2022-2022研究生环境化学期末试题

2016-2017年度第一学期

研究生《环境污染化学》期末试题

论述题（每题20分，共5题）

1、请谈谈样品前处理在环境分析中的地位和作用。你所知道的环境样品前处理方法有哪些？请选择你可能用到或感兴趣的一种，谈谈其原理、实验步骤、应用现状并进行评述。

答：环境分析样品前处理技术是环境分析化学的重要组成部分，是当代环境分析的一个前沿课题。通常，环境分析试样具有以下一些特点：(1)样品来源广泛；(2)样品组成复杂；(3)样品中分析对象的含量低；(4)样品的稳定性差。鉴于环境分析试样的以上特点，一个完整的样品分析大致包括样品采集、样品处理、分析测定、数据处理、报告结果等五个步骤。统计结果表明，上述步骤所需时间各占全部分析时间的百分率为：样品采集 6.0 %；样品处理61.0 % ；分析测定 6.0 %；数据处理与报告27.0 % 。其中，样品处理所需的时间最长，约占整个分析时间的三分之二。通常完成一个样品的测试只需几分钟至几十分钟，而样品的预处理却要消耗几小时甚至几十小时。对于组成复杂的环境样品，繁琐的前处理步骤显然不能满足分析的需要。快速、简便、自动化的前处理技术不仅可以省时、省力，而且可以减少由于不同人员的操作及样品多次转移带来的误差，对避免使用大量溶剂及减少对环境的污染也有深远的意义。

环境样品前处理的方法有：固相萃取法(Solid Phase Extraction, SPE)，固相微萃取(Solid Phase Micro-extracion，SPME)，超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE) ，液膜萃取法(Supported Liquid Membrane，SLM)，微波萃取(Microwave Extraction，ME) 等。

如：超临界流体萃取是利用超临界流体(Supercritical Fluid ，SCF)作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和提纯的目的。CO2

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是目前用得最普遍的超临界流体萃取剂。在用于物质的萃取分离时，超临界流体兼具液体和气体的优点：密度较大，与液体相似，所以与溶质分子的作用力强，易于溶解其它物质；粘度较小，与气体接近，所以传质速率很高；加之表面张力小，很容易渗透固体颗粒，并保持较大的流速，可以使萃取过程高效、快速地进行。以超临界流体萃取联机测定技术处理分析一个样品仅需几十分钟，而且还避免了样品转移的损失，对减小误差、提高测定的灵敏度和精确度具有重要意义。与传统的索氏萃取和超声萃取相比，超临界流体萃取使用的有机溶剂少；对许多有机物的萃取回收率更高。目前超临界流体萃取的应用范围仍然有限，难以应用于极性较强的物质。如何将其应用范围从非极性、弱极性物质扩大至极性甚至离子型物质，这是超临界流体萃取技术中需要进一步研究的一个课题。超临界流体萃取技术由于高效、快速、后处理简便等特点，在近年来得到了广泛的应用。它的应用范围包括地球化学和石油地质、聚合物工业、商品检验及卫生检验、纺织工业、制药工业等等。此外，它几乎可用于所有环境样品的分析，但主要以处理固体样品为主。该技术在多环芳烃(PAHs) 、多氯联苯(PCBs) 、二噁英(Dioxins) 、农药、酚类、有机胺、石油烃等污染物的分离分析中都得到了广泛应用。

2、你如何看待新型有机污染物（PPCPs）所引起的污染问题？你认为在这一方面应开展哪些研究工作？

答：PPCPs种类繁杂，包括各类抗生素、人工合成麝香、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药、发胶、染发剂和杀菌剂等。作为人类生活的必需品，PPCPs的生产和消费量十分巨大。巨大的生产消费量，导致环境中PPCPs残留日趋严重。近年来，国内外已经报道了一些PPCPs在土壤环境中的残留情况，其中残留浓度较为显著的主要有抗生素和人工合成麝香等。土壤环境中人工合成麝香的主要来源包括污水灌溉、污泥利用、大气沉降和垃圾填埋等。现有的处理工艺并不能完全去除PPCPs，因此在未来应该改进现有的工艺以提高PPCPs的去除效率。PPCPs在环境中的质量浓度非常低所以必须改进现有的检测分析技术以便可以检测到更多种类的PPCPs。在研究PPCPs的去除效率时可以建立预测模型去除动力学模型通过模型计算来预测去除效果。目前研究重点集中在12 000种PPCPs物质中的极少数具有较高生物活性的物质（所占比例<1~2% ）。对惰性物质的研究很少，但是惰性物质易挥发会引起空气污染。因此未来的研究不应仅局限于PPCPs中的活性物质，另外关于PPCPs对环境影响的机理和风险评价的研究应该加强需要环境学科和医学学科的合作。

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3、持久性有机污染物（POPs）具有哪些特点？请简述其在环境中的行为。

答：持久性有机污染物（POPs）:是指通过各种环境介质（大气、水、生物体等）能够长距离迁移并长期存在于环境，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。其具有的特点：

