使大氣溫度升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。 大氣中溫室氣體有：二氧化碳、甲烷、氟氯烴、氮氧化物、臭氧，還有水，一氧化碳等。 3、 試述全球氣候變化的原因及影響。（6分） 答：原因：分為自然原因和人為原因。 其中，自然原因主要是自然的氣候波動(dòng)，包括太陽(yáng)輻射的變化，火山爆發(fā)等。 人為原因主要是人類活動(dòng)的影響，包括人類燃燒化石燃料以及毀林引起的大氣中溫室氣體濃度的增加，硫化物氣溶膠濃度的變化，陸面覆蓋和土地利用的變化等。 影響：①對(duì)環(huán)境的影響：氣候變化引起大氣圈、水圈、生物圈等自然地理環(huán)境要素的變化，從而引起自然資源變化和自然災(zāi)害頻繁，以及生態(tài)環(huán)境破壞。 ②對(duì)人類生產(chǎn)生活的影響：由于環(huán)境變化，自然資源條件變化，從而影響人類的生產(chǎn)生活。如人體健康、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、居住環(huán)境的變化。 4、Deduce the formulas for the compounds with the following code numbers: (4分) (1) 12; (2) 113; (3) 123; (4) 134 答：(1) 12+90=102 表示1個(gè)碳，0個(gè)氫和2個(gè)氟，非碳原子總數(shù)2n+2=4，氯原子個(gè)數(shù)：4-(0+2)=2，所以分子式：CF2Cl2 (2) 113+90=203 表示2個(gè)碳，0個(gè)氫和3個(gè)氟，非碳原子總數(shù)2n+2=6，氯原子個(gè)數(shù)：6-(0+3)=3，所以分子式：C2F3Cl3 (3) 123+90=213 表示2個(gè)碳，1個(gè)氫和3個(gè)氟，非碳原子總數(shù)2n+2=6，氯原子個(gè)數(shù)：6-(1+3)=2，所以分子式：C2HF3Cl2 (4) 134+90=224 表示2個(gè)碳，2個(gè)氫和4個(gè)氟，非碳原子總數(shù)2n+2=6，氯原子個(gè)數(shù)：6-(2+4)=0，所以分子式：C2H2F4 5、Deduce the code numbers for each of the following compounds (3分) (1) CH3CCl3; (2) CCl4; (3) CH3CFCl2 答：(1) 2個(gè)碳，3個(gè)氫和0個(gè)氟，所以代碼為：230-90=140； (2) 1個(gè)碳，0個(gè)氫和0個(gè)氟，所以代碼為：100-90=10； (3) 2個(gè)碳，3個(gè)氫和1個(gè)氟，所以代碼為：231-90=141。 6、舉例說(shuō)明怎樣表示大氣中的氣體與同種氣體在溶液中的平衡？(5分) 答：大氣中的氣體分子與溶液中相應(yīng)的同種氣體分子之間的平衡可以表述為： G(g) G(aq) 大氣中的氣體與溶液中同種氣體間的平衡為： [G(aq)] = KHpG [G(aq)]－氣體在溶液中的濃度(mol/L); KH －氣體在一定溫度下的亨利定律常數(shù)(mol/LPa) pG－氣體在大氣中的分壓(Pa) 舉例：CO2在干燥空氣中的含量為 0.0314% ，水在25℃時(shí)的蒸汽壓為0.03167 105 Pa，CO2的亨利定律常數(shù)為3.34 10-7 mol/L.Pa。則CO2在水中的濃度為： 7、水體富營(yíng)養(yǎng)化的機(jī)理與危害。（8分） 答：定義：人類活動(dòng)影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，導(dǎo)致水體溶解氧下降、水質(zhì)惡化、魚(yú)類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象，即為水體富營(yíng)養(yǎng)化。 機(jī)理：由于污染物質(zhì)排入水體湖泊、河口、海灣等，引起水化學(xué)失衡，藻類和浮游生物大量增殖，溶解氧量下降，最終導(dǎo)致魚(yú)類及其它生物死亡、生態(tài)紊亂以及內(nèi)源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放。 危害： （1）水體中的藻類大量繁殖可以阻塞水道，縮小魚(yú)類生存空間，水體變色、透明度降低，其分泌物引起水臭，給水處理造成各種困難；更重要的是富營(yíng)養(yǎng)化還可能破壞水體中生態(tài)系統(tǒng)的原有平衡； （2）水體富營(yíng)養(yǎng)化后，藻類繁生將使有機(jī)物生成速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其消耗速度，積累大量的有機(jī)物。其后果是促使細(xì)菌類微生物繁殖，加快異氧生物的生長(zhǎng)，使水體耗氧量增加。富營(yíng)養(yǎng)化引起有機(jī)體大量生長(zhǎng)，反過(guò)來(lái)又會(huì)使某些藻類、植物及水生生物、魚(yú)類趨于衰亡，以致絕跡。這些藻類及其他浮游生物殘?bào)w在腐爛過(guò)程中，又把生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放到水中，供新的一代藻類等生物利用。因此，富營(yíng)養(yǎng)化了的水體，即使切斷外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源，也很難自凈和恢復(fù)到正常狀態(tài)。 8. 分別論述封閉和開(kāi)放水體系中的碳酸平衡過(guò)程。（5分） 答：水體中存在CO2，H2CO3，HCO3-，CO32-四種化合態(tài)。因?yàn)镠2CO3含量極低，故把CO2和H2CO3合并H2CO3*。 則水中存在的平衡體系為： 以上討論未考慮CO2與大氣交換過(guò)程，故屬于封閉的體系。 以下考慮CO2在氣、液兩相達(dá)到平衡時(shí)(開(kāi)放體系)： 9. 什么是天然水酸度和堿度？如何計(jì)算？和pH有什么關(guān)系？（10分） 答：堿度：堿度是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受H+的物質(zhì)總量。 總堿度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+] 酚酞堿度= [CO32-]+ [OH-]-[H2CO3*]- [H+] 苛性堿度= [OH-]-[HCO3-]-2[H2CO3*]-[H+] 酸度：是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出H+或經(jīng)水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)總量。包括強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)酸弱堿鹽等。 總酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3*]- [OH-] CO2酸度=[H+]+[H2CO3*]- [CO32-]-[OH-] 無(wú)機(jī)酸度=[H+]-[HCO3-]-2[CO32-]-[OH-] 與pH關(guān)系：pH=-lg[H+]，即pH是[H+]的負(fù)對(duì)數(shù)。 