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環(huán)境化學(xué)思考題與習(xí)題及答案 第一章 緒論 作業(yè)習(xí)題： l 根據(jù)環(huán)境化學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容和特點(diǎn)以及其發(fā)展動(dòng)向，你認(rèn)為怎樣才能學(xué)好環(huán)境化學(xué)這門課程？ l 環(huán)境污染物有哪些類別？主要的化學(xué)污染物有哪些？ 討論習(xí)題： l 如何認(rèn)識(shí)現(xiàn)代環(huán)境問題的發(fā)展過程？ 思考題： l 舉例簡述污染物在環(huán)境各圈的遷移轉(zhuǎn)化過程。 第二章 水環(huán)境化學(xué) 作業(yè)習(xí)題： l 請(qǐng)推導(dǎo)出封閉和開放體系碳酸平衡中、和的表達(dá)式，并討論這兩個(gè)體系之間的區(qū)別。 l 請(qǐng)導(dǎo)出總酸度、酸度、無機(jī)酸度、總酸度、酚酞酸度和苛性酸度的表達(dá)式作為總碳酸量和分布系數(shù)（）的函數(shù)。 l 在一個(gè)pH為6.5、堿度為1.6mmol/L的水體中，若加入碳酸鈉使其堿化，問需加多少mmol/L的碳酸鈉才能使水體pH上升至8.0。若用強(qiáng)堿進(jìn)行堿化，又需要加多少堿？（1.07mmol/L，1.08mmol/L） l 具有2.0010-3mol/L堿度的水，pH為7.00，請(qǐng)計(jì)算、、和的濃度各是多少？（＝4.4910-4mol/L、＝2.0010-3mol/L、＝9.3810-7mol/L和＝1.0010-7mol/L） l 若有水A，pH為7.5，其堿度為6.38 mmol/L，水B的pH為9.0，堿度為0.80 mmol/L，若以等體積混合，問混合后的pH值為多少？（pH＝7.58） l 溶解1.0010-4mol/L的于1L具有防止發(fā)生固體沉淀作用所需最小濃度的水中，假定溶液中僅形成和，而沒有形成。請(qǐng)計(jì)算平衡時(shí)該溶液中、、、和pH。{=6.2410-5mol/L、=2.9210-5mol/L、=8.4710-6mol/L、pH =2.72} l 請(qǐng)敘述天然水中存在哪幾類顆粒物？ l 什么是表面吸附作用、離子交換吸附作用和專屬吸附作用？并說明水合氧化物對(duì)金屬離子的專屬吸附和非專屬吸附的區(qū)別。 l 用Langmuir方程描述懸浮物對(duì)溶質(zhì)的吸附作用，假設(shè)溶液平衡濃度為3.0010-3mol/L，溶液中每克懸浮物固體吸附溶質(zhì)為0.5010-3mol/L，當(dāng)平衡濃度降至1.0010-3mol/L時(shí)，每克吸附劑吸附溶質(zhì)為0.2510-3mol/L，問每克吸附劑可以吸附溶質(zhì)的限量是多少？[1.0010-3mol/(Lg)] l 請(qǐng)敘述水環(huán)境中促成顆粒物絮凝的機(jī)理。 l 含鎘廢水通入H2S達(dá)到飽和并調(diào)整pH值為8.0，請(qǐng)算出水中剩余鎘離子濃度（已知CdS的溶度積為7.910-27）。（＝6.810-20mol/L） l 已知Fe3+與水反應(yīng)生成的主要配合物及平衡常數(shù)如下： 請(qǐng)用pc－pH圖表示在純水中的溶解度與pH的關(guān)系。 { , , , , } l 已知。溶液中存在、、、和等形態(tài)，且忽略和離子強(qiáng)度效應(yīng)，求1.010-5mol/L的溶液在25℃時(shí)的pH值。（pH＝4.7） l 在pH＝7.00和的介質(zhì)中。HT2-與固體PbCO3（s）平衡，其反應(yīng)如下： 問作為HT2-形態(tài)占NTA的分?jǐn)?shù)。（2.99％） l 請(qǐng)敘述有機(jī)配體對(duì)重金屬遷移的影響。 l 什么是電子活度pE，以及它和pH的區(qū)別。 l 從湖水中取出深層水，其pH＝7.0，含溶解氧濃度為0.32mg/L，請(qǐng)計(jì)算pE和Eh。（pE＝13.2，Eh＝0.78V） l 在厭氧消化池中和pH＝7.0的水接觸的氣體含65％的CH4和35％的CO2，請(qǐng)計(jì)算pE和Eh。 l 在一個(gè)pH為10.0的體系中（25℃），其反應(yīng)為： 已知其標(biāo)準(zhǔn)自由能值（kJ/mol）：-742.0，：12.6，：-237.2，水溶液中質(zhì)子和電子的值為零。 （1）請(qǐng)給出該體系的pE0。（pE0＝4.25） 如果體系化合物的總濃度為1.010-4mol/L，那么請(qǐng)給出下圖中①、②、③和④和的關(guān)系式。（當(dāng)pEpE0，；當(dāng)當(dāng)pEpE0，） l 解釋下列名詞：分配系數(shù)；標(biāo)化分配系數(shù)；辛醇－水分配系數(shù)；生物濃縮因子；亨利定律常數(shù)；水解速率；直接光解；間接光解；光量子產(chǎn)率；生長物質(zhì)代謝和工代謝。 l 某水體中含有300mg/L的懸浮顆粒物，其中70％為細(xì)顆粒（d<50μm），有機(jī)碳含量為10％，其余的粗顆粒有機(jī)碳含量為5％。