水环境化学试题.doc

水环境化学 A卷参考答案及评分标准2008-2009学年第一学期一、填空 (25 分，每个填空1分)1、天然淡水中含有的主要阳离子有 钙 、 镁 、 钠 、 钾 。2、某水中的优势阴离子为SO42- ， 优势阳离子为Ca2+， 不含CO32-或HCO3-离子， 该类型水用符号表示为 S CaIV 3、按照阿列金分类法，海水一般是 III 型水，淡水一般是 II 型水。4、海水盐度为 24.7 时，最大密度时的温度等于冰点温度。5、天然水的盐度增大会使蒸汽压 下降 ，渗透压 增大 。6、在陆地水水质调查中，K+与Na+含量的测定方法是计算阴离子量与Ca2+、Mg2+总量之差。7、海水总碱度可简化为 ALK = CHCO3- + C1/2CO32- + CH2BO3- 。8、水中氧气的来源主要是水生植物光合作用，水中氧气的消耗主要是水中微型生物耗氧（水呼吸）。9、贫营养型湖泊，夏季形成温跃层，上层水温高、氧气溶解度 低 ，下层水温低、氧气溶解度 高 。10、淡水中，pH =8.3 时，HCO3最多； pH 10.4时， CO32- 占优势。随着海水氯度和温度增大，二氧化碳系统各分量与pH的关系曲线向 左 移动。11、水的溶氧升高，硫化氢的毒性 减小 ；pH升高，硫化氢的毒性 减小 。12、水中加入1mol/L的碳酸钠后，水体的碳酸总量增大 1 mol/L，碱度增大 2 mol/L。13、若米氏常数KM平均为1 umol/L ， 则有效磷浓度应不低于 3umol/L 的范围。14、一般情况下，若天然水或养殖用水中的氧化还原电位为 0.4V 左右时，可认为该水体处于良好的氧化状态。三、名词解释 ( 10分，每题2分 )1、天然水体的 Eh 值：在一个氧化-还原系统中，由于电子得失，产生的可被测量的电位，称为氧化还原电位。反映水的氧化还原状况，了解水质的状态，并可作为水体氧化还原能力的度量。2、活性磷化合物：能与酸性钼酸盐反应的，包括磷酸盐，部分溶解状态的有机磷，吸附在悬浮物表面的磷酸盐以及一部分在酸性中可以溶解的颗粒态无机磷等。3、泛池：集约化养殖由于放养密度大、投饵和施肥量较多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧导致水体的严重缺氧，鱼类浮头，甚至窒息死亡的现象。4、暂时硬度：指碳酸盐硬度，水加热煮沸后形成碳酸钙沉淀而除去。5、BOD：生化需氧量，在规定条件下，水体中有机物在微生物作用下进行生物氧化时所消耗的溶解氧的数量。四、问答题（34分）1、含铁丰富的地下水注入鱼池后水质如何变化？（5分） 答案要点：含大量铁的地下水大量注入鱼池，会使水质状况发生一系列变化。首先是Fe2+被氧化成Fe(OH)3，水变混浊，pH值降低：4Fe2+O2+10H2O = 4Fe(OH)3+8H+ 生成的Fe(OH)3絮凝时会将水中的藻类及悬浮物一并混凝、下沉， 使水又逐渐变清。过些天浮游植物又繁生，水又渐渐变浑，pH又回升。（3分）大量Fe2+氧化需要消耗水中的溶氧，水中生成的大量Fe(OH)3微粒会堵塞鱼鳃，聚沉藻类。（2分）2、为什么可以用电导仪来测海水的盐度？（5分）答案要点：根据海水组成的恒定性原理，海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。（3分）由于海水的主要成分的比例恒定，因此电导率与与盐度有很精确的关系，所以可以用电导仪来测海水的盐度。（2分）3、溶氧丰富的水中，投饵后，食物残渣和粪便中的氮是通过哪些作用在水中逐步转变成硝态氮？（7分） 答案要点：经过几种作用：氨化作用，即含氮有机物在微生物作用下的分解即氨化作用，转变为NH4+(NH3)。（2分）亚硝化作用：经亚硝化菌的作用，氨可被氧化为NO2-。（2分）硝化作用：在通气良好的天然水中，经硝化菌的作用，进一步被氧化为NO3-。（2分）顺序为：氨化作用亚硝化作用硝化作用（1分）4、二氧化碳体系包括哪些组成与化学平衡？