环境分析化学作业
多糖类衍生物在以高效液相色谱法为基础的手性分离中的应用
摘要
手性药物的两个对映异构体在药理作用和生理活性方面的显著差异,对其进行手性拆分有重大的意义,使得手性拆分成为分离及分析领域中的研究热点。以手性固定相(Chiral stationary phase, CSP)为基质的高效液相色谱法(High performance liquid chromatography, HPLC)因其分离效能高、选择性高、灵敏度高和分析速度快等优点,已成为不对称合成反应监测、光学纯度分析和手性化合物拆分等方面的最重要的方法。以多糖类衍生物为原料制成的手性固定相被认为具有优良分离性能。
1.1引言
法国化学家巴斯德(Pasteur)说:“生命向我们显示的乃是宇宙不对称的功能。宇宙是不对称的,生命受不对称作用支配。”含有不对称因素的化合物分子在空间排列上互为镜像关系,但又不能完全重叠,就像人的左手和右手一样,我们称之为“手性化合物”。构成手性关系的两个分子称为一对对应体[1]。一对对映体之间除旋光性不同之外,在非手性环境下其物理性质和化学性质基本相同。
手性是存在于自然界的普遍现象,大至星系旋臂、行星自转、大气气旋,小到矿物晶体、有机分子,从无生命的物体,到生命现象,无处不充斥着手性的倩影。生命活动也都是在手性环境中进行的[2],生物体内的蛋白质、糖和核酸等都是由单一手性的氨基酸和糖单元组成的。在机体代谢过程中所涉及的酶及细胞表面受体等物质一般也都是手性的。因此对于许多手性药物而言,其对映体之间的生理活性往往存在显著的差异,其中一种对映体具有理想的药效,而另一种对映体可能表现出不同的药理作用,甚至毒副作用[3]。例如,S-构型的丙氧芬具有镇咳作用,而R-构型的丙氧芬可用作止疼药;只有S-构型的氧氟沙星具有抗菌作用;奎宁为抗疟疾药,而奎尼丁具有较大的心脏副作用和降血压作用[4]。
然而,在1980年以前,由于缺乏能够对对映体进行分析和分离的有效的方法,制备单一异构体的手性药物相当困难,许多手性药物都是以外消旋体的形式给药[5],由此对手性药物的拆分和药理研究已成为制药行业的迫切需求。为此,美国、日本和欧洲等地的药品管理部门相继出台了相关法规,对手性药物的开发和使用进行规范。要求新的
手性药物在上市前必须说明其中各对映体的药理、毒性和临床效果[6],对于两种对映体的药理作用差异较大的,必须以单一对映体的形式上市,并鼓励把已在销售的外消旋体药物拆分为单一手性的药物。近年来,手性药物的巨大市场也成为世界各国制药公司追求利润的新目标,1990年手性药物的市场销售额只有180亿美元,1997年达到了879亿美元,到2005年已达到1720亿美元,并且市场份额还在以每年8%的速度递增。由此可见,制备单一对映体的化合物不仅对生命科学和药物化学具有十分重要的意义,并且还会带来巨大的经济效益[7]。
1.2手性分离方法
自从Pasteur于1848年报道了首例对外消旋酒石酸进行手性拆分以来,关于手性拆分的研究已逐步成为学术界关注的热点。目前获得单一对映体的手性化合物主要有手性源合成法、不对称合成法和外消旋体拆分法三种。手性源合成法是以天然存在的单一对映体的手性化合物为原料,合成其他手性化合物的单一对映体,这种方法操作简单且产物纯度高,因此最为常用。但是由于天然存在的手性化合物种类有限,使得其应用范围非常受限。不对称合成法是在酶或者催化剂的作用下合成过量的单一对映体手性化合物的方法,这种方法在近30年来发展迅速,有些反应已经实现产业化,但是要做到高旋光收率的反应(ee值大于90%)仍然有许多困难。外消旋体拆分法是在手性助剂的作用下将外消旋体化合物拆分为两个单一对映体的方法。外消旋体拆分的方法包括化学拆分法、生物拆分法和色谱拆分法。化学拆分法是将一对对映体与纯手性物质形成非对映异构体,利用其性质的差异进行拆分,再将衍生物还原,该方法操作周期长,且通常只适用于酸碱类物质。生物拆分法是利用酶或者微生物对某一对映体的专一识别能力,消耗掉其中一种单一对应体而得到另一种对映体的方法,但也正因为生物识别的专一性使得该方法的适用性非常受限。而色谱拆分法就可以满足不同条件下对映体分离和分析的要求,不仅能够进行简便快捷的定性定量分析,还能进行制备级的分离和微量测定。因此,与其他拆分方法相比,色谱拆分法体现出许多明显的优越性,已成为手性拆分最常用最有效的方法。
色谱法主要包括:高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)、薄层色谱法(TLC)、毛细管电泳法(CE)和超临界流体色谱法(SFC)[8]。在这些色谱法中,高效液相色谱法因其柱容量高、操作简便、分析速度快、检测灵敏度高,并且不会对溶质造成破坏等
优点,已被广泛应用于医药、化学、环保及食品工业等领域[9]。
1.3高效液相色谱法
液相色谱最初是由俄国植物学家Tswett于1906年发明的,在随后的50多年内,经Martin和James等人的发展,相继出现了分配色谱、气相色谱和薄层色谱等一系列色谱方法。在20世纪60年代末,随着机械、光学、电子等技术的进步以及高压泵和化学键合型固定相在液相色谱中的应用,高效液相色谱应运而生,并且因其分离效率高、效果好、精密度高及应用范围广等优势而得到快速发展。目前,HPLC已成为对映体检测和拆分的最主要的方法,超过70%的手性化合物的 e.e.值检测和对映体拆分都是通过HPLC法完成的[10]。
高效液相色谱法从拆分原理上可分为手性衍生化法、手性流动相法和手性固定相法三种。手性衍生化法又称为间接法,即将待分离物与衍生化试剂反应形成以对非对映体,然后在非手性条件下实现分离。手性衍生化法对衍生化试剂纯度要求高,且需要对样品进行预处理,容易造成衍生化试剂的消旋化,应用非常受限。手性流动相法是将手性添加剂加入到流动相中,与待分离物形成一对非对映体络合物,在普通色谱柱上进行分离[11]。该方法所依据的原理与手性衍生化法基本相同,无需对样品进行预处理,但添加剂的选择非常严格,可拆分的化合物有限。手性固定相法则是通过固定相表面的手性选择体与样品之间形成暂时的非对映体络合物,利用这种非对映体络合物之间的稳定性或者能量差异而实现分离[12]。手性固定相法样品制备方便,分析速度快,定量分析可靠性高,能广泛适用于各类化合物,因此在近年来得到了快速发展。但是目前仍然没有一种广谱的手性固定相,所以需要根据样品的结构来选择合适的手性柱。
1.4手性固定相
手性固定相(chiral stationary phase,CSP)一般由载体和附着在其表面的手性选择体组成。按照手性选择体的结构不同可将手性固定相分为以下几类:刷型手性固定相、冠醚类手性固定相、环糊精类手性固定相、大环抗生素类手性固定相、蛋白质类手性固定相和多糖衍生物手性固定相[13]。其中,多糖衍生物,尤其是纤维素和直链淀粉衍生物手性固定相因其卓越的分离性能而倍受关注[14]。
1.5多糖衍生物手性固定相
图1-1纤维素和直链淀粉的三苯基氨基甲酸酯衍生物的结构[18] 1984年,Okamoto等[19]将MCTA涂覆在硅胶表面,制备成的手性固定相比前者具有更高的手性识别能力。从20世纪80年代开始,多糖衍生物手性固定相得到了空前的发展。该课题组还将纤维素(直链淀粉)与苯基异氰酸酯反应得到纤维素(直链淀粉)三苯基氨基甲酸酯衍生物,Okamoto等合成了一系列此类多糖衍生物(图1-1),并将这些多糖衍生物涂敷到硅胶上后,得到了当前应用最为广泛的一类多糖类CSP,并系统地研究了其手性识别机理[20]。总体上,当修饰剂苯环上的间位或对位上含有吸电子基团或供电子基团时,以相应衍生物所制备的CSP具有较好的手性识别能力。其中以纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)(Cellulose Tris(3,5-dimethylphenylcarbamate), CDMPC)和直链淀粉-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)(Amylose Tris(3,5-dimethylphenylcarbamate,ADMPC)所制备的手性固定相的分离性能最为突出,其相应的固定相均被商品化[21]。
