环境化学练习题课后习题自己做做看答案

第四章土壤环境化学

一、填空

1.重金属在土壤一植物体系中的迁移过程与重金属的种类、价态、存在形态及植物的种类、

特性有关。

2、Cr(VD与Cr(IH)比拟,Cr(VI)的迁移能力强,Cr(VI)的毒性和危害大。

3、重金属污染土壤的特点；形态多变，价态不同毒性不同：金属有机态毒性大于无机态：金属谈基化

个物常剧毒,产物毒性效应的浓度范围低，对人体的毒性是人累性的,迁移转化形式多，物理化学行为

多具可逆性，属「缓冲型污染,微生物不能降解，反而会毒害微生物或者使之有机化，增强毒性。

4、土壤污染的特点：隐蔽性、累积性、复杂性

三、问答题

T1土壤有哪些主要成分？他们对土壤的性质与作用有哪些影响？［P266-2691

答：(1)土壤矿物质：A、原生矿物B、次生矿物。土壤矿物质直接影响土壤的理化性质，是植物营养

元素的重要来源

(2)土壤有机质：是土壤形成的标志，对土壤的性质有很大影响。

(3)土壤水分：既是植物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层迁移的媒介。

(4)土壤空气：与大气组成根本相似，主要成分是N2、02和C02。①土壤空气存在于相互隔离的

土壤孔隙中，是一个不连续的体系；②在02,和C02含量上有很大的差异。土壤空气中C02含量比大气

中高得多。大气中C02含量为％%,而土壤空气中C02含量一般为％一％,甚至高达5%,这主要由于

生物呼吸作用和有机物分解产生。氧的含量低于大气。土壤空气中水蒸气的含量比大气中高得多。土壤

空气中还含有少量复原性气体，如CH4、H2S、112、NH3等。如果是被污染的土壤，其空气中还可能存在

污染物。

T2什么是土壤的活性酸度与潜在酸度？试用两者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因

答；根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。

(1)活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH

表示。

(2)潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H-和A13+。当这些离子处于吸附

状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使

土壤pH值降低。

南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中A伊释放出来，变成代换性At",

增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为pH值减小，酸度偏高。

T3土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。

答：土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能：

(1)土壤溶液的缓冲性能：土壤溶液中H2cO3、H3Po4、H4SiO4,腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其

盐类具有缓冲作用。以碳酸及其钠盐为例说明。向土壤参加盐酸，碳酸钠与它生成中性盐和碳酸，大大

抑制了土壤酸度的提高。

Na2co3+2HQ2NaQ+H2coa

当参加Ca(OH)2时，碳酸与它作用生成难溶碳酸钙，也限制了土壤碱度的变化范围。

H2CO3+Ca(OH)2-_CaCO3+2H2O

土壤中的某些有机酸(如氨基酸、胡敏酸等)是两性物质，具有缓冲作用，如凯基酸既有氨基，又

有瘦基，对酸碱均有缓冲作用。

(2)土壤胶体的缓冲作用：十.壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱

起缓冲作用。

对酸缓冲(M—盐基离子)：

对碱缓冲：

A产对碱的缓冲作用：在pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中A产有6个水分子围绕，当OH增

多时，AF+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出中和OH-：

3+-4+

2A1(H2O)6+20H[A12(OH)2(H2O)8]+4H2O

T4什么是盐基饱和度?它对土壤的性质有何影响？【P274】

答：土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为盐基饱和度(BS)。

酸基离子：H+、A13+盐基离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+等BS真正反映土壤有效(速效)养分含

量的大小，是改进土壤的重要依据之一。土壤吸附性阳离子，根据其解吸后的化学特性可区分为

致酸的非盐基离子(如氢和铝离子)与非致酸的盐基离子(如钙、镁、钠等)两大类。当土壤胶

体所吸附的阳离子根本上属于盐基离子时，称为盐基饱和土壤，呈中性、碱性、强碱性反响；反

之，当非盐基离子占相当大比例时，称为盐基不饱和土壤，呈酸性或强酸性反响。土填盐基饱和

度以土壤的交换性盐基总鼠占土壤阳离子代换鼠的百分比表示。盐基饱和度的大小，可用作施用

石灰或磷灰石改进土壤的依据

T5试比拟土壤阳、阴离子交换吸附的主要作用原理与特点。。273-274】

(1)土壤股体的阳离子交换吸附土柒坟体吸附的阳离子，可与土壤溶液

中的阳离子进行交换，其交换反应如下；

土壤胶体一整++Q2I-土壤咬体二Ca2-+2Na,

答：阳离子原理:N8

特点：①电荷数：离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。

②离子半径及水化程度：同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。

阴离子原理：土壤中带正电的胶体所吸附的阴离子与溶液中的阴离子发生交换。

特点：能与胶体微粒或溶液中的阳离子形成难溶性程佃而被强烈吸附。

T6土壤中重金属污染向植物体内转移的主要方式及影响因素有哪些？[P280-282]