已知苯并[a]芘的Kow為106，請(qǐng)計(jì)算該有機(jī)物的分配系數(shù)。（K＝4.6104） l 一個(gè)有毒化合物排入至pH＝8.4，T＝25℃水體中，90％的有毒物質(zhì)被懸浮物所吸著，已知酸性水解速率常數(shù)Ka＝0，堿性催化水解速率常數(shù)Kb＝4.910-7L/(dmol)，中性水解速率常數(shù)Kh＝1.6d-1，請(qǐng)計(jì)算化合物的水解速率常數(shù)。 l 某有機(jī)污染物排入pH＝8.0，T＝20℃的江水中，該江水中含懸浮顆粒物500mg/L，其有機(jī)碳含量為10％。 （1）若該污染物分子量為129，溶解度為611mg/L，飽和蒸汽壓為1.21Pa（20℃），請(qǐng)計(jì)算該化合物的亨利定律常數(shù)（），并判斷揮發(fā)速率是受液膜控制或氣膜控制。（KH＝2.610-1，受氣膜控制） （2）假定Kg＝3000cm/h，求該污染物在水深1.5m處揮發(fā)速率常數(shù)（Kv）。（Kv＝0.05d-1） l 某有機(jī)污染物溶解在一個(gè)含有200mg/L懸浮物、pH＝8.0和T＝20℃的水體中，懸浮物中細(xì)顆粒為70％，有機(jī)碳含量為5％，粗顆粒有機(jī)碳含量為2％，已知此時(shí)該污染物的中性水解速率常數(shù)Kh＝0.05d-1，酸性催化水解速率常數(shù)Ka＝1.7L/(mold)，堿性催化水解速率常數(shù)Kb＝2.610-6L/(dmol)，光解速率常數(shù)Kp＝0.02h-1，污染物的辛醇－水分配系數(shù)Kow＝3.0105，并從表中查到生物降解速率常數(shù)KB＝0.20d-1，忽略顆粒物存在對(duì)揮發(fā)速率和生物降解速率的影響，求該有機(jī)污染物在水體中的總轉(zhuǎn)化速率常數(shù)。（KT＝1.76d-1） l 某河段流量Q＝2160000m3/d，流速為46km/d，T=13.6℃，耗氧系數(shù)K1＝0.94d-1，復(fù)氧系數(shù)K2＝1.82 d-1，BOD沉浮系數(shù)K3＝0.17 d-1，起始斷面排污口排放的廢水約為10104m3/d，廢水中含BOD5500mg/L，溶解氧為0 mg/L，上游河水BOD50 mg/L，溶解氧為8.95 mg/L，求排污口下游6km處河水的BOD5和氧虧值。（BOD5＝20.0mg/L，DO=3.7 mg/L） 討論習(xí)題： l 向某一含有碳酸的水體加入重碳酸鹽，問：①總酸度、②總堿度、③無機(jī)酸度、④酚酞堿度和⑤酸度，是增加、減少還是不變。 l 請(qǐng)敘述水中主要有機(jī)和無機(jī)污染物的分布和存在形態(tài)。 l 請(qǐng)敘述氧化物表面吸附配合模型的基本原理以及與溶液中配合反應(yīng)的區(qū)別。 l 請(qǐng)說明膠體的凝聚和絮凝之間的區(qū)別。 l 請(qǐng)敘述腐殖質(zhì)的分類及其在環(huán)境中的作用。 l 請(qǐng)敘述有機(jī)物在水環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化存在哪些重要過程。 l 請(qǐng)敘述有機(jī)物水環(huán)境歸趨模式的基本原理。 思考題： l 什么叫優(yōu)先污染物？我國優(yōu)先控制污染物包括哪幾類？ l 請(qǐng)敘述水中顆粒物可以哪些方式進(jìn)行聚集。 l 有一個(gè)垂直湖水，pE隨湖的深度增加將起什么變化？ l 請(qǐng)說明湖泊富營養(yǎng)化預(yù)測模型的基本原理。 第三章 大氣環(huán)境化學(xué) 作業(yè)習(xí)題： l 何謂大氣溫度層結(jié)？ l 逆溫現(xiàn)象對(duì)大氣中污染物的遷移有什么影響？ l 何謂大氣垂直遞減率和干絕熱垂直遞減率？如何用其判斷大氣穩(wěn)定度？ l 大氣中有哪些重要的吸光物質(zhì)？其吸光特征是什么？ l 大氣中有哪些重要的自由基？其來源如何？ l 敘述大氣中轉(zhuǎn)化為的各種途徑。 l 大氣中有哪些重要的碳?xì)浠衔?？它們可發(fā)生哪些重要的光化學(xué)反應(yīng)？ l 說明光化學(xué)煙霧現(xiàn)象，解釋污染物與產(chǎn)物的日變化曲線，并說明光化學(xué)煙霧產(chǎn)物的性質(zhì)和特征。 l 說明烴類在光化學(xué)煙霧形成過程中的重要作用。 l 何謂有機(jī)物的反應(yīng)活性？如何將有機(jī)物按反應(yīng)活性分類？ l 簡述大氣中氧化的幾種途徑。 l 說明酸雨形成的原因。 l 確定酸雨pH界限的依據(jù)是什么？ l 論述影響酸雨形成的因素。 l 什么是大氣顆粒物的三模態(tài)？如何識(shí)別各種粒子模？ l 說明大氣顆粒物的化學(xué)組成以及污染物對(duì)大氣顆粒物組成的影響。 l 大氣顆粒物中多環(huán)芳烴的種類，存在狀態(tài)以及危害性如何？ l 何謂溫室效應(yīng)和溫室氣體？ 討論習(xí)題： l 影響大氣中污染物遷移的主要因素是什么？ l 太陽的發(fā)射光譜和地面測得的太陽光譜有何不同？為什么？ l 論述液相氧化的重要性，并對(duì)各種催化氧化過程進(jìn)行比較。 l 大氣中有哪些重要含氮化合物？說明它們的天然和人為來源及對(duì)環(huán)境的污染。 