10. 論述土壤的組成和性質(zhì)。（10分） 答: 土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系。固相指土壤礦物質(zhì)(原生礦物和次生礦物質(zhì))和土壤有機(jī)質(zhì)，兩者占土壤總量的90~95%。液相指土壤水分及其可溶物，兩者合稱為土壤溶液。氣相指土壤空氣。土壤中還有數(shù)量眾多的細(xì)菌和微生物，一般作為土壤有機(jī)物而視為土壤固相物質(zhì)。土壤礦物是土壤的主要組成物質(zhì)，占土壤固體總量的90％以上。它源于巖石的風(fēng)化作用，在大小和組成上復(fù)雜多變。土壤礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物。土壤有機(jī)質(zhì)概指土壤中動(dòng)植物殘?bào)w、微生物體及其分解和合成的物質(zhì)，是土壤的固相組成部分。約占土壤固體總重量的1％－10％，土壤水分是土壤的重要組成部分，主要來(lái)自大氣降水、灌溉水和地下水。這些水充當(dāng)了土壤中所發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，對(duì)于巖石風(fēng)化、土壤形成、植物生長(zhǎng)有著決定性的意義。土壤空氣也是土壤的重要組分之一。土壤空氣來(lái)源大氣，它存在于未被水分占據(jù)的孔隙中，它對(duì)土壤微生物活動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及植物的生長(zhǎng)發(fā)育都有重大的作用。總體來(lái)看，土壤空氣和大氣的主要成分都是氮?dú)?、氧氣和二氧化碳。土壤中生活著一個(gè)生物群體，它們不但積極參與巖石的風(fēng)化作用，并且是成土作用的主要因素。土壤生物是土壤的重要組成成分。 土壤具有如下性質(zhì)： (1)土壤吸附性。土壤膠體以其巨大的比表面積、帶電性、土壤膠體的凝聚性和分散性以及土壤膠體的離子交換作用，使土壤具有吸附性。 (2)土壤酸堿性。由于土壤是一個(gè)復(fù)雜的體系，其中存在著各種化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，因而土壤表現(xiàn)出不同的酸堿性。根據(jù)土壤中氫離子的存在方式不同，土壤酸度可分為活性酸度和潛性酸度。 (3)土壤的緩沖性能。土壤具有緩和其酸堿度發(fā)生激烈變化的能力，其中土壤溶液中的各種弱酸及鹽類，構(gòu)成了一個(gè)良好的緩沖體系。 (4)氧化還原性。氧化還原反應(yīng)是土壤中無(wú)機(jī)物和有機(jī)物發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化并對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響的化學(xué)過(guò)程。 11、名詞解釋：原生礦物、次生礦物、腐殖質(zhì)、雙電層及熱力學(xué)電位、電動(dòng)電位、土壤陽(yáng)離子交換量、鹽基飽和土壤、鹽基飽和度、土壤酸度、活性酸度、潛性酸度、代換性酸度和水解酸度。（14分） 答：原生礦物：各種巖石(主要是巖漿巖)受到程度不同的物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化而形成的物質(zhì)，其原來(lái)的化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造都沒(méi)有改變。 次生礦物：原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成的新礦物，其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。 腐殖質(zhì)：腐殖質(zhì)是生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而成，是一種帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì)，分子量300-30000，一般根據(jù)其在堿和酸溶液中的溶解度劃分為三類：腐殖酸、富里酸、腐黑物。 雙電層：土壤膠體具有雙電層，微粒的內(nèi)部稱為粒核，一般帶負(fù)電荷，形成一個(gè)負(fù)離子層（決定電位離子層），其外部由于電性吸引，形成一個(gè)正離子層（反離子層，包括非活動(dòng)性離子層和擴(kuò)散層），合稱為雙電層。 熱力學(xué)電位：決定電位層與液體間的電位差通常叫做熱力學(xué)電位，在一定的膠體系統(tǒng)內(nèi)它是不變的。 電動(dòng)電位：非活動(dòng)離子層與液體之間的電位差。 土壤陽(yáng)離子交換量：每千克干土中所含的全部陽(yáng)離子總量，稱為陽(yáng)離子交換量。 鹽基飽和土壤：當(dāng)土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子均是鹽基離子，且已經(jīng)達(dá)到吸附飽和時(shí)的土壤。 鹽基飽和度：在土壤交換性陽(yáng)離子中，鹽基離子所占的百分?jǐn)?shù)為鹽基飽和度。 土壤酸度：土壤溶液中H+的存在方式，土壤酸度可以分為活性酸度和潛性酸度。 活性酸度：是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，又稱為有效酸度，通常用pH表示。 潛性酸度：土壤潛性酸度的來(lái)源是土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+ 。當(dāng)這些離子通過(guò)離子交換作用進(jìn)入土壤溶液中之后，即可增加土壤溶液的H+濃度。 代換性酸度：用過(guò)量中性鹽(如NaCl或KCl)溶液淋洗土壤，溶液中金屬離子與土壤中H+和Al3+ 發(fā)生離子交換作用，而表現(xiàn)出的酸度。 水解酸度：用弱酸強(qiáng)堿鹽(如乙酸鈉)淋洗土壤，溶液中的金屬離子可以將土壤膠體吸附的H+和Al3+ 代換出來(lái)，同時(shí)生成某弱酸。此時(shí)測(cè)定的弱酸的酸度為水解性酸度。 12. 環(huán)境污染物如何分類？主要來(lái)源？（9分） 答：定義：進(jìn)入環(huán)境后，使環(huán)境的正常組成和性質(zhì)發(fā)生直接或間接有害于人類的變化的物質(zhì)。 分類： 按受污染物影響的環(huán)境要素可分為大氣污染物、水體污染物、土壤污染物等； 按污染物的類型可分為有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)金屬化合物； 按污染物的性質(zhì)可分為化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。 來(lái)源： 工業(yè)(如“三廢”，有毒有害化學(xué)品等)； 農(nóng)業(yè)(如農(nóng)藥、化肥等)； 生活(如固體廢物、廢水、廢氣)； 服務(wù)業(yè)(如交通運(yùn)輸中排放的汽車(chē)尾氣、廢油等)。 13. 各環(huán)境介質(zhì)中的典型化學(xué)污染物有哪些？來(lái)源？