其它类型的多糖,如甲壳素(Chitin)、壳聚糖(Chitosan)、葡聚糖(Dextran)、木聚糖(Xylan)、半乳糖胺(Galactosamine)和菊粉(Inulin)等[22]也可以被3,5-二甲基苯基异氰酸酯或3,5-二氯苯基异氰酸酯修饰来制备CSP。甲壳素、壳聚糖和木聚糖的3,5-
二甲基苯基氨基甲酸酯以及甲壳素和半乳糖胺的3,5-二氯苯基氨基甲酸酯都表现出较好的手性识别能力。
制备多糖类衍生物CSP最经典的方法是把多糖衍生物涂敷于硅胶表面制备成涂敷型的CSP。该方法是由Okamoto等在1984年[22]逐渐发展起来的,该方法使固定相的机械稳定性和柱效得到了显著地提高,促进了多糖衍生物手性固定相的发展。2004年,Dicke[23]首先报道了对直链淀粉2-位羟基进行选择性酯化的方法。在此基础上,Okamoto 等[24]利用这种方法合成了多种2,3,6位羟基分别为不同取代基修饰的淀粉衍生物。2012年,Tang等[25]使用4种取代位置不同的氯甲基苯基异氰酸酯对纤维素2,3,6位上的羟基进行选择性修饰,其中纤维素2,3-二(3-氯-4-甲基苯基氨基甲酸酯)-6-(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)和纤维素2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)-6-(3-氯-4-甲基苯基氨基甲酸酯)具有较好的手性识别能力。
但是,在实际应用中,使用四氢呋喃(THF)、氯仿、乙酸乙酯、丙酮等有机溶剂作为流动相时,会使多糖衍生物发生溶解或溶胀[26],缩短了手性柱的使用寿命,最终失去手性分离能力。如纤维素-三(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯),甚至在典型的正相流动相中都会溶胀,这些缺点使涂敷型CSP的使用范围受到限制。为了解决上述问题,Okamoto 等研究出了新的制备CSP的方法,即采用化学键结合的方法制备键合型多糖手性固定相[27]。目前,用于制备键合型手性固定相的化学反应主要有三种:即自由基共聚反应、双官能团偶联反应、分子内交联聚合[28]。由Okamoto等[29]人发明的分子内交联聚合法制备的键合型CSP较前二者在保证交联效率和保留了衍生物规整结构方面更有优势。在进行键合反应时,需引入与载体成键的基团,这对手性分子结构的规整性有一定程度的影响,导致手性识别能力降低,在手性分离方面,键合型CSP无法与涂敷型CSP相媲美。而且其制备过程也较为复杂,交联剂的用量至关重要,很难准确掌握,固定相的制备过程不易重复。虽然键合型CSP比相应的涂覆型CSP的手性识别能力略有降低,但是极大地拓展了多糖类CSP的流动相的应用范围,弥补了手性识别能力相对较低的缺陷,己受到愈来愈多的关注。
1.6手性色谱拆分机理
在对手性色谱拆分机理的研究过程中,提出过多种手性识别模型,但这些模型大多都是以Dalgliesh在1952年提出的“三点相互作用”理论为基础建立的[30]。根据这一理论,在一对对映体和手性选择体之间,至少要有三种分子间相互作用力同时存在,并且其中
至少要有一个必须是立体化学相互作用,才能形成稳定性不同的非对映体分子络合物,从而达到手性分离的目的。手性固定相的手性识别能力,主要取决于固定相与手性化合物两个对映体之间相互作用力的差别,通常情况下差别越大,往往也越有利于手性分离。在手性液相色谱中,根据固定相或手性选择体的不同,其与对映体之间的相互作用主要包括:π-π电荷转移相互作用、包结络合作用、偶极-偶极吸引作用、氢键相互作用和立体契合作用等。此外,由于采用的手性分离方法、分离模式、手性固定相或手性试剂及色谱条件不同,有可能通过各种不同类型的分子间相互作用而达到手性识别[31]。
在已报道的多糖衍生物手性固定相中,大多是用含不同取代基的苯基异氰酸酯修饰纤维素或直链淀粉后制备成手性固定相。对于这类手性固定相,异氰酸酯中苯环上取代基的位置、种类和数量都是决定CSP手性分离性能的关键因素:苯环上含有卤素等吸电子基团时,能分散氨基氮原子上的孤对电子,使氨基酸性增强[32],苯环上含烃基等供电子基团则能增加羰基中氧原子的电子云密度。这些都能增强手性选择体形成氢键的能力,有利于以氢键作用为主的手性识别。此外,研究还发现,多糖衍生物中缔合的酰胺越多,高分子的高级结构越规整,越有利于手性分离[33]。因此,在设计手性选择体的结构时,往往需要综合考虑。
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高三鲁科版化学一轮复习专题环境保护与绿色化学
专题讲座四环境保护与绿色化学 [考纲要求] 1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的来源、性质和危害,体会化学对环境保护的重要意义。2.了解化工生产过程中产生的“三废”对环境的危害,树立绿色化学的观念。3.原子经济性的概念和原子利用率的计算。 一、环境污染及其防治 1.环境污染 与化学相关的环境污染问题主要包括如下几个方面。一是大气污染问题:是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烷等造成的污染(其中SO2、NO x主要来源于化石类燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有:形成酸雨、酸雾;臭氧层空洞;光化学烟雾;室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等,各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等,其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力,导致CO中毒)。二是水体污染:是指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类,一类是重金属污染,如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染,这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染:水中高浓度的N、P等植物营养物质,导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用磷肥造成的。三是固体废弃物造成的污染:主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染,目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛,对环境及生物的不良影响途径多样。 思考:当今环境污染存在以下几方面问题:(用物质化学式或元素名称填写相关原因) (1)酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。 (2)光化学烟雾——主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。 (3)臭氧空洞——主要是氟氯代烷、氮氧化合物等的排放引起的。 (4)温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。 (5)白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。 (6)赤潮——含磷洗衣粉的大量使用,工、农业及城市生活污水的任意排放。 2.环境保护的措施 (1)工业废气携带颗粒物的回收利用。 (2)工业、生活污水经处理达标后排放,限制使用含磷洗涤剂。 (3)回收、限制难降解塑料,研制可降解塑料。 【例1】环境问题及解决措施 Ⅰ.臭氧层空洞 大气平流层中O2吸收紫外线可变成臭氧(O3),而冰箱中的制冷剂氟里昂在紫外线作用下分解出氯原子,氯原子能加速臭氧的分解,从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音速飞机的尾气及发动机尾气中的NO也能加快O3的分解,反应式如下:NO+O3―→NO2+2O;NO2+O―→NO+O2。请你写出总的反应式:______________;其中NO的作用是______________和____________。 解析通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应式:O3错误!O2+O。通过第一个反应式可知NO作还原剂,由总反应式可知NO作催化剂。 答案O3错误!O2+O 还原剂催化剂 Ⅱ.水源污染(富营养化)
