24、天然水的为何具有缓冲能力?
天然水体的 pH 值一般在 6-9 之间,而且对某一水体,其 pH 几乎保持不变,这表明天然水体具有一定的缓冲能力,是一个缓冲体系。一般认为,各种碳酸化合物是控制水体 pH 值的主要因素,并使水体具有缓冲作用。
25、水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别p173 项目 发生吸附的表面净电荷的符号 金属离子所起的作用 吸附时所发生的反应 发生吸附时要求体系的pH 吸附发生的位置 对表面电荷的影响 非专属吸附 专属吸附 — 反离子 阳离子交换 >零电位点 扩散层 无 —,0,+ 配位离子 配体交换 任意值 内层 负电荷减少,正电荷增加
26、影响沉积物中重金属的释放因素(从pH、还原条件、盐度、配合剂等角度说明) ①碱金属和碱土金属离子可将吸附在颗粒物表面的重金属离子置换出来,这是重金属从颗粒物表面解吸的重要途径之一。
②氧化还原条件的变化,使金属以水合离子解吸。如,铁、锰。 ③水环境pH值的降低,导致硫酸盐和氢氧化物的溶解,H+的竞争作用增加了金属离子的解吸量。
④废水中配合剂的含量增加,和重金属形成稳定的可溶性配合物,使重金属重新进入水体,以上几种途径都有可能构成环境水体重金属的二次污染 27、什么是表面吸附作用、离子交换吸附作用和专属吸附作用?并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别。
表面吸附作用:由于胶体具有巨大的比表面和表面能,因此固液界面存在表面吸附作用,胶体表面积愈大,所产生的表面吸附能也愈大,胶体的吸附作用也就愈强。 离子交换吸附作用:由于环境中大部分胶体带负电荷,容易吸附各种阳离子,在吸附过程中,胶体每吸附一部分阳离子,同时也放出等量的其他阳离子。
专属吸附指吸附过程中,除了化学键的作用外,尚有加强的憎水键和van der Waals力或氢键在起作用。 项目 发生吸附的表面净电荷的符号 金属离子所起的作用 吸附时所发生的反应 发生吸附时要求体系的pH 吸附发生的位置 对表面电荷的影响 非专属吸附 专属吸附 — 反离子 阳离子交换 >零电位点 扩散层 无 —,0,+ 配位离子 配体交换 任意值 内层 负电荷减少,正电荷增加
28、含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH为8.0,请算出水中剩余镉离子浓度(已知CdS
的溶度积为7.9×10-27)。P188 [Me2+]=Ksp/[S2-]=Ksp[H+]2/Ksp’ [Cd2+]=(1×10-8)/(7.9×10-27)
29、什么是电子活度pE,以及它和pH的区别。(p261,23) 酸度反应和氧化还原反应之间存在着概念上的相似性,酸和碱是用质子给予体和质子接受体来解释:
故pH=-lg(aH+) aH+—氢离子在水溶液中的活度,它衡量溶液接受或迁移质子的相对趋势。 还原剂和氧化剂可以定义为电子给予体和电子接受体: 故pE=-lg(ae) ae—水溶液中电子的活度。
pE是平衡状态下的电子活度,它衡量溶液接受或给出电子的相对趋势,在还原性很强的溶液中,其趋势是给出电子。pE越小,电子浓度越高,体系给出电子的倾向就越强。反之,pE越大,电子浓度越低,体系接受电子的倾向就越强。
30、有一垂直湖水,pE随湖的深度增加将起什么变化?(p261,24)
