2024年-西南大学网络学院《环境化学》

CABBEACBCDACBAA(1)有一股20oC的生活污水，其耗氧速率常数k1=0.23/天，求经过3、5、20天后水中有机物的剩余百分数各为多少？解：

Lt=Lo

e-k1t

Lt

/

Lo

=e-

k1t

(1)

L3

/

Lo

=e-

k13

=

50%

(2)

L5

/

Lo

=e-

k15

=

31.6%

(3)

L20

/

Lo

=e-

k120

=1.0

%

答：经过3、5、20天后水中有机物的剩余百分数各为50%，31.6%，1.0%。(2)有一股20oC的生活污水，其耗氧速率常数k1=0.23/天，测得五日生化需氧量BOD5=200mg/L，求最终生化需氧量BODu和七日生化需氧量BOD7。解：

（1）BODu

=

BOD5/(1-e-5k1)

=

200/(1-e-5×0.23)

=293

（mg/L）

（2）BODu

=

BOD7/(1-e-7k1)

BOD7=BODu×(1-e-7k1)=293×(1-e-7k1)=234（mg/L）答：最终生化需氧量BODu为293

mg/L和七日生化需氧量BOD7为234mg/L。(3)假设可使纯空气与25℃纯水达到平衡，那么，在这种水中CO2的浓度为多少？在上述平衡状态下，水中的pH值是多少？解：1.Pco2=(1.0000-0.0313)×330×10-6

=3.20×10-4(atm)

=32.42(Pa)

[CO2(aq)]=KHCPco2

=3.36×10-7×32.42

=1.089×10-5（mol/L）

2.CO2

(aq)+H2O====H+

+HCO3

-

pH=5.65

答：水中CO2浓度为[CO2aq)]为1.089×10-5

mol/L，水中pH值是5.65。（4）在pH=8.0的天然水中，当总碱度[Alk]=1.00×10-3mol[H+]/L，温度为25℃时，碳酸氢根离子浓度是多少？（在25℃时，CO2在水中的一级和二级电离平衡常数KC1和KC2分别为4.45×10-7和4.09×10-11）解：[Alk]

=

[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-

[H+]

在pH

=

8.0

时，[Alk]

≈[HCO3-]

[HCO3-]

=

1.00

×

10-3(mol/L)

答：碳酸氢根离子浓度是1.00

×

10-3mol/L。

（5）在上述天然水中，碳酸根离子浓度是多少？解：

根据：KC2

=

[H+][CO32-]/[HCO3-]

[CO32-]=[HCO3-]×KC2

/[H+]

=（1.00

×

10-3

×

4.69

×

10-11）/(1.00

×

10-8)

=

4.69

×

10-6

（mol/L）答：碳酸根离子浓度是4.69

×

10-6mol/L。（6）在上述同样条件下，水中二氧化碳浓度是多少？解：根据：KC1

=

[H+][HCO3-]

/[CO2]

[CO2]

=

[H+][HCO3-]/KC1

=（1.00

×

10-8

×

1.00

×

10-3）/(

4.45

×

10-7)

=

2.25

×

10-5

（mol]/L）

答：水中二氧化碳浓度是2.25

×

10-5mol/L。(7)已知NO2的离解能为301.0千焦/摩，相当于多少纳米的光能？解：使用Einstein公式可求得相应于301.0千焦/摩相当于多少纳米的光能。

根据E=NAhν=NAhc/λ

=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λ

若E=301.0×103J/mol

301.0×103=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λ

λ=397nm答：NO2的离解能为301.0千焦/摩，相当于397nm的光能。(8)到达地球表面的太阳辐射最短波长为290nm，问大气中NO2分子在吸收该波长光量子后，能否引起分子中N-O键断裂？(已知NO2的离解能为301.0千焦/摩；普朗克常数h=6.626´10-34焦·秒）

解：使用Einstein公式可求得相应于290nm波长的光子能量

根据E=NAhν=NAhc/λ

=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λ

若λ=290nm

E=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/290

=4.12×105J/mol

因为290​nm波长的光子能量（4.12×105J/mol）大于N-O键的键能（3.01×105J/mol），所以，290nm波长的光能引起N-O键断裂。ACBDAACACBCABC(1)有机物好氧降解的最终产物有哪些？答:CO2、H2O、SO42-、NO3-等。(2)有机物厌氧降解的最终产物有哪些？答：有机酸、乙醇、CO2、CH4、H2O、H2、H2S、硫醇、吲哚、NH3等.(3)构成土壤的成分有哪些？指出引起土壤污染的主要化学物质。答：土壤是由固体、液体和气体三类物质组成的，土壤污染的主要化学物质农药、化肥和重金属等。(4)土壤对农药吸附的作用力有哪些？答：①物理吸附：范德华力（London-Vanderwalls)②由于离子交换引起的静电键合：静电引力③氢键结合④作土壤矿物中金属的配体：共同键合、配位键。(5)农药在土壤中的降解有哪几种方式？答：化学降解；光化学降解；生物降解。(6)过量施用NH4NO3肥料，对于翻耕情况良好，且富有好氧细菌的土壤的酸度会有什么影响？试说明这种影响的原因。答：酸度增加。因为好氧细菌在有氧的情况下将NH4+氧化为NO3-时会产生H+。(7)试分析土壤中有机物质和粘土矿物能交换阳离子的原因。答：①对有机物：是因为带有羧酸根基团和其它碱性基团。①对粘土矿物：A：同晶替代。B：电离，如高岭土H或OH电离。(8)试分析二恶英（PCDDs）污染物的来源有哪些途径?这类化合物具有怎样的化学结构？指出这类化合物对生物有何危害？答：（1）PCDDs污染物来源：①垃圾焚烧；②农药生产过程中的副产物；③纸浆漂白过程中形成。（2）这类化合物的化学结构：其母核为二苯并-对二恶英，具有经两个氧原子联结的二苯环结构。在两个苯环上的1，2，3，4，6，7，8，9位置上可有1―8个取代氯原子，由氯原子数和所在位置的不同，可能组合成75种异构体。（3）PCDDs污染物的危害①毒性大、②致癌性、③致糖尿病、④致婴儿发育残缺、⑤引起皮肤⑦抑制免疫功能病​⑥致生殖障碍（生殖毒性）。(9)

