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1、大气环化习题集一、名词解释1 大气稳定度：指大气的稳定程度,或者说大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定程度。2 大气逆辐射:CO 2和 H2O 吸收地面辐射的能量后，又以长波辐射的形式将能量放出。这种辐射是向四面八方的，而在垂直方向上则有向上和向下两部分，向下的部分因与地面辐射方向相反，称为“大气逆辐射”。气温垂直递减率：气温随高度的变化通常以气温垂直递减率()表示，即每垂直升高 100m，气温的变化值： T绝对温度，K；Z高度。4.光化学反应：光化学反应:一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应，称为光化学反应5.湿沉降：通过降雨降雪等使大气中的颗粒物从大气中去除的过程。2
2、、回答下列问题1 大气中有哪些主要自由基？ 氢氧自由基、HO 2、烃基、烃类含氧基、过氧基等。2 请简述对流层中光化学氧化剂-O 3的主要来源？对流层中 O3的天然源最主要的有两个：一是由平流层输入，二是光化学反应产生 O3。自然界的光化学过程是 O3的重要来源，由 CO 产生 O3的光化学机制为： CO+?OHCO 2+?H3 试分析具有温室效应作用的“臭氧”与平流层的“臭氧”差别？地球上 90的臭氧分布在距地面 25km 的平流层，另外约 10存在于对流层。对流层臭氧是一种温室气体，它的浓度随纬度、经度、高度和季节变化而变化。对流层臭氧浓度北半球比南半球高。平流层中的臭氧吸收了太阳发射到地
3、球的大量对人类、动物和植物有害的紫外线，为地球提供了一个防止紫外线辐射的屏障。通过观测发现，平流层中的臭氧含量减少，而对流层中的臭氧含量增加。由于有 90的臭氧在平流层，所以总量在下降。对流层臭氧形成人为来源：NO 2的光解反应是它在大气中最重要的化学反应，是大气中 O3生成的引发反应，也是 O3唯一的人为来源。（见第七节）南极上空平流层臭氧（臭氧层）浓度减少，形成了臭氧空洞。4.过氧自由基 HO2?的主要来源有哪些？HO 2?的主要来源是大气中甲醛(HCHO)的光分解：HCHO+hH?+HC?O H?+O 2HO 2?HC?O+O 2CO+HO 2?5.大气中有哪些重要的吸光物质，其吸光特征
4、是什么？答：大气组分如 N2、O 2、O 3、H 2O 和 CO2等能吸收一定波长的太阳辐射。波长小于 290nm 的太阳辐射被 N2、O 2、O 3分子吸收，并使其解离。故波长小于 290nm 的太阳辐射不能到达地面，而 8002000nm 的长波辐射则几乎都被水分子和二氧化碳所吸收。因此，只有波长为 300800nm 的可见光能透过大气到达地面，这部分约占太阳光总能量的 41%。6.叙述大气中含氮化合物、含卤素化合物的源和汇。种类：大气中重要的含氮化合物有 N2O、NO、NO 2、NH 3、HNO2 、 HNO3和氨盐；其中 NO 和 NO2统称为总氮氧化物，是大气中最重要的污染物之一，它
5、能参与酸雨及光化学烟雾的形成，而 N2O 是温室气体。来源：氧化亚氮(N2O)：氧化亚氮是无色气体，主要来自天然源，由土壤中的硝酸盐经细菌脱氮作用产生：NO 3+2H 2+H+1/2N 2O+5/2H2O N2O 的人为源主要是燃料燃烧和含氮化肥的施用。转化：N2O 的化学活性差，在低层大气中被认为是非污染性气体，但它能吸收地面辐射，是主要的温室气体之一。N2O 难溶于水，寿命又长，可传输到平流层，发生光解作用：N2O+hN 2+O N2O+ON 2+O2 N2O+O2NO最后一个反应是平流层中 NO 的天然源，而 NO 对臭氧层有破坏作用。天然源：氮氧化物（NOx）：大气中的 NOx 主要来
