環(huán)境化學(xué)(戴)課后習(xí)題參考答案

1、第一章緒論2、根據(jù)環(huán)境化學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容和特點以及發(fā)展動向，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，他們在個別環(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)對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效用的機制和風(fēng)險性；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

2、的化學(xué)機制及其防治途徑，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)品安全評價、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：以有機物污染為主的水質(zhì)污染、以大氣顆粒物和二氧化硫為主的城市空氣污染；工業(yè)有毒有害廢物和城市垃圾對水題和土壤的污染。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

3、。主要化學(xué)污染物有：1.元素:如鉛、鎘、準(zhǔn)金屬等。2.無機物：氧化物、一氧化碳、鹵化氫、鹵素化合物等3.有機化合物及烴類：烷烴、不飽和脂肪烴、芳香烴、PAH等；4.金屬有機和準(zhǔn)金屬有機化合物：如,四乙基鉛、二苯基鉻、二甲基胂酸等；5.含氧有機化合物：如環(huán)氧乙烷、醚、醛、有機酸、酐、酚等；6.含氮有機化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亞硝胺等；7.有機鹵化物：四氯化碳、多氯聯(lián)苯、氯代二噁瑛；8.有機硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等；9.有機磷化合物:磷酸酯化合物、有機磷農(nóng)藥、有機磷軍用毒氣等。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）空氣的機械運動如風(fēng)和大

4、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：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：H2O2 +r 2HO

5、 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 + RORO + O2

6、 RCHO + HO2 （R比R少一個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)生摘氫反應(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，由于它有強氧化性，可將NO氧化成NO2，自身分解為一個醛和CH2OH。如乙烯和丙稀。CH

7、= 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，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

8、位。19 論述影響酸雨形成的因素 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 什么是大氣的三模態(tài)？如何識別各種粒子膜？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。35.在光化學(xué)煙霧形成的反應(yīng)機制中，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=6.89

9、310-2)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)機制中的引發(fā)濟失去活性，不再具有進行鏈增長的功能。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)，實際是釋放出可進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)。38.大氣中空氣氣塊

10、的穩(wěn)定性是密度層結(jié)和溫度層結(jié)共同作用決定的。第三章 水環(huán)境化學(xué)（P195）4.(1) 查表知pH = 6.5時, = 1.710CT = 堿度 = 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, = 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

11、:當(dāng)pH = 7.00時,CO3-的濃度與 HCO3-的濃度相比可以忽略,查表pH = 7.00時, = 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- = K2HCO3-/H+ = 4.6910-112.0010-3/(1.0010-7) = 9.3810-7 mol/l。6.解: 查表 pH = 7.5時, 1 = 1.069, pH = 9.0時, 2 = 0.9592;CT1 = 堿

12、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(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

13、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+ = 8.910-4Fe3+/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+ = ClO

14、4- + OH- Hg2+水解體系顯酸性,OH-10-7,與ClO4-的濃度相比可忽略不計?？傻茫篐+ + 2Hg2+ClO4- = 210-5 （3）（1）、（2）、（3）聯(lián)立求解得：H+ = 10-4.7；則pH = -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(0.32

15、105/1.103105)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)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 =

16、 12.6 237.24 + 742.0 = 194.2 ( kj)又 G0 = 2.303nRT(pE0)lgK = lgHS- lgSO42- lgH+9lge8又lgK = npE08 pE0 = lgHS- lgSO42- + 910.0 + 8pE lgHS- lgSO42- + 8pE = 84.25 90 = 56 HS- + SO42- = 1.010-410 當(dāng) pEpE0 時,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, 溶液接受電子的傾向很強。

17、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 = 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 =

18、 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-) = 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:

19、13時,C飽和 = 10.60mg/l ； 14時，C飽和 = 10.37mg/l。由間插法計算13.6時的C飽和。（1）10.60(10.6010.37)6/10 = 10.46 (2) 10.37+(10.6010.37)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(-1.82

20、6/46)= 3.7mg/l。第四章 土壤環(huán)境化學(xué)1.土壤中兩個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.在非活動性離子層與液體間的電位差叫電動電位，它的大小視擴散層厚度而定，隨擴層厚度增大而增加。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

21、具有負(fù)的電動電勢，所以膠體微粒又因相同電荷而互相排斥，電動電位越高，膠體微粒呈現(xiàn)出的分散性也越強。 7. 影響土壤凝聚性能的主要因素是土壤膠體的電動電位和擴散層厚度， 8. 在土壤膠體雙電層的擴散層中，補償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價為依據(jù)作等價交換，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

22、能越強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)胞壁對金屬離子的固定作用不是植物的一個普遍耐性機制14. 植物對重金屬污染產(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轉(zhuǎn)移和主動轉(zhuǎn)移兩種。 17. 現(xiàn)已證明，MT是動物及人體最主要的重金屬解毒

23、劑。18. 農(nóng)藥在土壤中的遷移主要是通過擴散和質(zhì)體流動兩個過程。在這兩個過程中，農(nóng)藥的遷移運動可以蒸汽的和非蒸汽的形式進行。 19. 風(fēng)速、湍流和相對濕度在造成農(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，擴散系數(shù)也越大，而容易擴散通過生物膜。22. 機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酶催化作用的三個特點： (1).催化具有專一性 一種酶只能對一種底物或一種底物起催化作用，促進一定的反應(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 如強酸、強堿、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，好氧微生物進行有氧氧化