2011环境化学专业试题及答案.doc

参考答案一 填空题(每空0.6分,共30分)向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐，总酸度_增加_、无机酸度_减少_、CO2酸度_不变_、总碱度_增加_、酚酞碱度_不变_和苛性碱度_减少_。硝化细菌为_化能自养型_型细菌，严格要求_高水平的_氧；反硝化的重要条件是_氧分压较低，为兼_氧。水环境中污染物的光解过程可分为_直接光解_ 、 _敏化光解 、 _氧化反应_ 三类。光子能量公式为_E=hc/_ ，通常波长大于_700_nm的光就不能引起光化学离解，此时对应的化学键能是_167.4_KJ/mol。(h = 6.626*10-34J.s/光量子, c = 2.9979*1010cm/s)土壤碱化度为_ Na+离子饱和度，其产生过程为 _交换性阳离子的水解作用_ 作用 。受氢体包括_分子氧_ 、 _有机物转化的中间产物_ 、 _某些无机含氧化合物_ 。有机磷农药的降解途径一般有_吸附催化水解_、_生物降解_、_光降解_。我国酸雨的关键性离子组分为_ SO42-，Ca2+，NH4+_。毒作用的生物化学机制包括_酶活性的抑制_ 、 _致突变作用_ 、 _致癌作用_ 、 _致畸作用_。有毒有机物的生物转化反应的主要类型有_氧化_ 、 _还原_ 、 _水解_ 、_结合_。大气颗粒物的去除过程可分为_干沉降_ 、 _湿沉降_。含碳化合物的厌氧分解过程中，在_产酸_细菌的作用下，生成_有机酸、醇等_中间产物，然后在_产氢菌、产乙酸菌及产甲烷细菌_细菌的作用下，生成_乙酸、甲酸、氢气和二氧化碳及甲烷_。盐基饱和度为100%的土壤，其潜性酸度为_0_。丙酮酸在有氧条件下，通过_辅酶A _辅酶，转化为_乙酰辅酶A _，然后与_草酰乙酸_反应生成_柠檬酸_，进入_三羧酸_循环过程。16 物质通过生物膜的方式有_膜孔过滤_ 、 _被动扩散 、 _被动易化扩散_ 、 _主动转运_ 、_胞吞或胞饮_。17导致臭氧层耗损的典型物质有 NOx，HOx，ClOx，CFCs 。二 名词解释(每题2分,共18分)专属吸附：专属吸附现象是用来解释吸附过程中表面电荷改变符号，甚至使离子化合物吸附在同号电荷表面的现象，它是指在吸附过程中，除了化学键的作用，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。b氧化途径：饱和脂肪酸与辅酶A结合，形成脂酰辅酶A，羧基的位上的碳原子经历脱氢-加羟-羰基化等氧化过程，然后与辅酶A结合，形成乙酰辅酶A和少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程，如下例：大气颗粒物的三模态：依据空气动力学直径Dp来分，爱根（Aitken）核模（Dp0.05m）、积聚模（ 0.05m Dp2m）DLVO理论：DLVO理论把范得华吸引力和扩散层排斥力考虑为仅有的作用因素，它适用于没有化学专属吸附作用的电解质溶液中，而且假设颗粒的粒度均等、球体形状的理想状态。这种颗粒在溶液中进行热运动，其平均功能为3KT/2，两颗粒在相互作用接近时产生几种作用力，即多分子范得华力、静电排斥力和水化膜阻力。总的综合作用位能为：VT=VR+VA式中：VA-由范得华力所产生的位能；VR-由静电排斥力所产生的位能；生物浓缩系数(BCF)： BCF = Cb/CeCb：某种元素或难降解物质在机体中的浓度;Ce：某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。电子活度：pE是平衡状态(假想)的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势，在还原性很强的溶液中，其趋势是给出电子。pE越小，电子的浓度越高，体系提供电子的倾向就越强； pE越大，电子的浓度越低，体系接受电子的倾向就越强；积累稳定常数：络合反应中，逐级反应的稳定常数的乘积，表示所包括的逐级反应加和后的效果。光量子产率：化学物种吸收光量子后，进行光化学反应的光子占吸收总光子数之比，称为光量子产率F；F = 生成或破坏给定物种的摩尔数/体系吸收光子的摩尔数。三 公式推导(每题6分,共12分)1 推导水的氧化-还原限度，即电子活度(pE)与pH关系图中水的稳定区域界限。并计算在氧饱和时天然水体的电子活度(pE)，相应的氧化反应的pE0 = + 20.75。反应的pE0 = + 20.75。水的氧化限度水的还原限度：pE0=0.00氧饱和时，水中0.21*105Pa,将H+=10-7代入氧化限度式，得，2 分析封闭体系与开放体系中CaCO3(s)在纯水中溶解时水体的pH 计算式的差异。四 简答题(每题4分,共16分)大气中丙烯与HO、O3的反应特征过程。（将加成、抽氢、二元自由基等特征表示出即可得满分）简述汞的微生物转化过程中辅酶的作用。