《环境化学》戴树桂 第二版课后部分习题解答和重要知识点文档格式.docx

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大气环境化学

4.影响大气中污染物迁移的主要因素是什么?

主要有：

（1）空气的机械运动如风和大气湍流的影响；

（2）天气和地理地势的影响；

（3）污染源本身的特性。

7.大气中有哪些重要自由基?

其来源如何?

大气中主要自由基有：

HO、HO2、R、RO2

HO的来源：

①O3的光解：

O3＋ｈrＯ＋Ｏ2

O+H2O2HO

②HNO2的光解：

HNO2+ｈrHO+NO

③H2O2的光解：

H2O2+ｈr2HO

HO2的来源：

①主要来自醛特别是甲醛的光解

H2CO+ｈrH+HCO

H+O2+MHO2+M

HCO+O2+MHO2+CO+M

②亚硝酸酯的光解：

CH3ONO+ｈrCH3O+NO

CH3O+O2HO2+H2CO

③H2O2的光解：

H2O2+ｈr2HO

HO+H2O2HO2+H2O

R的来源：

RH+OR+HO

RH+HOR+H2O

CH3的来源：

CH3CHO的光解CH3CHO+ｈrCH3+CHO

CH3COCH3的光解CH3COCH3+ｈrCH3+CH3CO

CH3O的来源：

甲基亚硝酸酯的光解CH3ONO+ｈrCH3O+NO

甲基硝酸酯的光解CH3ONO2+ｈrCH3O+NO2

RO2的来源：

R+O2RO2

9.叙述大气中NO转化为NO2的各种途径。

①NO+O3NO2+O2

②HO+RHR+H2O

R+O2RO2

NO+RO2NO2+RO

RO+O2R`CHO+HO2（R`比R少一个C原子）

NO+HO2NO2+HO

13.说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。

烷烃可与大气中的HO和O发生摘氢反应。

RH+HOR+H2O

RO2+NORO+NO2

RO+O2R`CHO+HO2

RO+NO2RONO2

另外：

RO2+HO2ROOH+O2

ROOH+ｈrRO+HO

稀烃可与HO发生加成反应，从而生成带有羟基的自由基。

它可与空气中的O2结合成相应的过氧自由基，由于它有强氧化性，可将NO氧化成NO2，自身分解为一个醛和CH2OH。

如乙烯和丙稀。

CH=CH+HOCH2CH2OH

CH3CH=CH2CH3CHCH2OH+CH3CH（OH）CH2

CH2CH2OH+O2CH2（O2）CH2OH

CH2（O2）CH2OH+NOCH2（O）CH2OH+NO2

CH2（O）CH2OHCH2O+CH2OH

CH2（O）CH2OH+O2HCOCH2OH+HO2

CH2OH+O2H2CO+HO2

稀烃还可与O3发生反应，生成二元自由基，该自由基氧化性强，可氧化NO和SO2等生成相应的醛和酮。

光化学反应的链引发反应主要是NO2的光解，而烷烃和稀烃均能使NO转化为NO2，因此烃类物质在光化学反应中占有很重要的地位。

19

答影响酸雨形成的因素主要有：

（1）酸性污染物的排放及其转化条件。

（2）大气中NH3的含量及其对酸性物质的中和性。

（3）大气颗粒物的碱度及其缓冲能力。

（4）天气形势的影响。

20

答

（1）依据大气颗粒物按表面积与粒径分布关系得到了三种不同类型的粒度模，并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿，即爱根核模，积聚模，粗粒子模。

爱根模：

Dp＜0.05μM

积聚模：

0.05＜Dp＜2μM

粗粒子模：

Dp＞2μM。

第三章水环境化学（P195）

4.

（1）查表知pH=6.5时,α=1.710

CT=[碱度]×

α=1.6×

1.710mmol/l=2.736mmol/l。

设加入的Na2CO3为nmmol/l

查表知：

当pH=8.0时,α`=1.018

CT`=CT+n----------

（1）CT`=[碱度]`×

α`--------

（2）[碱度]`=1.6+2n--------（3）

由

（1）、

（2）和（3）解得：

n=1.07mmol/l。

（2）∵加入NaOH后CT不变

碱度的增加值就应是加入的NaOH的量。

△A=[碱度]`－[碱度]=2.688－1.6=1.088mmol/l

5.解:

