【正文】 環(huán)境化學課后答案 第一章 緒論1．如何認識現(xiàn)代環(huán)境問題的發(fā)展過程？環(huán)境問題不止限于環(huán)境污染，人們對現(xiàn)代環(huán)境問題的認識有個由淺入深，逐漸完善的發(fā)展過程。a、在20世紀60年代人們把環(huán)境問題只當成一個污染問題，認為環(huán)境污染主要指城市和工農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的對大氣、水質(zhì)、土壤、固體廢棄物和噪聲污染。對土地沙化、熱帶森林破環(huán)和野生動物某些品種的瀕危滅絕等并未從戰(zhàn)略上重視，明顯沒有把環(huán)境污染與自然生態(tài)、社會因素聯(lián)系起來。b、1972年發(fā)表的《人類環(huán)境宣言》中明確指出環(huán)境問題不僅表現(xiàn)在水、氣、土壤等的污染已達到危險程度，而且表現(xiàn)在對生態(tài)的破壞和資源的枯竭；也宣告一部分環(huán)境問題源于貧窮，提出了發(fā)展中國家要在發(fā)展中解決環(huán)境問題。這是聯(lián)合國組織首次把環(huán)境問題與社會因素聯(lián)系起來。然而，它并未從戰(zhàn)略高度指明防治環(huán)境問題的根本途徑，沒明確解決環(huán)境問題的責任，沒強調(diào)需要全球的共同行動。c、20世紀80年代人們對環(huán)境的認識有新的突破性發(fā)展，這一時期逐步形成并提出了持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，指明了解決環(huán)境問題的根本途徑。d、進入20世紀90年代，人們鞏固和發(fā)展了持續(xù)發(fā)展思想，形成當代主導的環(huán)境意識。通過了《里約環(huán)境與發(fā)展宣言》、《21世紀議程》等重要文件。它促使環(huán)境保護和經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展，以實現(xiàn)人類的持續(xù)發(fā)展作為全球的行動綱領。這是本世紀人類社會的又一重大轉(zhuǎn)折點，樹立了人類環(huán)境與發(fā)展關系史上新的里程碑。2．你對于氧、碳、氮、磷、硫幾種典型營養(yǎng)性元素循環(huán)的重要意義有何體會？（1）氧的循環(huán)：（2）碳的循環(huán)：（3）氮的循環(huán)（4）磷的循環(huán)（5）硫的循環(huán)（6）體會：氧、碳、氮、磷和硫等營養(yǎng)元素的生物地球化學循環(huán)是地球系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，它涉及地層環(huán)境中物質(zhì)的交換、遷移和轉(zhuǎn)化過程，是地球運動和生命過程的主要營力。3．根據(jù)環(huán)境化學的任務、內(nèi)容和特點以及其發(fā)展動向，你認為怎樣才能學好環(huán)境化學這門課程？ （1）環(huán)境化學的任務、內(nèi)容、特點：環(huán)境化學是在化學科學的傳統(tǒng)理論和方法基礎上發(fā)展起來的，以化學物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起的環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標的一門新興學科。環(huán)境化學是一門研究有害化學物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學。它既是環(huán)境科學的核心組成部分，也是化學科學的一個新的重要分支。（2）環(huán)境化學的發(fā)展動向：國際上較為重視元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化學循環(huán)及其相互耦合的研究；重視化學品安全評價；重視臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問題。我國優(yōu)先考慮的環(huán)境問題中與環(huán)境化學密切相關的是：以有機物污染為主的水質(zhì)污染；以大氣顆粒物和二氧化硫為主的城市空氣污染；工業(yè)有毒有害廢棄物和城市垃圾對大氣、水和土地的污染等。（3）我對學好這門課的觀點：環(huán)境化學包含大氣、水體和土壤環(huán)境化學多個分支學科，研究有害化學物質(zhì)在大氣、水體和土壤環(huán)境中的來源、存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法。這就決定了環(huán)境化學研究中需要運用現(xiàn)場研究、實驗室研究、實驗模擬系統(tǒng)研究和計算機模擬研究相結(jié)合的系統(tǒng)研究方法，主要以化學方法為主，還要配以物理、生物、地學、氣象學等其他學科的方法。因此，要求研究人員具有較廣泛的各相關學科的理論知識和實驗動手能力。我們在日常學習中應當以開闊的視野，除了環(huán)境化學之外，廣泛涉獵各相關學科，并注重培養(yǎng)自己的實驗操作，如此才可能學好這門課。4．舉例簡述污染物在環(huán)境各圈的遷移轉(zhuǎn)化過程。以汞為例，說明其在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化過程，見下圖。汞在環(huán)境中的存在形態(tài)有金屬汞、無機汞化合物和有機汞化合物三種。在好氧或厭氧條件下，水體底質(zhì)中某些微生物能使二價無機汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆投谆?。甲基汞脂溶性大，化學性質(zhì)穩(wěn)定，容易被魚類等生物吸收，難以代謝消除，能在食物鏈中逐級放大。甲基汞可進一步轉(zhuǎn)化為二甲基汞。二甲基汞難溶于水，有揮發(fā)性，易散逸到大氣中，容易被光解為甲烷、乙烷和汞，故大氣中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水體（pH4～5）中，二甲基汞也可轉(zhuǎn)化為一甲基汞。