環(huán)境化學(xué)參考答案

名詞解釋環(huán)境化學(xué):環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(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)原理和辦法的科學(xué)。它既是環(huán)境科學(xué)的核心構(gòu)成部分，也是化學(xué)科學(xué)的一種新的重要分支逆溫：在對流層中、氣溫普通是隨高度增加而減少。但在一定條件下會出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。在對流層中，當大氣的溫度隨著高度的增加而增加，則出現(xiàn)了逆溫現(xiàn)象。這可由垂直遞減率(Γ)的變化狀況來判斷。當Γ＜0時，稱為逆溫氣層。水體富營養(yǎng)化：水體由于某些營養(yǎng)元素超標，造成藻類瘋長，某些藻類能夠釋放藻毒素。另外，藻類尸體分解引發(fā)水體溶氧下降，水體發(fā)臭，水生生物死亡等水體綜合污染現(xiàn)象。土壤潛性酸度：土壤潛性酸度的來源是土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+。當這些離子處在吸附狀態(tài)時，是不顯酸性的，但當它們經(jīng)離子交換作用進入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+濃度，使土壤pH值減少。移碼突變：在正常的DNA分子中，某位點插入或者缺失的堿基數(shù)目為非3的倍數(shù)，造成該點之后的蛋白質(zhì)三聯(lián)體密碼子閱讀框發(fā)生變化，從而使一系列基因編碼序列產(chǎn)生移位錯誤的變化，這種現(xiàn)象被稱為移碼突變。環(huán)境修復(fù)：對被污染的環(huán)境采用物理、化學(xué)與生物學(xué)技術(shù)方法，使存在于環(huán)境中的污染物濃度減少或毒性減少或完全無害化。生物放大：是指在同一食物鏈上的高營養(yǎng)級生物，通過吞食低營養(yǎng)級生物蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機體內(nèi)的濃度隨營養(yǎng)級數(shù)提高而增大的現(xiàn)象。生物富集：是指生物通過非吞食方式，從周邊環(huán)境（水、土壤、大氣）蓄積某種元素或難降解的物質(zhì)，使其在機體內(nèi)濃度超出周邊環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。光化學(xué)煙霧：光化學(xué)煙霧是氮氧化物及碳氫化合物等一次污染物，在太陽光照射下，經(jīng)光化學(xué)反映形成臭氧（或醛類、或含氧自由基）等含有氧化性質(zhì)的二次污染物，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。超積累植物：超積累植物（hyperaccumulator），是指對重金屬的吸取量超出普通植物100倍以上的植物，超積累植物積累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb含量普通在110mg/kg(干重)以上，積累的Mn、Zn含量普通在10mg/kg(干重)以上。土壤膠體雙電層：土壤膠體微粒含有雙電層，微粒的內(nèi)部稱微粒核，普通帶負電荷，形成一種負離子層（即決定電位離子層）,其外部由于電性吸引，而形成一種正離子層（又稱反離子層，涉及非活動性離子層和擴散層），即合稱為雙電層。共代謝：某些有機污染物不能作為微生物的唯一碳源與能源，必須有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源時，該有機污染物才干被降解，這種現(xiàn)象稱為共代謝。