天然水的pE随水中溶解氧的减少而降低,因而表层水呈氧化性环境,深层水及底泥呈还原性环境,同时天然水的pE随其pE减小而增大。氧化性最强的是上方同大气接触的富氧区,这一区域代表大多数河流·湖泊和海洋水的表层情况,还原性最强的是下方富含有机物的缺氧区,这区域代表富含有机物的水体底泥和湖·海底层水情况。在这两个区域之间的是基本上不含氧·有机物比较丰富的沼泽水等。
31、大气的主要层次及其主要特征
①对流层:气温随着海拔高度的增加而降低;对流层空气的对流运动强;密度大
②平流层空气没有对流运动,平流运动占显著优势;空气比对流层稀薄得多,水汽、尘埃的含量甚微,很少出现天气现象;大气透明度高;在高15~60km内,有厚约20km的一层臭氧层。
③中间层:温度随海拔高度的增加而迅速降低;对流运动非常激烈;中间层内空气稀薄。 ④热层:大气温度随海拔高度的增加而迅速增加;空气更加稀薄。 ⑤逃逸层:温度随高度增加而略有增加;空气稀薄。
32、影响大气污染物迁移的因素
(1)风和大气湍流的影响:风可使污染物向下风向扩散,湍流可是污染物向各方向扩散,浓度梯度可使污染物发生质量扩散,其中风和湍流起主导作用。 (2)天气形势和地理地势的影响: ①海陆风:循环作用(如果污染物在局地环流之中,污染物就可能循环积累到达较高的浓度,直接排入上层反向气流的污染物,有一部分也会随环流重新带回地面,提高了下层上风向的浓度。)往返作用(在海陆风转换期间,原来随陆风输向海洋的污染物又会被发展起来的海风带回陆地。海风发展侵入时,下层海风的温度低,陆地上层气流的温度高,在冷暖空气的交界面上,形成一层倾斜的逆温顶盖,阻碍了烟气向上扩散,造成封闭型和漫烟型污染。) ②城郊风:城市热岛上暖而轻的空气上升,四周郊区的冷空气向城市流动,形成城郊环流。在这种环流作用下,城市本身排放的烟尘等污染物聚积在城市上空,形成烟幕,导致市区大气污染加剧。
③山谷风:它是山坡和谷地受热不均而产生的一种局地环流。污染物扩散很难。
33、何谓大气的温度层结?简述大气垂直分层中各层次的主要特征? 大气的温度层结指气温随垂直高度的分布规律,反映了沿高度的大气状况是否稳定,其直接影响空气的运动以及污染物质的扩散过程和浓度分布。
①递减层结:气温沿高度增加而降低,即r>0 大气为不稳定状态,主要是对流层和中间层 ②等温层结:气温沿高度增加不变,即r=0 大气趋于稳定状态,主要是平流层 ③逆温层结:气温沿高度增加而升高,即r<0 大气强稳定状态,主要是热层
34、何谓逆温?逆温的几种主要类型及其成因?逆温对污染物扩散有什么影响? 在一般情况下,在低层大气中,气温随高度的增加而升高,这种现象称为逆温。 逆温形成的过程是多种多样的,由于过程的不同,可分为近地面层的逆温和自由大气的逆温两种。近地面层的逆温有:辐射逆温、平流逆温、融雪逆温和地形逆温等;自由大气的逆温有:乱流逆温、下沉逆温和锋面逆温等。近地面层的逆温多由于热力条件而形成,以辐射逆温为主。辐射逆温是地面因强烈辐射而冷却所形成。
逆温会使从污染源排放出来的污染物长时间地积累在逆温层中而不能扩散。
35、何谓大气垂直递减率和干绝热垂直递减率?如何用它们的相互关系判断大气稳定度? 大气垂直递减率:一般气团中都含有水蒸气,冷凝放潜热。冷却速率为0.65℃/100m
干绝热递减率:高温暖气团倾向于从地表移动到低压的高处,气团绝热膨胀并降温,若没有水汽凝结,冷却速率为0.98℃/100m
气块在大气中的稳定度与大气垂直递减率和干绝热递减率有关。若大气垂直递减率小于干绝热递减率,表明大气是稳定的;相反,大气是不稳定的;大气垂直递减率等于干绝热递减率,大气处于平衡状态。
36、大气中重要自由基有哪些?