（12分） 答：(1) 空氣中典型化學(xué)污染物 SO2(主要來(lái)源于煤的燃燒)、NOx(如NO，NO2等，主要來(lái)源于礦物燃料的燃燒及汽車(chē)尾氣)、CO和CO2(來(lái)源于煤的燃燒，汽車(chē)尾氣)、揮發(fā)性有機(jī)污染物(如烷烴、烯烴、芳烴，化石燃料的燃燒)、顆粒物、以及室內(nèi)家俱裝飾釋放的甲醛、多環(huán)芳烴(PAHs)、多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)等。 (2) 水中典型的化學(xué)污染物 好氧有機(jī)物：碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和纖維素等。 有毒有機(jī)物：農(nóng)藥、表面活性劑、芳烴、藥物等。 金屬離子、無(wú)機(jī)物：汞、鉛、鎘、鉻、砷、氰化物等。 飲用水消毒副產(chǎn)物 (3) 土壤中典型的化學(xué)污染物 農(nóng)藥：有機(jī)氯、有機(jī)磷、氨基甲酸酯類等 其他：污水灌溉、干濕沉降等。 第二章： 1. 大氣、水、土壤和生物相中的污染物可以發(fā)生哪些遷移行為？ 答： (1) 大氣中污染物的遷移： a風(fēng)力擴(kuò)散：由外摩擦力介入而產(chǎn)生的風(fēng)因流經(jīng)起伏不平的地形而具有湍流性質(zhì)，使得由風(fēng)力攜帶的污染物在較小范圍內(nèi)向各個(gè)方向擴(kuò)散。風(fēng)力越大，污染物沿下風(fēng)向擴(kuò)散的越快。 b氣流擴(kuò)散：穩(wěn)定大氣不產(chǎn)生氣流，而大氣穩(wěn)定度越差，氣流越劇烈，污染物在縱向的擴(kuò)散越快。 c干沉降：大氣污染物通過(guò)重力沉降或被地面建筑物、樹(shù)木等阻留從而沉積在地面的過(guò)程，或者進(jìn)入人或其他動(dòng)物呼吸道（器官）并積留的過(guò)程。 d濕沉降：大氣中所含污染物氣體或微粒物質(zhì)隨降水過(guò)程（雨水、雪等）降落并積留在地表的過(guò)程。 (2) 水中污染物的遷移： a水流推移作用: 污染物在水流作用下發(fā)生的遷移運(yùn)動(dòng)。 b分散作用： 包括： ①分子擴(kuò)散：由污染物分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的。 ②湍流擴(kuò)散：湍流流場(chǎng)中，污染物質(zhì)點(diǎn)之間及污染物質(zhì)點(diǎn)與水分子之間由于各自的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而發(fā)生相互碰撞、混合。 ③彌散：是由于水體橫斷面上的實(shí)際流速分布不均勻引起的。 c重力沉降：吸附于水體顆粒物上的污染物可以發(fā)生物理性重力沉降或膠體顆粒沉降。 d吸附和分配：天然水體是一個(gè)巨大的分散體系，其中的分散物質(zhì)包括各種溶解態(tài)的離子和分子、膠體粒子、懸浮粒子以及較大的粗粒子等。這些粒子可以吸附水中的各種污染物質(zhì)，明顯影響著污染物在水體中的狀態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。 e揮發(fā)：水體中污染物向大氣遷移的重要過(guò)程，是在水-空氣界面進(jìn)行的物理遷移過(guò)程。 (3) 土壤中污染物的遷移： a揮發(fā)；b分配；c淋溶、滲濾；d植物吸收；e土壤擴(kuò)散 (4) 生物相中污染物的遷移： a吸收、分布、排泄和生物轉(zhuǎn)化。 b生物富集、生物放大和生物積累。 c植物提取、植物轉(zhuǎn)運(yùn)、植物固定、植物揮發(fā)以及根際效應(yīng)。 2. 如何基于雙膜理論，推導(dǎo)水中污染物的揮發(fā)動(dòng)力學(xué)表達(dá)式 ？ 雙膜理論：該理論認(rèn)為：化學(xué)物質(zhì)從水中揮發(fā)時(shí)，必須克服來(lái)自近水表層和空氣層的阻力。這種阻力控制著化學(xué)物質(zhì)由水向空氣遷移的速率。 假設(shè)：a 膜層以外的氣液相主體，由于流動(dòng)的充分湍動(dòng)，分壓或濃度均勻化，無(wú)分壓或濃度梯度，故無(wú)傳質(zhì)阻力。 b 相界面氣/液達(dá)到平衡，無(wú)傳質(zhì)阻力。濃度差存在氣膜(pi - p)和液膜(c - ci)內(nèi)，故全部阻力存在兩膜內(nèi)。 c 在氣液兩相接觸面附近，分別存在著呈滯流流動(dòng)的穩(wěn)態(tài)氣膜與液膜。在此滯膜層內(nèi)傳質(zhì)嚴(yán)格按分子擴(kuò)散方式進(jìn)行，膜的厚度隨流體流動(dòng)狀態(tài)而變化。 d 在氣液膜層內(nèi)，濃度梯度在兩個(gè)層中的分布是線性的，而在有效膜層以外，濃度梯度消失。 推導(dǎo)： 3. 什么是干、濕沉降？酸雨的形成原因？確定降水的pH背景值，需要考慮哪些因素？ (1)干沉降（Dry Deposition）：大氣中的污染氣體和氣溶膠等物質(zhì)隨氣流的對(duì)流、擴(kuò)散作用，被地球表面的土壤、水體和植被等吸附去除的過(guò)程。 濕沉降（Wet Deposition）：大氣中的物質(zhì)通過(guò)降水而落到地面的過(guò)程。濕沉降對(duì)氣體和顆粒物都是最有效的大氣凈化機(jī)制。包括雨除(Rainout)和沖刷(Washout)。 (2)酸雨形成原因： a酸性是大氣化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程的綜合效應(yīng)。酸雨中含有許多無(wú)機(jī)酸（硫酸和硝酸）和有機(jī)酸（甲酸和乙酸等），其中絕大部分是硫酸和硝酸，多數(shù)情況下為硫酸。 b酸雨的形成過(guò)程為：SO2+[O]→SO3 SO3+H2O→H2SO4 SO2+H2O→H2SO3 H2SO3+[O]→H2SO4 NO+[O]→NO2 2NO2+H2O→HNO3+HNO2 c自然因素（火山爆發(fā)）和人為因素（含硫化物燃料燃燒等）排放到大氣中的SO2和NOX經(jīng)氧化后溶于水形成硫酸、硝酸和亞硝酸等致酸性物質(zhì)，這是造成降水pH降低的主要原因。 d許多氣態(tài)或固態(tài)物質(zhì)進(jìn)入大氣對(duì)降水pH也會(huì)有影響。大氣中存在大量的固體顆粒物使降水具備了凝結(jié)核。大氣顆粒物中許多金屬如錳、銅和釩等是酸性氣體氧化的催化劑，可以形成更多的酸性物質(zhì)。 e封閉的地形。在通風(fēng)條件不好的封閉地區(qū)，風(fēng)速小，空氣的流動(dòng)性差，空氣污染物不易擴(kuò)散，如果空氣中酸性污染物的含量過(guò)多的話，易形成酸雨。 (3) 確定降水的pH背景值，需要考慮哪些因素 a大氣中CO2以及各種酸性和堿性氣體以及氣溶膠物質(zhì)的含量； b天然來(lái)源的強(qiáng)酸； c大氣中的堿性塵粒和其他堿性氣體（如NH3）； d地區(qū)自然條件（如地質(zhì)、氣象、水文等的差異）。 4. 表征有機(jī)污染物多介質(zhì)分配的參數(shù)有那些？如何定義？ 答：表征有機(jī)污染物在土壤/沉積物、水、空氣以及生物體中多介質(zhì)分配行為的參數(shù)有： (1) 土壤（沉積物）有機(jī)碳吸附系數(shù)(KOC)：Koc=Kp/Xoc，Kp=Cs/Cw，其中Cs和Cw分別表示污染物在土壤（沉積物）和水中達(dá)到平衡時(shí)的濃度，Kp為分配系數(shù)，Xoc為沉積物中有機(jī)碳的含量； (2) 正辛醇/水分配系數(shù)(KOW)：分配平衡時(shí)，某一有機(jī)化合物在辛醇相中的濃度(CO)與其在水相中非離解形式濃度(CW)的比值； (3) 水溶解度 (SW)：在一定溫度下，該物質(zhì)溶解在單位量的純水中的最大量； (4) 正辛醇/空氣分配系數(shù)(KOA)：分配平衡時(shí)，某一有機(jī)化合物在正辛醇中的濃度與空氣中該化合物濃度的比值； (5) 空氣顆粒物/空氣分配系數(shù)(KP)：某有機(jī)物在單位濃度TSP中顆粒物中的濃度與在空氣相中的濃度的比值(單位：m3/μg)； (6) 蒸氣壓：某物質(zhì)，當(dāng)氣相與其純凈態(tài)(液體或固體)達(dá)到平衡時(shí)的氣壓。 