当pH=7.00时,CO3-的浓度与HCO3-的浓度相比可以忽略,查表pH=7.00时,α=1.224,

则[HCO3-]=[碱度]=2.00×

10-3mol/l/l。

[H+]=[OH-]=10-7mol/l。

[HCO3※]=[H+][HCO3-]/K1=1.00×

10-7×

2.00×

10-3/（4.55×

10-7）=4.49×

10-4mol/l。

[CO3-]=K2[HCO3-]/[H+]=4.69×

10-11×

10-3/（1.00×

10-7）=9.38×

10-7mol/l。

6.解:

查表pH=7.5时,α1=1.069,pH=9.0时,α2=0.9592;

CT1=[碱度]×

α1=6.38×

1.069=6.82mmol/l

CT2=[碱度]×

α2=0.80×

0.959=0.767mmol/l;

查表知pH=7.58

7.解：

由题意知[Fe3+]+[Fe（OH）2+]+[Fe（OH）2+]=1.00×

10-4mol/l；

（1）

[Fe（OH）2+][H+]/[Fe3+]=8.9×

10-4

（2）

[Fe（OH）2+][H+]2/[Fe3+]=4.9×

10-7（3）

查表知Fe（OH）3的KSP=3.2×

10-38

代入

（1）得[H+]=1.9×

10-3mol/l（∵pH=2.72）

∴[Fe3+]=3.2×

104[H+]3=3.2×

104×

1.9×

10-3×

3=6.24×

10-5mol/l；

[Fe（OH）2+]=4.9×

10-7[Fe3+]/[H+]2=4.9×

10-7KSP[H+]/KW3=15.68×

10-3=8.47×

10-6mol/l；

[Fe（OH）2+]=8.9×

10-4[Fe3+]/[H+]=8.9×

10-4KSP[H+]2/KW3=28.48×

（1.9×

10-3）2=2.92×

10-5mol/l。

19.解：

Hg2++2H2O=2H++Hg（OH）2lgK=-6.3得:

K=10-6..3

得

由物料守恒得：

[Hg2+]+[Hg（OH）20]=1.0×

10-5mol/l

（2）

由电荷守恒得：

[H+]+2[Hg2+]=[ClO4-]+[OH-]

∵Hg2+水解体系显酸性,∴[OH-]＜10-7,与[ClO4-]的浓度相比可忽略不计。

可得：

[H+]+2[Hg2+]≈[ClO4-]=2×

10-5（3）

（1）、

（2）、（3）联立求解得：

[H+]=10-4.7；

则pH=-lg[H+]=-lg10-4.7=4.7。

21.解：

已知PbCO3（S）+HT2-=PbT-+HCO3-K=4.06×

10-2

（1）；

由

（1）可得：

（2）

25.解：

∵水中的溶解氧为：

0.32mg/l,故其pO2=0.32×

105Pa

天然水的pE=20.75+lg{（pO2/1.103×

105）0.25×

[H+]}

=20.75+lg{（0.32×

105/1.103×

1.0×

10-7}=20.75+（-0.54－7）=13.21。

氧化还原式：

1/2O2+2H+（10-7mol/l）+2e－=H2OE0=0.815V

根据Nernst方程式，上述反应可写成：

在湖中H2O可看作是常量,lg（[Red]/[Ox]）,在方程中为1。

得：

F=2.303RT/0.059,将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=12.6－237.2×

4+742.0=－194.2（kj）

又∵▽G0=－2.303nRT（pE0）

∵lgK=lg[HS-]－lg[SO42-]－lg[H+]9－lg[e]8

又∵lgK=npE0

8pE0=lg[HS-]－lg[SO42-]+9×

10.0+8pE

∴lg[HS-]－lg[SO42-]+8pE=8×

4.25－90=－56

[HS-]+[SO42-]=1.0×

10-4

10当pE＜＜pE0时,溶液给出电子的倾向很高。

∴[HS-]≈C总=1.0×

10-4mol/l。

∴lg[HS-]=－4.0由

（1）得lg[SO42-]=52+8pE。

20当pE＞＞pE0时,溶液接受电子的倾向很强。

∴[SO42-]≈C总=1.0×

∴lg[SO42-]=－4.0由

（1）得lg[HS-]=-60－pE。

29.解：

已知苯并[a]芘Kow=106

Koc=0.63Kow=0.63×

106=6.3×

105

Kp=Koc[0.2（1－f）XSOC+fXfOC]=6.3×

[0.2（1－0.7）×

0.05+0.70×

0.10]=4.6×

104

30.解：

已知Ka=0,[H+]=10-8.4Kn=1.6Kb=4.9×

10-7

Kh=Ka[H+]+Kn+KbKw/[H+]=0+1.6+4.9×

10-5.6=1.6（d-1）

32.解：

Koc=0.63Kow

Kp=Koc[0.2（1－f）XSOC+fXfOC]=0.63×

3.0×

105[0.2（1－0.70）×

0.02+0.70×

0.05]=6.84×

103

Kh=Kn+αw（KA[H+]+KB[OH-]）=0.05+0.42×

（1.7×

10-8+2.6×

106×

10-6）=1.14（d-1）

KT=Kh+Kp+KB=1.14+24×

0.02+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）×

6×

103/4.6×

103]=19.14mg/l。

查表知:

