1、环境化学课后答案第一章 绪论1如何认识现代环境问题的发展过程？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
2、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你对于氧、
3、碳、氮、磷、硫几种典型营养性元素循环的重要意义有何体会？（1）氧的循环：（2）碳的循环：（3）氮的循环（4）磷的循环（5）硫的循环（6）体会：氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环是地球系统的主要构成部分，它涉及地层环境中物质的交换、迁移和转化过程，是地球运动和生命过程的主要营力。3根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？ （1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、
4、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。（2）环境化学的发展动向：国际上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。（3）我对学好这门课的观点：环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科，研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和
5、效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了环境化学研究中需要运用现场研究、实验室研究、实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究方法，主要以化学方法为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此，要求研究人员具有较广泛的各相关学科的理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野，除了环境化学之外，广泛涉猎各相关学科，并注重培养自己的实验操作，如此才可能学好这门课。4举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。以汞为例，说明其在环境各圈层的迁移转化过程，见下图。汞在环境中的存在形态有金属汞、无机汞化合物和有机汞化合物三种。在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无
6、机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞。甲基汞脂溶性大，化学性质稳定，容易被鱼类等生物吸收，难以代谢消除，能在食物链中逐级放大。甲基汞可进一步转化为二甲基汞。二甲基汞难溶于水，有挥发性，易散逸到大气中，容易被光解为甲烷、乙烷和汞，故大气中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水体（pH4 5）中，二甲基汞也可转化为一甲基汞。第二章 大气环境化学1大气中有哪些重要污染物？说明其主要来源和消除途径。环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；若按形成过程则可分为一次污染物和二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污
7、染物主要来源和消除途径如下：（1）含硫化合物大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS） 、二硫化碳（CS 2） 、二甲基硫（CH 3） 2S、硫化氢（ H2S） 、二氧化硫（SO 2） 、三氧化硫（SO 3） 、硫酸（H 2SO4） 、亚硫酸盐（MSO 3）和硫酸盐（MSO 4）等。大气中的 SO2（就大城市及其周围地区来说）主要来源于含硫燃料的燃烧。大气中的 SO2 约有 50%会转化形成 H2SO4 或 SO42-，另外 50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。 H2S 主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中 H2S 主要的去除反应为：HO