试分析环境激素的危害.答：环境激素系指外因性干扰生物体内分泌的化学物质,这些物质可模拟体内的天然荷尔蒙，与荷尔蒙的受体结合，影响本来身体内荷尔蒙的量，以及使身体产生对体内荷尔蒙的过度作用；或直接刺激，或抑制内分泌系统，使内分泌系统失调，进而阻碍生殖、发育等机能，甚至有引发恶性肿瘤与生物绝种的危害。(10)

大气中NOx通过哪些途径转化成硝酸？答：（1）均一气相氧化反应：对流层中的NOx直接光氧化或被大气中的HO·、HO2·、RO2·等氧化；

（2）在水溶液中的氧化反应：

（3）在固体粒子表面的吸附和氧化：NOx吸附在颗粒物表面后再化学氧化。(11)说明在光化学烟雾中，臭氧（O3）是如何形成的？答：NO2的光解是光化学烟雾形成的主要起始反应，并生成O3：

NO2+hν→NO+O（1）

O+O2+M→O3+M（2）

O3+NO→NO2+O2（3）

所产生的O3要消耗在NO的氧化上而无剩余，所以要产生光化学烟雾必需有碳氢化合物存在。BBACACBDAADBADB

(1)评价水体富营养化的指标有哪些？水体富营养化有何危害？答：评价水体富营养化的指标有：总磷，总氮，叶绿素a，透明度,

BOD5

和CODcr

等。水体富营养化的危害主要表现在以下几个方面：消耗水体的DO；向水体释放有毒物质；破坏水体生态平衡；使水味腥臭难闻；降低水的透明度；增加制水成本；使湖泊死亡，水体消失。(2)试述影响污染物在水体中迁移转化的因素。答：概括起来有三类：①物理因素；②化学因素；③生物因素。具体的迁移转化过程主要有：沉积、吸附、水解和光分解、配合、氧化还原、生物降解等。(3)

酸雨主要是由氮氧化物和二氧化硫在大气中氧化产生的。试分析大气中氮氧化物和二氧化硫通过哪些途径转化成硝酸和硫酸？答：SO2在大气中通过以下三类反应途径转化：①均一气相氧化反应：对流层中的SO2直接光氧化或被大气中的HO・、HO2・、RO2・等氧化；②在水溶液中的氧化反应：SO2可溶于云、雾、水滴中，然后被O2、O3、H2O2、HO·、HO2・等所氧化；在过渡金属离子（如Mn2+、Fe3+等）催化下被氧化。③在固体粒子表面的氧化反应：SO2吸附在颗粒物表面后再化学氧化。(4)试分析大气中HO・自由基的主要来源。答：对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO・的重要来源；对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在它们的光离解也可以产生HO；其中HNO2的光离解是大气中HO的重要来源。(5)

试写出臭氧在平流层中的产生和消除的主要反应。答：臭氧在平流层中的产生和消除都是通过光化学过程进行的，其中的主要反应有：

①O2+hν→2O；

②O+O2+M→O3+M*;

③O3+hν→O+O2；

④O3+O

→2O2(6)

说明大气中臭氧层的位置，臭氧的作用，臭氧层变薄或出现空洞的原因（并写出主要的反应式）以及臭氧浓度降低产生的危害。答：位置：平流层中。

作用：阻止过量的紫外线到达地球表面；使平流层中温度上升。

原因：氟氯烃、氮氧化物、HO·的破坏作用;火山爆发对臭氧的影响；大气中氧气的过度消耗。其中的主要反应有：

①O2+hν→2O；

②O+O2+M→O3+M*;

③O3+hν→O+O2；

④O3+O

→2O2

Y:NOX(NO,

NO2),

HOX

(H,

HO,

HO2),

ClOX

(Cl,

ClO)

危害：

（1）影响人体健康,

（2）影响陆生植物;

（3）破坏水生生态系统;

（4）对材料的影响。(7)向烟雾反应器中引入空气、NO、RCH=CHR′（如CH3CH=CHCH3），然后用紫外光照射，CH3CH=CHCH3的双键被空气中HO·自由基进攻引发光化学反应，随后在与O2、