2007级期末考试A答案-海洋环境化学-2010

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1、1一、 斯德哥尔摩公约中列出的 “dirty dozen”是哪些？2009 年新增的 POPs 有哪几种？（5% ）1） 艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕、七氯、氯丹、灭蚁灵、毒杀芬、六氯苯、多氯联苯、二恶英和呋喃；2） 2009 年新增的 POPs：六氯环己烷；六氯环己烷；六溴联苯醚和七溴联苯醚；四溴联苯醚和五溴联苯醚；十氯酮；六溴联苯；林丹；五氯苯；全氟辛烷磺酸、全氟辛烷磺酸盐和全氟辛基磺酰氟。二、 PCDD/Fs 和 PCBs 一共分别有多少同系物，其中哪一类 PCDD/Fs 是最毒的，共有几种同系物？（6%）PCDD/Fs 和 PCBs 一共分别有 210 和 209 种同系物；2,3

2、,7,8 位 被取代的 PCDD/Fs 最毒，共17 种。三、 下表为全球使用工业 HCH 最多的 10 个国家的使用量列表，图为 1945-2000 年全球 -HCH 释放量的变化图。在北极某海域采集沉积柱，以求反演有机氯在该海域的沉降历史。试回答如下问题：（18%）厦门大学海洋环境化学课程试卷海洋与环境学院海洋学系 2007 年级海洋科学（海洋化学）专业主考教师： 蔡 明刚 试卷类型：（A 卷）2（1） 简要说明 -、-HCH 的生产和禁止使用历史；（ 3%）一般性的描述即可。其中 HCH 的两次高峰期要提到，禁用最好能根据不同国家的禁止过程简要描述。（2） 简要说明采样区域的选择有哪些要

3、求？（3%）无人为干扰，水动力条件允许其沉积速率稳定，无生物或其他扰动等。（3） 简要说明要反演过去 100 年的污染物沉降历史，可以采用哪两种天然放射性同位素？（3%）Pb-120，Cs-137（4） 通过同位素定年，可知该海域的沉积速率约为 3mm/a，那么您认为至少应测定多长的柱子中 HCHs，才能反应其的沉降历史，试简要说明理由。 （3%）55a*3 mm/a=165mm，考虑其本底，至少 20 cm 较为合适。应适当展开解释说明。（5） 据题目所给资料，试作出有机氯在该沉积柱中的垂直分布。 （6%）要求：1） 表层、底层较低；根据沉积速率对应的年代，有两个峰值；考虑到沉降过程，在沉积

4、物中的分布对应的时间应该有所滞后；2） 作图规范，清晰。四、 下图为持久性有机污染物由低纬度向高纬度运移的示意图。试回答如下问题：（18% ）3（1） 试结合上图，说明半挥发性持久性有机污染物由低纬度向高纬度运移的基本原理和地球化学过程；（5%）从全球来看，由于温度的差异，地球像蒸馏装置。POPs 具有强挥发性和迁移性，在中低纬度地区的夏季，POPs 会由于相对高温而挥发进入大气；而到了高纬度地区的冬季，由于气温较低 POPs 易沉降下来，最终导致 POPs 从热带地区迁移到寒冷地区，也就是从未使用过 POPs 的南北极和高寒地区发现 POPs 存在的原因。所以 POPs 在向高纬度迁移的过程

5、中会有一系列距离相对较短的跳跃过程，这种特性又被称为“蚱蜢效应” （Grasshopper Effect ） 。根据蚱蜢效应，可以看出在低纬度的 POPs 易往中高纬度地区输送，最后在极地区域沉降下来。因此极地成为 POPs 的重要的汇。此外，由于该效应，POPs 也会在中纬度地区形成一个小型的汇。因此，POPs 在全球范围内的纬度分布状况大约呈带状分布，在低纬度地区存在低值，随后在中纬度地区形成一个小的高值，随后随纬度增加又降低，一直到高纬度的极地地区出现最大值。因此，本题重点考察学生掌握该基本原理的程度。能基本说清楚即得分。（2） 结合物理化学性质差异，比较说明 DDT、HCHs 的运移能