思考題： l 碳?xì)浠衔飬⑴c的光化學(xué)反應(yīng)對(duì)各種自由基的形成有什么貢獻(xiàn)？ l 說明臭氧層破壞的原因和機(jī)理。 第四章 土壤環(huán)境化學(xué) 作業(yè)習(xí)題： l 什么是土壤的活性酸度與潛性酸度？試用它們二者的關(guān)系討論我國南方土壤酸度偏高的原因。 l 土壤的緩沖作用有哪幾種？舉例說明其作用原理。 l 什么是鹽基飽和度？它對(duì)土壤性質(zhì)有何影響？ l 試比較土壤陽、陰離子交換吸附的主要作用原理與特點(diǎn)。 l 比較DDT和林丹在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化與歸趨的主要途徑，并舉例說明其原理。 討論習(xí)題： l 土壤有哪些主要成分？并說明它們對(duì)土壤的性質(zhì)與作用有哪些影響？ l 舉例說明影響農(nóng)藥在土壤中進(jìn)行擴(kuò)散和質(zhì)體流動(dòng)的因素有哪些？ 思考題： l 土壤中重金屬向植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移的主要方式及影響因素有哪些？ l 植物對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐性作用的主要機(jī)制是什么？ 第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性 作業(yè)習(xí)題： l 在試驗(yàn)水中某魚體從水中吸收有機(jī)污染物質(zhì)A的速率常數(shù)為18.76h-1，魚體消除A的速率常數(shù)為2.3910-2h-1；設(shè)A在魚體內(nèi)起始濃度為零，在水中的濃度可視作不變。計(jì)算A在該魚體內(nèi)的濃縮系數(shù)及其濃度達(dá)到穩(wěn)定濃度95％時(shí)所需的時(shí)間。（788.2，5.24d） l 在通常天然水中微生物降解丙氨酸的過程如下，在其括號(hào)內(nèi)填寫有關(guān)的化學(xué)式和生物轉(zhuǎn)化途徑名稱，并說明這一轉(zhuǎn)化過程將對(duì)水質(zhì)帶來什么影響。 l 已知氨氮硝化數(shù)學(xué)模式適用于某一河段，試從下表中該河段的有關(guān)數(shù)據(jù)，寫出這一模式的具體形式。 河段設(shè)置的端面 流經(jīng)時(shí)間（h） 氨氮濃度（mg/L） 被硝化的氨氮濃度（mg/L） Ⅰ 0 2.86 0 Ⅱ 2.37 2.04 0.63 Ⅲ 8.77 0.15 2.65 l 解釋下列名詞概念： ①被動(dòng)擴(kuò)散；②主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)；③腸肝循環(huán)；④血腦屏障；⑤半數(shù)有效劑量（濃度）；⑥閾劑量（濃度）；⑦助致癌物；⑧促癌物；⑨酶的可逆和不可逆抑制劑。 討論習(xí)題： l 在下列微生物降解烷基叔胺過程的括號(hào)內(nèi)，填寫有關(guān)的酶名、化學(xué)式或轉(zhuǎn)化途徑名稱。 l 試說明化學(xué)物質(zhì)致突變、致癌和抑制酶活性的生物化學(xué)作用機(jī)理。 l 在水體底泥中有下圖所示反應(yīng)發(fā)生，填寫圖中和有關(guān)光分解反應(yīng)中所缺的化學(xué)式或輔酶簡式。圖中的轉(zhuǎn)化對(duì)汞的毒性有何影響。 思考題： l 比較下列各對(duì)化合物中微生物降解的快慢，指出所依據(jù)的定性判別規(guī)律。 l 用查閱到的新資料，說明毒物的聯(lián)合作用。 l 試簡要說明氯乙烯致癌的生化機(jī)制和在一定程度上防御致癌的解毒轉(zhuǎn)化途徑。（提示： 環(huán)氧氯乙烯在氯乙烯致癌機(jī)制中起重要作用） 第六章 典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng) 作業(yè)習(xí)題： l 砷在環(huán)境中存在的主要化學(xué)形態(tài)有哪些？其主要轉(zhuǎn)化途徑有哪些？ l 為什么Hg2+和在人體內(nèi)能長期滯留？舉例說明它們可形成哪些化合物？ l 簡述多氯聯(lián)苯PCBs在環(huán)境中的主要分布、遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律。 討論習(xí)題： l 表面活性劑有哪些類型？對(duì)環(huán)境和人體健康的危害是什么？ l 根據(jù)多環(huán)芳烴形成的基本原理，分析討論多環(huán)芳烴產(chǎn)生與污染的來源有哪些？ 思考題： l 試述PCDD是一具有什么化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物？并說明其主要污染來源。 第七章 有害廢物及放射性固體廢物 作業(yè)習(xí)題： l 舉例說明有害廢物的判定原則。 l 已知土壤中廢物三氯乙烯的起始濃度為0.005g/cm3，其蒸汽通過土壤的擴(kuò)散系數(shù)約為0.039cm3/s。試估算在土壤干燥而可忽略土中毛細(xì)管作用的傳輸情況下，土內(nèi)三氯乙烯向大氣揮發(fā)的日損失量。