答:主要方式：

(1)被动转移脂溶性物质从高浓度一侧向低浓度侧，

顺浓度梯度扩散，通过有类脂层屏障的生物膜。扩散速率与有机物的化学性质、分子体积或在液体pH

条件下离解性有关被动扩散不耗能，不需载体参与，因而无竞争性抑制、特异性选择和饱和现象

12)主动迁移在需消耗一定的代谢能量下，一些物质可在低浓度侧与膜上高浓度的特异性蛋白载体

结合，通过生物膜至高浓度侧解离出原物质，所需代谢能量来自膜的三磷酸酰甘酶分解三磷酸酰苗(ATP)

成二磷酸酰甘(ADP)和磷酸时所稀放的能量。

影响因素：

(1)植物种类不同植物种类或同种植物不同植株从土壤吸收转移重金属的能力不同

(2)土壤种类土壤的酸碱性和腐殖质含量均可影响重金属向植物体内转移的能量。

(3)重金属形态如CdS04、Cd3(P04)2和CdS三种不同形态的镉在土壤中，实验发现对水稻生长的抑

制与镉的溶解度有关，此外土壤pH值、pE值的变化都可影响植物对重金属的吸收

(4)重金属在植物体内的迁移能力

Cd和Zn在水稻体内的迁移能力不同

Cd：大于1mg/kg糙米中Cd含量急剧增加

Zn：小于250mg/kg糙米中Zn含量几乎不变

T7植物对重金属污染产生耐受性作用的主要机制是什么？

答：不同种类的植物对重金属的耐性不同，同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重

金属有明显的耐性。

(I)植物根系通过改变根系化学性状、原生质泌溢等作月限制重金属离子的跨膜吸收。

(2)重金属与植物的细胞壁结合，而不能进入细胞质影响细胞代谢活动，使植物对重金属表现出

耐性。

(3)酶系统的作用。耐性植物中酶活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，此外在耐性植物

中还发现另一些酶可被激活，从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常代谢过程。

(4)形成重金属硫蛋白或植物络合素，使重金属以不具生物活性的无毒螯合物形式存在，降低了

重金属离子活性，从而减轻或解除其毒害作用。

T8举例说明影响农药在土壤中进行扩散和质体流动的因素有哪些？

答：(I)影响农药在土壤中扩散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、温度及农药本身的性质等:

①土壤水分含量：研究说明林丹的汽态和非汽态扩散情况随土壤水分含量增加而变化。

②吸附：土壤对农药的吸附改变了其扩散的情况，如土壤对2,4・D的化学吸附，使其有效扩散系数

降低了，两者呈负相关关系。

③土壤紧实度：土壤紧实度对农药的扩散的情况有影响是因为对于以蒸汽形式进行扩散的化合物来

说，增加紧实度就降低了土壤孔隙率，扩散系数就自然降低了。如二澳乙烷、林丹等农药在土壤中的扩

散系数随紧实度增加而降低。

④温度：温度增高的总效应是使扩散系数增大。

⑤气流速度：气流速度可直接或间接地影响农药的挥发。如果空气的相对湿度不是100%,那么增

加气流就促进土壤外表水分含量降低，可以使农药蒸汽更快地离开土壤外表，同时使农药蒸汽向土壤外

表运动的速度加快。

⑥农药种类：不同农药的扩散行为不同。如有机磷农药乐果和乙拌磷在Broadbalk粉砂壤土中的扩

散行为就是不同的。

(2)影响农药在土壤中质体流动的因素有农药与土壤的吸附、土壤种类和农药种类等。

①农药与土壤吸附：非草隆、灭草隆、敌草隆、草不隆四种农药吸附最强者移动最困难，反之亦然。

②土壤种类：土壤有机质含量增加，农药在土壤中渗透深度减小；增加土壤中粘土矿物的含量，农

药的渗透深度也减小。

③农药种类：不同农药在土壤中通过质体流动转移的深度不同。如林月和DDT。

T9比拟DDT和林丹在环境中迁移转化与归趋的主要途径与特点。

答：DDT和林丹迁移转化、归趋主要途径与特点比拟如下表所示:

迁移转化、归趋途径特点

1)在土壤中移动不明显，易被吸附1)不溶于水，高亲脂性，易通过食物

2)通过根系渗入植物体链放大，积累性强

DDT

3)在土壤中按复原、氧化和脱氯化氢等2)挥发性小，持久性高

机理被微牛物降解3)在缺氧和高温时降解速度快

推导出与大气中C02平衡%降水的pH计算式。【P109】

持久性有机污染物(POPs)。

5简述酸雨的来源、形成制约因素与危害【参考自己做做看10】

6含镉废水通入H2s到达饱和并调整pH值为8.0,请算出水中剩余镉离子的浓度。(CdS的溶度积为

,5

7.9*10%,饱和水溶液中H2s浓度保持在O.lmol/L,112s离解常数络=8.9*10/，K2=l.3*10)

7组成水中酸度的三类物质为—强酸、—弱酸_、—强酸弱碱盐―o[P155]

8水中有机污染程度的指标是什么？并分别加以说明。

9降低pH值，水中沉积物重金属的释放量随之(1)[P178]

(1)升高(2)降低(3)无影响(4)无法判断

10试述有机配体对重金属迁移的影响【P212】

答：水中共存的金属离了•和有机配体经常生成金属配合物，这种配合物能够改变金属离子的特征，从而

对重金属的迁移产生影响：1、影响颗粒物对重金属的吸附2、影响重金属化合物的溶解度。

IITN、_1£和_D0_常作为衡量水体富营养化的指标。

12天然水中的总碱度:[HC03]+[2C()23]+[()H]-[H']【P154】

13水环境中胶体颗粒物的吸附作用分为外表吸附、离子交换吸附和专属吸附等。[P172]

II有机污染物一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、牛.物富集和牛.物降解作用等过程

进行迁移转化。【P214】

15正常水体中其决定电位作用的物质是」厌氧水体中决定电位作用的物质是。

16有机物的光解过程分为直接光解、光敏化光解、光氧化反响三类。[P227]

17TN、工_和里常作为衡量水体富营养化的指标。

18达分配平衡时，有机化合物在水和2辛醇两相浓度之比称为有机物的辛醇-水分配系数。

19请简述诱发重金属从水体悬浮物或沉积物中重新释放的主要因素。【P178】

答：(1)、盐浓度升高碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来

(2)、氧化复原条件的变化在湖泊、河口及近岸沉积物中般有较多的耗氧物质，使定深度

一下沉积物中的氧化复原电位急剧降低，并将使铁、镉氧化物局部或全部溶解，故被其吸附或与之共沉

淀的重金属离子也能同时被释放出来。

(3)、降低pHpH降低，导致碳酸盐和氢氧化物溶解，H.的竞争作用增加了金属离子的解析量。

⑷、增加水中配合剂的含量

2()天然水体中存在的颗粒物的类别有：矿物微粒和黏土矿物、金属水化合物、腐殖质、水体悬浮沉积

物等。【P171】

21胶体颗粒物的聚集也可称为凝聚或絮凝，通常把由蚯质促成的聚集称为凝聚；把由聚合物促成

的聚集称为絮凝。[P179]

22试述水体中有机污染物的迁移转化途径。[P214-232]

答：(1)分配作用

A分配作用：在水溶液中，土壤有机质对有机化合物的溶解作用.

作用力：范德华力

B吸附作用：在非极性有机溶剂也土壤矿物质对有机化合物的外表吸附作用或干土壤矿物质对有机化合

物的外表吸附作用.

作用力：各种化学健力(氢健/离子偶极键/配位键/pi键)

(2)挥发作用：溶解态有机物质转入气相的过程

⑶水解作用：有机物与水之间的反响

⑷光解作用：光解作用是真正意义上的有机物分解过程，它不可逆的改变了有机物的分子结构

⑸生物降解作用：挥发作用是有机质从溶解态转入气相的重要迁移过程.有机毒物在微生物(喝)的作

用下，进行生物降解有二种模式：生长代谢，共代谢。

23表达腐殖质在水环境中的作用。[P209-212]

笞：(1)与有机物的作用：吸附效应、溶解效应、为水解反响的催化作用、对微生物过程的影响以及光

敏效应和猝灭效应。

(2)与金属离子生成配合物：腐殖酸与金属配合作用对重金属在环境中的迁移转化有重要影响，特

别表现在强颗粒吸附和难溶化合物溶解度方面。腐殖酸本身的吸附能力很强，这种吸附能力甚至不受其

他配合作用的影响。腐殖酸也能影响水生生物的毒性。

24根据在酸、碱溶液中的溶解程度，可将腐殖质分成哪几类？各有什么特点？[P209]

答：门)腐殖酸：可溶于稀碱但不容于酸，相对分子质量由数千到数万

(2)富里酸：可溶于酸又可溶于碱，相对分子质量有数百到数千

(3)腐黑物：不能被酸和碱提取的局部

25根据溶液质子平衡条件，总碱度、酚鼠碱度、苛性碱度的表示式分别是什么？[P154T55]