（7分）答案要点：组成：溶解CO2（H2CO3）、HCO3-、CO32- （2分）包括以下五种平衡：气态二氧化碳溶解； 溶解CO2的水合作用； H2CO3的电离平衡； 中和与水解平衡；与碳酸盐沉淀之间的固液平衡。（5分）5、什么是温跃层？温跃层与水产养殖有什么关系？温跃层的上层和下层水的水质有哪些不同？（10分）答案要点： 夏季或春季如遇连续多天的无风晴天，就会使表层水温有较大的升高，这就增加了上下水混合的阻力。风力不足够大，只能使水在上层进行涡动混合。造成上层有一水温垂直变化不大的较高温水层，下层也有一水温垂直变化不大的较低温水层，两层中间夹有一温度随深度增加而迅速降低的水层，即温跃层。（2分） 温跃层一旦形成，就象一个屏障把上下水层隔开，使风力混合作用和密度对流作用都不能进行到底。（2分） 上水层：溶氧增多，电位升高-Fe()Fe()，Mn()Mn()，NH3NO2-NO3- CO2减少-pH升高，OH-，CO32-浓度变大，析出CaCO3，Fe(OH)3 有效N、P、Si、Fe等减少光呼吸增强，光合成效率下降，限制浮游植物继续增殖。浮游生物量增加水温升高，透明度下降。（3分） 底层水：溶氧减少，电位下降-Fe()Fe()，Mn()Mn()， SO42- S，NO3- 脱氮，析出FeS CO2，低级有机物增多- pH下降，H+，HCO3- 浓度变大，CaCO3，Fe(OH)3等溶解，NH4+，PO43-等解吸，碱度、硬度变大。有机物分解-植物营养盐再生积累，同时积累NH3、H2S、有机酸、胺类、CH4等有害物质，抑制生物生长。（3分） 六、分析题（6分）夏季一淡水鱼池，水深1.8米，连续多天晴天，表水层溶氧达25mg/L，补偿深度为25cm，水体很肥，底泥较厚，每天投喂人工饵料，傍晚一场雷雨后，鱼死亡。请分析鱼死亡原因？答案要点： 夏季晴天：就会使表层水温有较大的升高，这就增加了上下水混合的阻力。风力不足够大，只能使水在上层进行涡动混合。造成上层有一水温垂直变化不大的较高温水层，下层也有一水温垂直变化不大的较低温水层，两层中间夹有一温度随深度增加而迅速降低的水层，即温跃层。 （3分） 傍晚下雷阵雨：暴雨强风之后，表层水与底层水发生垂直流转混合，带起淤泥，这时水体都有可能出现溶氧最低值。由于白天水的热阻力大，上层池水不易对流，上层过饱和的高氧水就无法及时输送到下层，到傍晚上层水大量过饱和的溶氧逸出水面而白白浪费掉。至夜间发生对流时，上层水中溶氧本已大量减少，此时还要通过密度流将上层溶氧输送至下层，由于下层水的耗氧因子多，致使夜间实际耗氧量增加，使溶氧很快下降。这就加速了整个池塘溶氧的消耗速度，容易造成池塘缺氧，引起鱼类浮头，甚至窒息死亡。 （3分）七、计算题（10分）1、某湖水的pH7.0，CO2为5.49mmol/L，现有一造纸厂的废水要排入到湖中，该纸厂的废水含有4.0mmol/L的NaOH。假如要控制该池塘水体pH不得上升到8.0以上，问每升湖水中最多可以排入多少这种废水？（pH = 7.0时，a = 1.22；pH = 8.0时，a = 1.02）（5分）解：加入NaOH前后的CO2不变, CO2 = a1Alk1 （1分） Alk1 = CO2/a1= 5.49/1.22 = 4.50mmol/L （1分） Alk2= CO2/ a2 = 5.49/1.02 = 5.38 mmol/L （1分） Alk = Alk2 Alk1 = 5.38 - 4.50 = 0.88 mmol/L （1分）每升湖水中最多可以排入废水体积为V = 0.88/4.0 = 0.22L 。（1分）2、某鱼池水温为15，pH = 7.80，总氨氮为1.50mol/L，求该鱼池中分子态氨氮UIA为多少mol/L？分子态氨氮在总氨氮中所占的比例UIA%为多少？已知15时反应NH4+ + H2O = NH3 + H3O+ 的pKa9.574，水中氢离子的活度系数可近似为1.0。 （5分）解：CNH3 = aNH3 CT = K a/(aH+/H+ + K a) CT = 0.0248mol/L （3分） UIA% 0.0248/1.50100% = 1.65% （2分）1、晴天时，养殖池水白天的硬度比夜晚的硬度低。