6、力（3% ） 。二者之间的共性特征是：具有半挥发性、难降解性、低水溶性及高脂溶性，些有机氯农药。各目标物的物理化学参数如下表。4本题重点考察应用上述参数，综合比较其在大气和海水中迁移能力。（3） 请结合季节变化，分析说明 POPs 在北极海区沉降后的可能发生的主要环境行为和地球化学过程（主要是海冰/ 大气，海水 /大气界面过程，结合季节变化说明） 。 （10% ）本题重点是希望学生能讲一个污染物在北极沉降后的发生或可能发生的故事。如何把这个故事讲的完整、讲的系统有条理、讲的让人信服、有理有据，是这题的总体给分思路。重点：1）结合全球气候变化，尤其是季节变化对全球气候变化的反馈方面，探讨其过程变

7、化；2）过程：有冰和无冰的情况对比：有冰（大气海冰下覆水体） ，无冰（大气海水） 。源汇问题是否能有所涉及？对应的一些理化参数（温度、气象条件等对该过程的影响？生物活动影响等等。五、下图为简化的北极食物链示意图。试回答：由于全球气候变化，近年来北极海冰融化速率加快，无冰和日照时间增长，据此分析说明 POPs 在北极海区沉降后的可能发生的生物富集、传递过程及其影响因素。 （8%）化合物亨利定律常数107 atm. m3/mole溶解度mg/L熔点（ C）(1 atm)饱和蒸汽压（10 7 mmHg，25C ）Log Kow*(25C)-HCH 122 2 159.5 450 3.8-HCH 4.

8、40 0.24 314.5 3.60 3.78-HCH 51.4 7.3 112.5 420 3.72-HCH - 10 141.5 352 4.14p,p-DDD 66.0 0.09 109.5 13.5 6.02p,p-DDE 416 0.04 89 60.0 6.51p,p-DDT 83.20.0055108.5 1.60 6.915六、 下图为 1993 年北极表层和 50m 水体中溶解态 4 种有机氯污染物的月变化图。试回答：（14%）（1） 试分析其中 -HCH 和 -HCH 含量的月变化趋势。 （6% ）要求：读懂图，如果这步错了，基本上不考虑本题给分，重点考察学生能够读懂科研文

9、献的最简单的图 1-2 分；结合数据，清晰描述两种污染物在不同水层含量的月变化趋势，注意这里是 2 种污染物、2 个水层，不同月份变化 3-5 分。在描述时，能条理清楚地结合这些关注点之间的关系，把这个“故事”讲清楚，5-6 分。（2） 试分析 1）的原因（可能的原因：气温、海冰、海流、生物活动、大气沉降、河流输入、光和作用。特别说明：这些原因并不确定，此处仅仅列出供参考选择。 ） （8%）本小题没有标准答案，具体解释参见本文的参考文献。本题考察重点是：学生能就某个研究水层的目标物浓度，有机、完整地联系可能影响其含量变化的因素，并注意这些因素之间的有机联系。同时，就不同因素对其含量分布变化的影

10、响，能从机理上给予明确的解释。第二，希望考察学生在解释污染物含量变化时，能从物质平衡和界面动力学变化的角度，予以展开；第三，考察学生对污染物含量变化的因果变化的逻辑表达能力。6七、下图为珠江口及南海北部表层沉积物中 PAHs 的来源分析图，试回答如下问题：（16%）7（1） 一般来说，目前环境科学研究最关心的 PAHs 共有几种？试列举 3-5 种。其中已被证实具有胃癌的致毒物质是哪种？（3%）共 16 种。包括：萘（Napthalene） 、苊（Acenaphthylene） 、二氢苊（Acenaphthene） 、芴（Flurene） 、菲（Phenanthrene ） 、蒽（Anthra