8、 + H 2S H 2O + SH。（2）含氮化合物大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮（N 2O） 、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO 2） 。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO 2） ，用通式 NOx 表示。NO 和 NO2 是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的燃烧。大气中的 NOx 最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。（3）含碳化合物大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO） 、二氧化碳（ CO2）以及有机的碳氢化合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸等。CO 的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中 CO
9、 的挥发、植物的排放以及森林火灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化最为重要。CO 的人为来源主要是在燃料不完全燃烧时产生的。大气中的 CO 可由以下两种途径去除：土壤吸收（土壤中生活的细菌能将 CO 代谢为 CO2 和 CH4） ；与 HO 自由基反应被氧化为 CO2。CO2 的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。天然来源主要包括海洋脱气、甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以及燃烧作用等。甲烷既可以由天然源产生，也可以由人为源产生。除了燃烧过程和原油以及天然气的泄漏之外，产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程。反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程也可产生甲烷。甲烷在大气中主要是通过与 HO 自由基反应被
10、消除：CH 4 + HOCH 3 + H2O。（4）含卤素化合物大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代烃和无机的氯化物和氟化物。大气中常见的卤代烃以甲烷的衍生物，如甲基氯（CH 3Cl） 、甲基溴（CH 3Br）和甲基碘（CH 3I） 。它们主要由天然过程产生，主要来自于海洋。CH3Cl 和 CH3Br 在对流层大气中，可以和 HO 自由基反应。而 CH3I 在对流层大气中，主要是在太阳光作用下发生光解，产生原子碘（I） 。许多卤代烃是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体，如三氯甲烷（CHCl 3） 、三氯乙烷（CH 3CCl3） 、四氯化碳（CCl 4）和氯乙烯（C 2H3Cl
11、）等均可通过生产和使用过程挥发进入大气，成为大气中常见的污染物。它们主要是来自于人为源。在对流层中，三氯甲烷和氯乙烯等可通过与 HO 自由基反应，转化为HCl，然后经降水而被去除。氟氯烃类中较受关注的是一氟三氯甲烷（CFC11 或 F11）和二氟二氯甲烷（CFC12 或 F12） 。它们可以用做致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。大气中的氟氯烃类主要是通过它们的生产和使用过程进入大气的。由人类活动排放到对流层大气中的氟氯烃类化合物，不易在对流层被去除，它们在对流层的停留时间较长，最可能的消除途径就是扩散进入平流层。2大气中有哪些重要的自由基？其来源如何？大
12、气中存在的重要自由基有 HO、HO 2、R（烷基） 、RO（烷氧基）和RO2（过氧烷基）等。它们的来源如下：（1）HO 来源对于清洁大气而言，O 3 的光离解是大气中 HO 的重要来源：23OhvH2对于污染大气，如有 HNO2 和 H2O2 存在，它们的光离解也可产生 HO：NhvN2O其中 HNO2 的光离解是大气中 HO 的重要来源。（2）HO 2 的来源大气中 HO2 主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解： HCOhvCHM22O任何光解过程只要有 H 或 HCO 自由基生成，它们都可与空气中的 O2 结合而导致生成 HO2。亚硝酸酯和 H2O2 的光解也可导致生成 HO2：NChvN
13、C33O22H2 OH22如体系中有 CO 存在： CO22H（3）R 的来源大气中存在量最多的烷基是甲基，它的主要来源是乙醛和丙酮的光解： HCOhvCO33H33这两个反应除生成 CH3 外，还生成两个羰基自由基 HCO 和 CH3CO。O 和 HO 与烃类发生 H 摘除反应时也可生成烷基自由基：OROHR2（4）RO 的来源大气中甲氧基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解： NChvNC33 22OHOH（5）RO 2 的来源大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中的 O2 结合而形成的：22R3 大气中有哪些重要的碳氢化合物？它们可发生哪些重要的光化学反应？甲烷、石油烃、萜类和芳香烃等都