6、自天然过程，如生物源、闪电均可产生 NOx。自然界的氮循环每年向大气释放 NO 约 4.30108t，约占总排放量的 90%，人类活动排放的 NO 仅占10%。NO 2是由 NO 氧化生成的，每年约产生 5.3107t。人为源：NOx 的人为源主要是燃料的燃烧或化工生产过程，其中以工业窑炉、氮肥生产和汽车排放的 NOx 量最多。据估算，城市大气中三分之二的 NOx 来自汽车尾气等的排放。一般条件下，大气中的氮和氧不能直接化合为氮的氧化物，只有在温度高于 1200时，氮才能与氧结合生成 NO：N 2+O22NO种类：大气中卤代烃包括卤代脂肪烃和卤代芳烃，其中多氯联苯(PCB)及有机氯农药(如 D
7、DT、六六六)等高级卤代烃以气溶胶形式存在，而含两个或两个以下碳原子的卤代烃呈气态。氯氟烃类（CFCs）：对环境影响最大，需特别引起关注的卤代烃是氯氟烃类。来源：CFCs 主要被用作冰箱和空调的制冷剂，隔热用和家用泡沫塑料的发泡剂，电子元器件和精密零件的清洗剂等。转化：排入对流层的氯氟烃类化合物不易在对流层被去除，它们唯一的去除途径是扩散至平流层，在强紫外线作用下进行光解，其反应式可表示如下：CFXCl2+hCFXCl+Cl(X 为 F 或 Cl)(1)Cl+O3ClO+O 2(2) ClO+OCl+O 2(3)7.简述大气污染物的汇的机制重力沉降，与植物、建筑物或地面(土壤)相碰撞而被捕获(
8、被表面吸附或吸收)的过程，统称为干沉降。大气中的物质通过降水而落到地面的过程称为湿沉降。污染物在大气中通过化学反应生成其他气体或粒子而使原污染物在大气中消失的过程，称为化学去除三、分析论述题1 依据下图分析光化学烟雾形成的机理？答：（1）清晨大量的碳氢化合物和 NO 由汽车尾气及其他源排入大气。由于晚间 NO 氧化的结果，已有少量 NO2存在。当日出时，NO 2光解离提供原子氧，然后 NO2光解反应及一系列次级反应发生，?OH 基开始氧化碳氢化合物，并生成一批自由基，它们有效地将 NO 转化为 NO2， 使 NO2浓度上升，碳氢化合物及 NO 浓度下降；当 NO2达到一定值时，O 3开始积累，
9、而自由基与 NO2 的反应又使 NO2的增长受到限制；当 NO 向NO2 转化速率等于自由基与 NO2 的反应速率时，NO 2浓度达到极大，此时 O3仍在积累之中；当 NO2下降到一定程度时，就影响 O3的生成量；当 O3的积累与消耗达成平衡时，O 3达到极大，（2）12 个化学反应概括了光化学烟雾形成的整个过程：引发反应：NO 2+hNO+O O+O 2+MO 3+M NO+O3NO 2+O2链传递反应：RH+?OHRO 2?+H2O RCHO+?OHRC(O)O 2?+H2ORCHO+hRO2?+HO2?+CO HO2?+NONO2+?OHRO2?+NONO 2+RCHO+HO 2? RC
10、(O)O2?+NONO 2+RO2?+CO2终止反应：?OH+NO 2HNO 3 RC(O)O2?+NO2RC(O)O 2NO2RC(O)O2NO2RC(O)O 2?+NO22确定酸雨 pH 界限的依据是什麽？（1）酸雨是最常见酸性降水，酸性降水是指通过降水，如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。这种降水过程称湿沉降。（2）降水 pH 主要推导方程式。（3）多年来国际上一直把 pH 值为 5.6 作为判断酸雨的界限，pH 值小于 5.6 的降雨称为酸雨。（4）通过对降水多年观察，对 pH 值为 5.6 作为酸性降水的界限以及判别人为污染界限有了不同观点，主要因为：a，在清洁大
11、气中，除有 CO2外还存在各种酸、碱性气态和气溶胶物质，它们通过成云和降水冲刷进入雨水中，降水酸度是各物质综合作用的结果；b，硝酸和硫酸并不都是人为源；天然源产生的 SO2等都可进入雨水；c，空气中碱性物质中和用，使得空气中酸性污染严重的地区并不表现出来酸雨；d，其他离子污染严重的降水并不一定表现强酸性。3.影响酸雨地域分布差异的主要因素有：1.酸性污染物的排放及其转化条件：我国西南地区煤中含硫量高，并且很少经过脱硫处理，直接用作燃料燃烧，二氧化硫排放量很高，再加上这个地区气温高，湿度大，有利于二氧化硫的转化，因此造成了大面积的强酸性降雨区。2.大气中的氨：主要来自于有机物分解和农田施用的含氮
