环境化学考试题

大 连 理 工 大 学 环境化学试卷标准答案 课程名称： 环境化学 试 卷： A 考试形式： 闭卷 授课院(系)： 环境与生命学院 考试日期： 2007 年11 月 7 日 试卷共 7 页 一、填空题(20个空，每空1分，共20分) 1. 如图1 所示，激发态分子可能发生的各种光物理过程包括：振动弛豫、 ( 内部转变 )、 ( 辐射荧光 )、系间窜跃、( 辐射磷光 )、热失活和能量转移。 2. 所谓( 剂量-效应关系 )关系是指外来化合物的剂量与在个体中引起某种效应(计量指 标)的强度改变的关系。 3. 在距地面不同高度的垂直方向上，大气温度层结由下向上依次为：对流层、( 平流层 )、( 中间层 )、热层和逸散层。 4. 大气颗粒物按其粒径大小可以分为4 类，其中能用采集罐采集到的大气颗粒物是( 降尘 )，其粒径一般大于10 μm 的颗粒物。 5. 半导体粒子是一种光活性物质，它具有能带结构。半导体中与价带缘相邻的较高的能带称为( 导带 )，其最低能级称为( 导带缘 )。 6. 水体中的活性氧主要有( 单线态氧(1O2) )、超氧自由基负离子(O2·-)、烷基过氧自由基(RO2·)、烷氧自由基(RO·)或( 羟基自由基(HO·) )。 7. 土壤矿物质是岩石经物理风化和化学风化形成的。按其成因类型可以将土壤矿物质分为两类： ( 原生矿物 )和( 次生矿物 )。 8. 对于有机毒物挥发速率的预测方法，可以根据以下关系式得到： 这里C 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示( 溶解相中有机毒物的浓度 )； KV 是( 挥发速率常数 )； KV是( 单位时间混合水体的挥发速率常数 )。 9. 大气中的( CO2 CH4 )等气体，可以吸收地面辐射出来的红外光，把能量截留在大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为( 温室效应 )。 10. 有机毒物在生物体内的转化反应类型中，第一阶段反应有氧化、还原和 ( 水解 )，第二阶段反应有( 结合 )。 二、简答题(20 分) 1. 臭氧是如何生成(天然和人为因素)和损耗(天然和人为因素)的？(4 分) 答：臭氧存在对流层顶和平流层之间，臭氧的生成是由于平流层中氧气光解的结果。臭氧的天然来源为 (1 分) O2 + hv → O + O (λ < 243 nm) 2O + 2O2 + M→2O3 + M 总反应为：3O2 + hv→2O3 评分要点：论述臭氧的天然来源要有文字说明，如果没有则减0.5分 臭氧形成的人为来源：汽车尾气排放的氮氧化物光解形成的氧原子与氧气结合生 成臭氧。复印机、高压电线释放物等都可以形成臭氧。(1 分) NO2 + hv→NO + O (λ < 420 nm) O + O2 + M→ O3 + M 评分要点：论述臭氧的人为来源要有文字说明，如果没有则减0.5分 臭氧子在正常情况下的耗损：臭氧的消耗过程，主要为吸收紫外光而光解和与氧 原子反应生成氧气。 (1 分) O3 + hv→ O2 + O O3 + O →2O2 正常情况下，臭氧的生成和耗损处于动态平衡状态。 评分要点：论述臭氧的正常耗损要有文字说明，如果没有则减0.5分 非正常情况下：由于水蒸气、NOx、氟氯烃等污染物进入平流层，它们能加速臭 氧耗损过程，破坏臭氧层的稳定状态。(1 分) Y+O3→YO+O2 YO+O→Y+O2 总反应为：O3+O→2O2 其中：Y = NOX (NO, NO2) HOX (H, HO, HO2) ClOX (Cl, ClO) 评分要点：论述臭氧的非正常耗损要有文字说明，如果没有则减1分。如果上述各个过程均没有机理说明也减1分。 2. 表征有机污染物多介质分配的 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 有哪些？如何定义？(列举4 个参数) (4 分) 答：表征有机污染物在土壤/沉积物、水、空气以及生物体中多介质分配行为的参数有： (1) 土壤/沉积物吸附系数(KOC)：分配平衡时，某一有机化合物在土壤（沉积物） 中的浓度（Cs）与其在水相中非离解形式浓度（CW）的比值； (2) 正辛醇－水分配系数(KOW)：分配平衡时某一有机化合物在辛醇相中的浓度 (CO)与其在水相中非离解形式浓度(CW)的比值； (3) 水溶解度 (SW)：在一定温度下，该物质溶解在单位量的纯水中的最大量。 (4) 正辛醇/空气分配系数(KOA)：分配平衡时，某一有机化合物在正辛醇中的浓度与空气中该化合物浓度的比值； (5) 空气颗粒物－空气分配系数(KP)：某有机物在单位浓度TSP 中颗粒物中的浓 度与在空气相中的浓度的比值(单位：m3/μg)； (6) 蒸气压：某物质，当气相与其纯净态(液体或固体)达到平衡时的气压。 