14、是大气中重要的碳氢化合物。它们可参与许多光化学反应过程。（1）烷烃的反应：与 HO、O 发生 H 摘除反应，生成 R 氧化成 RO2 与 NO 反应RH + OH R + H2ORH + O R + HOR + O2 RO 2RO2 + NO RO + NO2（2）烯烃的反应：与 OH 主要发生加成、脱氢或形成二元自由基加成：RCH=CH 2 + OH RCH(OH)CH 2RCH(OH)CH2 + O2 RCH(OH)CH 2O2RCH(OH)CH2O2 + NO RCH(OH)CH2O + NO2脱氢：RCH=CH 2 + HO RCHCH 2 + H2O生成二元自由基：CR34R21O3
15、 + COR21+ CR4R3O CR34R21OCR21O+ OC3R4二元自由基能量很高，可进一步分解为两个自由基以及一些稳定产物。另外，它可氧化 NO 和 SO2 等：R1R2COO + NO R 1R2CO + NO2R1R2COO + SO2 R 1R2CO + SO3（3）环烃的氧化：以环己烷为例+ HO + H2O+ O2 OO+ NO O+ NO2（4）芳香烃的氧化（a）单环芳烃：主要是与 HO 发生加成反应和氢原子摘除反应。CH3+ HOCH3OCH3OCH3OCH3O生成的自由基可与 NO2 反应，生成硝基甲苯：+ NO2 CH3O CH3NO2+ H2O加成反应生成的自由
16、基也可与 O2 作用，经氢原子摘除反应，生成 HO2 和甲酚： + O2 CH3 CH3O+ HO2生成过氧自由基： OHH3CCH3OHCH3OOH CH3OCH3O+ O2+ NO+ NO2CH3O CH3O+ O2 + CH3(O)CHCH3O HCCHOO（b）多环芳烃：蒽的氧化可转变为相应的醌 + O2 hv OHH它可转变为相应的醌： OHH OO（5）醚、醇、酮、醛的反应它们在大气中的反应主要是与 HO 发生氢原子摘除反应：CH3OCH3 + HO CH 3OCH2 + H2OCH3CH2OH + HO CH 3CHOH + H2OCH3COCH3 + HO CH 3COCH2
17、+ H2OCH3CHO + HO CH 3CO + H2O上述四种反应所生成的自由基在有 O2 存在下均可生成过氧自由基，与RO2 有相类似的氧化作用。4 说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。光化学烟雾形成过程是由多种自由基参与的一系列反应，NO 2 和醛的光解可引发 O、H 自由基的产生，而烃类 RH 的存在又是自由基转化和增殖为数量大，种类多的根本原因。烃类在光化学烟雾形成过程中占有很重要的地位。RH + O R + HORH + HO R + H2OH + O2 HO 2R + O2 RO 2RCO + O2 RC(O)OO其中 R 为烷基、RO 2 为过氧烷基 ，RCO 为酰基、
18、 RC(O)OORC(O)O2为过氧酰基。通过如上途径生成的 HO2、RO 2 和 RC(O)O2 均可将 NO 氧化成 NO2 。5 确定酸雨 pH 界限的依据是什么？pH 为 5.6 作为判断酸雨的界限。依据以下过程得出：在未污染大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是 CO2，所以只把 CO2 作为影响天然降水 pH的因素，根据 CO2 的全球大气浓度 330ml/m3 与纯水的平衡：CO2 (g) + H2O CO2 + H2O KHCO2 + H2O H+ + HCO3-1HCO3- H+ + CO32-K2根据电中性原理：H +OH - + HCO3- + 2CO32-，将用KH、
19、 K1、K 2、H +表达的式子代入，得：H+3 (KW + KHK1pCO2) H+ 2KHK1K2pCO20在一定温度下，K W、K H、K 1、K 2、p CO2 都有固定值，将这些已知数值带入上式，计算结果是 pH5.6。6 什么是大气颗粒物的三模态？如何识别各种粒子模？Whitby 等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模。按这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根（Aitken）核模（D p2m） 。（1）爱根核模主要源于燃烧产生的一次颗粒物以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。由于它们的粒径小、数量多、表面积大而很不稳定，易于相互碰
