华侨大学环境化学期中考试试卷
系别 化工学院 09环境科学 考试日期 年 月 日
姓名 学号 成绩
一、填空题（共24分）
1、（2分）POPs 指具有性、性，在环境中 ，能在大气环境中长距离迁移甚至到极地，并能沉降回地表，对人类健康和环境造成严重危害的有机污染物质。
2、（2分）大气中SO 2的控制浓度为150μg/m3，相当于______ppm（0℃和1.013×105Pa 下计）。
3、（2分）对于垂直方向上不稳定的大气，其垂直递减率（γ）和干绝热直减率（γd ）的关系是______。发生逆温现象时 （是否）有利于污染物的扩散。
4、（3分）清洁大气中HO 自由基的来源为大气中的HO 自由基发生
5、（2分）酸雨是指pH ______的雨、雪或其它形式的降水，我国酸性降水中的关键性离子组分有_________、________和_________。
6、（4分）到达地球表面的太阳辐射最短波长为290nm ，则1mol 该波长的光量子能量为 J/mol。大气中SO 2分子在吸收该波长光量子后， （能否）引起分子中S-O 键断裂。（普朗克常数为6.626×10-34J·s ；S-O 键的键能为5.64×105 J/mol）
7、（3分）大气颗粒物的消除方式通有两种，分别为、为 、 ；后者存在的两种机制分别
为、
8、（2分）已知氮气在干空气中含量为78%。查表得25 ℃时水蒸气分压P (H2O)= 0.03167×105 Pa ，K H(N2)= 6.4×10-9 mol/(L·Pa) ，则氮气在1.0130×105 Pa 、25℃饱和水中的溶解度为。
9、（4分）胶体的等电点（ZPC ）的含义为 土壤的活性酸度是指 ，而潜性酸度是指 。
二、简答题（共60分）
1、（6分）说明环境污染物迁移、转化的概念及举例。
2、（8分）简述光化学反应的概念及一般过程。并说明为什么红外光一般不能引起光化学反应？
3、（10分）列表给出伦敦烟雾和洛杉矶光化学烟雾的区别。
4、（8分）平流层臭氧消耗的一般机理是怎样的？
5、（8分）天然水体碳酸平衡在开放体系与封闭体系中有什么异同点？
6、（6分）在一个视作封闭体系的25℃水样中，加入少量下列物质时总碱度如何变化：(1)HCl ；(2)NaOH；(3)CO2； (4)Na2CO 3；
(5)NaHCO3； (6)Na2SO 4
7、（8分）什么是土壤的阳离子交换性能，这种性能有什么环境作用？
8、（6分）土壤中重金属的存在形态分哪几种？它们对重金属在土——植物体中迁移的有何影响？
三、计算题（共16分）
1. （8分）为了减轻温室效应，有关专家提出可用人工方法多量繁殖海洋藻类，以通过其光合作用来摄取大气中CO 2。如果在光照条件下生物固碳的速率是10g[C]/(m2·d) ，那么要将1985年全年释入大气的
CO 2(4979 106t/a)从大气中全部除去，需要培育多少以受光面积计的高效能藻类?
