《高等環(huán)境化學》試題答案

1、研究生課程高等環(huán)境化學試題專業(yè) 學號姓名 成績一、 名詞解釋：（40分）POPs、選擇規(guī)則、環(huán)境效應、紅移、 KoW、Koc、VoCS、EdS、源與匯、鹽基飽和度POPs：持續(xù)性有機污染物（POPS）是指通過各種環(huán)境介質（大氣、水、生物體等）能夠長距離遷移并長 期存在于環(huán)境，具有長期殘留性、生物蓄積性、半揮發(fā)性和高毒性，對人類健康和環(huán)境具有嚴重危害的天 然或人工合成的有機污染物質。選擇規(guī)則：選擇規(guī)則（SeleCtiVe rule）,即原子或分子在改變狀態(tài)時發(fā)射或吸收光線的過程中所遵守的規(guī)則。在原子光譜中，只要主量子數,就可發(fā)生吸附或發(fā)射光譜，為電子躍遷的選擇規(guī)則。在分子的轉動光譜中，除掉非極性

2、分子沒有轉動光譜外，對極性分子只有轉動量子數的差為,才符合選擇規(guī)則，給出相應的轉動光譜；對于振動能階，只要振動量子數的差為! : - !:時，原子發(fā)生振動光譜。環(huán)境效應：自然過程或人類的生產和生活活動會對環(huán)境造成污染和破壞，從而導致環(huán)境系統的結構和功能 發(fā)生變化，謂之環(huán)境效應，并可分為自然環(huán)境效應和人為環(huán)境效應。紅移：當飽和單鍵碳氫化合物中的氫被氧、氮、鹵素、硫等雜原子取代時，由于這類原子中有n電子，n電子較鍵電子易于激發(fā)，使電子躍遷所需能量減低，吸收峰向長波長方向移動，這種現象稱為深色移動 或稱紅移。KOW :即辛醇一水配系數，即化學物質在平衡狀態(tài)時在辛醇中的濃度和水中濃度之比。KOW反映了

3、有機物的疏水性或脂溶性大?。篕OW越大，表明化合物越容易溶于非極性介質中，越容易被生物體細胞吸收。KOC :即標化的分配系數，沉積物一水分配系數，是以有機碳為基礎表示的分配系數，是化合物在水和沉 積物一土壤兩相中的平衡濃度關系，它也是單位重量沉積物上吸附的化合物量除以單位體積環(huán)境水中溶解 的該同一化合物量之比值。VOCS:即揮發(fā)性有機化合物（ Volatile Organic ComPoUnds,VOCs）,根據 WHo 定義，揮發(fā)性有機化合物（VOCS ）是指在常壓下，沸點 50260C的各種有機化合物。Eds： 一種測試方法，EDS（Energy DiSPerSiVe SPeCtrOmet

4、er）,電子顯微鏡（掃描電鏡、透射電鏡）的重要附 屬配套儀器，結合電子顯微鏡，能夠在1-3分鐘之內對材料的微觀區(qū)域的元素分布進行定性定量分析。？源與匯： 源（SOUrCeS）:向大氣排放污染物的過程或行為，分為天然（自然）源（natural SOUrCeS）和人為（人工）源（anthropogenic SOUrCeS）。匯（Sink）:大氣中污染物的去除，消除污染物的過程和機制。鹽基飽和度：即土壤吸附的交換性鹽基離子占交換性陽離子總量的百分數。二、 問答與解析題：（60分）1、簡述有機物產生紫外吸收的機理；紫外吸收帶的類型有哪些，并列舉出其對應的特征有機物。（6分）答：機理：紫外吸收是由于分子

5、中價電子的躍遷而產生的。因此，這種吸收決定于分子中價電子的分布和 結合情況。按分子軌道理論，在有機化合物分子中有幾種不同性質的價電子；形成單鍵的電子稱為鍵電 子；形成雙鍵的電子稱為鍵電子；氧、氮、硫、鹵素等含有未成鍵的孤對電子，稱為n電子（或稱P電子）。當它們吸收一定能量后，這些價電子將躍遷到較高的能級（激發(fā)態(tài)）。此時電子所占的軌道稱為反鍵軌道，反鍵軌道具有較高的能量。類型：K吸收帶：由于共軛雙鍵中*躍遷所產生的吸收帶，例如乙烯，丁二烯。R吸收帶：是相當于助色團及生色團中n *躍遷所引起的，例如乙?；?。Ei和E2吸收帶：是由苯環(huán)結構中三個乙烯的環(huán)狀共軛系統的躍遷產生的，是芳香族化合物的特征 吸