大气中存在的重要自由基有HO.,HO2.,R.(烷基),RO.(烷氧基)和RO2.(过氧烷基)等。其中以HO.和HO2.更为重要。
37、洛杉矶烟雾和伦敦烟雾的区别。
发生时间:硫酸烟雾发生较早(1873年);光化学烟雾发生较晚(1943年)。
主要污染物:硫酸烟雾有颗粒物、SO2、硫酸雾等;光化学烟雾有碳氢化合物、NOx、O3、
PAN、醛类。
污染来源:硫酸烟雾是煤;光化学烟雾是汽油、煤气、石油。
气象条件:硫酸烟雾出现在冬季,气温低,湿度高,日光弱,臭氧浓度低,白天夜间连续出
现;光化学烟雾出现在夏、秋季,气温高,湿度低,日光强,臭氧浓度高,白天出现。
危害作用:硫酸烟雾对呼吸道有刺激作用,严重时导致死亡;光化学烟雾对眼和呼吸道有强
刺激作用。O3等氧化剂有强氧化破环作用,严重时可导致死亡。
烟雾性质:硫酸烟雾(伦敦烟雾)是由于燃煤而排放出来的SO2,颗粒物以及由SO2氧化所
形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。光化学烟雾(洛杉矶型烟雾)是由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象。
38、解释光化学烟雾的概念、特征、日变化曲线? 光化学烟雾:含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气,在阳光照射下发生光化学反映而产生二次污染物,这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象,称
为光化学烟雾。
特征:烟雾呈蓝色,具有强氧化性,能使橡胶开裂,刺激人的眼睛,伤害植物的叶子,并使大气能见度降低。
日变化曲线:光化学烟雾在白天生成,傍晚消失。污染高峰出现在中午或稍后。光化学烟雾的日变化曲线显示污染地区大气中NO、NO2、烃、醛及O3从早至晚的日变化曲线。曲线中,烃和NO的体积分数φ的最大值发生在早晨交通繁忙时刻,这时NO2的浓度很低。随着太阳辐射的增强,NO2、O3的浓度迅速增大,中午时已达到较高的浓度,他们的峰值通常比NO峰值晚出现4~5h。由此可以推断NO2、O3和醛是在日光照射下由大气光化学反应而产生的,属于二次污染物。早晨由汽车排放出来的尾气是产生这些光化学反应的直接原因。傍晚交通繁忙时刻,虽然仍有较多汽车尾气排放,但由于日光已较弱,不足以引起光化学反应,因而不能产生光化学烟雾现象。
39、光化学烟雾形成的必要条件?用反应式表示出光化学烟雾发生的简化化学机制?
形成的必要条件:大气中有氮氧化物和碳氢化合物存在,大气温度较低,而且有强的阳光照射。
简化化学机制:引发反应:NO2+hv——>NO+O. O.+O2+M——>O3+M NO+O3——>NO2+O2
自由基传递反应:RH+HO.—O2—>RO2.+H2O
RCHO+HO.—O2—>RC(O)O2.+H2O RCHO+hv—2O2—>RO2.+HO2.+CO HO2.+NO—>NO2+HO.
RO2.+NO—O2—>NO2+R'CHO+HO2. RC(O)O2.+NO—O2—>NO2+RO2.+CO2 终止反应:HO.+NO2——>HNO3
RC(O)O2.+NO2——>RC(O)O2NO2 RC(O)O2NO2——>RC(O)O2.+NO2
40、说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用?用典型反应式表示 烃类在照射初期,与HO.反应起主要作用。RH+HO.—O2—>RO2.+H2O
41、简述酸雨的危害
酸雨危害是多方面的,包括对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。 1、使一些古文物腐蚀;
2、使工业机械锈蚀,缩短使用寿命; 3、使湖泊、河流毁灭;
4、使土壤酸化,造成农作物大幅度减产;
5、损害森林、植被,对自然生态系统造成严重的危害。
42、影响酸雨形成的因素。
1、酸性污染物的排放及其转化条件
某地SO2污染严重,降水中SO42-浓度就高,降水的PH就低。 2、大气中的NO2
降水PH取决于硫酸、硝酸与NH3以及碱性尘粒的相互关系。
3、颗粒物酸度及其缓冲能力
酸雨不仅与大气的酸性和碱性气体有关,同时也与大气中颗粒物的性质有关。 4、天气形势的影响
如果气象条件和地形有利于污染物的扩散,则大气中污染物浓度降低,酸雨就减弱,反之则加重。
43、臭氧空洞的形成机理。
大气中O3生成和消除的过程处于动态平衡,因而臭氧的浓度保持恒定,然而,由于人类活动的影响,水蒸气、氮氧化物,氟氯烃等污染物进入了平流层,在平流层形成了HOx.、NOx.、和ClOx.等活性基因,从而加速了臭氧的消除过程,破坏了臭氧层的稳定状态。
44、世界著名八大公害事件。
1、比利时马斯河谷烟雾事件 2、美国多诺拉烟雾事件 3、伦敦烟雾事件
4、美国洛杉机光化学烟雾事件 5、日本水俣病事件 6、日本富山骨痛病事件 7、日本四日市哮喘病事件 8、日本米糠油事件