（3.3g/cm2） 討論習(xí)題： l 放射性核素的半衰期為1620年，試計(jì)算：的衰變常數(shù)（）；求此核素100年后剩余的百分?jǐn)?shù)，那時(shí)，它的放射性水平實(shí)際上有無變化。（4.2810-4a-1，95.6％） 思考題： l 代表性核工業(yè)中放射性固體廢物的主要類型及其所含的主要核素有哪些？ 思考題、習(xí)題答案 第一章緒論 2、根據(jù)環(huán)境化學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容和特點(diǎn)以及發(fā)展動(dòng)向，你認(rèn)為怎樣才能學(xué)好環(huán)境化學(xué)這門課？ 環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特征、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。環(huán)境化學(xué)以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起環(huán)境問題為研究對(duì)象，以解決環(huán)境問題為目標(biāo)的一門新型科學(xué)。其內(nèi)容主要涉及：有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度水平和形態(tài)，潛在有害物質(zhì)的來源，他們?cè)趥€(gè)別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為；有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效用的機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)性；有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)是要從微觀的原子、分子水平上來研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制及其防治途徑，其核心是研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)。目前，國界上較為重視元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化學(xué)循環(huán)及其相互偶合的研究；重視化學(xué)品安全評(píng)價(jià)、臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問題。當(dāng)前我國優(yōu)先考慮的環(huán)境問題中與環(huán)境化學(xué)密切相關(guān)的是：以有機(jī)物污染為主的水質(zhì)污染、以大氣顆粒物和二氧化硫?yàn)橹鞯某鞘锌諝馕廴?；工業(yè)有毒有害廢物和城市垃圾對(duì)水題和土壤的污染。 3、環(huán)境污染物有哪些類別？主要的化學(xué)污染物有哪些？ 按環(huán)境要素可分為：大氣污染物、水體污染物和工業(yè)污染物。 按污染物的形態(tài)可分為：氣態(tài)污染物、液態(tài)污染物和固體污染物； 按污染物的性質(zhì)可分為：化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。 主要化學(xué)污染物有： 1.元素:如鉛、鎘、準(zhǔn)金屬等。2.無機(jī)物：氧化物、一氧化碳、鹵化氫、鹵素化合物等 3.有機(jī)化合物及烴類：烷烴、不飽和脂肪烴、芳香烴、PAH等； 4.金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物：如,四乙基鉛、二苯基鉻、二甲基胂酸等； 5.含氧有機(jī)化合物：如環(huán)氧乙烷、醚、醛、有機(jī)酸、酐、酚等； 6.含氮有機(jī)化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亞硝胺等； 7.有機(jī)鹵化物：四氯化碳、多氯聯(lián)苯、氯代二噁瑛； 8.有機(jī)硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等； 9.有機(jī)磷化合物:磷酸酯化合物、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)磷軍用毒氣等。 第二章：大氣環(huán)境化學(xué) 4.影響大氣中污染物遷移的主要因素是什么? 主要有：（1）空氣的機(jī)械運(yùn)動(dòng)如風(fēng)和大氣湍流的影響； （2）天氣和地理地勢的影響；（3）污染源本身的特性。 7.大氣中有哪些重要自由基?其來源如何? 