评分要点：答对一个参数给1 分，无“分配平衡”扣0.5，答生物富集因子也正确。 3. 简述生物富集、生物放大和生物积累。(4 分) 答：生物富集：指生物通过非吞食方式，从周围环境(水、土壤、大气、沉积物)蓄积某 种元素或难降解的物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中浓度的现象。(1 分) 生物富集常用生物富集系数(生物浓缩系数、生物富集因子)表示：(0.5 分) BCF－－－生物富集系数（因子）； Cb－－－平衡时，某种污染物质在生物体内的浓度； Ce－－－平衡时，某种污染物质在机体周围环境中的浓度 生物放大：指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某 种元素或难解解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大 的现象。(1 分) 生物积累：指生物从周围环境(水、土壤、大气、沉积物)或食物链蓄积某种元 素或难解解物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中浓度的现 象。(1 分) 生物放大或生物富集是属于生物积累的一种情况（或生物积累包括生物富集和生物放 大）(0.5 分) 评分要点：每个概念各1 分，无生物富集因子概念扣0.5，无讨论三者关系扣0.5。 4. 如何设计一个实验，研究水体中某一种有机污染物，可能发生的迁移、转化行为。 (8 分) 答：水体中有机污染物可能的迁移、转化行为(3 分)： 分配：大气(大气颗粒物)、水体(水体沉积物、悬浮物)、生物、土壤之间； 挥发：从土壤、水体向大气的迁移； 降解：生物降解、光解、水解、酸解、被氧化还原(大气和水体中的自由基)。 实验设计(5 分)： 多介质环境模型的建立； 实验室内对模型参数的测定和对输入模型数据的采集； 实际野外环境的调查及模拟野外环境可控条件下的实验； 判断模型的预测能力。 评分要点：无迁移、转化类型介绍扣3 分，无模型结合实验视答情况扣2-4 分。 三、判断对错(一共10 个小题，每题1 分，共10 分) 题 号        1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 √ 还是 ×    √ √ √ √ √ √ √ × √ √ 1. 从动力学观点来看，水生生物对水中难降解性物质的富集是生物对其吸收速率、 消除速率以及由于生物体的生长所造成的稀释速率的总和。 2. 光化学反应的初级过程是吸收光量子后直接发生的光物理和光化学程；光化学反 应的次级过程是初级过程中的反应物、生成物之间进一步的反应。 3. 水解作用是有机化合物与水之间最重要的作用。在反应中，化合物的官能团X-和水中的OH-发生交换，整个反应可表示为： 4. 光化学反应中，所有初级过程的量子产率之和必定等于1。 5. 在大气中，SO2 可以发生如图2 所示的氧化过程： 图2 6. 土壤胶体具有双电层，微粒的内部称微粒核，一般带负电荷，形成一个负离子层， 其外部由于电性吸引，形成一个正离子层，合称为双电层。 7. 如果一个分子既能观测到荧光，又能观测到磷光，则观测到的磷光的波长要比荧光的波长大，但是磷光的持续时间长。T1(激发三线态)寿命较长的原因是T1 变换成S0(单线态)是系间窜跃， 是比较困难的，其变换速度依赖 于T1 与S0 之间的能量差别，而T1 与S0 间的能量差别一般大于T1 与S1(激发单线 态)间的能量差别。 8. 在对流层中，可以发生下列反应： 由于有氧的存在，醛类光解生成的H 自由基可以与O2 反应生成HO2 自由基。所以醛类光解是大气中HO2 自由基的重要来源之一。 9. 混合功能氧化酶的功能是：利用细胞内分子氧，将其中的一个氧原子与有机底物结合，使之氧化，而使另一个氧原子与氢原子结合成水。在这一催化过程中，混合功能氧化酶的成分之一，细胞色素P450 起着关键作用。P450 的活性部位是铁卟啉的铁原子。 10. 在毒理学研究中，常用的毒性指标可分为两大类，一类是计量指标，这类毒理学效应，用测量值表示毒性强度的差别。另一类是计数指标，这类毒性效应只有“有或无”的差别，没有性质和强度的差别。计数指标主要用于群体，所得到的测定值是非连续性的，通常以一个群体中某效应的出现率表示。 四、计算题 (10 分) 1. 已知具有2.00 × 10-3 mol/L 碱度的水，pH 为8.0，请计算该水体中溶解态的[H2CO3]， [HCO3-]，[CO32-]，[OH-]，[H+]等物质的浓度。(提示：pH 为8.0 时，CO32-的浓度很低，可以认为总碱度由HCO3-贡献。已知H2CO3 ? H+ + HCO3-的酸离解常数K1 = 4.45 × 10-7，HCO3- ?H+ + CO32-的酸离解常数K2 = 4.69 × 10-11)。