20、撞结成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很快被其他物质或地面吸收而去除。（2）积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。这些粒子多为二次污染物，其中硫酸盐占 80%以上。它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除。积聚模与爱根核模的颗粒物合称细粒子。（3）粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，因此它的组成与地面土壤十分相近，主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。第三章 水环境化学1、 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中H 2CO3*、HCO 3-和CO 32-的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。解:2、 请导出总酸度、CO
21、2 酸度、无机酸度、总碱度、酚酞碱度和苛性碱度的表达式作为总碳酸量和分布系数（）的函数。3、 向一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：总酸度、总碱度、无机酸度、酚酞碱度和CO 2 酸度，是增加、减少还是不变。4、 在一个 pH 为 6.5,碱度为 1.6mmol/L 的水体中,若加入碳酸钠使其碱化 ,问需加多少mmol/L 的碳酸钠才能使水体 pH 上升至 8.0.若用 NaOH 强碱进行碱化,又需加入多少碱 解:总碱度=KW/ H+ + CT(1 + 22) - H+CT=总碱度 + H+ - OH-令 =当 pH 在 59 范围内,碱度10-3mol/L 时, H+,OH-项可以忽略不计,得到
22、简化式:CT=碱度 当 pH=6.5 时,查教材 P110 表得 1=0.5845,2=8.66910-5,则 =1.71,CT =碱度=1.711.6=2.736mmol/L若加入碳酸钠将水的 pH 升至 8.0,查表得 =1.018,此时 CT 值与碱度值均有变化.设加入的碳酸钠量为 CO32-,则有CT + CO32-=碱度 + 2CO32-即 2.736 + CO32-=1.0181.6 + 2CO32-解得,CO32-=1.069 mmol/L若加入氢氧化钠将水的 pH 升至 8.0,其 CT 值并不变化,可得:碱度 =CT/ =2.736/1.018=2.688 mmol/L碱度增
23、加值就是应加入的氢氧化钠强碱量:OH-=2.688-1.6=1.088 mmol/L 具有 2.0010-3mol/L 碱度的水， pH 为 7.00，请计算 H2CO3*、HCO 3-、 CO32-和OH -的浓度各是多少？5、 若有水 A，pH 为 7.5，其碱度为 6.38mmol/L，水 B 的 pH 为 9.0，碱度为 0.80mmol/L，若以等体积混合，问混合后的值是多少？6、 溶解 1.0010-4mol/L 的 Fe(NO3)3 于 1L 具有防止发生固体 Fe(OH)3 沉淀作用所需最小H+浓度的水中，假定溶液中仅形成 Fe(OH)2+和 Fe(OH)2+而没有形成 Fe2
24、(OH)24+。请计算平衡时该溶液中Fe 3+、Fe(OH) 2+、Fe(OH) 2+、H +和 pH。7、 请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态。8、 什么叫优先污染物？我国优先控制污染物包括哪几类？9、 请叙述天然水体中存在哪几类颗粒物？10、 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.(1)表面吸附: 由于胶体表面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.胶体表面积越大,吸附作用越强.(2)离子交换吸附: 环境中大部分胶体带负电荷,容易吸附各种阳离子.胶体每吸附一部分阳离子,同时也放出等量的其他阳离
25、子,这种作用称为离子交换吸附作用,属于物理化学吸附.该反应是可逆反应,不受温度影响,交换能力与溶质的性质,浓度和吸附剂的性质有关.(3)专属吸附:指在吸附过程中,除了化学键作用外,尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用.该作用不但可以使表面点荷改变符号,还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上.(4)水合氧化物对金属离子的专属吸附与非金属吸附的区别如下表所示.项目专属吸附非专属吸附发生吸附的表面净电荷的符号-,0,+-金属离子所起的作用配位离子反离子吸附时所发生的反应配位体交换阳离子交换发生吸附时要求体系的 pH 值任意值零电位点吸附发生的位置内层扩散层对表面电荷的影响负电荷减少,正电荷增加无动