5. 根據(jù)電中性原理，計(jì)算降水的pH。 電中性原理： 溶液一定是電中性的，即陽(yáng)離子所帶電荷總量與陰離子所帶電荷總量一定相等。由于降水要維持電中性，如果對(duì)降水中化學(xué)組分作全面測(cè)定，最后陽(yáng)離子的濃度之和必然等于陰離子的濃度之和。 計(jì)算： 在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是CO2，如果只把CO2作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)CO2在全球大氣濃度330 mL/m3與純水的平衡，可以求得降水的pH背景值。 解得pH = 5.6。 6. 理解并論述線性溶解能關(guān)系(LSER)。 答：線性溶解能關(guān)系即Linear Solvation Energy Relationships, 簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)SER。 Kamlet 等人的研究表明，溶解包括三個(gè)與自由能有關(guān)的過(guò)程： （1）在溶劑中形成一個(gè)可以容納溶質(zhì)分子的空穴； （2）溶質(zhì)分子互相分離并進(jìn)入空穴； （3）溶質(zhì)與溶劑間產(chǎn)生吸引力； SP ＝ SP0 + 空穴項(xiàng) + 偶極項(xiàng) + 氫鍵項(xiàng) SP代表溶解度或與溶解、分配有關(guān)的性質(zhì) (例如水溶解度、有機(jī)溶劑/水分配系數(shù)、生物組織間分配系數(shù)等)，常以某一測(cè)得值的對(duì)數(shù)表示； SP0 代表模型中的常數(shù)項(xiàng)； 空穴項(xiàng)描述在溶劑分子中形成空穴時(shí)的吸收能量效應(yīng)； 偶極項(xiàng)表示溶質(zhì)分子與溶劑分子間的偶極-偶極和偶極-誘導(dǎo)偶極相互作用，這種作用常常是釋放能量的； 氫鍵項(xiàng)表示溶質(zhì)分子與溶劑分子間的氫健作用，這種作用也是釋放能量的。 7. 論述在哪些環(huán)境介質(zhì)中，污染物可以有哪些吸附分配行為。 （1）吸附(adsorption)：溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象。 分配(partition)作用：物質(zhì)在兩種環(huán)境介質(zhì)(Phase, media)之間遷移，最后達(dá)到平衡的現(xiàn)象。 （2）吸附分配作用的類型包括： a水體顆粒物-水；b水體沉積物-水；c大氣顆粒物-空氣；d土壤-水； e土壤-空氣；f植物-空氣；g水-空氣；h水-脂相等等。 （3）吸附分配行為的機(jī)理分為：表面吸附、離子交換吸附以及專屬吸附。 a表面吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和表面能，顆粒物表面積越大，所產(chǎn)生的表面吸附能也越大，顆粒物的吸附作用也越強(qiáng)，它屬于物理吸附； b離子交換吸附：由于環(huán)境中大部分以膠體形式存在的顆粒帶負(fù)電荷，容易吸附各種陽(yáng)離子，在吸附過(guò)程中，膠體每吸附一部分陽(yáng)離子，同時(shí)也放出等量的其他陽(yáng)離子，它屬于物理化學(xué)吸附。 c專屬吸附：是指吸附過(guò)程中，除了化學(xué)鍵的作用外，尚有加強(qiáng)的憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。專屬吸附不但可使表面電荷改變符號(hào)，而且可以使離子化合物吸附在同號(hào)電荷表面。在水環(huán)境中，配合離子、有機(jī)離子、有機(jī)高分子和無(wú)機(jī)高分子的專屬吸附作用特別強(qiáng)。 第三章： 1. 重金屬類污染物在環(huán)境中可以發(fā)生哪些遷移和轉(zhuǎn)化行為？ 答：重金屬類污染物的環(huán)境行為有：它們?cè)诃h(huán)境中可以以游離態(tài)形式溶解，非溶解的可以揮發(fā)進(jìn)入另一環(huán)境介質(zhì)，也可以與某些物質(zhì)形成沉淀，也可以發(fā)生氧化與還原作用，同時(shí)也可以與環(huán)境介質(zhì)中某些物質(zhì)形成配合物，還可以被動(dòng)植物攝取，沿食物鏈進(jìn)行遷移，難降解的物質(zhì)可以富集在生物體內(nèi)，同時(shí)重金屬類物質(zhì)還可以經(jīng)過(guò)烷基化，吸附和淋溶作用在環(huán)境中進(jìn)行遷移和轉(zhuǎn)化。 2. 有機(jī)污染物的主要理化參數(shù)有那些？ 答：共有12個(gè)參數(shù)，分別是： (1)土壤（沉積物）有機(jī)碳吸附系數(shù)(Koc)：Koc= Kp/Xoc，Kp=Cs/Cw，其中Cs和Cw分別表示污染物在土壤（沉積物）和水中達(dá)到平衡時(shí)的濃度，Kp為分配系數(shù)，Xoc為沉積物中有機(jī)碳的含量。 (2)正辛醇/水分配系數(shù)(KOW)：分配平衡時(shí)，某一有機(jī)化合物在辛醇相中的濃度(CO)與其在水相中非離解形式濃度(CW)的比值。 (3)水溶解度 (SW)：在一定溫度下，該物質(zhì)溶解在單位量的純水中的最大量。 (4)正辛醇/空氣分配系數(shù)(KOA)：分配平衡時(shí)，某一有機(jī)化合物在正辛醇中的濃度與空氣中該化合物濃度的比值。 (5)空氣顆粒物/空氣分配系數(shù)(KP)：某有機(jī)物在單位濃度TSP中顆粒物中的濃度與在空氣相中的濃度的比值。 (6)蒸氣壓P：某物質(zhì)，當(dāng)氣相與其純凈態(tài)(液體或固體)達(dá)到平衡時(shí)的氣壓。 (7)酸解離常數(shù)Ka：定義為（對(duì)反應(yīng)），為了表示方便，Ka通常以負(fù)對(duì)數(shù)的形式表示，即表示成pKa。書(shū)146頁(yè) (8)堿解離常數(shù)Kb：定義為（對(duì)反應(yīng)），為了表示方便，Kb通常以負(fù)對(duì)數(shù)的形式表示，即表示成pKb。書(shū)146頁(yè) (9)水解速率常數(shù)kT：它實(shí)際上是某pH條件下的準(zhǔn)一級(jí)水解反應(yīng)速率常數(shù)，包括中性水解速率常數(shù)、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿催化水解速率常數(shù)以及普通酸、普通堿催化水解速率常數(shù)等的貢獻(xiàn)。kT的表達(dá)式可以簡(jiǎn)化為或者 ，其中Kw為水的離子積常數(shù)；kA、kB、kN分別為酸性催化、堿性催化、中性過(guò)程的二級(jí)反應(yīng)水解速率常數(shù)，可以由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。