11、cene ） 、荧蒽（Fluoranthene） 、芘（Pyrene） 、苯并(a)蒽（Benz(a)anthracene） 、屈（Chrysene） 、苯并(b)荧蒽（Benzo(b)fluoranthene） 、苯并(k)荧蒽（Benzo(k)fluoranthene） 、苯并 (a)芘（Benzo(a)pyrene） 、茚并 (1,2,3-cd) 芘（Indeno(1,2,3-cd)pyrene） 、二苯并(a,h)蒽（Dibenzo(a,h)anthracene ） 、苯并(g,h,i) 苝（Benzo(g,h,i)perylene ） 。已被证实具有胃癌的致毒物质是苯并(a)芘。（2

12、） 试从上 2 图分析不同采样区域（东江、西江、珠江为珠江三角洲主要河口、伶仃洋为近岸海域、南海北部为边缘海）PAHs 来源的差异。 （6%）本题重点考察：能用多种比值法共同判断 PAH 的来源（希望学生能注意不同比值的数值界定） ；能看懂该图；能结合数据进行分析。本题另一重点是，能够对图中的信息进行阐述，并结合 PAHs 在不同区域的来源特征，进行分析， “自圆其说” 。简单提及 1-2 分；结合数据分析 2-3 分；对采样区域进行比较分析 3-4 分；能从污染物的来源，结合研究区域的特色，从数据出发，对不同区域进行分析、比较，进行归纳，得出其差异，并给出合理解释，可得 5-6 分。（3）

13、试解释不同比值判断 PAHs 来源的主要依据（4%） ；随着其分子质量和结构不同，PAH 单体的物理化学性质亦不同。人类活动所产生PAHs 的主要是石油来源和燃烧来源，二者导致 PAH 的裂解性不同，相应地其比值也有所8差异。同样类似的表达即可给分。（4） 除本文采用的比值外，试列举 2 种以上判断 PAHs 来源的 PAHs 比值法（3% ）此类方法很多，主要考察学生了解掌握基本的比值判别法含义，并略知即可。例如：1） 利用菲/蒽（Phe/An） 、荧蒽 /芘（Fl/Py ）和苯并a 芘/茚并芘（BaP/IP）等；2） 低环和高环多环芳烃比值(LMW/HMW)；3） 芘/苯并a芘（Py/Ba

14、P） ；4） 利用蒽/蒽+菲(An/178), 苯a 蒽/苯a 蒽+ 屈(BaA/228)，荧蒽/荧蒽 +芘(Fl/Fl + Py)，以及茚并1,2,3c-d芘/茚并1,2,3c-d 芘+ 苯并ghi 苝(IP/IP + BghiP)四组 PAHs 的同分异构体的比值诊断追踪水体中 PAHs 的可能来源。总体而言，只要能提到 2 种以上方法即可得满分。八、下图为波罗的海 PCDD/Fs 的质量平衡模型，试回答如下问题：（15%）（1） 一般而言，影响海洋沉积物中 PCDD/Fs 分布的主要因素有哪些？（3%）一般而言，研究区域附近的污染输入、沉积物自身的性质，包括粒径、TOC、BC、沉积物中的

15、生物降解等等。视回答的要点、逻辑关系、解释给分。（2） 一般而言，在农业生产为主的区域附近海域，PCDD/Fs 中主要以哪种同系物为主？（2%）农业环境中的 PCDDs 和 PCDFs 主要来源于农药五氯酚、 2-4-D 和 2、4、5-T 以及多氯联苯(PCB)的生产和使用过程，因此相应地其同系物以 OCDD 为主。（3） 简要说明欧洲目前 PCDD/Fs 输入大幅度减少的原因。 （2%）点到垃圾焚烧技术改进的这一主要原因即可。（4） 结合数据，简要说明研究海区 PCDD/Fs 的主要输入和输出途径、以及其中的主要过程9（8%）仅仅点出一般意义上的输入和输出途径， 不能给分，或者视其表达，给 1 分。必须根据文中图的意义，正确理解图中有关输入、输出的全过程，并在此基础上结合数据说明主要的过程，可以给 4-6 分。重视界面上发生的过程：陆/海，大气/ 海水，沉积物/海水，表层/深层水交换等等，可以给 6-7 分；站在质量平衡模型的角度，完整地介绍 PCDD/Fs 的环境行为和地球化学过程，并结合数据分析，可考虑给满分。