(本题4 分) 解：总碱度 = [HCO3 -] + 2[CO3 2-] + [OH -] – [H +] 由pH=8.0 可知 [OH -]＝1.00×10-6mol/L；[H +]＝1.00×10-8mol/L (1 分) pH = 8.0 时，[CO32-]的浓度很低，可认为碱度全部由[HCO3 -]贡献， 则[HCO3 -] = [碱度]= 2.00×10-3 mol/L； (1 分) 根据解离常数K1，可以计算出H2CO3 的浓度: [H2CO3] ＝[H+]?[HCO3 -]/K1 = 1.00×10-8×2.00×10-3/ 4.45×10-7 = 4.49×10-5 mol/L (1 分) 根据解离常数K2 可以计算出CO3 2-的浓度： [CO3 2-]= K2?[HCO3 -]/[H+]=4.69×10-11×2.0×10-3/1.00×10-8=9.38×10-6 mol/L. (1 分) 评分要点：计算结果错误减0.5 分，公式运用错误，按上述分值赋值情况减分。 2. 某次雨水的分析数据如下：[NH4 +] = 2.0 × 10-6 mol/L，[Cl-] = 6.0 × 10-6 mol/L，[Na+] = 3.0× 10-6 mol/L，[NO3 -] = 2.3 × 10-5 mol/L，[SO4 2-] = 2.8 × 10-5 mol/L，根据电中性原理，试计算此次雨水的pH。(本题3 分) 解：根据电中性原理有： [H+] + [NH4 +] + [Na+]= [Cl-] + [NO3 -] + 2·[SO4 2-] + [OH-] (1 分) 另外依题意可知[H+]>>[OH-]，所以[OH-]可以忽略不计 (0.5 分) 故有：[H+] = [Cl-] + [NO3 -] + 2·[SO4 2-] – [NH4 +] – [Na+] =6.0×10-6 +2.3×10-5 +2×2.8×10-5 -2.0×10-6 -3.0×10-6 (mol/L, 单位0.5 分) = 8×10-5 (mol/L) (0.5 分) 则此雨水的pH = -lg[H+] = -lg(8×10-5) = 5 - lg8 = 5 – 0.9=4.1 (0.5 分) 评分要点：“电中性原理”及等价式1 分；H+浓度求算过程1 分(包括公式、单位、结果错误)；最后酸雨pH 值错误扣0.5 分。 3. 已知某个氯氟烃的分子代码为C2H2F4，请推导出该分子的代码。(要求有推导过程) (本题3 分) 根据分子式C2H2F4 可以得出，有2 个碳，2 个氢和4 个氟，进而推出224(1 分) 根据代码的推算公式得：224-90 = 134 (1 分) 评分要点：如果代码错误减1 分；而推导错误减2 分。 五、讨论题 (10 分) 2007 年4 月，国务院批准了中国履行斯德哥尔摩公约的《国家实施计划》，该公约一共涵盖了12 类持久性有机污染物。请论述：持久性有机污染物的来源、特征与环境行为(6 分)、毒理(2 分)、削减与污染控制技术(2 分)。 答：持久性有机污染物的来源(2 分)： 杀虫剂：艾氏剂、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵、毒杀芬、滴滴涕、 六氯(代)苯。 工业化学品：多氯联苯(PCB)、多溴代联苯醚。 人类无意合成的物质：多氯代二苯并对二恶英和呋喃( PCDD/F) 持久性有机污染物的特征、环境行为及毒理(6 分)： (1) 能在环境中长期存在。由于POPs 对生物降解、光解及化学降解作用有较高 抵抗力，一旦排放到环境中，就难以分解，可以在水体、土壤、沉积物等环 境介质中滞留数年甚至更长时间。 (2) 可蓄积与食物链中，对高营养级生物造成影响。因POPs 具有低的水溶性、 高脂溶性特点，导致POPs 从周围环境介质中富集到生物体内，并可通过食 物链生物放大达到中毒浓度。 (3) 能够通过长远距离迁移达到偏远的极地地区。POPs 具有半挥发性使得它能够 以蒸气形式存在或吸附在大气颗粒物，便于在大气中做长距离迁移，并可通 过“蚱蜢跳效应”、“全球蒸馏”等迁移到偏远的地区。 (4) 在一定的浓度下会对接触它的生物体造成有毒或有害的影响，如可以产生致 癌、致畸和致突变效应及内分泌干扰效益等。 持久性有机污染物的削减与污染控制技术(2 分)： 削减技术：控制POPs 的排放；POPs 替代品的开发。 源处理技术：高温焚烧技术；水泥窑技术；安全填埋技术；原位玻璃化技术；热 脱附技术；碱催化脱氯技术；湿式氧化技术；溶剂化电子反应；等离子体-电弧法；其他处理技术。 环境修复技术：物理修复技术；化学修复技术；生物修复技术。 评分要点：环境行为可展开答，包括大气、水、土壤/沉积物、植物表面和多介质间的环境行为。削减与控制技术中削减技术占1 分；控制技术1 分，举例说明正确均给分。