26、力学可逆性不可逆慢过程快速可逆请叙述氧化物表面吸附配合模型的基本原理以及与溶液中配合反应的区别。11、 用 Langmuir 方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假定溶液平衡浓度为 3.0010-3mol/L，溶液中每克悬浮固体吸附溶质为 0.5010-3mol/L，当平衡浓度降至 1.0010-3mol/L 时，每颗吸附剂吸附溶质为 0.2510-3mol/L，问每克吸附剂可以吸附溶质的限量是多少？12、 请说明胶体的凝聚和絮凝之间的区别。13、 请叙述水中颗粒物可以哪些方式进行聚集？14、 请叙述水环境中促成颗粒物絮凝的机理。15、 含镉废水通入 H2S 达到饱和并调 pH 值为 8.0，请计
27、算水中剩余镉离子浓度（已知CdS 的溶度积为 7.910-27） 。16、 已知 Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下:Fe3+ + H2OFe(OH)2+ + H+ lgK1= - 2.16Fe3+ + 2H2OFe(OH)2+ + 2H+ lgK2= - 6.74Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH- lgKso= - 38Fe3+ + 4H2OFe(OH)4- + 4H+ lgK4= - 232Fe3+ + 2H2OFe2(OH)24+ + 2H+ lgK= - 2.91请用 pc-pH 图表示 Fe(OH)3(s)在纯水中的溶解度与 pH 的关系.解:(1)K1=Fe(
28、OH)2+H+/ Fe3+=Fe(OH)2+KW3/KsoH+2pFe(OH)2+=3 lgKW - lgKso + 2 pH - lgK1=2 pH - 1.84(2)K2=Fe(OH)2+H+2/ Fe3+=Fe(OH)2+KW3/KsoH+pFe(OH)2+=3 lgKW - lgKso + pH - lgK2=pH + 2.74(3)Kso=Fe3+OH-3=Fe3+KW3/H+3pFe3+=3 lgKW - lgKso + 3 pH=3 pH - 4(4)K4=Fe(OH)4-H+4/ Fe3+=Fe(OH)4-H+KW3/ KsopFe(OH)4-=3 lg KW - lgK4 -
29、 lgKso - pH=19 - pH(5)K=Fe2(OH)24+H+2/ Fe3+2=Fe2(OH)24+KW6/ Kso2H+4pFe2(OH)24+=6 lg KW - lgK - 2 lgKso + 4 pH=4 pH - 5.0917、 已知 ， 。溶液中存在H +、022)(OHgHg3.6lKOH-、 Hg2+、Hg(OH) 20和ClO 4-等形态,且忽略了Hg(OH) +和离子强度效应，求1.010-5mol/L 的 Hg(ClO4)2 溶液在 25时的 pH 值。18、 请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用。19、 在 pH=7.00 和HCO 3-=1.2510-3mo
30、l/L 的介质中， HT2-与固体 PbCO3(s)平衡，其反应如下：2323 106.4,)( KHCOPbTsPbCO问作为 HT2-形态占 NTA 的分数。20、 请叙述有机配体对重金属迁移的影响。21、 什么是电子活度 pE，以及它和 pH 的区别。22、 有一个垂直湖水，pE 随湖的深度增加将起什么变化？23、 从湖水中取出深层水，其 pH=7.0，含溶解氧浓度为 0.32mg/L，请计算 pE 和 Eh。24、 在厌氧消化池中和 pH=7.0 的水接触的气体含 65%的 CH4 和 35%的 CO2，请计算pE 和 Eh。25、 在一个 pH 为 10.0 的 SO42-HS-体系
31、中（25） ，其反应为：)(89224 lOHSeHSO已知其标准自由能 Gf0 值（kJ/mol）SO 42-：-742.0，HS -：12.6，H2O(l):-237.2，水溶液中质子和电子的 Gf0 值为零。请给出该体系的 pE0。如果体系化合物的总浓度为 1.010-4mol/L，那么请给出下图中、和的 lgc-pE 关系式。26、 解释下列名词:分配系数 ;标化分配系数;辛醇-水分配系数; 生物浓缩因子;亨利定律常数;水解速率;直接光解;光量子产率; 生长物质代谢和共代谢.(1)分配系数:在土壤- 水体系中,土壤对非离子性有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程(溶解), 即非离子性有机