环境化学试题及答案大全
《环境化学》(A ) 评阅人 复查人签名 合分人签名 一.填空(每空1分) 1.环境问题是在 工业化 过程中产生的,具体原因包括污染物 排放 和过度开发 资源 ; 2.可持续发展的战略思想是经济、社会和环境保护 协调 发展,其核心思想是:经济发展不能超过资源和环境的 承载力 ; 3在大气对流层中污染物易随空气发生 垂直 对流运动,在平流层中污染物易随地球自转发生 水平 运动; 4.逆温层不利于污染物的 传输 。 5.当Γ<Γd 时,大气处于 稳定 状态。 6.大气中重要自由基产生于 光 离解。 7.由若干个苯环稠和在一起的化合物称为 多环芳烃 ; 8.在有氮氧化物和碳氢化合物存在于大气中时可能发生光化学烟雾,该反应机制为: 自由基引发 、 自由基转化和增殖 、 自由基氧化 NO 、 链终止 ; 9.平流层中的臭氧层能够 吸收紫外线 从而保护生物,维持生态平衡; 10.洛杉矶烟雾也称为 光化学烟雾 。 11.伦敦烟雾也称为 硫酸型烟雾 。 12.当降水的pH 值 5.0 时,称为酸雨。 13.可吸入粒子是指粒径 ﹤10um 的颗粒物; 14.PAN 是指大气中的 过氧乙酰硝酸酯 污染物; 15.水中异养生物利用 自养生物 产生的有机物为能源及材料构成生 命体; 16.导致痛痛病的污染物是 Cd ; 17.导致水俁病的污染物是 甲基汞 。
18.腐殖质分子中含有多元环状结构,其上联接有-OH -COOH -CHO 等官能团; 19.非离子型有机物可通过溶解作用分配到土壤有机质中; 20.pH值在4.5至8.3之间时,水中碳酸的主要形态分别 为CO2、H2CO3、HCO3-; 21.水中无机污染物的迁移转化方式有吸附、凝聚絮凝、 溶解沉淀、配合、氧化还原; 22. 水中有机污染物的迁移转化方式有分配、水解、 光解、挥发、生物降解; 23.pE值低表示环境为有机碳性环境。 24.标化分配系数是以有机碳为基础表示的分配系数。 25.次生矿物由物理分化和化学分化而成; 26.氧垂曲线可依次划分为清洁区及分解区、腐败区、 恢复区及清洁区 27.在S-P模型中,溶解氧有一个最低值称为极限溶解氧 28.天然水中的颗粒物聚集的动力学方程分别称为为异向絮凝、 同向絮凝、差速沉降絮凝。 29.次生铝硅酸盐由硅氧四面体层和铝氢氧八面体层构成,它们是高岭石、蒙脱石和伊利石。 1.已知某土壤有机碳含量为5%,某有机物的辛醇-水分配系数为K ow=4×105,则该有机物在土壤上的分配系数K 为 1.26×104 (不考虑颗粒粒径大小的影响) p 2.气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关。 3.能引起温室气体效应的气体主要有CO2、CH4、CO、CFCs。 4.腐殖质中不能被酸和碱提取的部分称为腐黑物,可溶于稀碱但不溶于酸的部分称为腐殖酸,既溶于碱又溶于酸的的部分称为富黑酸。 5.土壤是由气、液、固三相组成的,其中固相可分为土壤矿物质和土壤有机质,两者占土壤总量的90%以上。 6.土壤及沉积物(底泥)对水中有机物的吸附作用(sorption)包括 表面吸附和分配作用。
环境保护与绿色化学
环境保护与绿色化学 摘要: 如今,我们的生存家园地球面临着越来越严重的环境危机,我们人类的生存环境正在日益恶化。现在全球公认的三大环境危机是酸雨,臭氧层空洞和温室效应。而正在继续破环环境的人类将面临什么样的挑战还未知。而绿色化学正是解决环境危机的重要手段之一。 关键词: 环境保护;绿色化学;意识提升 人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。 绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。 下面先给出绿色化学的12项原则(来自网络): “1.防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。 2.讲原子经济——应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。 3.较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。 4.设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。 5.溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料(如溶剂或析出剂),当不得已使用时,尽可能应是无害的。 6.设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。 7.用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之变坏。8.尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。9.催化作用——催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。10.要设计降解——按设计生产的生成物,当其有效作用完成后,可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。 11.防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。 12.特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中,反应物(包括其特定形
绿色化学与环境保护
绿色化学与环境保护 一、环境污染及其防治 1.环境污染 (1)大气污染问题 大气污染是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中SO2、NO x主要来源于化石类燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有:形成酸雨、酸雾;臭氧层空洞;光化学烟雾;室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等,各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等;其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力,导致CO中毒)。 (2)水体污染 指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类,一类是重金属污染,如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染,这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染:水中高浓度的N、P等植物营养物质,导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。 (3)固体废弃物造成的污染 主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛,对环境及生物的不良影响途径多样。 2.环境保护的措施 (1)工业废气携带颗粒物的回收利用。 (2)工业、生活污水经处理达标后排放,限制使用含磷洗涤剂。 (3)回收、限制难降解塑料,研制可降解塑料。 二、绿色化学 1.绿色化学有关概念 (1)核心:利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质,不再产生废物,不再处理废物,这是一门从源头上减少或消除污染的化学。 (2)绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的,因此化学反应及其产物具有以下特征: ①采用无毒、无害的原料;