大氣中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2 HO的來源：①O3的光解：O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2 O+H2O 2HO ② HNO2的光解： HNO2 +ｈr HO +NO ③ H2O2的光解： H2O2 +ｈr 2HO HO2的來源：① 主要來自醛特別是甲醛的光解 H2CO +ｈr H + HCO H + O2 + M HO2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M ② 亞硝酸酯的光解：CH3ONO +ｈr CH3O + NO CH3O + O2 HO2 + H2CO ③ H2O2的光解：H2O2 +ｈr 2HO HO + H2O2 HO2 + H2O R的來源：RH + O R + HO RH + HO R + H2O CH3的來源：CH3CHO的光解 CH3CHO +ｈr CH3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +ｈr CH3 + CH3CO CH3O的來源：甲基亞硝酸酯的光解 CH3ONO +ｈr CH3O + NO 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 +ｈr CH3O + NO2 RO2的來源：R + O2 RO2 9.敘述大氣中NO轉(zhuǎn)化為NO2的各種途徑。 ① NO + O3 NO2 + O2 ② HO + RH R + H2O R + O2 RO2 NO + RO2 NO2 + RO RO + O2 R`CHO + HO2 （R`比R少一個(gè)C原子） NO + HO2 NO2 + HO 13.說明烴類在光化學(xué)煙霧形成過程中的重要作用。 烷烴可與大氣中的HO和O發(fā)生摘?dú)浞磻?yīng)。 RH + HO R + H2O RH + O R + HO R + O2 RO2 RO2 + NO RO + NO2 RO + O2 R`CHO + HO2 RO + NO2 RONO2 另外：RO2 + HO2 ROOH + O2 ROOH +ｈr RO + HO 稀烴可與HO發(fā)生加成反應(yīng)，從而生成帶有羥基的自由基。它可與空氣中的O2結(jié)合成相應(yīng)的過氧自由基，由于它有強(qiáng)氧化性，可將NO氧化成NO2，自身分解為一個(gè)醛和CH2OH。如乙烯和丙稀。 CH = CH + HO CH2CH2OH CH3CH = CH2 CH3CHCH2OH + CH3CH(OH)CH2 CH2CH2OH + O2 CH2(O2)CH2OH CH2(O2)CH2OH + NO CH2(O)CH2OH + NO2 CH2(O)CH2OH CH2O + CH2OH CH2(O)CH2OH + O2 HCOCH2OH + HO2 CH2OH + O2 H2CO + HO2 稀烴還可與O3發(fā)生反應(yīng)，生成二元自由基，該自由基氧化性強(qiáng)，可氧化NO和SO2等生成相應(yīng)的醛和酮。光化學(xué)反應(yīng)的鏈引發(fā)反應(yīng)主要是NO2的光解，而烷烴和稀烴均能使NO轉(zhuǎn)化為NO2，因此烴類物質(zhì)在光化學(xué)反應(yīng)中占有很重要的地位。 19 答 影響酸雨形成的因素主要有： （1） 酸性污染物的排放及其轉(zhuǎn)化條件。 （2） 大氣中NH3的含量及其對(duì)酸性物質(zhì)的中和性。 （3） 大氣顆粒物的堿度及其緩沖能力。 （4） 天氣形勢的影響。 20 答 （1）依據(jù)大氣顆粒物按表面積與粒徑分布關(guān)系得到了三種不同類型的粒度模，并用它來解釋大氣顆粒物的來源與歸宿，即愛根核模，積聚模，粗粒子模。 愛根模：Dp＜0.05μM 積聚模：0.05＜Dp＜2μM 粗粒子模：Dp＞2μM。 第三章 水環(huán)境化學(xué)（P195） 4. (1) 查表知pH = 6.5時(shí), α= 1.710 CT = [堿度]α = 1.61.710 mmol/l = 2.736mmol/l 。 設(shè)加入的Na2CO3為n mmol/l 查表知：當(dāng)pH = 8.0時(shí), α` = 1.018 CT ` = CT + n ----------(1) CT `= [堿度]`α` --------(2) [堿度]`= 1.6 +2 n --------(3) 由 (1)、（2）和（3）解得：n = 1.07 mmol/l 。 （2）∵加入NaOH后CT不變 堿度的增加值就應(yīng)是加入的NaOH的量。 △A = [堿度]` － [堿度] = 2.688 － 1.6 = 1.088mmol/l 5. 解:當(dāng)pH = 7.00時(shí),CO3-的濃度與 HCO3-的濃度相比可以忽略,查表pH = 7.00時(shí), α= 1.224, 則[HCO3-] = [堿度] = 2.0010-3mol/l/l。 [H+] = [OH-] = 10-7 mol/l。 [HCO3※] = [H+][HCO3-]/K1 = 1.0010-72.0010-3/(4.5510-7) = 4.4910-4mol/l。 [CO3-] = K2[HCO3-]/[H+] = 4.6910-112.0010-3/(1.0010-7) = 9.3810-7 mol/l。 6.解: 查表 pH = 7.5時(shí), α1 = 1.069, pH = 9.0時(shí), α2 = 0.9592; CT1 = [堿度]α1 = 6.381.069 = 6.82 mmol/l CT2 = [堿度]α2 = 0.800.959 = 0.767 mmol/l; 查表知pH = 7.58 7.