13℃时,C饱和=10.60mg/l；

14℃时，C饱和=10.37mg/l。

由间插法计算13.6℃时的C饱和。

（1）10.60－（10.60－10.37）×

6/10=10.46

（2）10.37+（10.60－10.37）×

4/10=10.46

D0=C饱和－C0=10.46－8.55=1.91（mg/l）

D=D0exp（-k2x/u）－[k1L0/（k1+k3-k2）][exp{-（k1+k3）x/u}－exp（-k2x/u）]

=1.91×

exp{-（1.82×

6）/46}－[（0.94×

22.12）/（0.94+0.17－1.82）][exp{-（0.94+0.17）×

6/46}－exp（-1.82×

6/46）

=3.7mg/l。

第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性

1.在试验水中某鱼体从水中吸收有机污染物质A的速率常数为18.76h-1,鱼体消除A的速率常数为2.38×

10-2h-1；

设A在鱼体内起始浓度为零，在水中的浓度可视作不变。

计算A在该鱼体内的浓缩系数及其浓度达到稳态浓度95%时所需的时间。

（788.2；

5.24d）

解：

∵A在鱼体内的起始浓度为零，且在水中的浓度可视为不变，相当于t→∞时，

BCF=Cf/Cw=ka/ke

∴BCF=ka/ke=18.76/2.38×

10-2=788.2；

稳态浓度为

0.95=1－exp（-2.38×

10-2t）0.05=exp（-2.38×

10-2t）

两边取ln得：

-2.996=-2.38×

10-2t,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）三羧酸循环；

（12）NO2-；

（13）硝化。

HOCCOOH

CH2COOH

1.土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物。

2.物体表面的分子与该物体内部的分子所处的条件是不相同的。

物体内部的分子在各方面都与它相同的分子相接触，受到的吸引力相等；

而处于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，

3.即合称为双电，决定电位层与液体间的电位差通常叫做热力电位，在一定的胶体系统内它是不变的；

4.在非活动性离子层与液体间的电位差叫电动电位，它的大小视扩散层厚度而定，随扩层厚度增大而增加。

5.由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。

6.在土壤溶液中，胶体常常带负电荷，即具有负的电动电势，所以胶体微粒又因相同电荷而互相排斥，电动电位越高，胶体微粒呈现出的分散性也越强。

7.影响土壤凝聚性能的主要因素是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度，

8.在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价交换，称为离子交换

9.土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，

10.胶体具有吸附性的原因是什么？

物体表面的分子与该物体内部的分子所处的条件是不相同的。

而处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。

物质的比表面积越大，表面能也越大。

吸附性能越强

11当土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种土壤为盐基不饱和土壤。

12.在土壤交换性阳离子中，盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度：

13.细胞壁对金属离子的固定作用不是植物的一个普遍耐性机制

14.植物对重金属污染产生耐性由植物的生态学特性、遗传学特性和重金属的物理化学性质等因素所决定，

15土壤中污染物主要是通过植物根系根毛细胞的作用积累于植物茎、叶和果实部分。

由于该迁移过程受到多种因素的影响，污染物可能停留于细胞膜外或穿过细胞膜进入细胞质。

16.污染物由土壤向植物体内迁移的方式主要包括被动转移和主动转移两种。

17.现已证明，MT是动物及人体最主要的重金属解毒剂。

18.农药在土壤中的迁移主要是通过扩散和质体流动两个过程。

在这两个过程中，农药的迁移运动可以蒸汽的和非蒸汽的形式进行。

19.风速、湍流和相对湿度在造成农药田间的挥发损失中起着重要的作用。

20.生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成

21.一般，脂/水分配系数越大，扩散系数也越大，而容易扩散通过生物膜。

22.机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。

23.物质在生物作用下经受的化学变化，称为生物转化或代谢。

24.生物转化、化学转化和光化学转化构成了污染物质在环境中的三大主要转化类型。

25.酶是一类由细胞制造和分泌的，以蛋白质为主要成分的，具有催化活性的生物催化剂。

26.在酶催化下发生转化的物质称为底物或基质

27酶催化作用的三个特点：

（1）.催化具有专一性一种酶只能对一种底物或一种底物起催化作用，促进一定的反应，生成一定的代谢产物。