內(nèi)分泌干擾物：內(nèi)分泌干擾物(EndocrineDisruptingChemicals，即EDCs)，也稱為環(huán)境激素（EnvironmentalHormone），是一種外源性干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)，指環(huán)境中存在的能干擾人類或動物內(nèi)分泌系統(tǒng)諸環(huán)節(jié)并造成異常效應(yīng)的物質(zhì)，它們通過攝入、積累等多個途徑，并不直接作為有毒物質(zhì)給生物體帶來異常影響，而是類似雌激素對生物體起作用，即使數(shù)量極少，也能讓生物體的內(nèi)分泌失衡，出現(xiàn)種種異?，F(xiàn)象。這類物質(zhì)會造成動物體和人體生殖器障礙、行為異常、生殖能力下降、幼體死亡、甚至滅絕。大氣環(huán)境二次污染物：大氣二次污染物，是大氣污染物的一類，是多個一次污染物在大氣中互相作用或與大氣的正常組分發(fā)生化學(xué)反映，以及在太陽能（如紫外線）參加下所能引發(fā)的光化學(xué)反映而產(chǎn)生的，與一次污染的理化性狀完全不同的新的大氣污染物。這類物質(zhì)的毒性普通比一次污染物為高，如SO3(H2SO4)、HNO3、硫酸鹽、硝酸鹽、丙烯醛、過氧乙酰硝酸酯（PNA）、臭氧（O3）等。陽離子交換量：土壤陽離子交換量(CEC)CationExchangeCapacity在一定pH值(=7)時，每公斤土壤中所含有的全部交換性陽離子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、H+、Al3+等)的厘摩爾數(shù)(potentialCEC)。慣用單位：cmol(+)/kg土，國際單位：mmol/kg土，CEC的大小，基本上代表了土壤可能保持的養(yǎng)分數(shù)量，即保肥性的高低。陽離子交換量的大小，可作為評價土壤保肥能力的指標。陽離子交換量是土壤緩沖性能的重要來源，是改良土壤和合理施肥的重要根據(jù)。Kow：有機化合物的正辛醇-水分派系數(shù)（KOW）是指平衡狀態(tài)下化合物在正辛醇和水相中濃度的比值。它反映了化合物在水相和有機相之間的遷移能力，是描述有機化合物在環(huán)境中行為的重要物理化學(xué)參數(shù)。KOW與化合物的水溶性、土壤吸附常數(shù)和生物濃縮因子等親密有關(guān)。溫室效應(yīng)：CO2等氣體（統(tǒng)稱溫室氣體）如溫室的玻璃同樣，它允許來自太陽的可見光射到地面，也能制止地面重新輻射出來的紅外光返回外空間。因此，溫室氣體起著單向過濾器的作用，吸取了地面輻射出來的紅外光，把能量截留于大氣之中，從而使大氣溫度升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。敏化光解：一種光吸取分子可能將它的過剩能量轉(zhuǎn)移到一種接受體分子，造成接受體反映，水體中存在的天然物質(zhì)(如腐殖質(zhì)等)被陽光激發(fā)，又將其激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)移給化合物而造成的分解反映，這種反映就是光敏化作用。簡答1：試述酸雨的重要成分、形成機理及危害酸雨是由于空氣中二氧化硫和氮氧化物等酸性污染物引發(fā)的pH值不大于5.6的酸性降水。酸雨的形成涉及兩個大過程，即排入大氣中的酸性物質(zhì)（SO2、NOX）被氧化后與雨滴作用，或在雨滴形成過程中同時被吸取氧化，雨滴降落（沖刷）過程中把酸性物質(zhì)一起沖刷下來；二氧化硫變?yōu)榱蛩岬暮诵牡囊徊绞潜谎趸扇趸?，然后再與水作用成硫酸，其形成機理以下：（1）被光化學(xué)氧化劑氧化。SO2通過波長290至400nm光的作用下，發(fā)生光化學(xué)反映，形成SO3，其簡化的反映為：SO2hvSO2SO2+1/2O2—SO3SO3+H2O—H2SO4（2）大氣中有充足的氧，有一定的水分和微粒，涉及多個金屬元素。在這樣的狀況下，某些還原性污染物在金屬的觸媒作用下，易產(chǎn)生氧化作用，即:SO2+1/2O2——SO3(在Fe、Mn的催化作用下，具體為：SO2+Mn2+——MnSO32+2MnSO32++O2——2MnSO32+MnSO32++H2O——Mn2++H2SO4)的氧化也是從與OH的反映開始的。