夕总碱度=[HCO；]+2[CO/[+[OH]-[HF

答：

26根据溶液质子平衡条件，总酸度、COJ酸度、无机酸度的表示式分别是什么？[P155]

总酸度=[H・]+[HC()3]+2[H2c—

C02酸度=+2c—

"无机酸度=[1^]—[HCO门一—

匚•

27请解释什么是水体富营养化。【P169】

富营养化是指生物所需的缸、磷等营养物质大最进入湖泊、河口、海湾等缓

流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧曷下降，鱼类及其他生

答：物大量死亡的现象。在受影响的湖泊，缓流河段或某些水域增加了营养物•由于

28重金属在天然水体中主要以腐殖酸的配合物形式存在。【P211】

29试述水环境中促成颗粒物絮凝的机理。[P182T83]

答：(1)异向絮凝由颗粒的热运动即布朗运动推动下发生碰撞而絮凝

(2)同向絮凝在水流速率梯度(G)的剪切作用下，颗粒产生不同的速率而发生碰撞和絮;疑。

(3)差速沉降絮凝在重力作用卜，沉降速率不同的颗粒会发生碰撞而絮凝，如果颗粒的密度和形

状相同，那么不同粒径的颗粒沉降速度也不同。

30试述天然水体中有机配体对重金属迁移的影响。[P212-2141

水溶液中共存的金属离子和有机配钵经常生成金属配合物，这种配合物能等改变金现商

子的特征•从而刻重金属的迁移产生影响。

(1)影响颗粒物(悬浮物或沉积物)对重金属的吸附根据Vucela解祥•加入配体可能以

卜列方式影响吸附式i)a于和金属离子生”上命物，或手.面争号可给吸附日•使吸附受到抑

制而而果手漏夜成w忘各场不且说前*面痴力及小，疝不致引起啜附段的网显变

答：化,跄》如果卜体能生成低配合物,M同时对固底表面具有实麻的亲和力，则可能会增大吸附最。

(2)影响重金属化合物的溶解度重金属和羟基的配合作用，提高了重金属氢氧化物的溶解度。

31试述腐殖质的分类及其在水环境中的作用。［P209-212】

答：分类：

(1)腐殖酸：可溶于稀碱但不容于酸，相对分子质量由数千到数万

(2)富里酸：可溶于酸又可溶于碱，相对分子质量有数百到数千

(3)腐黑物：不能被酸和碱提取的局部

作用：(1)与有机物的作用：吸附效应、溶解效应、对水解反响的催化作用、对微生物过程的影响以及

光敏效应和猝灭效应。

(2)与金属离子生成配合物：腐殖酸与金属配合作用对重金属在环境中的迁移转化有重要影响，

特别表现在强颗粒吸附和难溶化合物溶解度方面。腐殖酸本身的吸附能力很强，这种吸附能力甚至不受

其他配合作用的影响。腐殖酸也能影响水生生物的毒性。

32请写出以下简写的中文全称：POPs、PAHs、DO、BOD、COD、TVOCs.TOC、PCBs

答：POPs：持久性有机污染物DO:溶解氧BOD:生化需氧量

PAHs：多环芳燃COD：化学需氧量PCBs：多氯联苯

TVOCs：总挥发性有机化合物TOC：总有机碳

33腐殖质中不溶于NaOH的局部称为—腐黑物(Humin),可溶于NaOH的局部称为腐殖酸

(Humicacid),既溶于碱又溶于酸的局部称为_富里酸(Fulvicacid)0［P209］

31重金属污染的特点是什么？水体中重金属的迁移方式有几类？并举例说明水体中金属迁移转化的

影响因素。

重金属污染特点：参考填空题3

迁移方式：

35五十年代日本出现的水俣底是由_B污染水体后引起的。

ACdBHgCPbDAs

36五十年代日本出现的痛痛病是由—A—污染水体后引起的。

ACdBHgCPbDAs

课本P260页。1、4、7、8、10、11、14、15、16、17、20、22、23、28、35

T1请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中［H2co门、［HCO3］和203勺的表达式，并讨论这两个体系之间

的区别。

斛；碳酸化令志各仲彬仲3各种碳酸化合态总屋的比价称为分布系数，用a衣示.

各种碳帔化合态总出用CT表示.

(I)封⑷体系

在封闭体系中不考虑溶斛性C6与大气交换过程，CT保持不变.X

[//.coj+[wco

在n用体系中，各形体的分布系数只是气离子浓度的咿,y超浓度无关.