第二章 大氣環(huán)境化學1．大氣中有哪些重要污染物？說明其主要來源和消除途徑。環(huán)境中的大氣污染物種類很多，若按物理狀態(tài)可分為氣態(tài)污染物和顆粒物兩大類；若按形成過程則可分為一次污染物和二次污染物。按照化學組成還可以分為含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含鹵素化合物。主要按照化學組成討論大氣中的氣態(tài)污染物主要來源和消除途徑如下：（1）含硫化合物大氣中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、二甲基硫（CH3）2S、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、硫酸（H2SO4）、亞硫酸鹽（MSO3）和硫酸鹽（MSO4）等。大氣中的SO2（就大城市及其周圍地區(qū)來說）主要來源于含硫燃料的燃燒。大氣中的SO2約有50%會轉(zhuǎn)化形成H2SO4或SO42，另外50%可以通過干、濕沉降從大氣中消除。H2S主要來自動植物機體的腐爛，即主要由植物機體中的硫酸鹽經(jīng)微生物的厭氧活動還原產(chǎn)生。大氣中H2S主要的去除反應為：HO + H2S → H2O + SH。（2）含氮化合物大氣中存在的含量比較高的氮的氧化物主要包括氧化亞氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。主要討論一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOx表示。NO和NO2是大氣中主要的含氮污染物，它們的人為來源主要是燃料的燃燒。大氣中的NOx最終將轉(zhuǎn)化為硝酸和硝酸鹽微粒經(jīng)濕沉降和干沉降從大氣中去除。其中濕沉降是最主要的消除方式。（3）含碳化合物大氣中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）以及有機的碳氫化合物（HC）和含氧烴類，如醛、酮、酸等。CO的天然來源主要包括甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中CO的揮發(fā)、植物的排放以及森林火災和農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒，其中以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要。CO的人為來源主要是在燃料不完全燃燒時產(chǎn)生的。大氣中的CO可由以下兩種途徑去除：土壤吸收（土壤中生活的細菌能將CO代謝為 CO2 和 CH4）；與HO自由基反應被氧化為CO2。CO2的人為來源主要是來自于礦物燃料的燃燒過程。天然來源主要包括海洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)化、動植物呼吸和腐敗作用以及燃燒作用等。甲烷既可以由天然源產(chǎn)生，也可以由人為源產(chǎn)生。除了燃燒過程和原油以及天然氣的泄漏之外，產(chǎn)生甲烷的機制都是厭氧細菌的發(fā)酵過程。反芻動物以及螞蟻等的呼吸過程也可產(chǎn)生甲烷。甲烷在大氣中主要是通過與HO自由基反應被消除：CH4 + HO→CH3 + H2O。（4）含鹵素化合物大氣中的含鹵素化合物主要是指有機的鹵代烴和無機的氯化物和氟化物。大氣中常見的鹵代烴以甲烷的衍生物，如甲基氯（CH3Cl）、甲基溴（CH3Br）和甲基碘（CH3I）。它們主要由天然過程產(chǎn)生，主要來自于海洋。CH3Cl和CH3Br在對流層大氣中，可以和HO自由基反應。而CH3I在對流層大氣中，主要是在太陽光作用下發(fā)生光解，產(chǎn)生原子碘（I）。許多鹵代烴是重要的化學溶劑，也是有機合成工業(yè)的重要原料和中間體，如三氯甲烷（CHCl3）、三氯乙烷（CH3CCl3）、四氯化碳（CCl4）和氯乙烯（C2H3Cl）等均可通過生產(chǎn)和使用過程揮發(fā)進入大氣，成為大氣中常見的污染物。它們主要是來自于人為源。在對流層中，三氯甲烷和氯乙烯等可通過與HO自由基反應，轉(zhuǎn)化為HCl，然后經(jīng)降水而被去除。氟氯烴類中較受關注的是一氟三氯甲烷（CFC－11或F－11）和二氟二氯甲烷（CFC－12或F－12）。它們可以用做致冷劑、氣溶膠噴霧劑、電子工業(yè)的溶劑、制造塑料的泡沫發(fā)生劑和消防滅火劑等。大氣中的氟氯烴類主要是通過它們的生產(chǎn)和使用過程進入大氣的。由人類活動排放到對流層大氣中的氟氯烴類化合物，不易在對流層被去除，它們在對流層的停留時間較長，最可能的消除途徑就是擴散進入平流層。2．大氣中有哪些重要的自由基？其來源如何？大氣中存在的重要自由基有HO、HOR（烷基）、RO（烷氧基）和RO2（過氧烷基）等。它們的來源如下：（1）HO來源對于清潔大氣而言，O3的光離解是大氣中HO的重要來源：對于污染大氣，如有HNO2和H2O2存在，它們的光離解也可產(chǎn)生HO： 其中HNO2的光離解是大氣中HO的重要來源。（2）HO2的來源大氣中HO2主要來源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：任何光解過程只要有H或HCO自由基生成，它們都可與空氣中的O2 結(jié)合而導致生成HO2。亞硝酸酯和H2O2 的光解也可導致生成HO2：如體系中有CO存在：（3）R的來源大氣中存在量最多的烷基是甲基，它的主要來源是乙醛和丙酮的光解：這兩個反應除生成CH3外，還生成兩個羰基自由基HCO和CH3CO。O和HO與烴類發(fā)生H摘除反應時也可生成烷基自由基：（4）RO的來源大氣中甲氧基主要來源于甲基亞硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：（5）RO2的來源大氣中的過氧烷基都是由烷基與空氣中的O2結(jié)合而形成的：3．大氣中有哪些重要的碳氫化合物？它們可發(fā)