6、收，例如苯。精細結構吸收帶：亦稱 B吸收帶，是由于 *躍遷和苯環(huán)的重疊引起的，例如苯甲酸。2、 請列出5種環(huán)境工程領域你認為比較新的技術的名稱及原理。（10分）（改）答：中空纖維更新液膜：該技術采用疏水型中空纖維膜，膜的微孔中事先用有機萃取相浸潤，料液相與 反萃相分別在中空纖維膜的兩側流動，在管內相流體中加入一定量的有機萃取相，與管內相流體形成極為 細小的微滴。在流動的過程中，萃取相微滴與管內相密切接觸，并由于表面張力和膜的浸潤性影響，使其 黏附在膜的壁面上，利用管內相流體流動所形成的剪切力，形成一層極薄有機相液膜。 正滲透技術：正滲透技術是一種新興的利用滲透原理（是指水或其它溶劑透過天然或人

7、造的半透膜，由低溶質濃度側傳遞到高溶質濃度側的過程 ，是自然界中廣泛存在的一種物理現象）的膜分離技術，能自發(fā)進行，無需外加壓力即可實現，為水資源和環(huán)境問題提供了低能耗、高效率的解決途徑。 臭氧催化氧化：臭氧催化氧化是利用催化劑將臭氧分解后產生的具有很強氧化能力的自由基，來強化分 解水中高穩(wěn)定性，難生物降解的有機污染物的技術。 氣提法：是指利用水蒸氣通過水層時水溶液蒸汽壓超過外壓時的沸騰作用和液體不斷向氣泡內蒸發(fā)擴散 的作用使水中揮發(fā)性溶解物質（例如揮發(fā)酚等）不斷的從水中分離出來的水處理過程，屬傳質過程。 三維電極法：三維電極法處理二級出水的反應機理為電化學、電氧化還原反應和電吸附凝聚作用。當電

8、 極兩端接通電源時，填充粒子在高梯度的電場作用下，感應而復極化為復極性粒子，即在粒子一端發(fā)生陽 極反應，另一端發(fā)生陰極反應，整個粒子成了一個立體電極，粒子之間構成無數個微電解池。3、請討論表面活性劑進入水體后所可能引發(fā)的環(huán)境效應？ （7分）答：首先，表面活性劑使水的感觀狀況受到影響，有研究報道，當水體中洗滌劑質量濃度在 0.71mgL時，就可能出現持久性泡沫。其次，由于洗滌劑中含有大量的聚磷酸鹽作為增凈劑，因此使廢水中含有大量的磷，這是造成水體富營養(yǎng) 化的重要原因。再次，由于陽離子表面活性劑具有一定的殺菌能力，在濃度高時，可能破壞水體微生物的群落。最后，表面活性劑可以促進水體中石油和多氯聯苯等

9、不溶性有機物的乳化，分散，增加廢水處理的困難。4、 土壤的理化性質是如何影響重金屬或有機污染物的環(huán)境行為的。（7分）答：土壤的理化性質主要通過影響重金屬在土壤中存在形態(tài)而影響重金屬的生物有效性。土壤的理化性質 主要包括PH、土壤質地、土壤的氧化還原電位、土壤中有機質含量等。 pH: PH大小顯著影響土壤中重金屬的存在形態(tài)和土壤對重金屬的吸附量，一般來說，土壤PH越低，H+越多，重金屬被解析的越多，其活動性就越強，從而加大了土壤中的重金屬向生物體內遷移的數量。 土壤質地：土壤質地影響著土壤顆粒對重金屬的吸附。一般來說，質地黏重的土壤對重金屬的吸附能力 強，降低了重金屬的遷移轉化能力。 土壤的氧化