2、（8分）总碱度为2.00×10-3mol [H+] /L的25℃水样，其pH=7.00，试计算水样中[CO2 (aq)]、[HCO3- ]、[ CO 32-]的浓度值。（已知25℃时H 2CO 3的一级和二级电离常数分别为K 1=4.45×10-7和K 2=4.69×10-11）
华侨大学环境化学期中考试试卷答案
一、填空题（共22分）
1、（2分）POPs 性和中 长期存留 ，能在大气环境中长距离迁移甚至到极地，并能沉降回地表，对人类健康和环境造成严重危害的有机污染物质。
2、（3分）大气中SO 2的控制浓度为150μg/m3，相当于（0℃和1.013×105Pa 下计）。
3、（2分）对于垂直方向上不稳定的大气，其垂直递减率（γ）和干绝热直减率（γd 否 （是否）有利于污染物的扩散。
4、（3分）清洁大气中HO 气中的HO 自由基发生氢原子摘除反应，生成 烷基自由基和水 。
5、（2分）酸雨是指降水中的关键性离子组分有SO42-、Ca 2+ 和 NH 4+。
6、（4分）到达地球表面的太阳辐射最短波长为290nm ，则1mol 该波长的光量子能量为
5 J/mol。大气中SO 2分子在吸收该波长光量子后， 否（能否）引起分子中S-O 键断裂。（普朗克常数为6.626×10-34J·s ；S-O 键的键能为5.64×105 J/mol）
7、（3分）大气颗粒物的消除方式通有两种，分别为沉降 ，前者存在的两种机制分别为 重力沉降 、 碰撞沉降 ；后者存在的两种机制分别为 雨除 、 冲刷 。
6、（2分）已知氮气在干空气中含量为78%。查表得25 ℃时水蒸气分压P (H2O)= 0.03167×105 Pa ，K H(N2)= 6.4×10-9 mol/(L·Pa) ，则氮气在1.0130×105 Pa 、25℃饱和水中的溶解度为mg/L。
9、（4分）胶体的等电点（ZPC ）的含义为能解离出OH －，也能解离出H+)，当其解离出阴阳离子的数量相等
时，胶体所处溶液的pH 值 。土壤的活性酸度是指土壤溶液中游离+表现出的酸度。而潜性酸度是指 土壤胶体所吸附的可代换性H +、3+通过离子交换作用进入溶液使土壤溶液中增加的H +浓度而表现的酸度。
二、简答题（共60分）
1、（6分）说明环境污染物迁移、转化的概念及举例。
污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程为污染物的迁移。污染物的转化是指污染物在环境中通过物理、化学或生物作用改变存在形态或转变为另一种物质的过程。例如：大气中，污染物通过扩散和被气流搬运而迁移，通过光化学氧化或催化氧化反应而转化。（可举其他例子）
2、（8分）简述光化学反应的概念及一般过程，并说明为什么红外光一般不能引起光化学反应？ 光化学反应：分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。 一般有如下过程:（1）引发反应：A + hν →A*
A 为基态； A*为A 的激发态；h ν为光量子(能量) 。
随后，A*可能发生如下后续反应：（2）发生荧光或磷光，回到基态A ：A*→A + hν
（3）碰撞失活，回到A ：A*+ M→A + M*（1分）（4）解离成新物质：A*→B1+B2+……
（5）与其它分子反应，生成新物质：A*+C→D1+D2+……
红外光一般不能引起光化学反应：通常化学键的键能大于167.4kJ/mol（相应波长715nm ），红外光波长大于760nm ，光子的能量远低于化
学键能，因而不能引起光化学反应。
3、（10分）列表给出伦敦烟雾和洛杉矶光化学烟雾的区别。
伦敦烟雾和洛杉矶光化学烟雾的区别见下表（每小点2分，基本答对意思即可得分）
4、（8分）平流层臭氧消耗的一般机理是怎样的？
导致臭氧层破坏的催化反应过程：
假定可催化O 3分解的物质为Y ，它可使O 3转变成O 2，而Y 本身不变
Y + O3→YO + O2
YO + O·→Y + O2
总反应 ： O 3+ O· →2O 2
其中O· 也是O 3光解的产物。
已知的Y 有: NOx· (NO、NO 2) 、HOx· (H·、HO·、HO 2·) 、ClO x · (Cl·、ClO·) ，活性物种或催化活性物种。