書(shū)149頁(yè) (10)氣相中有機(jī)污染物與OH的反應(yīng)速率常數(shù)kOH：kOH是表征有機(jī)污染物在大氣中歸趨的重要參數(shù)。書(shū)152頁(yè) (11)水相中有機(jī)污染物被OH氧化降解的反應(yīng)速率常數(shù)kOH：kOH是表征有機(jī)污染物在水環(huán)境中的環(huán)境行為的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。書(shū)155頁(yè) (12)微生物降解速率常數(shù)kb： ，符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，kb越大，降解半衰期越短，微生物降解能力越強(qiáng)。書(shū)156頁(yè) 3. 簡(jiǎn)述有機(jī)污染物的主要環(huán)境行為及其參數(shù)。 答：環(huán)境行為分為遷移行為和轉(zhuǎn)化行為。 其中，遷移行為包括揮發(fā)、吸附和分配等。 ①揮發(fā)：只污染物從水相、土壤相或植物相中遷移到氣相的過(guò)程。與其相關(guān)的參數(shù)為揮發(fā)速率常數(shù)Kv。 ②吸附和分配：吸附是指溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象；分配是指物質(zhì)在兩種不同環(huán)境介質(zhì)間遷移，最后達(dá)到平衡的現(xiàn)象。與其相關(guān)的參數(shù)主要有土壤（沉積物）有機(jī)碳吸附系數(shù)Koc、水溶解度Sw、蒸氣壓P、正辛醇/水分配系數(shù)Kow、正辛醇/空氣分配系數(shù)Koa。 轉(zhuǎn)化行為分為以下幾種： ①光化學(xué)反應(yīng)：主要參數(shù)為量子產(chǎn)率和速率常數(shù)。 ②酸堿解離反應(yīng)：主要參數(shù)為酸堿解離常數(shù)。 ③水解反應(yīng)：主要參數(shù)為水解速率常數(shù)。 ④自由基或活性氧引發(fā)的氧化降解反應(yīng)：主要參數(shù)為在氣相或水相中有機(jī)污染物與OH的反應(yīng)速率常數(shù)。 ⑤生物降解反應(yīng)：主要參數(shù)為微生物降解速率常數(shù)。 4. 什么是光化學(xué)反應(yīng)? 可以分為哪幾類? 答：光化學(xué)反應(yīng)（photochemical reaction）：是物質(zhì)（原子、分子、自由基或離子吸收光子所引發(fā)的化學(xué)鍵斷裂和生成的化學(xué)反應(yīng)。 1、光解 ①光解生成自由基 醛和酮分子經(jīng)230~330 nm的光照射，可以斷裂為兩個(gè)自由基。 過(guò)氧化合物中的O-O鍵和脂肪偶氮化合物R-N=N-R中的C-N鍵也可以發(fā)生這種類型的反應(yīng)。R-N=N-R光解可以產(chǎn)生穩(wěn)定的產(chǎn)物N2，可以生成大量的R自由基。 ②光解生成小分子 醛分子經(jīng)光照射后還可以分裂為兩個(gè)小分子： 2、分子內(nèi)重排 在某些情況下，化合物在吸收光量子后能夠引起分子內(nèi)重排。例如，鄰硝基苯甲醛吸收光能后，可發(fā)生如下反應(yīng)： 鄰硝基苯甲醛 3、光致異構(gòu)化 某些有機(jī)化合物吸收光能后，可發(fā)生光致異構(gòu)化反應(yīng)，例如 4、摘取氫的反應(yīng) 當(dāng)溶解在異丙醇溶液中的二苯酮受到光的照射時(shí)，激發(fā)三線態(tài)的二苯酮可以抽取異丙醇分子上的α氫，這是一個(gè)摘取氫的反應(yīng)，即： 5、光致聚合反應(yīng) 光致聚合反應(yīng)實(shí)際上也是環(huán)加成反應(yīng)，α，β-不飽和羰基化合物可以經(jīng)光照生成二聚體。另外，環(huán)境中八氯代二苯并二噁英的一個(gè)重要來(lái)源為大氣液滴中五氯苯酚的光化學(xué)合成，反應(yīng)如下： PCP Octachlorodibenzo-p-dioxin (OCDD) 6、光敏化反應(yīng) 在光化學(xué)反應(yīng)中，某些化合物能夠吸收光能，但自身并不參與反應(yīng)，而把能量轉(zhuǎn)移給另一化合物，使之成為激發(fā)態(tài)參與反應(yīng)，這樣的反應(yīng)成為光敏化反應(yīng)。吸光的物質(zhì)稱為光敏劑（S），接受能量的化合物稱為受體（A）。光敏化反應(yīng)可表示為： 系間竄躍 能量轉(zhuǎn)移 能量轉(zhuǎn)移 5. 簡(jiǎn)述光吸收過(guò)程的基本原理。 答：原子和分子可以平動(dòng)，分子還可以振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，每一種運(yùn)動(dòng)都有一定的能量，這種能量是不連續(xù)的。電子吸收一定能量后，可以由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷。根據(jù)分子軌道理論，電子在軌道中的分布服從Pauli不相容原子和能量最低原子。一個(gè)分子有多少原子價(jià)電子軌道就有多少個(gè)分子軌道，分子軌道有不同能級(jí)，只有與能級(jí)間能量差相近的光子才能被粒子吸收。分子軌道粒子吸收光子而從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，電子激發(fā)類型為σ-σ* ，n-σ* ，π-π*和 n-π*，并遵守朗伯-比爾定律。躍遷和激發(fā)是兩種主要形式。 6. 簡(jiǎn)述光物理過(guò)程和光化學(xué)過(guò)程 答：光物理過(guò)程：激發(fā)態(tài)物質(zhì)回到較低能級(jí)或激發(fā)態(tài)過(guò)程。包括振動(dòng)馳豫、內(nèi)部轉(zhuǎn)變、輻射熒光、系間竄越，輻射磷光、熱失活和能量轉(zhuǎn)移。 其中振動(dòng)馳豫主要是指：在較高能級(jí)上的分子，可以通過(guò)碰撞釋放能量而回到能量較低的振動(dòng)態(tài)的過(guò)程。內(nèi)部轉(zhuǎn)變是指電子從激發(fā)單線態(tài)回到基態(tài)，同時(shí)釋放熱能的過(guò)程。激發(fā)單線態(tài)的電子具有不同振動(dòng)能級(jí)的基態(tài)位置，發(fā)出紫外或可見(jiàn)光。系間竄躍是電子從激發(fā)單線態(tài)回到較低的激發(fā)單線態(tài)軌道，并發(fā)生自旋反轉(zhuǎn)的過(guò)程。輻射磷光：處于某一時(shí)刻狀態(tài)的分子回到基態(tài)，同時(shí)釋放光能的過(guò)程。熱失活是指氧、一氧化氮等分子與激發(fā)態(tài)分子相碰撞，使能量以熱的形式耗散。能量轉(zhuǎn)移使指激發(fā)態(tài)分子與分子相碰撞，使另一個(gè)分子成為激發(fā)態(tài)的過(guò)程。 光化學(xué)過(guò)程：激發(fā)態(tài)分子通過(guò)各種反應(yīng)生成新物質(zhì)的過(guò)程。光化學(xué)過(guò)程包括單分子反應(yīng)（光解、分子內(nèi)重排、光致異構(gòu)化），雙分子反應(yīng)（摘取氫和光致聚合） 在某些情況下，化合物在吸收光量子后能夠引起分子內(nèi)重排和異構(gòu)化反應(yīng)。而某些羰基化合物容易發(fā)生摘?dú)浞磻?yīng)和光致聚合反應(yīng)。 7. 