10、還原電位：它影響重金屬的存在形態(tài)，從而影響重金屬的化學行為、遷移能力及對生物的有 效性。一般來說，在還原條件下，很多重金屬易產生難溶性的硫化物，而在氧化條件下，溶解態(tài)和交換態(tài) 含量增加。 土壤中有機質含量：它影響土壤顆粒對重金屬的吸附能力和重金屬的存在形態(tài)，有機質含量較高的土壤 對重金屬的吸附能力高于有機質含量低的土壤。5、請闡述酸性礦水產生的機理，為什么用石灰石進行治理的效果不理想？ （5分）答：酸性礦水是含硫礦山在開采過程中，所含的硫及硫化物被氧化成硫酸而產生的酸性水。 黃鐵礦氧化產酸過程如下：。見 PDF石灰石是碳酸鈣，就是普通的大理石，中性；所以中和酸性礦水效果不理想，可以用熟石灰，因

11、為熟石灰 是堿石灰，堿性，才可以中和酸性土壤。8 分）6、如何進行金屬的形態(tài)分級，進行金屬的形態(tài)分級有何環(huán)境學意義？（答：金屬的形態(tài)是指金屬的價態(tài)、化合態(tài)、結合態(tài)和結構態(tài)四個方面，即某一金屬元素在環(huán)境中以某種離 子或分子存在的實際形式。五步連續(xù)提取法是應用最廣泛的方法，它將金屬賦存形態(tài)分為：交換態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)、氧化錳結合態(tài)、有機結合態(tài)、殘留態(tài)。BCR法提取法把重金屬形態(tài)分為酸可提取態(tài)、氧化物結合態(tài)、有機結合態(tài)、殘余態(tài)。意義：重金屬進入土壤后，通過溶解、沉淀、凝聚、絡合吸附等各種反應，形成不同的化學形態(tài)，并表現出不同的活性。土壤重金屬形態(tài)分級與重金屬在土壤中的遷移性、可給性、活性及污染土壤修復

12、有密切關系。7、下圖為某有機物料堆肥前后其中的溶解性有機質（dissolved Organic matter）的紅外掃描圖譜，請對此圖進行解析，能得出哪些結論。（7分）波數（cm-1）圖1.堆肥起始與結束時Do紅外光譜圖Fig 1. FT-IR SPeCtra Of DOM derived from compost atdifferent StageS答:堆肥開始和結束時其 DOM的紅外光譜均出現相似的 5個強的（35003000cm-1,1640 1630cm-1, 1410 1390cm-1,825cm-1，680600cm-1）和 1 個較弱的（24002200cm-1）吸收區(qū)域。按照

13、Monison 和 Boyd（1983）的解析，由于 3500 3000cm-1,1640 1630cm-1，830820cm-1 和 670cm-1 吸收峰的存在，表明堆 肥樣品的水溶性有機物中含有苯環(huán)和酚基官能團；35003000cm-1,1640 1630cm-1和1420 1330cm-1存在吸收峰預示著樣品中有一 COOH，1200 1040cm-1吸收峰是樣品中多糖存在的暗示；而2400 2200cm-1吸收峰表明樣品中含有蛋白類及其降解物質。盡管堆肥起始與結束時均存在相同的官能基團，但從圖中可以 看出，某些吸收峰的強度已發(fā)生了較大的改變，說明某些物質的含量在發(fā)生變化；堆肥開始時其DOM在2400 2200cm-1有一中等強度的吸收峰，而在堆肥結束時，其強度明顯變弱，這說明堆肥過程中水溶性有 機物的一NH4+含量降低，堆肥中蛋白類物質被微生物降解并利用了。1200 1040cm-1處的吸收峰也有相似趨勢，10701380cm-1吸收峰強度比在堆肥開始時為1.48,在堆肥結束時僅為 0.56 ,該區(qū)域吸收峰強度的降低表明了水溶性有機物中的多糖類物質含量在減少。而另一方面，堆肥后16401630cm-1和670cm-1處吸收峰強度明顯增強，前者16401380cm-1吸收峰強度比，起始時為0.42 ,堆肥后為0.71 ,增加6