(2)开放体系

此时考虑CO2在气相和液相之间的平衡:[COiz|=%

neo;]

对于封闭体系，Cr湎不容而[COJ[HCO?h【CO，]均MlpH而变化.对于开

放体系而K，LCQJ号芦次抵保持相平衡的数据,CT、[HCO/]、|COr|均阅pH而受

T1在一个pH为6.5,碱度为1.6nimol/L的水体中，假设参加碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L的碳酸钠

才能使水体pH上升至8.0.假设用NaOH强碱进行碱化，又需参加多少碱

解：总碱度=KW/[H+]+CT(a1+2a2)-[H+]

1

CT=a-2a?([总诚度二+[H+]

令a=at+2a：

hpH在5〜9范国内、[碱度]N10~3nol/L时,[H+]、[0H-]项可以忽略不计,得到简化式：CT=a[碱度]

当pH=6.5时，杳教材PU0表得a1=0.5845,a2=8.669X105,则a=1.71,CT=。[碱度]=1.71

XI.6=2.736ounol/L

若加入碳酸钠将水的pH升至8.0,在表得a'-1,018,此时CT值与碱度均有变化。设加入的磷酸钠成

为A[CO32-],贝尼

CT+A[C032-]=a1([碱度]+2A[C032]}

即2.736+A[CO32-]=1.018{1.6+2A[CO32-J}

解得，A[C032-]=1.069mmol/L

若加入发氧化钠将水的pH升至8.0,其CT值并不变化，可得：

[碱度]=CT/a*=2.736/1.018=2.688mool/L

碱度增加值就是应加入的敏氧化钠强腻最：

A[0H-]=2.688-1.6=1.088nrnol/L

T7X

lO^mol/L的Fe(NO3)3于1L具有防止发生固体Fe(OH)3沉淀作用所需最小旧」浓度的水中，假定溶液中

4+2+

仅形成Fe(OH声和Fe(OH)2+而没有形成Fe2(OH)2o请计算平衡时该溶液中尸产]、[Fe(OH)].

+

[Fe(OH)2].[H+]和pH。

T8什么叫优先污染物？我国优先控制污染物包括哪几类？

TIO请表达天然水体中存在哪几类颗粒物？【P171-172】

答：(1)矿物微粒和黏土矿物：天然水中常见矿物微粒为石英］SiO2)、长石(KALSi3O8)、云母及黏

土矿物等硅酸盐矿物。

(2)金属水化合物：Al、Fe、Mn、Si等金属的水和氧化物在天然水中以无机高分子及溶胶等形式存

在。

13)腐殖质：一种带负电的高分子弱电解质，其形态构型与官能团的解离程度有关。

(4)水体悬浮沉积物：天然水体中各种环境胶体物质往往并非单独存在，而是相互作用结合成为某种

聚集体。

(5)其他：湖泊中的藻类,污水中的细菌病毒等。

TH什么是外表吸附作用，离子交换吸附作用和专•属吸附作用并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附

和非专属吸附的区别.

⑴外表吸附:由于胶体外表具有巨大的比外表和外表能，因此固液界面存在外表吸附作用.胶体外表积越

大，吸附作用越强.

⑵离子交换吸附:环境中大局部胶体带负电荷,容易吸附各种阳离子.胶体每吸附一局部阳离子，同时也放

出等量的其他阳离子，这种作用称为离子交换吸附作用，属于物理化学吸附.该反响是可逆反响，不受温度

制响，交换能力与溶质的性质,浓度和吸附剂的性质有关.

⑶专属吸附:指在吸附过程中，除了化学键作用外，尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用.该作用不但

可以使外表点荷改变符号,还可以使离子化合物吸附在同号电荷的外表上.

(4)水合氧化物对金属离子的专属吸附与非金属吸附的区别如下表所示.

工程

专属吸附

非专属吸附

发生吸附的外表净电荷的符号

-D+

金属离子所起的作用

配位离子

反离子

吸附时所发生的反响

配位体交换

阳离子交换

发生吸附时要求体系的pH值

任意值

＞零电位点

吸附发生的位置

内层

扩散层

对外表电荷的影响

负电荷减少，正电荷增加

无

动力学可逆性

不可逆慢过程

快速可逆请表达氧化物外表吸附配合模型的根本原理以及与溶液中配合反响的区别。

T14请说明胶体的凝聚和絮凝之间的区别。

TI5请表达水中颗粒物可以哪些方式进行聚集？［P181］

T16请表达水环境中促成颗粒物絮凝的机理。［P182-183】

答：m异向絮凝由颗粒的热运动即布朗运动推动卜.发牛碰椅而絮凝

(2)同向絮凝在水流速率梯度(G)的剪切作用下，颗粒产生不同的速率而发生碰撞和絮凝。

(3)差速沉降絮凝在重力作用下，沉降速率不同的颗粒会发生碰撞而絮凝，如果颗粒的密度和形

状相同，那么不同粒径的颗粒沉降速度也不同。

T17含镉废水通入H2XIO"含

T20请表达腐殖质的分类及其在环境中的作用。

答：参考31

T22请表达有机配体对重金属迁移的影响。

答：参考3U

T23什么是电子活度pE,以及它和pH的区别。

「28解释以下名词:分配系数;标化分配系数;辛醇-水分配系数;生物浓缩因子;亨利定律常数;水解速率;直

接光解;光量子产率;生长物质代谢和共代谢.