水环境化学作业(1)
水环境化学作业(1) 一、填空题 1.天然水中的[总碱度]= +2 + [OH-] —。 2.水环境中胶体颗粒物的吸附作用有、和 3.影响胶体微粒聚沉的因素有_________、___________、_________、水体pH及流动状况,带相反电荷颗粒间的相互作用。 4.适用于水体颗粒物对污染物吸附的等温式有_______________、 _________________和_______________三种方程。其中 _______________可求饱和吸附量。 5.某一氧化还原体系的标准电极电位为0.771,其pE o为______。 6、腐殖质中不溶于NaOH的部分称为__________,可溶于NaOH的部分称为__________,既溶于碱又溶于酸的部分称为_________。 7、天然水的PE随水中溶解氧的减少而,因而表层水呈 环境。 二、简答题 1. 向某一含有碳酸的水体加入重碳酸盐,问:①总酸度、②总碱度、 ③无机酸度、④酚酞碱度、⑤CO2酸度,是增加还、减少还是不变。 2. 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。 3. 请说明水体中胶体的凝聚和絮凝之间的区别。 三、计算题 1.含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH为8.0,计算水中剩余镉离子浓度。 [Ksp(CdS=7.9×10-27)]
2.用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用,假设溶液平衡浓度为 3.00×10-3mol/L,溶液中每克悬浮物固体吸附溶质0.50×10-3mol/L,当平衡浓度降至 1.00×10-3mol/L时, 每克吸附剂吸附溶质0.25×10-3mol/L,问每克吸附剂可以吸附溶质的限量是多少? 3. 若有水A,pH为7.5,其碱度为6.38 mmol/L,水B的pH为9.0, 碱度为0.80 mmol/L,若以等体积混合,问混合后的pH值是多少? 4. 在一个pH为6.5,碱度为1.6 mmol/L的水体中,若加入碳酸钠使其碱化,问需要加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH值上升至8.0。若用NaOH强碱进行碱化,又需要多少碱?
环境保护与绿色化学
《环境保护与绿色化学》说课稿 湖南省常德市汉寿县第五中学杨志刚 一、说教材 本节的教学要求不高,难度也不大,在教学中教师可根据具体情况自行设计活动形式。活动的宗旨是使每个学生都动起来,因此在教学中要设法调动学生的积极性,使他们主动参与,在活动中受到教育和启发,提高环境意识。由于本节内容较多,及所涉及的活动形式较新,为了说好教材,我从教学目标、教学重点、教学难点、教学内容四个方面进行说明。 1、教学目标 【知识目标】 1)了解造成环境污染的原因及环境污染的危害性。 2)了解环境保护的一般方法及处理工业尾气、废水、废渣的重要意义。 3)通过参与环境保护学习活动,学习一些环保知识,增强环境保护的意识。 4)了解绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。 【能力目标】 1)培养学生自主学习的能力,科研意识,思维能力和表达能力等。 2)培养学生组织活动、协作学习、与人交流、沟通等社会实践能力。 3)学会资料的收集、整理,培养学生从中获取有效信息的能力,培养学生将知识加工整合用于实践的能力。 【德育目标】 通过正确认识环境和环境问题,体会化学物质在美化人们生活的同时,也会带来负面效应,使学生认识到人类的行为与环境和谐的必要性,激励他们保护家园,积极投身环保,树立主人翁社会责任感。 2、教学重点 大气污染、水污染、土壤污染、居室污染的来源、危害及防治,本地环境状况的调查分析。 3、教学难点课前资料的收集与整理。 4、教材内容 将教学目标、教学内容课题化。教师在认真研究、分析教材后确定系列课题——大气污染(包括子课题酸雨、臭氧层破坏、温室效应)、水污染(重金属离子污染)、土壤污染、居室污染、本地环境状况调查,供学生选择。这样做可使全体学生都动起来,让其“有事能做”,“有事可做”,“有事愿做”。充分调动学生的积极性。 二、说教学方法和学法 “师生共同探究式”教学模式,这种模式中,师与生的关系是平等的。具体指在教师的指导和安排下,将学生分为几个小组,每一小组针对某一主题开展调查研究、收集资料、整理资料。也就是说本节课中教师的“教”,主要是在课外,而在课堂教学过程中,以班会的形式开展教学,教师留给了学生才华展现的机会。 三、说教学过程 ⒈资料准备
水环境化学复习题
水环境化学复习题 7. 腐殖质分为哪些种类,通过哪些途径对水质产生影响? 8. 简述生物富集的概念和影响因素,并说明生物富集的生态环境意义。9. 说明辛醇/水分配系数的概念和作用。 10. 亨利常数的表达方式有哪些?怎样计算亨利常数?11. 葡萄糖的氧化反应式为:C6H12O6 + 6O2 =6CO2 + H2O 计算100 mg/L的葡萄糖完全氧化的理论耗氧量。 12. 某废水的BOD5为250 mg/L,其最终BOD为380 mg/L,试求其降解速率常数。 13 .某河段流量为Q = 2 160 000 m3/d, 流速为46 km/d,T=13.5℃,耗氧系数k1=1.14 d-1,复氧系数k2=1.85d-1,起始断面排污口排放的废水量为8×104 m3/d,废水含BOD5为500 mg/L, DO为0,上游河水BOD5为0,DO为8.95 mg/L。求排污口下游10 km处河水的BOD5和氧亏值以及极限溶解氧出现的距离。 14 .某芳烃类有机污染物的分子量为192,在水中的溶解度为0.05 mg/L,试估算其辛醇/水分配系数(kow)及在鱼体中的生物富集系数(logBCF)。 15 .某种鱼对水中的持久性污染物X的吸收速率常数ka为14.5h-1,鱼体消除X的速率常数ke为2.5×10-3h-1;若X在鱼体中的起始浓度为0,在水中的浓度保持不变,且实验期间鱼体体重保持不变。计算X在鱼体内的富集系数及其浓度达到稳态浓度95%时所需要的时间。
16 .已知二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)在25℃时的饱和蒸汽压为82 mmHg,在水中的溶解度为8700 mg/L,计算在该温度下四氯化碳从6.5 cm厚水层中挥发的半衰期。十、水中的重金属 1. 天然水体中的重金属大约有几种存在形态? 2. 影响水中重金属存在形态的因素有哪些? 3. 影响水中重金属毒性的因素有哪些?它们都如何影响重金属的毒性? 4. 何谓金属元素在水环境中的迁移?有哪些迁移基本类型? 5. 元素在地表环境中迁移的特点有哪些? 6. 影响元素在地表环境中迁移的因素是什么? 7. 有哪些因素可以影响沉积物中的重金属向上覆水中释放? 8. 沉积物中的金属有哪些存在形态?9. 如何评价沉积物中重金属的生物有效性?十一、配位解离平衡 1、决定络合物稳定性的因素在哪几方面? 2、水环境中常见无机配位体和有机配位体有哪些? 3、水环境中的金属离子与配位体络合的一般规律如何? 4、Cl-对金属离子的络合作用有何特点? 5、OH-对金属离子的络合作用有何特点? 6、腐植质对对重金属离子迁移转化有何影响? 7、举例说明EDTA在水产养殖上的应用?十二、溶解与沉淀 1.天然水体中的溶解和沉淀平衡的复杂性表现在哪里? 2.难溶金属氢氧化物的溶解度与pH的关系如何? 3.解释图12—2中的3条直线与一条曲线各表示什么意思? 4.如何绘制氢氧化亚铁与碳酸亚铁溶解度与pH的关系图?
