課后習(xí)題答案--《環(huán)境化學(xué)》 戴樹桂-第二版

1、環(huán)境化學(xué)課后習(xí)題解答第一章緒論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

2、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

3、、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

4、）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(shì)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：O3的光解：O3r 2 O+H2O 2HO HNO2的光解： HNO2 +r HO +NO H2O2的光解： H2O2 +r 2HOHO2的來源： 主要來自醛特別是甲醛的光解 H2CO +r H + HCO H + O2 + M HO2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M 亞硝酸酯的光解：CH3ONO +r CH3O + NO CH3O + O2 HO2 + H2CO H2O2的光解

5、：H2O2 +r 2HO HO + H2O2 HO2 + H2OR的來源：RH + O R + HO RH + HO R + H2OCH3的來源：CH3CHO的光解 CH3CHO +r CH3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +r CH3 + CH3COCH3O的來源：甲基亞硝酸酯的光解 CH3ONO +r CH3O + NO 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 +r CH3O + NO2RO2的來源：R + O2 RO29.敘述大氣中NO轉(zhuǎn)化為NO2的各種途徑。 NO + O3 NO2 + O2 HO + RH R + H2O R + O2 RO2NO + RO2 NO2

6、 + RORO + O2 RCHO + HO2 （R比R少一個(gè)C原子）NO + HO2 NO2 + HO13.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 + H2ORH + O R + HOR + O2 RO2RO2 + NO RO + NO2RO + O2 RCHO + HO2RO + NO2 RONO2另外：RO2 + HO2 ROOH + O2ROOH +r 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CH2O

7、H。如乙烯和丙稀。CH = CH + HO CH2CH2OHCH3CH = CH2 CH3CHCH2OH + CH3CH(OH)CH2CH2CH2OH + O2 CH2(O2)CH2OHCH2(O2)CH2OH + NO CH2(O)CH2OH + NO2 CH2(O)CH2OH CH2O + CH2OHCH2(O)CH2OH + O2 HCOCH2OH + HO2CH2OH + 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

8、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(shì)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：Dp0.05M積聚模：0.05Dp2M粗粒子模：Dp2M。 第三章 水環(huán)境化學(xué)（P195）4. (1) 查表知pH = 6.5時(shí), = 1.710CT = 堿度 = 1.61.710 mmol/l = 2.736mmol/l 。設(shè)加入

9、的Na2CO3為n mmol/l查表知：當(dāng)pH = 8.0時(shí), = 1.018 CT = CT + n -(1) CT = 堿度 -(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/l5. 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), = 1.224,則HCO3- = 堿度 = 2.0010-3mol/l/l。H+ = OH- = 10-7 mo

10、l/l。HCO3 = H+HCO3-/K1 = 1.0010-72.0010-3/(4.5510-7) = 4.4910-4mol/l。CO3- = K2HCO3-/H+ = 4.6910-112.0010-3/(1.0010-7) = 9.3810-7 mol/l。6.解: 查表 pH = 7.5時(shí), 1 = 1.069, pH = 9.0時(shí), 2 = 0.9592;CT1 = 堿度1 = 6.381.069 = 6.82 mmol/lCT2 = 堿度2 = 0.800.959 = 0.767 mmol/l; 查表知pH = 7.587.解：由題意知 Fe3+ + Fe(OH)2+ + Fe

11、(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+ = 3.2104H+3 = 3.21041.910-33 = 6.2410-5 mol/l； Fe(OH)2+ = 4.910-7Fe3+/H+2 = 4.910-7 KSPH+/ KW3 = 15.6810-31.910-3 = 8.4710-6mol/l； Fe(OH)2+ = 8.910

12、-4Fe3+/H+ = 8.910-4 KSPH+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+ + 2Hg2+ = 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)?？傻茫篐+ + 2Hg2+ClO4- = 210-5 （3）（1）、（2）、（3）聯(lián)立求解得：H+ = 10-4.7；則p

13、H = -lgH+ = -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 + (-0.547) = 13.21。氧化還原式：1/2O2 + 2H+ (10-7mol/l)+ 2e = H2O E0 = 0.815V根據(jù)N

14、ernst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 = lgHS- lgSO42- lgH+9lge8又lgK = npE08 pE0 = lgHS-

15、 lgSO42- + 910.0 + 8pE lgHS- lgSO42- + 8pE = 84.25 90 = 56 HS- + SO42- = 1.010-410 當(dāng) pEpE0 時(shí),溶液給出電子的傾向很高。 HS- C總 = 1.010-4 mol/l。 lgHS- = 4.0 由(1)得lgSO42- = 52 + 8 pE。20當(dāng) pEpE0 時(shí), 溶液接受電子的傾向很強(qiáng)。 SO42- C總 = 1.010-4 mol/l。 lgSO42- = 4.0 由(1)得lgHS- = -60 pE。29.解：已知苯并a芘 Kow = 106Koc = 0.63Kow = 0.63106 =

16、6.3105Kp = Koc0.2(1f)XSOC + fXfOC = 6.30.2(10.7)0.05 + 0.700.10 = 4.610430.解：已知 Ka = 0, H+ = 10-8.4 Kn = 1.6 Kb = 4.910-7Kh = KaH+ + Kn + KbKw/H+ = 0 + 1.6 + 4.910-710-5.6 = 1.6 (d-1)32.解：Koc = 0.63Kow Kp = Koc0.2(1f)XSOC + fXfOC = 0.633.01050.2(10.70)0.02 + 0.700.05 = 6.84103Kh = Kn +w(KAH+ + KBOH-

17、) = 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(10.6010.37)6/10 = 10.46 (2) 10.37+(10.60

18、10.37)4/10 = 10.46D0 = C飽和C0 = 10.468.55 = 1.91(mg/l)D = D0exp(- k2x/u )k1 L0/(k1+k3-k2)exp- (k1+k3)x/uexp(- k2 x/u ) = 1.91exp-(1.826)/46(0.9422.12)/(0.94+0.171.82)exp-(0.94+0.17)6/46exp(-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,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)

19、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 ；

20、 (7) HOOCCH2-COCOOH ；(8) H2O ； (9) CoASH ； (10) CH2COOH ；(11)三羧酸循環(huán)；（12） NO2- ；（13）硝化。 HOCCOOH CH2COOH1.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

21、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(shì)，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(shì)，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

22、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

23、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1071013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，