环境化学课后答案(戴树桂)主编_第二版(1-7章)

1、第三章水环境化学1 .表面吸附作用、离子交换吸附作用和专用吸附作用是什么？说明水合氧化物对金属离子的专用吸附和非专用吸附的区别(1)表面吸附：由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能，因此在固液界面具有表面吸附作用，胶体表面积越大吸附作用越强.该反应为可逆反应，不受温度影响，交换能力与溶质的性质、浓度及吸附剂的性质有关.(3)专用吸附：意味着在吸附过程中，除了化学键作用以外，还具有强的疏水键和范德华化力或氢键作用，该作用不仅使表面的点负荷发生符号变化，还可以使离子化合物吸附在该电荷的表面。(4)水合氧化物对金属离子的专用吸附和对非金属的吸附的差异如下表所示快速可逆氧化物表面吸附配合模型的基本原理和

2、溶液中配合反应的不同。2 .已知2.Fe3与水反应生成的主要配合物和平衡常数如下所述：Fe3h 2关闭(oh )2h LG k1=-2.16Fe3 2H2OFe(OH)2 2H lgK2=- 6.74Fe(OH)3(s) Fe3 3OH- lgKso=- 38Fe3 4H2OFe(OH)4- 4H lgK4=- 232Fe3 2H2OFe2(OH)24 2H lgK=- 2.91Fe(OH)3(s )在纯水中的溶解度和pH的关系请用pc-pH图表示。解：(1) k1=小时2 /小时3=小时2p Fe (oh )2=3lgkw-lgkso2ph-LG k1=2ph-1.84(2) k2=飞行器2

3、 /飞行器3=飞行器2 /飞行器3p Fe (oh )2=3lgkw-lgksoph-LG k2=ph2. 74(3) kso= Fe33= Fe3 kw3/ h 3pFe3 =3 lgKW - lgKso 3 pH=3 pH - 4(4) k4=小时(小时)4/小时(小时)4-小时(小时)p Fe (oh )4- =3lgkw-lgk4- lgkso-ph=19-ph(5) k=二十四；二十二/二十四=二十四p Fe2(oh ) 24 =6lgkw-lgk-2 lgkso4ph=4ph-5.09pc-pH图所示Fe(OH)3(s )在纯水中的溶解度和pH的关系如下描述4以下名词：的分配系数将

4、分配系数标准化的辛醇-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量子产率生长物质代谢和共代谢(1)在分配系数：的土壤水系中，土壤对非离子性有机化合物的吸附主要是溶质的分配过程(溶解)，即非离子性有机化合物在溶解作用下分配到土壤有机质中，经过一定时间可达到分配平衡，此时有机化合物的土壤有机质与水中含量之比称为分配系数。(2)标准化分配系数：的有机化合物在粒状物-水中的分配系数与粒状物中的有机碳显示正相关，是基于固相有机碳的分配系数即标准化分配系数.(3)辛醇-水分配系数：有机化合物的正辛醇-水分配系数(KOW )是平衡状态下的化合物的正辛醇和水相中的浓度之比，是反映水相和有机相之

5、间的化合物的移动能力，记述有机化合物在环境中的行为的重要的物理化学残奥计(4)生物浓缩因子：有机毒物的生物体内浓度和水中该有机物浓度的比(5)亨利定律常数：通常可以理解为非电解质稀溶液的气水分配系数.(6)水解速度：是反映某物质在水中水解速度程度的残奥计(7)直接光解：化合物本身进行直接吸收太阳能的分解反应。(8)激活光量子收率：分子后，将其进行光反应、或以光照射的形式进行惰性化而恢复到基态、或进行光化学反应的光子数在吸收光子数中所占的比例称为光量子收率.(9)在生长物质代谢和共代谢：的生物降解过程中，有些有机污染物作为食物来源提供能量，提供酶催化反应降解有机物，这被称为生长物质代谢5请说明水