化学与环境保护
化学与环境保护 篇一:化学与环境保护论文 化学与环境保护 从环境保护出发,介绍了环境污染的现状、防治方法及我国环境污染防治取得的成绩,综述了绿色化学的定义、特点及研究内容。指出绿色化学是近年来国际上普遍提倡和开展的研究课题,绿色化学的发展能节约能源,减少环境污染,将成为可持续发展战略的核心内容。 人类在改造自然创造物质财富的进程中,特别是20世纪,随着有机化学工业的发展,石油、天然气生产的急剧增长,化工污染越来越突出,环境问题日趋严重。不可否认,环境科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步做出了巨大的贡献,化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但另一方面,由于只注意经济的发展而忽视了环境保护,污染环境和危害人类健康的事件接连发生。在水体方面,1956年。日本熊本县水俣湾被化工厂排放含汞废水污染,诱发水俣病,使一些人四肢麻木、精神失常、一会儿酣睡、一会儿兴奋异常,惨痛而死。而大气方面,有马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件。原因就是燃煤产生的二氧化硫转化成硫酸雾,导致人们胸闷、咳嗽、呕吐,年老体弱者因而死亡。环境污染给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁。如何保护我们赖以生存的自然环境,实现人与自然的协调发展,已经成为世界各国共同关注和思考的问题。
2.环境污染与治理 2.1水污染及治理 水是一切细胞和组织的重要成分,是构成自然界一切生命的重要物质基础,是名副其实的生命之源。由于人类大规模的生产活动,使某些有害物质进入水体,引起天然水体发生物理和化学上的变化,造成水污染。水污染按污染物质的类型可分为:病原体污染、需氧物质污染、植物营养物质污染、石油污染、热污染、有毒化学物质污染、无机物污染、放射性污染。 在水污染防治技术上,我国科技工作者通过不懈努力,取得了一定的成果。历时五年的“甲基汞污染综合防治与对策研究”取得可喜成果;“长江中下游浅水湖生态渔业研究”通过了专家鉴定;无磷洗衣粉的研制生产??为水资源保护与可持续利用做出了积极贡献。 2.2大气污染及治理 排放到大气中的污染物有二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等。大气污染来源主要有三个方面:一是生活污染源,包括饮食或取暖时燃料向大气中排放的有害气体和烟雾;二是工业污染源,包括火力发电、钢铁和有色金属冶炼、各种化学工业给大气造成的污染;三是交通污染源,包括汽车、飞机、火车、轮船等交通工具的烟煤、尾气排放。人类活动导致全球大气层的主要变化及环境问题可以归结为三个方面:一是大气中温室气体的增加导致气候变化,二是大气臭氧层破坏形成臭氧层空洞,三是酸雨和污染物的越
环境化学作业答案
绪论1、如何认识现代环境问题的发展过程? 答:环境问题不止限于环境污染,人们对现代环境问题的认识有个由浅入深,逐渐完善的发展过程。 a 、在 20 世纪 60 年代人们把环境问题只当成一个污染问题,认为环境污染主要指城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声污染。对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视,明显没有把环境污染与自然生态、社会因素联系起来。 b 、 1972 年发表的《人类环境宣言》中明确指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度,而且表现在对生态的破坏和资源的枯竭;也宣告一部分环境问题源于贫穷,提出了发展中国家要在发展中解决环境问题。这是联合国组织首次把环境问题与社会因素联系起来。然而,它并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径,没明确解决环境问题的责任,没强调需要全球的共同行动。 c 、20 世纪 80 年代人们对环境的认识有新的突破性发展,这一时期逐步形成并提出了持续发展战略,指明了解决环境问题的根本途径。
d 、进入20 世纪 90 年代,人们巩固和发展了持续发展思想,形成当代主导的环境意识。通过了《里约环境与发展宣言》、《 21 世纪议程》等重要文件。它促使环境保护和经济社会协调发展,以实现人类的持续发展作为全球的行动纲领。这是本世纪人类社会的又一重大转折点,树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。 2、怎样理解人类活动对地球环境系统的影响? 答:地球环境系统即为生物圈,生物圈有五大圈层组成:大气圈水圈、生物圈、土壤圈、。这五大圈层受到人类影响,也就影响了整个地球环境系统。例如: 大气圈:人类的工业化,是的矿物质燃料使得CO2、SO2等气体大量进入大气中使得大气吸收的地面的长波辐射增多,形成保温层,这就是我们说的。 生物圈:人类的砍伐,屠杀野生动物,造成的破坏,食物链的断裂或减少,是的的物质循环,能量流动受到影响,造成灾害,各种的恢复力减弱,抗破坏力减弱。 土壤圈:树木的砍伐造成,人们盲目施肥,造成 水圈:水的污染就不用说了 :人类活动的原因引发,腐蚀,砍伐造成风沙肆虐,风化现象加剧。
高中化学必修二《环境保护与绿色化学》【创新教案】
第二节化学与资源综合利用、环境保护 第二课时环境保护与绿色化学 教材分析 地位与作用: 本节课为人教版必修二第四章第二节,是高中化学必修模块的最后一节,以化学与可持续发展为主题,站在资源利用和环境保护这一角度,进一步阐明化学和人类可持续发展的关系,是上节内容进一步深化。人类从自然界获取全部的能源,其中的大多数属于不可再生的资源。人类要实现可持续发展的同时,不仅要注重资源开发,而且要做到资源的合理开发和利用,同时我们还应做好环境的保护。而化学不仅对资源的合理开发起到指导作用,同时在资源的综合利用以及环境保护方面也有重要意义。为此,教材在安排学习第一节内容之后,紧接着又安排了第二节内容,为的就是让学生在第一节课的学习基础上,通过这节课的学习增强环保意思,增强自身再扔,同时对“绿色化学”与可持续发展有一个全面的认识。 本课内容分两个主题,主题1首先是让学生在做社会调查和资料收集整理的基础上,意识到环境污染的严重性和环境保护的紧迫性,并让学生对常见的环境污染进行交流与讨论,找出相关污染的来源、危害及防治措施。主题2则建立在学生了解已有环境知识的基础上,在讨论中认识环境污染的预防(绿色化学)的相关知识与科学方法,从而逐步形成绿色化学的观念。 教学目标 ㈠、知识与技能 1. 了解当今存在的主要环境问题,知道环境污染的几种类型及防治,及其危害。 2. 能描述出绿色化学的含义,树立绿色化学的观念。 3. 通过环氧乙烷制备讨论,认识化学反应在制造新物质方面的作用以及新物质的合成对人类生活的影响。、 4.以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例,体会化学对环境保护的意义 ㈡、过程与方法: 1、通过收集、调查、发言,培养学生团结合作、科研实践、组织表达等能