(1)分配系数:在土壤-水体系中，土壤对非离子性有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程(溶解),即非离

子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间到达分配平衡，此时有机化合物在

土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数.

⑵标化分配系数:有机化合物在颗粒物-水中的分配系数与颗粒物中有机碳呈正相关，以固相有机碳为根

底的分配系数即标化分配系数.

⑶辛醉-水分配系数:有机化合物的正辛醇-水分配系数(KOW)是指平衡状态下化合物在正辛醉和水相中

浓度的比值.它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力,是描述有机化合物在环境中行为的重要物

理化学参数.KOW与化合物的水溶性，土壤吸附常数和生物浓缩因子等密切相关.

(4)牛物浓缩因子:有机毒物在牛物体内浓度与水中该有机物浓度方比.

⑸亨利定律常数:通常可理解为丰电解质稀溶液的气-水分配系数.

(6)水解速率:反映某一物质在水中发生水解快慢程度的一个参数.

(7)直接光解:化合物本身直接吸收太阳能而进行分解反响.

⑻光量子产率:分子被活化后，它可能进行光反响，也可能通过光辐射的形式进行“去活化”再回到基态，进

行光化学反响的光子数占吸收光子数之比称为光量子产率.

⑼生长物质代谢和共代谢:生物降解过程中，•些有机污染物作为食物源提供能量和提供酶催化反响分解

有机物，这称为生长物质代谢.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

「35请表达有机物在水环境中的迁移，转化存在哪些重要过程.

⑴负教过程:污水排放速率，大气沉降以及地表径流引入有机毒物至天然水体均将直接影响污染物在水中

的浓度.

⑵形态过程：

①酸碱平衡:天然水中pH决定着有机酸或碱以中性态存在的分数,因而影响挥发及其他作用.

②吸着作用:疏水有机化合物吸着至悬浮物上，由于悬浮物质的迁移而影响它们以后的归趋.

⑶迁移过程：

①沉淀-溶解作用:污染物的溶解度范围可限制污染物在迁移，转化过程中的可利用性或者实质上改变其

迁移速率.

②对流作用:水力流动可迁移溶解的或者被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定的水牛.生态系统.

③挥发作用:有机污染物可能从水体进入大气,因而减少具在水中的浓度.

④沉积作用:污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸，均可改变污染物的浓度.

(4)转化过程：

①生物降解作用:微生物代谢污染物并在代谢过程中改变它们的毒性.

②光解作用:污染物对光的吸收有可能导致影响它们毒性的化学反响的发生.

③水解作用:一个化合物与水作用通常产生较小的，简单的有机产物.

④氧化复原作用:涉及减少或增加电子在内的有机污染物以及金属的反响都强烈地影响环境参数.

(5)生物累积过程：

①生物浓缩作用:通过可能的手段如通过鱼鲤的吸附作用，将有机污染物摄取至生物体.

②生物放大作用:高营养级生物以消耗摄取有机毒物进入生物体低营养级生物为食物，使生物体中有机毒

物的浓度随营养级的提高而增大.请表达有机物水环境归趋模式的根本原理。

第二章大气环境化学

课本P145页T3、T4、T7、T8、T9、T10、T1K门2、T13、T17,T18、T19、T23、T24、自己做做看20

题。

T3.大气中有哪些重要污染物？说明其主要来源和消除途径。

环境中的大气污染物种类很多，假设按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；假设按形成过

程那么可分为一次污染物和二次污染物。按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合

物和含卤素化合物。主要按照化学组成讨论大气中的气态污染物主要来源和消除途径如下：

(1)含硫化合物

大气中的含硫化合物主要包括:氧硫化碳(C0S)、二硫化碳(CS2)、二甲基硫(CHJ6、硫化氢(你)、

二氧化硫(S02)、三氧化硫(SO,)、硫酸(H2so4)、亚硫酸盐(MS03)和硫酸盐(MSO.)等。大气中的SO?