①.毒性极强；

②.极难降解；

③.滞留时间长，能导致全球性的传播；

④.沿食物链浓缩放大，产生致癌、致畸、致突变；

⑤.对人类的影响会持续几代，对人类生存繁衍和可持续发展构成重大威胁。

其在环境中主要有：第一，蓄积性。就是它能够长期的在环境里存留，一般来讲在化学成份里它有氯，在有机碳的化合物结构里加上氯原子，这个化合物的稳定性就要增加很多。当然，它对整个生态系统也好，对人体健康的威胁也好都会长期的存在。第二，收放性。它的特点是通过食物链可以逐级的放大，也就是说在自然环境里大气、水、土壤里可能有很低浓度的时候，甚至监测不出来这个浓度，但是它可以通过大气、水、土壤进入植物或者低等的生物，然后逐级对营养级放大，营养级越高蓄积越高，人是最高的，最后对人造成很大的影响。第三，对于Pops来说就是它的半挥发性，就是它有一定的挥发程度，这个特性决定了它可以在全球转运，而且它可以长距离的转运到一些地区，就是根本就没有Pops生产使用的地区，但是由于它长途的转运，可以转到那个地方去。第四，它的健康和生态的影响是很严重的。目前关于流行病学研究的证据还不是很足够，但是已经有很多的迹象表明它对生态也好，对人体健康的影响也好都是很严重的，下面说一下对人类的危害：一类是对儿童的出生体重的影响，可能会使人类婴儿的出生体重降低，发育不良，骨骼发育的障碍和代谢的紊乱，都可以对人的一生产生影响；第二类是对神经系统，注意力的紊乱、免疫系统的抑制；第三类是对生殖系统的危害。还对人体的内分泌系统有着潜在的威胁，导致男性的睾丸癌、精子数降低、生殖功能异常、新生儿性别比例失调，女性的乳腺癌、青春期提前等，不仅对个体产生危害，而且对其后代造成永久性的影响

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；第四类对癌症的影响。

4、（二选一）（1）什么是光催化降解？如何设计完成一项有关某材料的光催化降解实验？请写出具体的实验内容。（2）设计实验研究某种污染物在环境中的吸附行为。请写出具体的实验内容。

（1）答：光催化降解是利用辐照、光催化剂在反应体系中产生的活性极强的自由基，再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程污染物全部降解为无机物的。该技术由于处理彻底、可利用太阳光降解处理成本，有望称为污水处理最有前途的方法之一。

关于如何设计完成一项有关某材料的光催化降解实验，如下就是自己查到的一个实验设计：光催化降解染料甲基橙

实验设计大致分如下几部分：目的要求、实验原理、仪器试剂、实验步骤、数据分析。在此目的和原理就不赘述了。只说实验步骤，如下：

1、了解可见光分光光度计的原理与使用方法，参阅有关教材及文献资料。

2、2、调整分光光度计零点打开722型分光光度计电源开关，预热至稳定。调节分光光度计的波长旋钮至462nm。打开比色槽盖，即在光路断开时，调节“0”旋钮，使透光率值为0.取一只1cm比色皿，加入参比溶液蒸馏水，擦干外表面（光学玻璃面应用擦镜纸擦拭），放入比色槽中，确保放蒸馏水的比色皿在光路上，将比色槽盖合上，即光路通时，调节“100”旋钮使透光率值为100%。

3、四基橙光催化降解

进行光催化反应实验时，首先向反应器内加入10mL的1000 mg/L的甲基橙贮备液，并加480mL水稀释，配成500mL的20 mg/L的甲基橙溶液，然后加入0.2g纳米TiO2催化剂，磁力搅拌使之悬浮。避光充空气搅拌30min，使甲基橙在催化剂的表面达到吸附/脱附平衡，移取10mL溶液于离心管内。然后开通冷却水，并开启淘汰进行光催化反应25min，每隔5min移取10mL反应液，经离心分离后，取上清液进行可见分光光度法分析。采用722型可见分光光度计，通过反应液的吸光度A测定来监测甲基橙的光催化脱色和分解效果。在0—20 mg/L范围内，甲基橙溶液浓度与其462nm处的吸收什呈极显著的正相关（相关系数达0.999以上）。再试验后进行数据处理和结果讨论。

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5、结合自己的研究方向谈谈环境化学内容在本研究领域有哪些应用？有哪些新的结合点和发展方向？

答：伴随着社会的进步和科学技术的研发，在社会环境化学和有机合成的联系已经密不可分，尤其是在“绿色化学”提出后，二者之间的联系更是成为科学讨论和探究的重点。尽管“绿色化学”这个词经常出现在政府的报告、媒体的言论以及研究机构的研究人员的研究论文中，但是许多人对这时髦的新鲜词汇却没有真的的深层次了解，甚至还将其与环境保护、可持续发展混为一谈。这不得不需要专业的人才对绿色化学的知识进行普及。绿色催化剂具有无毒、无害、选择性好、催化活性高、反应条件溫和、不产生环境污染等共性，并且因此成为了当代21世纪研究绿色化学的主要课题。绿色化学也称可持续的化学。绿色化学就是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除实验或生产对人类健康和环境有害物质的科学。

（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。）

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