（2）.酶催化效率高一般酶催化反应的速率比化学催化剂高107—1013倍。

（3）.酶催化需要温和的外界条件如强酸、强碱、高温等都能使酶催化剂失去活性。

28.受氢体如果为细胞内的分子氧，就是有氧氧化，而若为非分子氧的化合物就是无氧氧化。

29.就微生物来说，好氧微生物进行有氧氧化，厌氧微生物进行无氧氧化。

30环境中污染物质的微生物转化速率，决定于物质的结构特征和微生物本身的特征，同时也与环境条件有关。

31毒理学把毒物剂量（浓度）与引起个体生物学的变化，如脑电、心电、血象、免疫功能、酶活性等的变化称为效应；

32把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。

33把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。

34阈剂量（浓度）是指在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量（浓度）。

最高允许剂量（浓度）是指长期暴露在毒物下，不引起机体受损害的最高剂量（浓度）。

环境化学

第一章绪论

1、环境：

环境是指与某一中心事物有关（相适应）的周围客观事物的总和，中心事物是指被研究的对象。

对人类社会而言，环境就是影响人类生存和发展的物质、能量、社会、自然因素的总和。

1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，通过了《人类环境宣言》。

2、构成环境的四个自然圈层包括土壤、岩石圈、大气圈和水圈

3、为保护人类生存环境，联合国将每年的4月22定位世界地球日，6月5日定位世界环境日。

4、环境保护的主要对象是由于人类生产、生活活动所引起的次生环境问题，主要包括：

环境污染和生态破环两个方面。

5、环境问题：

全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和发展的各种现象，称为环境问题。

原生环境问题：

自然力引发，也称第一类环境问题，火山喷发、地震、洪灾等。

次生环境问题：

人类生产、生活引起生态破坏和环境污染，反过来危及人类生存和发展的现象，也称第二类环境问题。

目前的环境问题一般都是次生环境问题。

生态破坏：

人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著该变，如草原退化、物种灭绝、水土流失等。

当今世界上最引人注目的几个环境问题温室效应、臭氧空洞、酸雨等是由大气污染所引起的。

6、环境污染:

由于人为因素使环境的构成状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。

造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三个方面，其中化学物质引起的约占80%~90%。

环境污染物定义：

进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物。

污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在状态。

（五十年代日本出现的痛痛病是由镉Cd污染水体后引起的；

五十年代日本出现的水俣病是由Hg污染水体后引起的）

重要污染物

（1）元素：

Cr,Hg,As,Pb,Cl

（2）无机物:

CO,NOx,SO2,KCN

（3）有机化合物和烃类:

烷烃（饱和）、芳香烃（苯环）、不饱和非芳香烃（不饱和，不带苯环）、多环芳烃

（4）金属有机和准金属有机化合物：

四乙基铅、三丁基锡

（5）含氧有机化合物：

环氧乙烷、醚、醇、醛、酮、酚、有机酸等

（6）有机氮化合物：

胺、腈、硝基苯、三硝基苯（TNT）

（7）有机卤化物：

氯仿（四氯化碳）、PCBs、氯代二恶英、氯代苯酚

（8）有机硫化合物：

硫醇类（甲硫醇）、硫酸二甲酯

（9）有机磷化合物：

有机磷农药、磷酸二甲酯、磷酸三乙酯

按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；

按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物和固体废物；

按污染物的性质可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物。

优先控制污染物：

概念:

基于有毒化学物的毒性、自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素,从多种有机物中筛选出的优先控制物

7、认识过程：

20世纪60年代人们只把环境问题作为污染来看待，没有认识到生态破坏的问题.；

20世纪70年代1972年联合国，瑞典，斯德哥尔摩“人类环境会议”，将环境污染和生态破坏提升到同一高度看待；

20世纪80年代1987年，由挪威首相布伦特兰夫人组建的“联合国世界环境与发展委员会”发表了《我们共同的未来》；

20世纪90年代1992年，巴西，里约热内卢，联合国环境与发展大会，强调和正式确立了可持续发展的思想，并形成了当代的环境保护的主导意识。

8、自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化，称为环境效应。

分为自然环境效应和人为环境效应。

按环境变化的性质划分，

（1）环境物理效应：

由物理作用引起的环境效应