32、化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中,并经过一定时间达到分配平衡,此时有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数.(2)标化分配系数: 有机化合物在颗粒物-水中的分配系数与颗粒物中有机碳呈正相关 ,以固相有机碳为基础的分配系数即标化分配系数.(3)辛醇-水分配系数 :有机化合物的正辛醇- 水分配系数(KOW) 是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值.它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力,是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数.KOW 与化合物的水溶性,土壤吸附常数和生物浓缩因子等密切相关.(4)生物浓缩因子: 有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比.(5)
33、亨利定律常数: 通常可理解为非电解质稀溶液的气-水分配系数 .(6)水解速率:反映某一物质在水中发生水解快慢程度的一个参数.(7)直接光解:化合物本身直接吸收太阳能而进行分解反应.(8)光量子产率: 分子被活化后,它可能进行光反应,也可能通过光辐射的形式进行“去活化“再回到基态,进行光化学反应的光子数占吸收光子数之比称为光量子产率.(9)生长物质代谢和共代谢: 生物降解过程中,一些有机污染物作为食物源提供能量和提供酶催化反应分解有机物,这称为生长物质代谢.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.27、
34、某水体中含有 300 mg/L 的悬浮颗粒物，其中 70%为细颗粒（d50m） ，有机碳含量为 10%，其余的粗颗粒有机碳含量为 5%。已知苯并 芘的 KOW 为 106，请计算该有机物的分配系数。28、 一个有毒化合物排入至 pH=8.4，T=25 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 Kb=4.910-7L/(d.mol)，中性水解速率常数 Kh=1.6d-1,请计算化合物的水解速率常数。29、 某有机污染物排入 pH=8.0，T=20 的江水体中，该江水中含悬浮颗粒物500mg/L，其有机碳含量为 10%。若该污染物分子量为 129
35、，溶解度为 611 mg/L，饱和蒸汽压为 1.21Pa(20) ，请计算该化合物的亨利定律常数（Pa.m 3/mol） ，并判断挥发速率是受液膜控制或气膜控制。假定 Kg=3000cm/h，求该污染物在水深 1.5m 处挥发速率常数（K v） 。30、 某有机污染物溶解在一个含有 200 mg/L 悬浮物、pH=8.0 和 T=20水体中，悬浮颗粒物中细粒为 70%，有机碳含量为 5%，粗颗粒有机碳含量为 2%，已知此时该污染物的中性水解速率常数 Kh=0.05d-1, 酸性水解速率常数 Ka=1.7 L/(d.mol)，碱性催化水解速率常数 Kb=2.6106L/(d.mol)，光解速率常
36、数 Kp=0.02 h-1,污染物的辛醇- 水分配系数KOW=3.0105，并从表中查到生物降解速率常数 KB=0.20 d-1，忽略颗粒物存在对挥发速率和生物降解速率的影响，求该有机污染物在水体中的总转化速率常数。31、 某河段流量 Q=2160000m3/d，流速为 46km/d，T=13.6，耗氧系数 K1=0.05d-1，复氧系数 K2=1.82d-1，BOD 沉浮系数 K3=0.17d-1，起始断面排污口排放的废水约为10104 m3/d，废水中含 BOD5500mg/L，溶解氧为 0 mg/L，上游河水中 BOD5 为0mg/L，溶解氧为 8.95 mg/L，求排污口下游 6km
37、处河水中的 BOD5 和氧亏值。32、 请说明湖泊富营养化预测模型的基本原理。33、 请叙述有机物在水环境中的迁移,转化存在哪些重要过程.(1)负载过程: 污水排放速率,大气沉降以及地表径流引入有机毒物至天然水体均将直接影响污染物在水中的浓度.(2)形态过程:酸碱平衡:天然水中 pH 决定着有机酸或碱以中性态存在的分数,因而影响挥发及其他作用.吸着作用:疏水有机化合物吸着至悬浮物上 ,由于悬浮物质的迁移而影响它们以后的归趋.(3)迁移过程:沉淀-溶解作用:污染物的溶解度范围可限制污染物在迁移,转化过程中的可利用性或者实质上改变其迁移速率.对流作用:水力流动可迁移溶解的或者被悬浮物吸附的污染物进
38、入或排出特定的水生生态系统.挥发作用:有机污染物可能从水体进入大气 ,因而减少其在水中的浓度.沉积作用:污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸,均可改变污染物的浓度.(4)转化过程:生物降解作用:微生物代谢污染物并在代谢过程中改变它们的毒性.光解作用:污染物对光的吸收有可能导致影响它们毒性的化学反应的发生.水解作用:一个化合物与水作用通常产生较小的 ,简单的有机产物.氧化还原作用:涉及减少或增加电子在内的有机污染物以及金属的反应都强烈地影响环境参数.(5)生物累积过程:生物浓缩作用:通过可能的手段如通过鱼鳃的吸附作用 ,将有机污染物摄取至生物体.生物放大作用:高营养级生物以消耗摄取有机