簡(jiǎn)述光化學(xué)的基本定律。 光化學(xué)第一定律：只有被體系吸收的光，對(duì)于產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)才是有效的。該定律指出，照射在反應(yīng)體系中的光，必須在能量或波長(zhǎng)上滿足體系中分子激發(fā)的條件，否則將不能被分子所吸收。但應(yīng)指出的是，即使照射光的能量滿足激發(fā)所需，若未被體系中的分子所吸收，則光照同樣不能引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)。 光化學(xué)第二定律：分子吸收光的過(guò)程是單光子過(guò)程。這一定律簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是每個(gè)分子只能依靠吸收一個(gè)光量子而達(dá)到它的激發(fā)態(tài)。在普通光照射的情況下，該定律是適用的。化學(xué)物種吸收光子后，所產(chǎn)生的光物理或光化學(xué)過(guò)程的相對(duì)效率可用量子產(chǎn)率表示，其定義式為： 如果光物理和光化學(xué)過(guò)程具有發(fā)生，則∑Φi=1，即所有初級(jí)過(guò)程的量子產(chǎn)率之和必定等于1。 8. 影響污染物直接光解速率的因素有哪些？為什么？ 直接光解速率常數(shù)的計(jì)算公式為： 可以看出直接光解速率與以下因素有關(guān)： ①光解量子產(chǎn)率：光化學(xué)反應(yīng)的量子產(chǎn)率表示發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)對(duì)光子的利用效率。 ②摩爾吸光系數(shù)；它表示物質(zhì)對(duì)某一波長(zhǎng)光的吸收特性，因而是鑒定化合物的重要依據(jù)。該值越大，表示物質(zhì)對(duì)某一波長(zhǎng)光的吸收能力越強(qiáng)。 ③光強(qiáng) ④光程 其中，光程和光強(qiáng)主要反映了環(huán)境條件的影響；量子產(chǎn)率和摩爾吸光系數(shù)則說(shuō)明：分子的本質(zhì)特征是決定其能否光解及光解速率大小的內(nèi)因。 9. 簡(jiǎn)述光催化反應(yīng)原理。 答：定義：光催化降解指在有催化劑存在的條件下，有機(jī)物的降解(分解)反應(yīng)。通常是催化劑吸收光子，通過(guò)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，生成強(qiáng)氧化性/還原性的自由基，導(dǎo)致物質(zhì)降解。 光催化反應(yīng)的原理：半導(dǎo)體是一種活性粒子，含有能帶結(jié)構(gòu)。當(dāng)半導(dǎo)體催化劑受到能量大于其禁帶寬度的光輻射時(shí)，價(jià)帶里的電子被激活進(jìn)入導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶區(qū)形成空穴。電子具有高活性的還原位能而空穴具有高活性的氧化位能，從而可在半導(dǎo)體表面誘發(fā)一個(gè)催化反應(yīng)。書(shū)112頁(yè) 10. 簡(jiǎn)述大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解。 (1) 氧分子和氮分子 氧分子的鍵能為493.8 kJ/mol，通常認(rèn)為240nm以下的紫外光可以引起O2的分解。 N2的鍵能較大，為939.4kJ/mol，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為127nm。 (2) 臭氧的光離解 臭氧吸收1180 nm以下的光就可以離解，但主要吸收290 nm以下的光，較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光可能進(jìn)入對(duì)流層和地面。 (3) NO2的光離解 NO2的鍵能為300.5 kJ/mol，是城市大氣中的重要吸光物質(zhì)，在290-410 nm有吸收。 據(jù)稱是大氣中唯一已知O3的人為來(lái)源。 (4) 硝酸和亞硝酸的光解離 初級(jí)過(guò)程 次級(jí)過(guò)程 初級(jí)過(guò)程 次級(jí)過(guò)程 (5) SO2的光吸收 SO2的鍵能為545.1 kJ/mol。 (6) 甲醛光吸收 初級(jí)過(guò)程 次級(jí)過(guò)程 (7) 鹵代烴的光離解 以鹵代甲烷為例： 11. 簡(jiǎn)述光化學(xué)煙霧的反應(yīng)機(jī)理。 答：定義：含有氮氧化物NOx和碳?xì)浠衔颮H等一次污染物的大氣，在日光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物(O3、醛、PAN(過(guò)氧乙酰硝酸酯)、H2O2等)，這種由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。 產(chǎn)生條件：大氣中有氮氧化物與碳?xì)浠锏拇嬖?；大氣溫度較低；有強(qiáng)的陽(yáng)光照射。 機(jī)理：光化學(xué)煙霧簡(jiǎn)化的反應(yīng)機(jī)理，即關(guān)鍵性的反應(yīng)如下： ① 引發(fā)反應(yīng)主要是NO2光解導(dǎo)致O3的生成； ② 碳?xì)浠衔?例如丙烯)氧化生成具有活性的自由基，如OH、HO2、RO2等； ③ 通過(guò)如上途徑生成的自由基促進(jìn)了NO向NO2的轉(zhuǎn)化； ④ 反應(yīng)終止的條件：NO、RH等消耗殆盡，O3、NO2、PAN、HNO3等最終形成。 其具體機(jī)理如下： 12. 簡(jiǎn)述二氧化硫的氣相氧化過(guò)程。 答：(1) 直接光氧化 (2)被自由基氧化（如OH） 其他自由基氧化： CH3CHOO + SO2 CH3CHO + SO3 HO2 + SO2 HO + SO3 CH3O2 + SO2CH3O + SO3 CH3C(O)O2 + SO2 CH3C(O)O + SO3 13. 理解生物降解的基本概念。書(shū)155頁(yè) 答：生物降解是引起有機(jī)污染物分解的最重要的環(huán)境過(guò)程之一，依賴于環(huán)境微生物的酶催化分解反應(yīng)。由于環(huán)境微生物的普遍存在，生物降解也是一種廣泛存在于水體、底泥、土壤中的環(huán)境行為，與光化學(xué)轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化并列成為環(huán)境中的三大轉(zhuǎn)化行為。 生物降解是指在微生物的作用下，使復(fù)雜的化合物結(jié)構(gòu)破壞并分解為簡(jiǎn)單物質(zhì)的過(guò)程。該過(guò)程可在有氧或無(wú)氧的條件下進(jìn)行，有氧條件下的最后產(chǎn)物主要是二氧化碳、水、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽；無(wú)氧條件的最后產(chǎn)物是氨、硫化氫和有機(jī)酸等。生物降解是引起有機(jī)污染物分解的最重要的環(huán)境過(guò)程之一。有機(jī)物如果被降解成二氧化碳、水等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)化合物，則為徹底降解，否則為不徹底降解。