(就大城市及其周围地区来说)主要来源「含硫燃料的燃烧。大气中的SO?约有50%会转化形成H2s或

S05,另外50%可以通过干、湿沉降从大气中消除。H2s主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体

中的硫酸盐经微生物的厌氧活动复原产生。大气中H£主要的去除反响为：HO+H2s-HQ+SH。

(2)含氮化合物

大气中存在的含量比拟高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮5式))、一氧化氮(NO)和二氧化氮30―。

主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NOJ,用通式NO、表示。NO和NO,是大气中主要的含氮污染物，

它们的人为来源主要是燃料的燃烧。大气中的NO*最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从

大气中去除。其中湿沉降是最主要的消除方式。

（3）含碳化合物

大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO）、二氧化碳（COJ以及有机的碳氢化合物（HC）和含

氧烽类，如醛、酮、酸等。

CO的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中CO的挥发、植物的排放以及森林火灾和农业废弃物燃

烧，其中以甲烷的转化最为重要。CO的人为来源主耍是在燃料不完全燃烧时产生的。大气中的CO可由

以下两种途径去除：土壤吸收（.土壤中生活的细菌能将CO代谢为CO,和CHJ；与H0自由基反响被氧

化为CM

CO2的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧过程。天然来源主要包括海洋脱气、甲烷转化、动植

物呼吸和腐败作用以及燃烧作用等。

甲烷既可以由天然源产生，也可以由人为源产生。除了燃烧过程和原油以及天然气的泄漏之外，产

生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程。反刍动物以及蚂蚊等的呼吸过程也可产生甲烷。甲烷在大气中

主要是通过与H0自由基反响被消除：CH<+HO-CH；,+H20O

（4）含卤素化合物

大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代烧和无机的氯化物和氨化物。

大气中常见的卤代商以甲烷的衍生物,如甲基氯（CHaCDs甲基澳（CH：,Br）和甲基碘（CHd）o它们

主要由天然过程产生，主要来自于海洋。CH3cl和CH.Br在对流层大气中，可以和110自由基反响。而Qhl

在对流层大气中，主要是在太阳光作用下发生光解，产生原子碘（Do许多卤代煌是重要的化学溶剂，

也是有机合成工业的重要原料和中间体,如三氯甲烷（CHCL）.三氯乙烷（CH3CCI3）.四氯化碳（CCU）

和氯乙烯等均可通过生产和使用过程挥发进入大气，成为大气中常见的污染物。它们主要是

来自于人为源。在对流层中，三氨甲烷和氯乙烯等可通过与H0自由基反响，转化为HCI,然后经降水而

被去除。

氟氯燃类中较受关注的是一氟三氯甲烷（CFC—U或F—11）和二氟二氯甲烷（CFC-12或F—12）。它

们可以用做致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。大气中

的筑氯煌类主要是通过它们的生产和使用过程进入大气的。由人类活动排放到对流层大气中的箍氯燃类

化合物，不易在对流层被去除，它们在对流层的停留时间较长，最可能的消除途径就是扩散进入平流层

T4影响大气中迁移的主要因素是什么？

T7大气中有哪些重要的自由基？其来源如何？【P57/P74]

大气中存在的重要自由基有HO、HO/、R（烷基）、R0（烷氧基）和ROa（过氧烷基）等。它们的来源

如下：

（1）H0来源

对于清洁大气而言，（%的光离解是大气中H0的重要来源：

对于污染大气，如有HN02和压。2存在，它们的光离解也可产生H0：

其中HNO,的光离解是大气中H0的重要来源。

(2)H02的来源

大气中HO?主要来源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：

任何光解过程只要有H或HCO自由基生成，它们都可与空气中的结合而导致生成H0?。亚硝酸酯

和乩。？的光解也可导致生成H02：

如体系中有CO存在：

(3)R的来源

大气中存在量最多的烷基是甲基，它的主要来源是乙醛和丙酮的九解：

这两个反响除生成Clh外，还生成两个段基自由基HCO和CILCO.