5、（8分）天然水体碳酸平衡在开放体系与封闭体系中有什么异同点？ 在天然条件下，开放体系是实际存在的，而封闭体系是计算短时间内
溶液组成的一种方法，即把其看作是开放体系趋于平衡过程的一个微小阶段，是相对稳定的，便于计算。
在封闭体系中，[H2CO 3* ]、 [HCO3-]和[CO32-]等随pH 值变化而改变，总的C T 不变。
在开放体系中，[HCO3-] 、[CO32-]和C T 均随pH 值变化而改变，但
[H2CO 3* ]总保持与大气相平衡。
相同点：但两种体系的形态分布图的交界点是一致的，如pH=6.35，
[H2CO 3* ]=[HCO3-]；pH=10.33时，[HCO3-] =[CO32-]。
6、（6分）在一个视作封闭体系的25℃水样中，加入少量下列物质时碱度如何变化：(1)HCl ；(2)NaOH；(3)CO2； (4)Na2CO 3； (5)NaHCO3；
(6)Na2SO 4
答：[碱度]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]
所以，加:（1）HCl 时，碱度降低；（2）加NaOH 时，碱度增加；（3）加CO 2时，碱度不变；（4）加Na 2CO 3时，碱度增加；（5）加NaHCO 3时，碱度增加；（6）加Na 2SO4时碱度不变。（每小题1分）
7、（6分）什么是土壤的阳离子交换性能，这种性能有什么环境作用？ 土壤的阳离子交换性能是指土壤胶体吸附的阳离子，可与土壤溶液中的阳离子进行交换。
环境作用：直接或通过影响土壤溶液的酸碱度而影响阳离子（如一些金属离子）的迁移转化性能，土壤溶液中的溶解态阳离子易于迁移至地下水或易被植物吸收，土壤颗粒吸附阳离子则使阳离子的迁移转化性能减弱。
影响土壤对不同阳离子的吸附量，从而改变土壤的性质和结构。对土壤环境的改变具有重大意义。
8、（6分）土壤中重金属的存在形态分哪几种？它们对重金属在土——植物体中迁移的有何影响？
答：土壤中重金属的存在形态分：水溶态、交换态或吸附交换态、碳酸盐态、铁锰氧化物结合态、有机结合态及硫化物态、残渣/留态，这几种形态按前述顺序使重金属从土壤到植物体中迁移迁移能力和活性(毒性) 降低。
三、计算题（共16分）
1. （8分）为了减轻温室效应，有关专家提出可用人工方法多量繁殖海洋藻类，以通过其光合作用来摄取大气中CO 2。如果在光照条件下生物固碳的速率是10g[C]/(m2·d) ，那么要将1985年全年释入大气的CO 2(4979⨯106t/a)从大气中全部除去，需要培育多少以受光面积计的高效能藻类?
解： 10g[C]/(m2·d) =10 ⨯（44/12）g[CO2]/(m2·d) = 36.67 g
[CO2]/(m2·d)
= 1.34 ⨯10-2 t [CO2]/(m2·a) （4分）
故所需面积A = (4979⨯106t/a)/(1.34 ⨯10-2t/(m2·a) = 3.72 ⨯1011m 2=3.72 ⨯105km 2 （4分）
2、（8分）总碱度为2.00×10-3mol [H+] /L的25℃水样，其pH=7.00，
试计算水样中[CO2 (aq)]、[HCO3- ]、[ CO 32-]的浓度值。（已知25℃时H 2CO 3的一级和二级电离常数分别为K 1=4.45×10-7和K 2=4.69×10-11）
解：pH=7.00时，碱度2.00×10-3mol/L全由[HCO3-]贡献， 即 [HCO3-]=2.00×10-3mol/L
（1）由公式K 1=[HCO3-] [H+] /[H2CO 3] K 1=4.45×10-7 得
[H2CO 3] =[2.00×10-3] [10-7]/(4.45×10-7)=4.49×10-4 mol/L
（2）由公式K 2=[CO32-][H+]/[HCO3-] K 2=4.69×10-11 得
[CO32-] =K2 [HCO3 -]/[H+]
=(4.69×10-11×2.00×10-3)/10-7=9.38×10-7mol/L 即[CO2 (aq)]、[HCO3- ]、[ CO32-]的浓度值分别为4.49×10-7mol/L、2.00×10-3mol/L、9.38×10-7mol/L。