解：由題意知 [Fe3+] + [Fe(OH)2+] + [Fe(OH)2+] = 1.0010-4 mol/l； （1） [Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+] = 8.910-4 (2) [Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+] = 4.910-7 (3) 查表知Fe(OH)3的KSP = 3.210-38 代入(1)得[H+] = 1.910-3mol/l (∵pH =2.72) ∴[Fe3+] = 3.2104[H+]3 = 3.21041.910-33 = 6.2410-5 mol/l； [Fe(OH)2+] = 4.910-7[Fe3+]/[H+]2 = 4.910-7 KSP[H+]/ KW3 = 15.6810-31.910-3 = 8.4710-6mol/l； [Fe(OH)2+] = 8.910-4[Fe3+]/[H+] = 8.910-4 KSP[H+]2/ KW3 = 28.48(1.910-3)2 = 2.9210-5mol/l。 19.解：Hg2+ +2H2O = 2H+ + Hg(OH)2 lg K= -6.3 得: K = 10-6..3 得 （1） 由物料守恒得：[Hg2+] + [Hg(OH)20] = 1.010-5 mol/l (2) 由電荷守恒得：[H+] + 2[Hg2+] = [ClO4-] + [OH-] ∵Hg2+水解體系顯酸性,∴[OH-]＜10-7,與[ClO4-]的濃度相比可忽略不計(jì)。 可得：[H+] + 2[Hg2+]≈[ClO4-] = 210-5 （3） （1）、（2）、（3）聯(lián)立求解得：[H+] = 10-4.7；則pH = -lg[H+] = -lg10-4.7 = 4.7。 21.解：已知 PbCO3(S) + HT2- = PbT- + HCO3- K = 4.0610-2 （1）；由（1）可得： （2） 25.解：∵水中的溶解氧為：0.32mg/l,故其pO2 = 0.32105 Pa 天然水的pE = 20.75 + lg{( pO2/1.103105)0.25 [H+]} = 20.75 + lg{(0.32105/1.103105)0.25 1.010-7} = 20.75 + (-0.54－7) = 13.21。 氧化還原式：1/2O2 + 2H+ (10-7mol/l)+ 2e－ = H2O E0 = 0.815V 根據(jù)Nernst方程式，上述反應(yīng)可寫成： 在湖中H2O可看作是常量,lg([Red]/[Ox]),在方程中為1。 得：F = 2.303RT/0.059,將E0 = 0.815和F = 2.303RT/0.059代入Nernst方程式得: Eh = E0 － 0.059/2 = 0.815 － 0.03 = 0.785V 27.解：（1）SO42- + 9H+ + 8e = HS- + 4H2O（t） ∵ ▽G0 = 12.6 － 237.24 + 742.0 = －194.2 ( kj) 又∵ ▽G0 = －2.303nRT(pE0) ∵lgK = lg[HS-] －lg[SO42-] －lg[H+]9－lg[e]8 又∵lgK = npE0 8 pE0 = lg[HS-] －lg[SO42-] + 910.0 + 8pE ∴ lg[HS-] －lg[SO42-] + 8pE = 84.25 － 90 = －56 [HS-] + [SO42-] = 1.010-4 10 當(dāng) pE＜＜pE0 時(shí),溶液給出電子的傾向很高。 ∴ [HS-] ≈ C總 = 1.010-4 mol/l。 ∴ lg[HS-] = －4.0 由(1)得lg[SO42-] = 52 + 8 pE。 20當(dāng) pE＞＞pE0 時(shí), 溶液接受電子的傾向很強(qiáng)。 ∴ [SO42-] ≈ C總 = 1.010-4 mol/l。 ∴ lg[SO42-] = －4.0 由(1)得lg[HS-] = -60－ pE。 29.解：已知苯并[a]芘 Kow = 106 Koc = 0.63Kow = 0.63106 = 6.3105 Kp = Koc[0.2(1－f)XSOC + fXfOC] = 6.3[0.2(1－0.7)0.05 + 0.700.10] = 4.6104 30.解：已知 Ka = 0, [H+] = 10-8.4 Kn = 1.6 Kb = 4.910-7 Kh = Ka[H+] + Kn + KbKw/[H+] = 0 + 1.6 + 4.910-710-5.6 = 1.6 (d-1) 32.解：Koc = 0.63Kow Kp = Koc[0.2(1－f)XSOC + fXfOC] = 0.633.0105[0.2(1－0.70)0.02 + 0.700.05] = 6.84103 Kh = Kn +αw(KA[H+] + KB[OH-]) = 0.05 + 0.42(1.710-8 + 2.610610-6) = 1.14 (d-1) KT = Kh + Kp + KB = 1.14 + 240.02 + 0.2 = 1.82 (d-1)。 33.解： 由Tomas模型知： L = L0exp[-（k1 + k3）x/u] = 22.12exp[-(0.94+0.17)6103/4.6103] = 19.14mg/l。 