微生物参与汞形态转化的主要途径是汞的甲基化作用。辅酶为甲基钴氨素，此辅酶把负甲基离子传递给汞离子形成甲基汞，本身变为水合钴氨素，后者由于其中的钴被辅酶FADH2还原，并失去水而转变为五个氮配位的一价钴氨素，最后，辅酶甲基四叶氢酸将正甲基离子转于五配位钴氨素，并从其一价钴上取得二个电子，以负甲基离子与之络合，完成甲基钴氨素的再生，使汞的甲基化能够顺利进行。举例说明有些气体在水中的实际溶解量可以远高于亨利定律计算结果的原因。举溶解后发生离解反应的气体，如CO2、SO2。这些气体在液相中的分子形态可以和气相分压之间遵守亨利定律；但液相中的分子形态可以离解成离子形态，并建立平衡，增加了气体在水中的溶解量。4 简述光化学烟雾产生的条件、机理和过程条件：有引起光化学反应的紫外线；有烃类特别是烯烃的存在；有NOx参加；大气湿度低；强的阳光照射。机理和过程：A. 污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成 的起始反应。B. 碳氢化合物、HO 、O等自由基和O3氧化，导致醛、酮醇、酸等产物以及重要的中间产物RO2 、HO2 、 RCO等自由基生成。C. 过氧自由基引起NO向NO2转化，并导致O3和PAN等生成。在光化学污染区，烃和NO的最大值发生在早晨交通繁忙时刻，这时NO2的浓度很低；随着太阳辐射的增强，NO2的浓度增大，在十点左右达到最大；此后，O3和醛类的浓度迅速增大，中午已达到较高浓度，它们的峰值通常比NO峰值晚出4-5h。五 计算题(每题10分,共10分)若有水A，pH为7.5，其碱度为5.38mmol.L-1，水B的pH为9.0，碱度为0.70mmol.L-1，若这两种水以V1:V2的体积比混合，问混合后pH的表达式方程(有关H+的方程)。(pH为7.5时：a0 = 0.06626、a1 = 0.9324、a2 = 0.001383、a = 1.069；pH为9.0时：a0 = 0.002142、a1 = 0.9532、a2 = 0.04470、a = 0.9592)解：总碱度 = CT(1 +2) + Kw/H+ -H+CT = 1/(1 +22)总碱度 + H+ -OH-令 = 1/(1 +22)当pH值在5-9范围内，总碱度1.0mmol/L时，H+ 、OH-项可以忽略不计，CT值与总碱度之间存在简化关系：CT = 总碱度依据题意，这两种水以V1：V2的体积比混合时，总碱度和碳酸盐总量不变总碱度混合 = （V1总碱度 pH=7.5 + V2 总碱度 pH=9.0）/( V1+ V2)CT混合= （V1CT pH=7.5 + V2CT pH=7.5）/( V1+ V2)表示出总碱度混合 和CT混合总碱度混合 = CT混合(1混合+2混合) + Kw/H+混合-H+混合将1混合和2混合用H+的方程表示，即最终的表达式也就可以表示出来。另一种考虑：如果该体系比较单纯，主要是以碳酸类组分为主，则可以考虑用电荷平衡(电中性原理)来计算，譬如体系混合后：无机阳离子 + H+混合 = HCO3-混合+ 2CO32-混合+OH-混合 = CT混合(1混合+22混合) + Kw/H+混合这里，无机阳离子实际上为混合后的碱度。六 综合题(每题7分,共14分)1 讨论水体颗粒的分配、吸附、絮凝作用的特征与区别。分配作用：水溶液中，土壤有机质对有机化合物的溶解作用，而且在溶质的整个溶解范围内，吸附等温线都是线性的，与表面吸附位无关，只与有机化合物的溶解度相关，因而放出的吸附热量小。吸附作用：在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用活干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用，其吸附等温线是非线性的，并且存在着竞争吸附，同时，在吸附过程中往往要放出大量的热来补偿反应中熵的损失。絮凝作用：胶体颗粒的聚集叫凝聚或絮凝作用。主要涉及双电层的库仑作用力、多分子范德华力、水化膜阻力及空间位阻等作用。一般自然界颗粒聚集主要为异体絮凝作用，作用方式和机制很复杂。区别：相互作用对象不同，涉及环境化学机理不同，产生效果不同，即它们涉及的污染物的环境化学行为也有不同之处。（同学需要具体分析一下）在目前的环境化学研究中，絮体也可以作为一种颗粒物而发生吸附或分配作用。2 讨论pc-pH图、pc-pE图、pE-pH图的含义、画法以及区别。pc-pH图：描述水环境物质浓度随pH的变化，可以看出在不同pH值下水环境中物质的浓度情况；一般是针对某一在不同pH下可以互相转化的系列物质，列出每一种成分与pH值的关系式，然后按照这些方程式画图。在涉及沉淀反应时可以确定沉淀区域及其边界。pc-pE图：描述水环境物质浓度随pE的变化，可以看出在不同pE值下水环境中物质的浓度情况；一般是针对某一在不同pE下可以互相转化（发生氧化还原反应）的系列物质，列出每一种成分与pE值的关系式，然后按照