( )3、 鱼池塘泥的氧化还原电位(Eh) 随底泥深度的加深Eh值升高。 ( )3、水中加入氢氧化钠时，碱度也随之增大。 ( )4.生石灰对海水消毒不起效果的原因是海水中有大量的钙离子。 ( )5、气体在水中的溶解度是在该温度和压力下气体在水中所能溶解的最大量。（ )6、海水含盐量高，所以海水中溶氧含量比淡水低。( )7、盐度变化一个单位比温度变化1引起的密度变化值大许多。( ) 8、在碳酸盐类水中不可能有型水，在硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中不可能有型水。( )9、大型水库开闸溢洪时河道下游的鱼易发生气泡病。 ( )10、开放体系的碱度与碳酸总浓度无关，与pH有关，当达到平衡后，pH高的，碱度大。( )11、DO 的饱和度是饱和量与实际含氧量之差( )12、鱼池水中溶氧主要为养殖鱼类所消耗( ) 13、某养殖场数日昼夜气温均为2，风力较强，某日突然暖流来临，气温剧增至5，且几乎无风，因此池水相应转为全同温期。 ( )14、水中藻类光合作用，使水的pH增加，碱度也增加。 ( )15、海水的氯度和含盐量之间存在恒定性关系。( )水环境化学 B卷参考答案及评分标准2008-2009学年第一学期1、淡水中的主要阴离子成分有HCO3, CO3 2, SO42, Cl 2、某水中的优势阴离子为Cl - ，优势阳离子为Mg2+， CO32- = 0，HCO3- = 0， 该类型水用符号表示为 Cl MgIV 。3、海水盐度为24.7时，最大密度时的温度 等于 冰点温度。4、海水的盐度原来是用氯度来表示，现在不用氯度的原因是 现在用电导率来测盐度 。5、天然水的依数性表现在 蒸汽压下降 、 沸点上升 、 凝固点下降 。6、在天然水正常pH条件下，淡水的总碱度可简化为ALK = CHCO3- + C1/2CO32- 。7、晴天时，养殖池水白天的硬度比夜晚的硬度 低 。8、水中溶氧的主要来源有： 大气中氧的溶解 、 光合作用、 水体补给 。9、海水溶氧最小层通常出现在 密度跃层 ，再往深处, 溶氧浓度又开始回升, 其回升原因是 大洋下面潜 流着极区下沉而来的寒冷富氧的巨大水团所造成的。10、在淡水中， pH10.4时， CO32- 占优势。11、水的溶氧升高，硫化氢的毒性 减小 ，分子氨的毒性 减小 。12、水中加入1mol/L的碳酸氢钠后，水体的碳酸总量增大 1 mol/L，碱度增大 1 mol/L。13、反映水中有机物污染指标有 COD ，BOD ， TOD ， TOC 。 三、名词解释(共10分每题2分)1、水体自净：天然水体对排入其中的某些物质有一定的容纳程度，在这个范围内，天然水体能通过物理的、化学的和生物的作用过程，使排入的物质浓度自然降低，不致引起危害。2、水呼吸：水中浮游生物、微生物呼吸以及有机物氧化分解等物质化学反应所消耗的溶解氧。3、海水组成的恒定性原理：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。4、非碳酸盐硬度：对应于硫酸盐和氯化物的硬度，即由钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。5、COD：化学耗氧量，在一定条件下，用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量或相当于氧的量。四、问答题（34分）1、什么是泛池？造成泛池的原因有哪些？ （6分）答案要点：集约化养殖由于放养密度大、投饵和施肥量较多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧导致水体的严重缺氧，鱼类浮头，甚至窒息死亡的现象称为泛池。（2分）泛池的原因：a、温跃层消失；b、浮游植物大量死亡；c、水质过肥；d、气象条件不佳，如连绵阴雨或大雾，光照条件差，浮游植物光合作用弱。