查表知: 13℃時(shí),C飽和 = 10.60mg/l ； 14℃時(shí)，C飽和 = 10.37mg/l。 由間插法計(jì)算13.6℃時(shí)的C飽和。（1）10.60－(10.60－10.37)6/10 = 10.46 (2) 10.37+(10.60－10.37)4/10 = 10.46 D0 = C飽和－C0 = 10.46－8.55 = 1.91(mg/l) D = D0exp(- k2x/u )－[k1 L0/(k1+k3-k2)][exp{- (k1+k3)x/u}－exp(- k2 x/u )] = 1.91exp{-(1.826)/46}－[(0.9422.12)/(0.94+0.17－1.82)][exp{-(0.94+0.17)6/46}－exp(-1.826/46) = 3.7mg/l。 第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性 1.在試驗(yàn)水中某魚體從水中吸收有機(jī)污染物質(zhì)A的速率常數(shù)為18.76h-1,魚體消除A的速率常數(shù)為2.3810-2h-1；設(shè)A在魚體內(nèi)起始濃度為零，在水中的濃度可視作不變。計(jì)算A在該魚體內(nèi)的濃縮系數(shù)及其濃度達(dá)到穩(wěn)態(tài)濃度95%時(shí)所需的時(shí)間。（788.2；5.24d） 解：∵A在魚體內(nèi)的起始濃度為零，且在水中的濃度可視為不變，相當(dāng)于t→∞時(shí)， BCF = Cf/Cw = ka/ke ∴ BCF = ka/ke = 18.76/2.3810-2 = 788.2； 穩(wěn)態(tài)濃度為 得：0.95 = 1－ exp(-2.3810-2t) 0.05 = exp(-2.3810-2t) 兩邊取ln得：-2.996 = - 2.3810-2 t ,解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。 2.(1) CO2 ；(2) CH3COOH ； (3) NH3； (4) CoASH; (5) H2O； (6) CH3COSCoA ； (7) HOOCCH2-COCOOH ； (8) H2O ； (9) CoASH ； (10) CH2COOH ；(11)三羧酸循環(huán)；（12） NO2- ；（13）硝化。 HOCCOOH CH2COOH 1.土壤中兩個(gè)最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物。 2.物體表面的分子與該物體內(nèi)部的分子所處的條件是不相同的。物體內(nèi)部的分子在各方面都與它相同的分子相接觸，受到的吸引力相等；而處于表面的分子所受到的吸引力是不相等的， 3. 即合稱為雙電，決定電位層與液體間的電位差通常叫做熱力電位，在一定的膠體系統(tǒng)內(nèi)它是不變的； 4.在非活動(dòng)性離子層與液體間的電位差叫電動(dòng)電位，它的大小視擴(kuò)散層厚度而定，隨擴(kuò)層厚度增大而增加。 5. 由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠體具有相互吸引、凝聚的趨勢，這就是膠體的凝聚性。 6. 在土壤溶液中，膠體常常帶負(fù)電荷，即具有負(fù)的電動(dòng)電勢，所以膠體微粒又因相同電荷而互相排斥，電動(dòng)電位越高，膠體微粒呈現(xiàn)出的分散性也越強(qiáng)。 7. 影響土壤凝聚性能的主要因素是土壤膠體的電動(dòng)電位和擴(kuò)散層厚度， 8. 在土壤膠體雙電層的擴(kuò)散層中，補(bǔ)償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價(jià)為依據(jù)作等價(jià)交換，稱為離子交換 9. 土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系， 10. 膠體具有吸附性的原因是什么？物體表面的分子與該物體內(nèi)部的分子所處的條件是不相同的。物體內(nèi)部的分子在各方面都與它相同的分子相接觸，受到的吸引力相等；而處于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，表面分子具有一定的自由能，即表面能。物質(zhì)的比表面積越大，表面能也越大。吸附性能越強(qiáng) 11當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子有一部分為致酸離子，則這種土壤為鹽基不飽和土壤。 12. 在土壤交換性陽離子中，鹽基離子所占的百分?jǐn)?shù)稱為土壤鹽基飽和度： 13. 細(xì)胞壁對(duì)金屬離子的固定作用不是植物的一個(gè)普遍耐性機(jī)制 14. 植物對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐性由植物的生態(tài)學(xué)特性、遺傳學(xué)特性和重金屬的物理化學(xué)性質(zhì)等因素所決定， 15土壤中污染物主要是通過植物根系根毛細(xì)胞的作用積累于植物莖、葉和果實(shí)部分。