6、环境中有机物的移动、转化有怎样的重要过程(1)负荷过程：污水排放速度、大气沉降和地表径流向天然水体引入有机毒物直接影响污染物的水中浓度(2)形态过程：酸碱平衡：天然水中的pH值决定有机酸或碱呈中性存在的百分率，因此影响挥发以及其他作用吸附作用：疏水性有机化合物被悬浮物吸附，由于悬浮物质的移动而影响其以后的回归.(三)过渡过程：沉淀溶解作用：污染物的溶解度范围可以限制污染物的迁移、转化过程中的利用性或实质上的移动速度对流作用：水力流动可使被移动溶解或浮游物吸附的污染物侵入或排出特定的水生生态系统挥发作用：有机污染物可能从水体进入大气，因此可减少水中的浓度沉积作用：污染物可以在水体底部吸附沉积或从

7、底部沉积物中解吸，改变污染物的浓度(4)转换过程：生物降解作用：微生物代谢污染物，在代谢过程中改变它们的毒性光解作用：污染物对光的吸收可能导致影响它们毒性的化学反应发生水解作用：的一个化合物和水的作用通常很小，能生成简单的有机产物氧化还原作用：与减少或增加含电子的有机污染物及金属的反应相关联对环境残奥仪有很强的影响(五)生物积累过程：生物浓缩作用：通过可能的手段，例如鳃的吸附作用，使生物体摄取有机污染物生物放大作用：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着营养级的提高而增大。第四章土壤环境化学1 .什么是土壤的活性酸度和潜在性酸度？ 试验这两者的

8、关系，探讨中国南方土壤酸性度高的原因。根据土壤中h的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度和潜在酸度两种。(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，也称为有效酸度，通常以pH表示。(2)潜在酸度：土壤潜在酸度的来源是土壤胶体吸附的取代性h和Al3。 这些离子处于吸附状态时，不显示酸性，但经过离子交换作用进入土壤溶液，可以增加土壤溶液的h浓度，降低土壤的pH值。南方土壤中的岩石或成土母质晶格受到不同程度的破坏，晶格中的Al3被释放，形成置换性Al3，土壤潜在性酸度增加，在某些条件下转化为土壤活性酸度，pH值减少，显示酸度高。2 .土壤的缓冲作用有几种？ 举例说明其作用原理。土壤缓

9、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：土壤溶液中的H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐植酸和其他有机酸等弱酸及其盐类有缓冲作用。 以碳酸及其钠盐为例进行说明。 在土壤中加入盐酸、碳酸钠和其生成中性盐和碳酸，大幅度抑制了土壤酸度的提高。Na2CO3 2HCl2NaCl H2CO3加入Ca(OH)2时，由于碳酸及其作用生成难溶性碳酸钙，土壤碱度的变化范围也受到限制。H2CO3 Ca(OH)2CaCO3 2H2O土壤中的有机酸(如氨基酸、腐植酸等)是两性物质，具有缓冲作用。 例如，氨基酸有氨基和羧基，对酸碱有缓冲作用。(2)土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附各种

10、阳离子，其中碱离子和氢离子分别对酸和碱发挥缓冲作用。对酸缓冲(间碱离子):对碱缓冲：al-3对碱的缓冲作用：在pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中的al-3被6个水分子包围，oh增多时，al-3周围的6个水分子中的1个、2个水分子解离h，中和oh2 al (h2o ) 632oh- al2(oh )2(h2o )8 44h2o3 .植物抗重金属污染的主要机理是什么？不同种类对重金属的耐受性不同，同种植物根据其分布和生长环境可能表现出对某种重金属的耐受性。(1)植物根系可以通过改变根系的化学性状、原形质的分泌等作用，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，不能进入细胞质，影响细胞

11、代谢活动，植物对重金属具有抗性。(3)酶系的作用。 抗药性植物中的酶活性不仅在重金属含量增加时能维持正常水平，而且在抗药性植物中也发现其他酶可以活化，抗性植物在重金属污染时能维持正常的代谢过程。(4)形成重金属硫蛋白或植物络合物，使重金属以无生物活性的无毒螯合物形式存在，使重金属离子活性降低，从而减轻或消除毒作用。4 .举例说明影响农药在土壤中的扩散和质体流动的因素(1)影响农药向土壤中扩散的主要因素有土壤水分含量、吸附、空隙率、温度和农药自身性质等土壤水分含量：表明林丹的蒸汽状态和非蒸汽状态的扩散情况随土壤水分含量的增加而变化。吸附：当土壤对农药的吸附改变扩散时，如土壤对2、4d的化学吸附会