該過(guò)程改變了有機(jī)污染物的結(jié)構(gòu)，使特定的化學(xué)物質(zhì)從環(huán)境系統(tǒng)中去除。 14. 論述污染物在環(huán)境中能夠發(fā)生哪些轉(zhuǎn)化過(guò)程。書(shū)96頁(yè) 答：污染物的轉(zhuǎn)化（transformation of pollutants）是指污染物在環(huán)境中通過(guò)物理、化學(xué)或生物的作用改變其存在形態(tài)或轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌镔|(zhì)的過(guò)程。廣義上講，污染物的轉(zhuǎn)化可分為物理轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物化學(xué)轉(zhuǎn)化。其中， ①物理轉(zhuǎn)化包括污染物的相變、凝聚及放射性元素的蛻變等。 ②化學(xué)轉(zhuǎn)化主要包括光化學(xué)轉(zhuǎn)化、氧化-還原和絡(luò)合水解等作用，通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化，往往發(fā)生了原有化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的生成。 ③生物化學(xué)轉(zhuǎn)化是污染物通過(guò)生物的吸收和代謝作用而發(fā)生的變化，主要是指生物降解。 污染物的轉(zhuǎn)化與遷移不同，后者只是空間位置的相對(duì)移動(dòng)。不過(guò)，環(huán)境污染物的遷移和轉(zhuǎn)化往往是伴隨進(jìn)行的，例如酸沉降，既涉及酸性氣體（如SO2和NO2）的氧化反應(yīng)，又涉及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的遷移過(guò)程。 第四章： 1. 物質(zhì)通過(guò)生物膜的方式主要有哪幾種？如何定義？分別有何特點(diǎn)？ 答：(1) 膜孔過(guò)濾 直徑小于膜孔的水溶性物質(zhì)，可借助膜兩側(cè)的靜水壓及滲透壓經(jīng)膜孔濾過(guò)。 (2) 被動(dòng)擴(kuò)散 脂溶性物質(zhì)從高濃度向低濃度側(cè)擴(kuò)散。擴(kuò)散速率服從費(fèi)克定律。 特點(diǎn)：脂/水分配系數(shù)越大，分子越小，不容易離解的分子，擴(kuò)散系數(shù)越大。被動(dòng)擴(kuò)散不需要耗能，不需要載體參與，沒(méi)有特異性選擇、競(jìng)爭(zhēng)性抑制及飽和現(xiàn)象。 (3) 被動(dòng)易化擴(kuò)散 在高濃度側(cè)與膜上特性性蛋白質(zhì)結(jié)合，通過(guò)生物膜，至低濃度側(cè)解離出原物質(zhì)。 特點(diǎn)：它受到膜特異性載體及其數(shù)量的制約，因此有特異性選擇，競(jìng)爭(zhēng)性抑制和飽和現(xiàn)象。 (4) 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 在需要消耗一定的代謝能量下，一些物質(zhì)可在低濃度側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合，通過(guò)生物膜，至高濃度側(cè)解離出蛋白質(zhì)和原物質(zhì)。所需要的能量來(lái)自于ATP。這種轉(zhuǎn)運(yùn)具有特異性選擇、競(jìng)爭(zhēng)性抑制和飽和現(xiàn)象。例如鉀離子的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) (5) 胞吞和胞飲 少數(shù)物質(zhì)與膜上某種蛋白質(zhì)具有特殊的親和力，當(dāng)其與膜接觸后，可改變這部分膜的表面張力，引起膜的外包或內(nèi)陷而被包圍進(jìn)入膜內(nèi)，固體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運(yùn)稱為胞吞，液體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運(yùn)稱為胞飲。 總之，物質(zhì)通過(guò)生物膜的方式取決于膜內(nèi)外環(huán)境、膜的性質(zhì)和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。 2. 解釋ADME的內(nèi)容。 答：ADME is an acronym in pharmacokinetics and pharmacology for absorption, distribution, metabolism, and excretion, and describes the disposition of a pharmaceutical compound within an organism. 　“ADME”即“生物轉(zhuǎn)化”，指機(jī)體對(duì)外源化學(xué)物的吸收（absorption）、分布(distribution)、代謝(metabolism)及排泄(excretion)過(guò)程。外源化學(xué)物的代謝和排泄合成為消除，吸收、分布、代謝和排泄的過(guò)程可能同時(shí)發(fā)生。 3. 何為劑量-反應(yīng)關(guān)系和劑量-效應(yīng)關(guān)系？ 答：毒理學(xué)把讀物劑量或濃度與引起個(gè)體生物學(xué)的變化稱為效應(yīng)，把引起群體的變化稱為反應(yīng)。這種毒物劑量與反應(yīng)（效應(yīng)）變化之間的關(guān)系稱為劑量-反應(yīng)（效應(yīng)）關(guān)系。 劑量-反應(yīng)關(guān)系： 指外源化合物的劑量與出現(xiàn)某種效應(yīng)的個(gè)體在群體中所占比例的關(guān)系。 劑量-效應(yīng)關(guān)系： 外源化合物的劑量與在個(gè)體中引起某種效應(yīng)(計(jì)量指標(biāo))的強(qiáng)度改變的關(guān)系。 主要表現(xiàn)為直線關(guān)系(a)、對(duì)數(shù)曲線關(guān)系(c)和S狀曲線關(guān)系三種(b)（如圖所示）。 劑量-反應(yīng)(效應(yīng))曲線 直線關(guān)系，在這種關(guān)系中，劑量改變與效應(yīng)強(qiáng)度或反應(yīng)率成正比，這種關(guān)系是少見(jiàn)的 (線 a)。 對(duì)數(shù)曲線關(guān)系，是一條先銳后鈍的曲線，當(dāng)將劑量換算成對(duì)數(shù)劑量時(shí)，可轉(zhuǎn)換成直線 (線 c) S狀曲線，當(dāng)群體中的全部個(gè)體，對(duì)某一化合物的敏感性變異，呈對(duì)稱正態(tài)頻數(shù)分布時(shí)，劑量與反應(yīng)率關(guān)系成S狀曲線 (線b)。如果將效應(yīng)強(qiáng)度或發(fā)生率用概率單位表示，劑量用對(duì)數(shù)來(lái)表示，S形曲線亦變成直線。 4. 影響毒物毒性的因素有哪些？哪些指標(biāo)可以量化毒物毒性大??？ 答：毒物：進(jìn)入生物機(jī)體后能使體液和組織發(fā)生生物化學(xué)變化，干擾或破壞機(jī)體的正常生理功能，并引起暫時(shí)性或持久性的病理?yè)p害，甚至危及生命的物質(zhì)。 