（4分）2、夏季晴朗无风天气，池塘中2030公分以上水层与底层水在化学成分上有哪些区别？哪些因素造成了这种差异？（10分）答案要点：上水层：溶氧增多，电位升高-Fe()Fe()，Mn()Mn()，NH3NO2-NO3- CO2减少-pH升高，OH-，CO32-浓度变大，析出CaCO3，Fe(OH)3 有效N、P、Si、Fe等减少光呼吸增强，光合成效率下降，限制浮游植物继续增殖。浮游生物量增加水温升高，透明度下降。4分） 底层水：溶氧减少，电位下降-Fe()Fe()，Mn()Mn()， SO42- S，NO3- 脱氮，析出FeS CO2，低级有机物增多- pH下降，H+，HCO3- 浓度变大，CaCO3，Fe(OH)3等溶解，NH4+，PO43-等解吸，碱度、硬度变大。有机物分解-植物营养盐再生积累，同时积累NH3、H2S、有机酸、胺类、CH4等有害物质，抑制生物生长。（4分） 造成这种差异的因素：密度环流与风动环流（2分）3、海水鱼种在冬季冰下越冬时常因低温而死亡，请你提出保护海水鱼冰下安全越冬的措施并说明理由6分）答案要点：（海水冰点-1.9，最大密度温度-3.5）为了在底层保持较高的水温，应该使上下盐度有差异 依靠底层水较高的盐度来维持较高水温（用增加盐度的“增密”补偿升高温度的“降密”）。（3分） 所以室外海水越冬池底层保温的关键是添加低盐度的海水或者淡水。（3分）4、说明池水中起缓冲作用的因子？（6分）答案要点：碳酸的一级与二级电离平衡CO2H2O HCO3H HCO3 CO32-+H+ （2分） CaCO3的溶解、沉积平衡Ca2+CO32- CaCO3（s）（2分） 离子交换缓冲系统 水中的粘土胶粒表面一般都有带电荷的阴离子或阳离子，这些表面带负电的基团可以吸附水中的阳离子（如K、Na+、Ca2+、Mg2+、H+等），建立离子交换吸附平衡。（2分）5、溶氧最小值通常可能出现于什么条件？（6分）答案要点： 溶氧最小值通常出现于 黎明或日出前的表层尤其底层水中；（2分） 夏季停滞期长期保持分层状态的底层水及上风沿岸的底层水及中层水；（2分） 水质过肥、放养太密、投饵施肥过多、水底淤泥很厚的鱼池，遇上夏季天气闷热、气压低、暴雨强风之后，表层水与底层水发生垂直流转混合，带起淤泥，这时水体都有可能出现溶氧最低值。（2分）五、分析题（6分）冬季抽取地下井盐水存于室外储水池中，到第二年3月中旬化冻后（室外温度0左右）泵此水到室内育苗室养亲蟹（室内水温18左右），后发现亲蟹鳃上全是红棕色的沉淀物，有亲蟹死亡，水也发红有红棕色沉淀。请分析上述现象原因，并说明应如何避免此类事故的发生？ 答案要点：含铁地下水接触空气后，有以下反应：4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+ 大量Fe2+氧化需要消耗水中的溶氧，生成的大量Fe(OH)3微粒沉淀在亲蟹鳃上，堵塞其鳃，水色变浑、发红, pH降低。（4分）铁的去除：曝气，絮凝，过滤或静置。（2分）六、计算题（10分）1、有一养鱼池，面积为1.00 hm2，水深平均为1.5m。池水pH9.5，AT2.00mmol/L，现拟用浓度为12mol/L的浓盐酸将池水pH中和到9.0，问需用多少升的浓盐酸？（pH = 9.0时 = 0.959；pH = 9.5时 = 0.886） 解：水量V 1.00104m21.5m=1.5104m3 ，（1分）CT = AT ; （1分）AT= CT/ = AT / =2 mmol/L0.886/0.959= 1.85 mmol/L （1分）AT = AT - AT = ( 2.00 1.85 ) mmol/L = 0.15 mmol/L （1分）VHCl =ATV / CHCl = 0.15mmol/m31.5104m3 / 12 mol/L = 188 L （1分）需要浓盐酸188 L2、某对虾池水的Cl = 19.00，pH = 9.00，总铵氮NH3-Nt =1.60mmol