12、降低其有效扩散系数，两者呈负相关关系。土壤紧迫度：土壤紧迫度之所以影响农药扩散，是因为对于以蒸汽形式扩散的化合物来说，如果增加紧迫度，土壤空隙率下降，扩散系数自然下降。 例如，二溴乙烷、林丹等农药在土壤中的扩散系数随着紧迫度的增加而降低。温度：温度升高的综合效果是增大扩散系数。气流速度：气流速度直接或间接影响农药挥发。 如果空气的相对湿度不是100%，增加气流就会促进土壤表面水分量的降低，使农药蒸汽更快地离开土壤表面的同时，使农药蒸汽移动到土壤表面的速度也会变快。农药的种类：不同农药的扩散行为不同。 有机磷农药乐果和乙混磷在Broadbalk粉砂壤土中的扩散行为不同。(2)影响农药在土壤中质体

13、流动的因素有农药和土壤的吸附、土壤的种类和农药的种类等。农药和土壤的吸附：非草隆、减草隆、敌草隆、草不隆4种农药的吸附是最强者的移动最困难，反之亦然。土壤种类：土壤有机质含量增加，农药在土壤中的渗透深度减少，土壤中粘土矿物的含量增加，农药的渗透深度也减少。农药种类：不同农药在土壤中以质体流动移动的深度不同。 林丹、滴滴涕等5 .比较滴滴涕和林丹在环境中的迁移、转化和归来的主要途径和特征。将滴滴涕与林丹迁移转换、归走的主要途径和特点比较如下表向迁移，向迁移的道路特征滴滴涕1 )在土壤中的移动不明显，容易被吸附2 )通过根系浸透植物体3 )在土壤中通过还原、氧化、脱氯化氢等机理分解为微生物4 )光

14、解1 )不溶于水，亲脂性高，容易通过食物链扩大，蓄积性强2 )挥发性小，持续性高3 )缺氧和高温时的分解速度快4 )南方水田中滴滴涕的分解比北方快林丹1 )从土壤和空气转移到水体2 )挥发进入大气3 )积蓄在土壤生物体内4 )植物的积累1 )容易溶于水2 )挥发性强，持续性低3 )在生物体内的蓄积性比DDT低6 .试制有机磷农药在环境中的主要转化途径，并举例说明其原理。有机磷农药在环境中的转化途径有非生物降解和生物降解。(1)有机磷农药的非生物降解吸附催化水解：吸附催化水解是有机磷农药在土壤中分解的主要途径。 例如地亚农等硫代硫酸酯的水解反应如下所述光解：有机磷农药可发生光解反应，如辛硫磷在2

15、53.7nm紫外光下照射30小时，其光解产物如下(2)有机磷农药的生物降解有机磷农药在土壤中被微生物分解是它们转化的另一重要途径。 化学农药对土壤微生物有抑制作用。 同时，土壤微生物也利用有机农药作为能源，通过体内酶和分泌酶分解农药，完全分解为CO2和H2O。 例如，马拉硫磷根据绿色木霉和假单胞菌两种土壤微生物的不同方法分解，其反应如下第五章生物体内污染物的运动过程和毒性1 .试验水中的某鱼体从水中吸收有机污染物a的速度常数为18.76 h-1，鱼体除去a的速度常数为2.3810-2h-1，可以认为a在鱼体内的初始浓度为0，在水中的浓度不变。 补正该鱼体内a的浓缩系数及其浓度达到稳定浓度的95%所需的时间。2 .已知氨氮硝化数学模型适用于某河段，正在尝试从下表有关该河段的数据中写出该模型的具体形式。河段设置的断面经过时间(h )氨氮浓度(mg/L )硝化的氨氮浓度(mg/L )02.8602.372.040.638.770.152.653 .使用发现的新资料，说明毒物的联合作用。4 .试着说明化学物质的突变、致癌和抑制酶活性的生化作用机制。a:(1)突变作用机制：突变原性是指当机体中细胞的遗传性质受到外来化学毒物低剂量的影响和损伤时，以不连续的跳跃形式发生突变(2)致癌机制3