12、肥料的挥发，随 pH 值的上升而增大，我国北方地区土壤 pH 值高于南方，而且土壤偏酸性的地区，风沙扬尘的缓冲能力低，这可以解释我国酸雨多发生在南方。3.颗粒物酸度及缓冲能力：经实验绘制缓冲曲线发现，无酸雨地区颗粒物的 pH 值和缓冲能力均高于酸雨区。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，则大气中污染浓度降低，酸雨就减弱，反之就加重。重庆和贵阳一带气象条件和多山的地形不利于污染物的扩散，所以成为强酸性降雨区。四、填空题1、光子能量公式为E=hc/ ，通常波长大于700nm 的光就不能引起光化学离解，此时对应的化学键能是167.4KJ/mol。(h = 6.626*10-34
13、J.s/光量子, c = 2.9979*1010cm/s)。2、我国酸雨的关键性离子组分为SO 42-，Ca 2+，NH4 +。3.、大气颗粒物的去除过程可分为干沉降、湿沉降。4、导致臭氧层耗损的典型物质有NOx，HOx，ClOx，CFCs5.光化学烟雾从产生到结束，其中主要污染物出现的顺序依次是 NO，RO 2，RC(O)O 2，二次污染物有 O3，醛，PAN，过氧化氢等。6.大气颗粒物中粒径小于 2um 的称为细粒子，其主要的化学组分为硫酸根，氨离子，硝酸根离子，炭黑，痕量金属；粒径大于 2um 的称为粗粒子，其主要的化学组分为铁，钙，硅，钠，铝，镁，钛等。7.亚硝酸的光解是大气中 HO自
14、由基的主要来源之一，醛的光解是大气中 HO2自由基的主要来源之一。8. 影响酸雨形成的因素有酸性污染物的排放、大气中的氨、颗粒物酸度及其缓冲能力、天气形势的影响。毒理学名词解释：1.化学形态(chemical species)，指某一元素在环境中以某种离子或分子存在的实际形式。如 Hg 可以 Hg2+、Hg(OH)2、HgCl2-、HgCl42-、CH2Hg+等形态存在。2.生物转运：污染物被机体吸收后进入血液,通过血液循环分布到全身各组织器官，在组织细胞内发生化学结构和性质的变化，形成代谢物，吸收、分布和排泄具有类似的机理，均是反复通过生物膜的过程使外来化合物在体内发生移位，统称生物转运。3
15、.生物放大：同一食物链上的高营养级生物，通过吞噬低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象4.阈剂量（浓度）：是指长期暴露在毒物下，会引起机体受损害的最低剂量（浓度）。5.共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。6.生物浓缩系数(BCF)： BCF = Cb/Ce Cb：某种元素或难降解物质在机体中的浓度;Ce：某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。7.PCBs：多氯联苯，由联苯经氯化而成，是水体中常见的有机污染物之一。8.三致效应：包括致畸作用(使
16、生物体发生先天性畸形的过程);致突变作用(指生物细胞内 DNA 改变，引起的遗传特性突变的作用)和致癌作用(使细胞不受控制增长的作用)。9.拮抗作用：指联合毒物的毒性小余气中各毒物成分单独作用毒性的总和。10.Bioaccumulation：是生物从周围环境（水、土壤、大气）和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。11.被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧、基舜浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。12.可吸入颗粒物：易于通过呼吸进入呼吸道的粒子。 二、回答下列问题 1.分析有害废物的特征及鉴别标准？ 有害废物的特性通常包括易燃性、反应性、腐蚀性、浸出毒性、急性毒性、放射性和疾病传染性。根据这些性质，世界各国均制定了自己的鉴别标准和危险废物名录。2.简述环境污