由于該遷移過程受到多種因素的影響，污染物可能停留于細(xì)胞膜外或穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。 16. 污染物由土壤向植物體內(nèi)遷移的方式主要包括被動(dòng)轉(zhuǎn)移和主動(dòng)轉(zhuǎn)移兩種。 17. 現(xiàn)已證明，MT是動(dòng)物及人體最主要的重金屬解毒劑。 18. 農(nóng)藥在土壤中的遷移主要是通過擴(kuò)散和質(zhì)體流動(dòng)兩個(gè)過程。在這兩個(gè)過程中，農(nóng)藥的遷移運(yùn)動(dòng)可以蒸汽的和非蒸汽的形式進(jìn)行。 19. 風(fēng)速、湍流和相對(duì)濕度在造成農(nóng)藥田間的揮發(fā)損失中起著重要的作用。 20. 生物膜主要是由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)鑲嵌組成 21. 一般，脂/水分配系數(shù)越大，擴(kuò)散系數(shù)也越大，而容易擴(kuò)散通過生物膜。 22. 機(jī)體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。 23. 物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)變化，稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝。 24. 生物轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化和光化學(xué)轉(zhuǎn)化構(gòu)成了污染物質(zhì)在環(huán)境中的三大主要轉(zhuǎn)化類型。 25. 酶是一類由細(xì)胞制造和分泌的，以蛋白質(zhì)為主要成分的，具有催化活性的生物催化劑。 26. 在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為底物或基質(zhì) 27酶催化作用的三個(gè)特點(diǎn)： (1).催化具有專一性 一種酶只能對(duì)一種底物或一種底物起催化作用，促進(jìn)一定的反應(yīng)，生成一定的代謝產(chǎn)物。 (2).酶催化效率高 一般酶催化反應(yīng)的速率比化學(xué)催化劑高107—1013倍。 (3).酶催化需要溫和的外界條件 如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等都能使酶催化劑失去活性。 28. 受氫體如果為細(xì)胞內(nèi)的分子氧，就是有氧氧化，而若為非分子氧的化合物就是無氧氧化。 29. 就微生物來說，好氧微生物進(jìn)行有氧氧化，厭氧微生物進(jìn)行無氧氧化。 30環(huán)境中污染物質(zhì)的微生物轉(zhuǎn)化速率，決定于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征和微生物本身的特征，同時(shí)也與環(huán)境條件有關(guān)。 31毒理學(xué)把毒物劑量(濃度)與引起個(gè)體生物學(xué)的變化，如腦電、心電、血象、免疫功能、酶活性等的變化稱為效應(yīng)； 32把引起群體的變化，如腫瘤或其他損害的發(fā)生率、死亡率等變化稱為反應(yīng)。 33把引起群體的變化，如腫瘤或其他損害的發(fā)生率、死亡率等變化稱為反應(yīng)。 34閾劑量(濃度)是指在長期暴露毒物下，會(huì)引起機(jī)體受損害的最低劑量(濃度)。最高允許劑量(濃度)是指長期暴露在毒物下，不引起機(jī)體受損害的最高劑量(濃度)。 35.在光化學(xué)煙霧形成的反應(yīng)機(jī)制中，終止反應(yīng)的含義是什么？ 終止反應(yīng)有：RC(O)O2 + NO2 RC(O)O2NO2 (k=6.89310-2) RC(O)O2NO2 RC(O)O2 + NO2 (k=2.14310-8) 如何理解? 答:終止反應(yīng)就是使反應(yīng)機(jī)制中的引發(fā)濟(jì)失去活性，不再具有進(jìn)行鏈增長的功能。 在上述反應(yīng)中：RC(O)O2 + NO2 RC(O)O2NO2，RC(O)O2與NO2結(jié)合，失去繼續(xù)進(jìn)行鏈增長的作用，故屬于終止反應(yīng)。 而RC(O)O2NO2 RC(O)O2 + NO2 屬于終止反應(yīng)的逆反應(yīng)，實(shí)際是釋放出可進(jìn)行鏈增長的活性自由基，但因其反應(yīng)述率常數(shù)(k=2.14310-8)比終止反應(yīng)述率常數(shù)(k=6.89310-2)小得多，不會(huì)影響正常的終止反應(yīng)，而又屬于終止反應(yīng)的逆反應(yīng)，故總稱為終止反應(yīng)。 36.試解釋圖2-14光化學(xué)煙霧日變化曲線。該煙霧屬于氧化性還是還原性煙霧？ 37.影響污染物在大氣中擴(kuò)散的主要因素是什么？逆溫現(xiàn)象對(duì)大氣中污染物的遷移有什么影響？ P16.2-4行；P18.1-2行。 38.大氣中空氣氣塊的穩(wěn)定性是密度層結(jié)和溫度層結(jié)共同作用決定的。 39.