0和H0与燃类发生H摘除反响时也可生成烷基自由基：

(4)R0的来源

大气中甲氧基主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：

⑸RG的来源

大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中的结合而形成的：

T8大气中有哪些重要的含氮化合物？说明他们的天然来源和人为来源及对环境的污染。【P27】

答：重要化合物：氧化亚氮(20)、一氧化氮(N0)、二氧化氮(N0』。

来源及危害：川0,主要来自天然来源，即土壤中硝酸盐经细菌的脱氮作用而产生性质稳定，没有明显

污染效应。

NO,NO?主要为人为来源，1/3为固定燃烧源的排放，2/3为汽车等流动源的排放。NO、经过转化，最终

成为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去除。影响人体健康，使动植物叶片产生斑点，引起

植物光合作用的可•逆衰减。

T9表达大气中N0转化为N02的各种途径。【P78】

「1()大气中有哪些重要的碳氢化合物？它们可发生哪些重要的光化学反响？【P38/P90】

甲烷、石油烽、站类和芳香烧等都是大气中重要的碳氢化合物。它们可参与许多光化学反响过程。

(1)烷煌的反响：与H0、0发生H摘除反响，生成R氧化成R02与N0反响

RH+OH-R+H,0

RH+OfR+HO

R+02-*R02

R02+NO-*RO+N02

(2)烯燃的反响：与OH主要发生加成、脱氢或形成二元自由基

加成：RCH=CH2+OH-RCH(OH)CH2

RCH(OH)CH2+02-RCH(OH)CH2O2

RCH(OH)CH2O2+NO->RCH(OH)CH2O+NO2

脱氢：RCH=CH2+HOfRCHCHJH20

生成二元自由基：

二元自由基能量很高，可进一步分解为两个自由基以及一些稳定产物。另外，它可氧化NO和SO)

等：

RRC00+NO-R.R,CO+N02

RRCOO+SO2fRRCO+S03(3)环燃的氧化：以环己烷为例

(4)芳香烧的氧化

(a)单环芳烧：主要是与发生加成反响和氢原子摘除反响。

生成的自由基可与M)2反响•生成硝基甲苯：

加成反响生成的自由基也可与d作用，经氢原子摘除反响，生成H0,和甲酚：

生成过氧自由基：

(b)多环芳燃：恿的氧化可转变为相应的醍

它可转变为相应的醍：

⑸酸、醇、酮、醛的反响

它们在大气中的反响主要是与H0发生氢原子摘除反响：

CH30cH3+H0―CH3OCH2+H2O

CH3cH20H+HO-*CH3CHOH+H2O

CH£OCHa+HOfCH3COCH2+H2O

CH3CHO+HO-CH3co+H2O

上述四种反响所生成的自由基在有O2存在下均可生成过氧自由基，与R&有相类似的氧化作用。

TI1碳氢化合物参与的光化学反响对各种自由基的形成有什么奉献？【P83-91】

TI2说明光化学烟雾现象，解释污染物与产物的日变化曲线，并说明光化学烟雾产物的性质与特征JP92]

答：

TI3说明煌类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。【P94】

光化学烟雾形成过程是由多种自由基参与的一系列反响，和醛的光解可引发0、H自由基的产生，

而燃类RH的存在又是自由基转化和增殖为数量大，种类多的根本原因。烧类在光化学烟雾形成过程中

占有很重耍的地位。

RH+0一R+H0

RH+H0-R+压0

H+02fHO,

R+O2-哈

RCO+O2-RC(O)OO

其中R为烷基、RO?为过氧烷基，RCO为酰基、RC(0)00[RC(0)OJ为过氧酰基。通过如上途径生成的H0八

R0?和RC(0)02均可将N0氧化成\02。

T17说明酸雨形成的原因。【P115】

答：酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大局部

是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫,燃烧石油以及汽车尾气排放出来的

氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水气凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上,发生液相氧化反响，形

成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过“云下冲刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其

他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴,最后降落在地面上,形成了酸雨。

TI8确定酸雨pH界限的依据是什么？

pH为5.6作为判断酸雨的界限。依据以下过程得出：在未污染大气中，可溶于水且含量比拟大的酸

性气体是C02,所以只把CO?作为影响天然降水pH的因素，根据CO?的全球大气浓度330ml//与纯水的

平衡：

,、KH-

C02(g)+H20r--------C02+II20

Ki-.

C02+H20---------H+HC03

--2-+2-

HCO；1rH+C03

根据电中性原理：=+[HCO；]+2[C0：],将用降％、凡、[H]表达的式子代入，得：

3

[H]-(KB+KHKljCto2)[H]-2KMK跖2=0

在一定温度下，用、%、&、凡、外2都有固定值，将这些数值带入上式，计算结果是pH=。

TI9论述酸雨形成的因素。【P117】

答：因素：1、酸性污染物的排放及其转化条件c

2、大气中的氨气。

3、颗粒物酸度及其缓冲能力。

4、天气形势的影响c

T23何为温室效应和温室气体0119】

答：大气中的C02吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留「大气中，从而使大气温度升高的现象叫

做温室效应，能引起温室效应的气体成为温室气体。

T24说明臭氧层破坏的原囚和机理。【P122-127】

答：目前普遍认为大量的氟氯烧化合物的使用和排放，是造成臭氧层破坏的主要原因。

自己做做看题目：

1具有温室效应的气体是(A、C)[P120]

A甲烷、HQC。3、CO

B甲烷、SO2I)CO?、S