毒性(toxicity)影響因素 影響毒物毒性的因素很多，而且很復(fù)雜。概括來(lái)說(shuō)： (1)有毒物的化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)（如毒物的分子立體結(jié)構(gòu)，分子大小，官能團(tuán)，溶解度，電離度，脂溶性等）； (2)毒物所處的基體因素（如基體的組成，性質(zhì)等）； (3)機(jī)體暴露于毒物的狀況（如毒物劑量，濃度，機(jī)體暴露的持續(xù)時(shí)間、頻率、總時(shí)間、機(jī)體暴露的部位及途徑等）； (4)生物因素（如生物種屬差異、年齡、體重、性別、遺傳及免疫情況、營(yíng)養(yǎng)及健康情況等）； (5)生物所處的環(huán)境 如生物環(huán)境(溫度、濕度、氣壓、季節(jié)及晝夜節(jié)律的變化、光照、噪聲等)；其中關(guān)鍵因素之一是毒物的劑量(濃度)。 毒性指標(biāo) 計(jì)量指標(biāo): 用測(cè)量值表示毒性強(qiáng)度的差別。如有機(jī)磷農(nóng)藥抑制膽堿酯酶的程度，用膽堿酯酶的活性表示。 計(jì)數(shù)指標(biāo): 這類毒性效應(yīng)只有"有或無(wú)"的差別，沒(méi)有性質(zhì)和強(qiáng)度的差別。計(jì)數(shù)指標(biāo)主要用于群體，所得到的測(cè)定值是非連續(xù)性的，通常以一個(gè)群體中某效應(yīng)的出現(xiàn)率表示，常用于生態(tài)毒理研究及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)之中。 5. 什么是生物富集、生物放大和生物積累？它們的區(qū)別和聯(lián)系？影響生物富集因子的因素有哪些？生物富集因子和正辛醇/水分配系數(shù)之間有什么關(guān)系？如何推導(dǎo)生物積累的動(dòng)力學(xué)。 答：【1】a生物富集：是指生物通過(guò)非吞食方式，從周?chē)h(huán)境中蓄積某種元素或難降解性物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度超過(guò)周?chē)h(huán)境中的濃度的現(xiàn)象。 b生物放大：同一食物鏈上的高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物，通過(guò)吞食低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物而蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)升高而增大的現(xiàn)象。 c生物累積：所謂生物積累，就是生物從周?chē)h(huán)境和食物鏈蓄積某種元素或難降解性物質(zhì)，使其在機(jī)體中濃度超過(guò)周?chē)h(huán)境中濃度的現(xiàn)象。生物積累也用生物濃縮系數(shù)表示。 【2】區(qū)別和聯(lián)系 生物富集是生物從周?chē)h(huán)境中續(xù)集某種元素或難降解性物質(zhì)；生物放大專指具有食物鏈關(guān)系的生物說(shuō)的，如果生物之間不存在食物鏈關(guān)系，則用生物富集或生物積累來(lái)解釋；生物放大或生物富集是屬于生物積累的一種情況 【3】影響生物富集系數(shù)的因素： a污染物質(zhì)性質(zhì)因素：脂溶性、水溶性和可降解性。一般，降解性小、脂溶性高、水溶性低的物質(zhì)，生物濃縮系數(shù)高。 b生物特征方面影響因素：生物種類、大小、性別、器官、發(fā)育階段。 c環(huán)境條件方面的影響因素：溫度、鹽度、pH值、氧含量、光照狀況等。 【4】生物富集因子和正辛醇/水分配系數(shù)(KOW)之間的關(guān)系： 可以用KOW來(lái)估算生物富集因子，生物富集因子和KOW成線性相關(guān)。KOW增大，則BCF增大。 【5】動(dòng)力學(xué) 水生生物對(duì)水中難降解性物質(zhì)的富集是生物對(duì)其吸收速率、消除速率以及由于生物體的生長(zhǎng)所造成的稀釋速率的總和。 6. 論述：有毒有機(jī)污染物在生物體內(nèi)能發(fā)生哪些變化(MFO酶系、I相反應(yīng)II相反應(yīng))？ 答：有機(jī)毒物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化途徑主要有氧化、還原、水解和結(jié)合反應(yīng)四種。 通常將氧化、還原、水解四種反應(yīng)稱為I相反應(yīng)或第一階段反應(yīng)；將結(jié)合反應(yīng)稱為II相反應(yīng)或第二階段反應(yīng)。 微粒體混合功能氧化酶(MFO)是催化機(jī)體內(nèi)外源化合物氧化降解的主要酶系。它利用細(xì)胞內(nèi)分子氧，將其中的一個(gè)氧原子與有機(jī)底物結(jié)合，使之氧化，而使另一個(gè)氧原子與氫原子結(jié)合成水。在這一催化過(guò)程中，混合功能氧化酶的成分之一，細(xì)胞色素P450起著關(guān)鍵作用。P450的活性部位是鐵卟啉的鐵原子。 第五章： 一、 列舉幾種典型的無(wú)機(jī)污染物(包括重金屬和無(wú)機(jī)非金屬物質(zhì))，說(shuō)明其主要來(lái)源和危害。 答：重金屬： 1．汞（Hg）： 來(lái)源：俗稱水銀，是唯一在常溫下呈液態(tài)且能揮發(fā)的金屬。汞污染主要來(lái)自使用和生產(chǎn)汞及其化合物的工廠所排放的含汞“三廢”。氯堿、塑料、電子、煉金和雷汞生產(chǎn)排放的廢水是水體中汞的主要來(lái)源。土壤汞的污染主要來(lái)自燃煤、有色金屬冶煉等。大氣中汞的污染主要來(lái)自含汞金屬的冶煉廢氣以及化石燃料燃燒過(guò)程中排放出的含汞廢氣和顆粒態(tài)的汞塵。在正常的氧化還原電位和pH范圍內(nèi)，汞主要以單質(zhì)汞、HgOH2O和HgCl2的形式存在于環(huán)境中。 危害：汞是環(huán)境中毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，其熔、沸點(diǎn)在金屬中最低，無(wú)色、味，引起水污染，在水生生物體內(nèi)富集，通過(guò)食物鏈又危害人及其他動(dòng)物。汞具有很強(qiáng)的神經(jīng)毒性，還會(huì)引起口腔消化道癥狀、腐蝕性腸炎等。金屬汞和無(wú)機(jī)汞在人體內(nèi)大部分可以排泄出去，但在水中由于污泥中微生物的作用，汞被轉(zhuǎn)化為甲基汞，甲基汞是一種有機(jī)汞，有很強(qiáng)的親脂性，會(huì)積累在中樞神經(jīng)，并排出緩慢。典型的有“水俁病”事件。 其中， 對(duì)于植物的危害體現(xiàn)在：汞是危害植物生長(zhǎng)的元素，如果土壤中的共含量過(guò)高，那么汞不但能在植物體內(nèi)積累，還會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害。 對(duì)于人類的危害體現(xiàn)在：汞可通過(guò)多種途徑進(jìn)入人體，金屬汞以蒸氣形式通過(guò)呼吸道侵入人體，皮膚也有一定的吸收能力。汞化合物侵入人體，被血液吸收后可迅速?gòu)浬⒌饺砀髌鞴?。人體對(duì)汞雖然有一定的解毒和排毒能力，但重復(fù)接觸汞后，可能引起腎臟損害，排汞能力隨之降低。同時(shí)，甲基汞能改變細(xì)胞通