水环境化学作业图文稿
水环境化学作业 文件管理序列号:[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
水环境化学作业(2) 一、解释下列名词: 分配系数215;标化分配系数;生物浓缩因子;亨利定律常数;直接光解227;间接光解;光量子产率;生长物质代谢和共代谢232。 二、简答题 1、某水体中Fe2+为56mg/L,Fe3+为56μg/L,试求水体的pE值。若与该水体平衡的氧分压为10-10大气压,当水体pH为9和6时,能否将 Fe(Ⅱ)氧化为Fe(Ⅲ) 2、什么是决定电位水体中起决定电位作用的物质是什么 三、计算题 1、在厌氧消化池中和pH=7.0的水接触的气体含65%CH 4和35% CO 2 ,计算 PE和Eh。24 2、从湖水中取得深层水水样,其pH=7.0,含溶解氧浓度0.32mg/L,计算其pE和E值.23 3、某废水中Cu2+含量为5.0mg/L,经EDTA处理后,未络合EDTA为200mg/L,体系pH =11,计算后回答反应平衡时,Cu的存在形式。(已知 Cu2+ +Y4-==CuY2-, K=6.3X1018, EDTA分子量为372。) 4、某水体中含有300mg/L的悬浮颗粒物,其中70%为细颗粒 (d<50μm),有机碳含量为10%,其余的粗颗粒有机碳含量为5%。已知苯并[a]芘的K ow 为106,请计算该有机物的分配系数。27 5、一个有毒化合物排入至pH=8.4,T=25°C水体中,90%的有毒物质被悬浮物所吸着,已知酸性水解速率常数Ka=0,碱性催化水解速率常数 K b =4.9×10-7L/(mol·d),中性水解速率常数K h =1.6d-1,请计算化合物的 水解速率常数。28
环境保护与绿色化学教案
课题环境保护与绿色化学 教学目标 知识与技能 1、了解一些环境保护的知识及“绿色化学”的思想; 2、通过收集、调查、发言,培养学生团结合作、科研实践、组织表达等能力。 过程与方法 1、课前学生对学习内容进行社会调查和查阅相关资料; 2、课堂中,学生根据准备的材料进行发言,讨论。 情感、态度与价值观 通过参加环境教育活动,学习一些环境知识,增强环境保护意识,树立主人翁社会责任感,体会化学与社会发展的关系。 教学重点增强环境保护意识,体会化学与社会发展的关系。 教学难点课前资料的收集与整理。 课前准备1、提前一周印发阅读材料,布置学生分组进行调查,收集资料,访问身边的人群,为课堂的讨论发言做好充分准备。 2、小组长负责召集成员进行原始材料的收集和分类整理,准备发 言内容。 3、材料可以是图片、文字(报刊杂志,复印材料等)、实物、影 片等。 教学过程 一、创设情境,引入课题 1、播放幻灯片《森林狂想曲》
这是一幅多么迷人的自然美景。然而,如今的地球正在遭受着前所未有的灾难 2、播放幻灯片《环境污染》 (边播放边讲解)大气污染加剧、水污染严重、赤潮、酸雨、臭氧空洞、固体废弃物与日俱增、温室效应、水土流失、土地沙漠化……。生存环境的日益恶化,严重威胁着人类的健康和生命,于是,全人类大声疾呼:“Save Our Soul”,(拯救生命),保护地球,保护环境。 3、播放幻灯片《环境保护与绿色化学》 [引言]纵观历史,从使用火到水、木材、煤、石油、天然气等资源,人类能源的来源全部都是从自然界中得到,仅仅注重资源开发是远远不够的,人类要实现可持续发展,必须做到合理开发资源,最大限度地利用好资源,还要保护好环境,而化学不仅在资源的开发和综合利用上发挥重要的作用,在环境保护方面也大有用武之地。 [展示]幻灯片《大气环境和水环境监测》 要了解环境的污染情况,消除和控制污染以及研究污染物的存在、分布和转化规律,就需要对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定,提供可靠的分析数据。化学工作者承担着繁重的环境监测工作。 二、组织学生发言、讨论,了解一些环境污染及防治措施知识 [引言]俗话说:“明枪易躲,暗箭难防”。难防,不等于不触防。隐藏在我们身边的无形杀手究竟是什么?下面请第一小组同学代表给大家讲讲。 [问题1] 居室污染的来源、危害及防治措施。 [学生活动]讲述居室污染的来源、危害及防治措施。
大连理工大学-环境化学-所有作业答案
绪论部分: 2、简述环境问题的分类?(10分) 答:环境问题是多方面的,但大致可分为两类:原生环境问题和次生环境问题。由自然力引起的为原生环境问题,也称为第一环境问题。由于人类生产和生活引起生态系统破坏和环境污染,反过来又危及人类自身和生存和发展的现象,为次生环境问题,也叫第二环境问题。原生环境问题和次生环境问题很难截然分开,它们之间常常存在着某种程度的因果关系和相互作用。 4、什么是环境化学,学习环境化学有什么意义?(10分) 答:环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。 意义:用来掌握污染来源,消除和控制污染,确定环境保护决策,以及提供科学依据诸方面都起着重要的作用。 5、简述环境化学的分支学科。(10分) 答:主要包括6类。 ①环境分析化学:是研究化学品的形态、价态、结构、样品前处理和痕量分析的学科。 ②环境污染化学:大气、水体和土壤环境化学,元素循环的化学过程。 ③污染控制化学:主要研究与污染控制有关的化学机制及工艺技术中化学基础性问题。 ④污染生态化学:是研究化学污染物在生态系统中产生生态效应的化学过程的学科。 ⑤环境计算化学:主要利用有效的数学近似以及电脑程序计算分子的性质。 ⑥环境生物化学:是研究环境化学品对生命影响的学科。 第一章: 1、地球环境主要由哪些圈层构成?英文单词?各之间有什么联系?各有哪些性 质?(10分) 答:地球环境主要由大气圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)、土壤圈(pedosphere)、岩石圈(lithosphere)和生物圈(biosphere)构成。 联系:大气圈、水圈、土壤圈和生物圈共同组成了地球环境系统,每个圈层都离不开