SO3+H2O——H2SO4（3）被空氣中的固體粒子吸附和催化，形成硫酸煙霧。有關(guān)NO3_的形成，理查德認為重要由羥基團引發(fā)的。夜間和秋季陽光較少，NO3-的形成與O3有關(guān)。威納德認為白天的HO-基團和夜間的O3對NO2形成硝酸鹽的反映可能是：NO2+O3==NO3+O2,NO3+NO2+M==N2O5+M,N2O5+H2O==2HNO3。NO2易被吸取到顆粒物中。所生成的氣態(tài)HNO3再通過許多途徑生成硝酸鹽。其中涉及均相反映過程，例如氣態(tài)NH34直接與氣態(tài)HNO3反映生成NH4NO3。大氣中的微粒及液滴均在形成硝酸鹽氣溶膠的過程中起增進作用NH3+NHO3——NH4NO3（4）氣、液、固相的多項反映（非均相氧化反映）。多項反映有：水滴中過分金屬的催化氧化反映；液相中強氧化劑如H2O2、O3等的氧化；NOX、SO2和固體顆粒特別是與煤炭顆粒碰撞的表面氧化等。危害：酸雨減少土壤和湖泊的PH值，同時酸化也能造成樹木的死亡，并有毒金屬（如鉛和汞等）從土壤和沉急務(wù)、沉積物中釋放出來。酸雨在國外被稱為“空中死神”，其潛在的危害重要表明在四個方面：一、對水生系統(tǒng)的危害，會喪失魚類和其它生物群落，變化營養(yǎng)物和有毒物的循環(huán)，使有毒金屬溶解到水中，并進入食物鏈，使物種減少和生產(chǎn)力下降。二、對陸地生態(tài)系統(tǒng)的危害，重點體現(xiàn)在土壤和植物。對土壤的影響涉及克制有機物的分解和氮的固定，淋洗鈣、鎂、鉀等營養(yǎng)元素，使土壤貧瘠化。對植物，酸雨損害新生的葉芽，影響其生長發(fā)育，造成森林生態(tài)系統(tǒng)的退化。三、對人體的影響。一是通過食物鏈使汞、鉛等重金屬進入人體，誘發(fā)癌癥和老年癡呆；二是酸霧侵入肺部，誘發(fā)肺水腫或造成死亡；三是長久生活在含酸沉降物的環(huán)境中，誘使產(chǎn)生過多氧化脂，造成動脈硬化、心梗等疾病概率增加。四、對建筑物、機械和市政設(shè)施的腐蝕。簡答4：試述土壤中氮的遷移轉(zhuǎn)化過程下列簡樸介紹土壤中氮的遷移轉(zhuǎn)化過程。假定有機氮完全被截留在土壤中達一定的深度，那么氮的遷移重要是指通過礦化過程后來的氮及加到表層土中的無機氮，并假定污水的次生流出物90%～95%的氮是NH4+，污水中可能存在天然肥料或腐敗物質(zhì)。土壤中氮的重要遷移轉(zhuǎn)化過程(圖45)以下：(1)在堿性條件下，進入土壤中NH4+轉(zhuǎn)變成NH3，揮發(fā)至大氣中，由于多數(shù)植物可吸取運用NH4+，也使一部分氮從土壤中遷出。(2)被土壤膠體吸附，NH4+可通過離子交換作用被土壤中的黏土礦物或腐殖質(zhì)吸附。(3)硝化作用，如果土壤中有足量的含氮有機物、足量的氧、適量的碳源及必要的濕度和溫度條件，就能產(chǎn)生硝化作用，使NH4+逐步轉(zhuǎn)化為NO2-、NO3-。提高了氮的流動性，使之易進入土壤深處，除非被某些植物的根吸取而被截止。土壤中硝酸鹽的含量與土的深度和雨量有關(guān)。雨量愈小，土壤表層中的硝酸鹽含量愈高；在土壤深處，硝酸鹽含量快速減少。(4)去氮作用，涉及化學(xué)和微生物去氮作用。去氮作用要有足夠的能源，并有還原性物質(zhì)存在；溫度、pH對去氮作用也很重要。例如，25℃下列去氮作用速度便減小，至2℃時便趨于零；pH＜5時，去氮作用便中斷。去氮作用似乎是有害的，但當?shù)^量時，特別是在植物根部不能達成的深度就顯得重要。因此，當土壤氮污染時，去氮過程是十分有利的，而土壤用水浸泡能夠造成十分有利的去氮條件。另外，土壤的滲水作用也可使相稱數(shù)量的氮流失。要盡量控制化學(xué)肥料的用量，避免氮污染。土壤中氮的遷移轉(zhuǎn)化過程如圖4-5所示。簡答8：簡述湖泊富營養(yǎng)化的重要污染源類型及富營養(yǎng)化發(fā)生的重要機理(一)水體富營養(yǎng)化的機理