39、毒物进入生物体低营养级生物为食物,使生物体中有机毒物的浓度随营养级的提高而增大.请叙述有机物水环境归趋模式的基本原理。第四章 土壤环境化学1什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。根据土壤中 H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用 pH 表示。（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性 H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的 H+浓度，使土壤 pH 值降低。南方土
40、壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中 Al3+释放出来，变成代换性 Al3+，增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为 pH 值减小，酸度偏高。2土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能：（1）土壤溶液的缓冲性能：土壤溶液中 H2CO3、H 3PO4、H 4SiO4、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用。以碳酸及其钠盐为例说明。向土壤加入盐酸，碳酸钠与它生成中性盐和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2CO3当加入 Ca(OH)2 时，碳酸与它作用生成难
41、溶碳酸钙，也限制了土壤碱度的变化范围。H2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2H2O土壤中的某些有机酸（如氨基酸、胡敏酸等）是两性物质，具有缓冲作用，如氨基酸既有氨基，又有羧基，对酸碱均有缓冲作用。R CH NH2COOH+ HCl NH3ClR CH COOH+ NaOH + H2OR CH NH2COH R CH NH2COONa（2）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。对酸缓冲（M盐基离子）： MHCl HMCl对碱缓冲： HMO MH2OAl3+对碱的缓冲作用：在 pH 小于 5 的酸性土壤中，土壤溶液中 Al3+有 6
42、 个水分子围绕，当 OH 增多时，Al 3+周围的 6 个水分子中有一、二个水分子离解出 H+，中和 OH-：2Al(H2O)63 + 2OH Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O3植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？不同种类的植物对重金属的耐性不同，同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性。（1）植物根系通过改变根系化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收。（2）重金属与植物的细胞壁结合，而不能进入细胞质影响细胞代谢活动，使植物对重金属表现出耐性。（3）酶系统的作用。耐性植物中酶活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，此外在耐性植物中
43、还发现另一些酶可被激活，从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常代谢过程。（4）形成重金属硫蛋白或植物络合素，使重金属以不具生物活性的无毒螯合物形式存在，降低了重金属离子活性，从而减轻或解除其毒害作用。4举例说明影响农药在土壤中进行扩散和质体流动的因素有哪些？（1）影响农药在土壤中扩散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、温度及农药本身的性质等：土壤水分含量：研究表明林丹的汽态和非汽态扩散情况随土壤水分含量增加而变化。吸附：土壤对农药的吸附改变了其扩散的情况，如土壤对 2,4-D 的化学吸附，使其有效扩散系数降低了，两者呈负相关关系。土壤紧实度：土壤紧实度对农药的扩散的情况有影响是因为对于以蒸汽形式进行扩散的化合物来说，增加紧实度就降低了土壤孔隙率，扩散系数就自然降低了。如二溴乙烷、林丹等农药在土壤中的扩散系数随紧实度增加而降低。温度：温度增高的总效应是使扩散系数增大。气流速度：气流速度可直接或间接地影响农药的挥发。如果空气的相对湿度不是 100%，那么增加气流就促进土壤表面水分含量降低，可以使农药蒸汽更快地离开土壤表面，同时使农药蒸汽向土壤表面运动的速度加快。农药种类：不同农药的扩散行为不同。如有机磷农药乐果和乙拌磷在Broadbalk 粉砂壤土中的扩散行为就是不同的。（2）影响农药在土壤中质体流动的因素有农药与土壤的吸附、土壤种类和农药种类等。