石油华东《环境化学》2015年秋学期在线作业(二)答案
《环境化学》2015年秋学期在线作业(二) 单选题多选题 一、单选题(共11 道试题,共44 分。) 1. 下列说法正确的是( ) . 环境化学是研究化学物质在环境中的运动规律及其对生物、生态的影响的科学 . 环境化学所研究的环境本身是一个多因素的开放体系,变量多、条件复杂,化学原理根本不能运用 . 污染物是环境化学研究的对象,是生产、生活中的无用甚至是有毒有害物质 . 污染物按受影响的环境要素可分为大气污染物、液体污染物和土壤污染物等 -----------------选择: 2. 2,5-二甲基呋喃在蒸馏水中将其暴露于阳光中没有反应,但是它在含有天然腐殖质的水中降解很快,这是因为2,5-二甲基呋喃发生了 . 直接光解 . 敏化光解 . 氧化反应 . 共代谢 -----------------选择: 3. 某些污染物可能通过食物链的传递产生积累放大作用,这是( )的一种重要表现形式。. 物理迁移 . 机械迁移 . 物理化学迁移 . 生物迁移 -----------------选择: 4. 水体中常见的吸附等温线有三类,能给出饱和吸附量的等温线是 . F型 . L型 . H型 . W型 -----------------选择: 5. 目前已知的毒性最强的化合物是 . T . 六六六 . 2,3- . 2,3,7,8-四氯二苯并二恶英 -----------------选择: 6. 对水中铬下列哪种说法是不正确的是 . 水体中铬主要以三价和六价铬的化合物为主 . 电镀废水中三价铬的毒性由于氧化成六价铬而增大 . 铬可以形成与甲基汞类似的甲基化物 . 与六价铬相比,三价铬容易以可溶形式存在 -----------------选择:
环境化学作业
1、名词解释:环境污染;环境效应;环境污染物。 2、污染物的迁移和转化?污染物迁移的主要形式。 3、大气层可分为四层,说明每一层的特点。 4、逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响? 5、影响大气中污染物迁移的主要因素是什么? 6、大气中有哪些重要的吸光物质?吸光特征是什么? 7、大气中有哪些重要的自由基?其来源如何? 8、大气中的含氮化合物?说明它们的天然和人为来源及对环境的污染? 9、叙述大气中NO转化为NO2的各种途径? 10、大气中有哪些碳氢化合物?它们可发生哪些重要的光化学反应? 11、解释污染物与产物的日变化曲线,并说明光化学烟雾产物的性质与特征。 12、说明烃类在光化学烟雾形成过程中的作用和有机物在光化学反应中活性顺序。 13、在一封闭体系中含有丙烯、NOx和空气,在模拟太阳光的人工光源照射下进行模拟大气光化学反应。写出四种主要的二次污染物,以及反应方程式。 14、简述SO2氧化的几种途径。 15、大气颗粒物分类;大气颗粒物的三模态;大气颗粒物有哪些表面性质? 16、论述酸雨的形成机理及影响酸雨形成的因素 17、温室效应和温室气体? 18、以F-12(CF2Cl2)为例说明O3层破坏的原因及机理反应 19、什么是优先污染物?水中优先控制污染物中的重金属及其化合物有? 20、水中有机污染物和金属污染的分布和存在形态? 21、酸度和碱度的测定及表示方法。 22、什么是自养生物、异养生物?水体富营养化? 23、计算在25℃时O2和CO2在水体中的溶解度 24、在一个pH6.5、碱度1.6mmol/L的水体中,若加入碳酸钠使其碱化,问需加多少的碳酸钠才能使水体pH升至8.0。若用NaOH进行碱化,又需加多少碱? 25、叙述天然水体中存在哪几类颗粒物? 26、表面吸附作用、离子交换吸附作用和专属吸附作用? 27、根据腐殖质在溶液中溶解度不同划分为哪几类? 28、叙述水中颗粒物以哪些方式进行聚集? 29、诱发沉积中重金属释放的主要因素。 30、影响吸附的因素? 31、电子活度;天然水的pE和决定电位 32、天然水中有哪些无机、有机络合物? 33、水中有机物有哪些迁移转化过程 34、在一pH10.0的SO42--HS-体系中(25℃),其反应为: SO42-+9H++8e-HS-+4H2O(l)(E0=0.251V) (1)pE0 (2)如果体系化合物的总浓度为1.0×10-4mol/l,写出HS-、SO42-的logc-pE关系式。 35、已知CHCl3的蒸汽压为1.0×105Pa,25℃在水中的溶解度为4000mg/L。试分别计算出亨利定律常数K H和K H’。(CHCl3的分子量为119.4) 36、土壤有哪些组分? 37、土壤中的空气与大气的异同点? 38、什么是盐基饱和度?比较土壤阳、阴离子交换吸附的主要作用原理与特点 39、什么是土壤的活性酸度和潜性酸度? 40、举例说明土壤的缓冲作用
水环境化学练习题(整理好)
1写出天然水体的八大离子 2从环境化学角度综合分析我国酸雨的地域分布和形成过程。 15、说明酸雨形成的原因。(1) 大气中的SO2和NOx经氧化后,溶于水形成H2SO4、HNO3和HNO2等酸性物质;其它气态或固态物质进入大气,对降水的pH也有影响。(2) 酸雨中,H2SO4约占60~65%,它主要来源于火山爆发的大量硫化物和悬浮物、自然水域表面释放的酸性化合物,以及人为燃烧产生的硫氧化合物。(3) 酸雨中,HNO3和HNO2约占30%,主要来源于汽车尾气排放和人为燃烧产生的NOx,以及大气中的N2经过雷电而转化成的NOx,此外土壤中的NO3-通过还原等作用也可生成NOx。(4)酸雨中,盐酸约占5%,主要来源于一些化工厂和焚烧垃圾,以及矿物燃料燃烧而产生的HCl气体。(5)酸雨中,有机酸约占2%,主要来源于人为燃烧产生的碳氧化合物,以及天然源的一些植物和森林排放等。 3持久性有机污染物(POPs)。 4简述酸雨的来源、形成制约因素与危害 5含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH值为8.0,请算出水中剩余镉离子的浓度。(已知CdS的溶度积为7.9*10-27,饱和水溶液中H2S浓度保持在0.1mol/L,H2S离解常数K1=8.9*10-8,K2=1.3*10-15) 6水环境中污染物的光解过程可分为___直接光解____、___敏化光解____、__氧化过程_____三类。 7组成水中酸度的三类物质为__强酸_____、__弱酸_____、__强酸弱碱盐_____。 