水體富營養(yǎng)化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引發(fā)藻類及其它浮游生物快速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其它生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件下，湖泊也會從貧營養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài)，但是這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引發(fā)的水體富營養(yǎng)化則能夠在短時間內(nèi)出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優(yōu)勢的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。

1過程是這樣的：大量有機廢物(重要是N、P，如大量使用氮肥磷肥和含磷洗衣粉以及有機殘渣殘液等)被排入水體，水體有機物過多(N、P的作用最突出)，藻類大量繁殖，繼后大量死亡，殘敗物加原有有機成分，使水體有機成分更多，微生物(重要是厭氧型)快速繁殖，分解有機物，水體含氧量急驟下降，其它的魚、蝦等水生生物也大量死亡。這種現(xiàn)象若發(fā)生在河流、湖泊叫水華，發(fā)生在海洋叫赤潮。

2．水體富營養(yǎng)化的機理：在地表淡水系統(tǒng)中，磷酸鹽普通是植物生長的限制因素，而在海水系統(tǒng)中往往是氨氮和硝酸鹽限制植物的生長以及總的生產(chǎn)量。造成富營養(yǎng)化的物質(zhì)，往往是這些水系統(tǒng)中含量有限的營養(yǎng)物質(zhì)，例如，在正常的淡水系統(tǒng)中磷含量普通是有限的，因此增加磷酸鹽會造成植物的過分生長，而在海水系統(tǒng)中磷是不缺的，而氮含量卻是有限的，因而含氮污染物加入就會消除這一限制因素，從而出現(xiàn)植物的過分生長。生活污水和化肥、食品等工業(yè)的廢水以及農(nóng)田排水都含有大量的氮、磷及其它無機鹽類。天然水體接納這些廢水后，水中營養(yǎng)物質(zhì)增多，促使自養(yǎng)型生物旺盛生長，特別是藍藻和紅藻的個體數(shù)量快速增加，而其它藻類的種類則逐步減少。水體中的藻類原來以硅藻和綠藻為主，藍藻的大量出現(xiàn)是富營養(yǎng)化的征兆，隨著富營養(yǎng)化的發(fā)展，最后變?yōu)橐运{藻為主。藻類繁殖快速，生長周期短。藻類及其它浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不停消耗水中的溶解氧，或被厭氧微生物分解，不停產(chǎn)生硫化氫等氣體，從兩個方面使水質(zhì)惡化，造成魚類和其它水生生物大量死亡。藻類及其它浮游生物殘體在腐爛過程中，又把大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)釋放入水中，供新的一代藻類等生物運用。因此，富營養(yǎng)化了的水體，即使切斷外界營養(yǎng)物質(zhì)的來源，水體也很難自凈和恢復(fù)到正常狀態(tài)。

有關(guān)水體富營養(yǎng)化問題的成因有不同的見解。多數(shù)學(xué)者認為氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)濃度升高，是藻類大量繁殖的因素，其中又以磷為核心因素。影響藻類生長的物理、化學(xué)和生物因素(如陽光、營養(yǎng)鹽類、季節(jié)變化、水溫、pH值，以及生物本身的互有關(guān)系)是極為復(fù)雜的。因此，很難預(yù)測藻類生長的趨勢，也難以定出表達富營養(yǎng)化的指標?，F(xiàn)在普通采用的指標是：水體中氮含量超出0.2-0.3ppm，生化需氧量不不大于10ppm，磷含量不不大于0.01-0.02ppm，pH值7-9的淡水中細菌總數(shù)每毫升超出10萬個，表征藻類數(shù)量的葉綠素-a含量不不大于10μmg/L。水華是淡水中的一種自然生態(tài)現(xiàn)象。絕大多數(shù)的水華是僅由藻類引發(fā)的，如藍藻、綠藻、硅藻等；也有部分的水華現(xiàn)象是由浮游動物——腰鞭毛蟲引發(fā)的。淡水中富營養(yǎng)化后，水華頻繁出現(xiàn)，面積逐年擴散，持續(xù)時間逐年延長。淡水中水華造成的最大危害是：飲用水源受到威脅，藻毒素通過食物鏈影響人類的健康，藍藻水華的次生代謝產(chǎn)物MCRST能損害肝臟，含有促癌效應(yīng)，直接威脅人類的健康和生存。水華是什么當藻類大量生長時，這些藻類能釋放出毒素——湖靛，對魚類有毒殺作用?！鞍仓恰眱羲?，能夠有效地凈化這類毒素。即使藻類生長很快，但因水中的營養(yǎng)鹽被用盡，它們也很快的死亡。藻類大量死亡后，在腐敗、被分解的過程中，也要消耗水中大量的溶解氧，并會上升至水面而形成一層綠色的黏質(zhì)物，使水體嚴重惡臭。而造成水華現(xiàn)象的出現(xiàn)，重要因素還是水域沿線大量施用化肥、居民生活污水和工業(yè)廢水大量排入江河湖泊，致使江河湖泊中氮、磷、鉀等含量上升。

造成水華發(fā)生的重要的因素之一就是水體的富營養(yǎng)化。

湖泊等水體的富營養(yǎng)化仍然是我國現(xiàn)在以及此后相稱長一段時期內(nèi)的重大水環(huán)境問題。研究藍藻水華的形成機制，對于科學(xué)預(yù)測湖泊中藍藻水華的產(chǎn)生，并采用對應(yīng)方法減少其帶來的影響含有重要的生態(tài)和環(huán)境意義。為探索富營養(yǎng)化湖泊中藍藻水華形成機理，綜述了現(xiàn)在對我國大型淺水湖泊藍藻水華成因研究現(xiàn)狀和對水華形成機理的普通認識。分析了造成藍藻水華形成的化學(xué)、物理和生物等重要環(huán)境因素，敘述了藍藻，特別是微囊藻成為水華優(yōu)勢種的可能因素。認為對水華的形成需要全方面認識，營養(yǎng)鹽濃度的升高可能僅是藍藻水華形成、且人們能夠加以控制的因素之一。在探索水華成因時，不能僅僅局限于夏季藍藻水華發(fā)生時環(huán)境特性的研究與觀察，而應(yīng)當提前關(guān)注藍藻的越冬生理生態(tài)特性、春季復(fù)蘇的生態(tài)誘導(dǎo)因子及其閾值以及在復(fù)蘇后，藍藻如何在生長過程中形成群體，并逐步成為湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)勢種乃至形成水華