8水环境中胶体颗粒的吸附作用可分为___表面吸附____、__离子交换吸附_____、__专属吸附_____。 9水中有机污染程度的指标是什么?并分别加以说明。 答:水体中有机污染物的种类繁多、组成复杂,现代分析技术难以分别测定它们的含量。因此,只能利用它们共同的特点,用一些指标间接反映水体中有机物的污染程度。常见的指标有:溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量。 10试述有机配体对重金属迁移的影响 (1)影响颗粒物对重金属吸附能力; (2)影响重金属化合物的溶解度。 11天然水中的总碱度= 12有机污染物一般通过分配、挥发、水解、光解、生物富集和降解等过程进行迁移转化。 13正常水体中其决定电位作用的物质是溶解氧_;厌氧水体中决定电位作用的物质是有机物。 14_ TP _、_ TS __和_ DO _常作为衡量水体富营养化的指标。 15达分配平衡时,Kow 称为有机物的辛醇-水分配系数。 16请简述诱发重金属从水体悬浮物或沉积物中重新释放的主要因素。 17
养殖水环境化学习题
各章复习思考题及综合性模拟题 参考答案 第一章 一、名词解释 1、水质:水及其中杂质所共同表现出来的特征。 2、水质系:水和其中杂质所组成的一切复杂体系。 二、问答题(答题要点) 1、为什么说天然水是包含各种杂质的溶液或浊液? 答:天然水中溶解了多种盐类、气体和有机物,而且还含有泥沙、粘土颗粒、浮游生物、有机碎片等悬浮物质,所以说天然水是包括各种杂质的溶液和浊液。 2、水生生物与水、水质有何密切关系?(可问老师) 答:主要从水生生物生长、繁殖等与水、水质的关系及养殖生产的产量、质量与水、水质的关系这两个方面另以阐述。 第二章 一、名词解释 1、硬度:单位水体中所含二价和二价以金属离子的总量为水的硬度。 2、暂时硬度:水中的钙、镁的碳酸氢盐在煮沸后即分解成碳酸盐沉淀析出,故相应的硬度又称暂时硬度。 3、永久硬度:钙、镁的硫酸盐、氯化物等,用一般的煮沸方法不能把它们从水中除去,所以又称永久硬度。 4、电导率:在相距1cm用惰性金属制成的平行电极间,电解质溶液有1cm2面上所具有的电导,称为电导率。P32 5、离子活度:离子的有效浓度。P30 6、水的透明度:把透明度板沉入水中,至恰好看不见板面上的白色,此时水的深度即为水的透明度。 7、温跃层:温度随深度增加而迅速降低的水层。 8、水温的正分层:指夏季的上层温度高,下层温度低的分层情况。 9、水温的逆分层:指冬季的上层温度低,下层温度高的分层情况。 10、水温的全同温:指春秋季的上下层温度几乎相同的情况。 二、问答题(答题要点) 1、水的硬度如何分类? 答:单位水体中所含Ca2+、Mg2+的总量称为水的总硬度,按照造成硬度的阳离子的不同,硬度又可分为钙硬度和镁硬度。考虑阴离子组成,硬度可分为碳酸盐硬度(其中钙、镁的碳酸氢盐标定的硬度又称暂时硬度)和非碳酸盐硬度(又称永久硬度)。 2、硬度的常用单位有哪三种?这些单位之间如何相互换算? 答:常用单位有:mmol(1/2 Ca2+,1/2 Mg2+)·L-1;德国度(0H G)和mg(CaCO3)·L-1三种。 换算关系:1 mmol(1/2 Ca2+,1/2 Mg2+)·L-1=2.804 0H G=50.05 mg (CaCO3)·L-1。 3、鱼池水硬度变化与水生生物的呼吸作用和光合作用有何关系?答:光合作用和呼吸作用会引起鱼池水硬度变化:光合作用使硬度减小,呼吸作用使硬度增大。 4、盐度小于24.9的海水,密度最大时的温度比冰点高,在冰下可以保持高于冰点温度的水层;在盐度为24.9的海水中密度最大时的温度与冰点相同:(24.9‰、-1.350C),纯水在3.980C时密度最大。 5、何谓硫酸盐的还原作用?发生硫酸盐还原作用的条件是什么?P56 答:在缺氧环境中,各种硫酸盐还原菌可把SO42-还原成硫化物,这一过程称为硫酸盐的还原作用的,其发生的条件是:(1)缺乏溶氧;(2)有丰富的有机物;(3)SO42-的含量(4)有微生物的参与。 6、硫元素在水体中有哪些转化作用? 答:硫元素在水体中的转化作用有:氧化作用、还原作用、化学沉淀或吸附沉淀和同化作用及蛋白质分解作用。 7、硫化氢在总硫化物中占的比例与哪些因素有关?为什么pH值降低的毒性增强?P56 答:H2S在总硫化物中占的比例主要与水温、pH值等有关,在硫化物的三种存在形式中,H2S毒性最强,pH下降,硫化氢在总硫化物中占的比例增加,毒性也随之增强。 8、养殖生产中可采取哪些措施防止硫化氢的生成及其毒害作用?P57 答:主要措施有:(1)促进水体垂直流转混合,打破其分层停滞状态,避免底泥、底层水发展为厌气状态。(2)尽可能保持底质、底层水层中性、微碱性(pH值8左右),极力避免底质、底层水呈酸性。(3)施用铁剂,提高底质、底层水中铁含量。(4)避免大量SO42-进入养殖水体。 9、为什么Fe2+、Fe3+、石灰水、黄泥水均可降低水中硫化物的毒性?P57 答:Fe2+、Fe3+可使硫化物转化为硫和硫化亚铁沉淀,黄泥含铁离子也具有此作用,而石灰水会增大水的pH值,降低硫化氢含量,而且石灰水及铁剂也有催化硫化物的效果,所以Fe2+、Fe3+、石灰水、黄泥水均可降低水中硫化物的毒性。 10、光照强度与浮游植物的生长关系? 答:(1)光照强度过高,抑制浮游植物生长;(2)光照强度适宜,在其他条件合适时,浮游植物可以正常生长;(3)光照强度太弱,浮游植物无法生长。 11、一定压力下,天然水的冰点下降与哪些因素有关? 答:一定压力下,天然水的冰点下降与水中溶质的浓度有关,浓度越大,冰点下降值越大,其间关系为:△T f=K f m a。 12、密度最大时的温度与海水盐度呈什么关系? 答:天然水最大密度时的温度随盐度的增加而下降。 13、为什么天然水结冰从表层开始,底层水温可保持在冰点以上?答:天然淡水盐度小于24.695‰,最大密度时的温度高于冰点,在最大密度时的温度以上降温时,其密度逐渐增大,产生垂直对流,直到达到最大密度时的温度,再继续降温,使表层水密度小于下层水,不能产生垂直对流,直到表层结冰,而底层水温仍可保持在冰点以上。 14、为什么海水较难结冰,而且结冰后冰下的水温比淡水冰下的水温低得多? 答:海水含盐量比淡水高,由于冰点下降,其冰点比淡水低,海水盐度大于24.695‰,密度最大时的温度比冰点低,表层海水温度降低,其密度一直在增大,如果下层海水温度高于表层,则垂直对流就一趟在进行,而且温度越趋于最大密度时的温度,垂直对流就越剧烈,即使海水表层已结冰,但冰下的海水也没有到最大密度时的