課后習題答案--《環(huán)境化學》 戴樹桂-第二版

1、環(huán)境化學課后習題解答第一章緒論2、根據環(huán)境化學的任務、內容和特點以及發(fā)展動向，你認為怎樣才能學好環(huán)境化學這門課？環(huán)境化學是一門研究有害化學物質在環(huán)境介質中的存在、化學特征、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學。環(huán)境化學以化學物質在環(huán)境中出現而引起環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標的一門新型科學。其內容主要涉及：有害物質在環(huán)境介質中存在的濃度水平和形態(tài)，潛在有害物質的來源，他們在個別環(huán)境介質中和不同介質間的環(huán)境化學行為；有害物質對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產生效用的機制和風險性；有害物質已造成影響的緩解和消除以及防止產生危害的方法和途徑。環(huán)境化學的特點是要從微觀的原子、分子水平上來研究

2、宏觀的環(huán)境現象與變化的化學機制及其防治途徑，其核心是研究化學污染物在環(huán)境中的化學轉化和效應。目前，國界上較為重視元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化學循環(huán)及其相互偶合的研究；重視化學品安全評價、臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問題。當前我國優(yōu)先考慮的環(huán)境問題中與環(huán)境化學密切相關的是：以有機物污染為主的水質污染、以大氣顆粒物和二氧化硫為主的城市空氣污染；工業(yè)有毒有害廢物和城市垃圾對水題和土壤的污染。3、環(huán)境污染物有哪些類別？主要的化學污染物有哪些？ 按環(huán)境要素可分為：大氣污染物、水體污染物和工業(yè)污染物。 按污染物的形態(tài)可分為：氣態(tài)污染物、液態(tài)污染物和固體污染物；按污染物的性質可分為：化學污染物

3、、物理污染物和生物污染物。主要化學污染物有：1.元素:如鉛、鎘、準金屬等。2.無機物：氧化物、一氧化碳、鹵化氫、鹵素化合物等3.有機化合物及烴類：烷烴、不飽和脂肪烴、芳香烴、PAH等；4.金屬有機和準金屬有機化合物：如,四乙基鉛、二苯基鉻、二甲基胂酸等；5.含氧有機化合物：如環(huán)氧乙烷、醚、醛、有機酸、酐、酚等；6.含氮有機化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亞硝胺等；7.有機鹵化物：四氯化碳、多氯聯苯、氯代二噁瑛；8.有機硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等；9.有機磷化合物:磷酸酯化合物、有機磷農藥、有機磷軍用毒氣等。第二章：大氣環(huán)境化學4.影響大氣中污染物遷移的主要因素是什么? 主要有：（1

4、）空氣的機械運動如風和大氣湍流的影響； （2）天氣和地理地勢的影響；（3）污染源本身的特性。7.大氣中有哪些重要自由基?其來源如何? 大氣中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2 HO的來源：O3的光解：O3r 2 O+H2O 2HO HNO2的光解： HNO2 +r HO +NO H2O2的光解： H2O2 +r 2HOHO2的來源： 主要來自醛特別是甲醛的光解 H2CO +r H + HCO H + O2 + M HO2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M 亞硝酸酯的光解：CH3ONO +r CH3O + NO CH3O + O2 HO2 + H2CO H2O2的光解

5、：H2O2 +r 2HO HO + H2O2 HO2 + H2OR的來源：RH + O R + HO RH + HO R + H2OCH3的來源：CH3CHO的光解 CH3CHO +r CH3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +r CH3 + CH3COCH3O的來源：甲基亞硝酸酯的光解 CH3ONO +r CH3O + NO 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 +r CH3O + NO2RO2的來源：R + O2 RO29.敘述大氣中NO轉化為NO2的各種途徑。 NO + O3 NO2 + O2 HO + RH R + H2O R + O2 RO2NO + RO2 NO2

6、 + RORO + O2 RCHO + HO2 （R比R少一個C原子）NO + HO2 NO2 + HO13.說明烴類在光化學煙霧形成過程中的重要作用。 烷烴可與大氣中的HO和O發(fā)生摘氫反應。RH + HO R + H2ORH + O R + HOR + O2 RO2RO2 + NO RO + NO2RO + O2 RCHO + HO2RO + NO2 RONO2另外：RO2 + HO2 ROOH + O2ROOH +r RO + HO稀烴可與HO發(fā)生加成反應，從而生成帶有羥基的自由基。它可與空氣中的O2結合成相應的過氧自由基，由于它有強氧化性，可將NO氧化成NO2，自身分解為一個醛和CH2O

7、H。如乙烯和丙稀。CH = CH + HO CH2CH2OHCH3CH = CH2 CH3CHCH2OH + CH3CH(OH)CH2CH2CH2OH + O2 CH2(O2)CH2OHCH2(O2)CH2OH + NO CH2(O)CH2OH + NO2 CH2(O)CH2OH CH2O + CH2OHCH2(O)CH2OH + O2 HCOCH2OH + HO2CH2OH + O2 H2CO + HO2稀烴還可與O3發(fā)生反應，生成二元自由基，該自由基氧化性強，可氧化NO和SO2等生成相應的醛和酮。光化學反應的鏈引發(fā)反應主要是NO2的光解，而烷烴和稀烴均能使NO轉化為NO2，因此烴類物質在光

8、化學反應中占有很重要的地位。19 答 影響酸雨形成的因素主要有：（1） 酸性污染物的排放及其轉化條件。（2） 大氣中NH3的含量及其對酸性物質的中和性。（3） 大氣顆粒物的堿度及其緩沖能力。（4） 天氣形勢的影響。20答 （1）依據大氣顆粒物按表面積與粒徑分布關系得到了三種不同類型的粒度模，并用它來解釋大氣顆粒物的來源與歸宿，即愛根核模，積聚模，粗粒子模。愛根模：Dp0.05M積聚模：0.05Dp2M粗粒子模：Dp2M。 第三章 水環(huán)境化學（P195）4. (1) 查表知pH = 6.5時, = 1.710CT = 堿度 = 1.61.710 mmol/l = 2.736mmol/l 。設加入

9、的Na2CO3為n mmol/l查表知：當pH = 8.0時, = 1.018 CT = CT + n -(1) CT = 堿度 -(2) 堿度= 1.6 +2 n -(3)由 (1)、（2）和（3）解得：n = 1.07 mmol/l 。（2）加入NaOH后CT不變 堿度的增加值就應是加入的NaOH的量。A = 堿度 堿度 = 2.688 1.6 = 1.088mmol/l5. 解:當pH = 7.00時,CO3-的濃度與 HCO3-的濃度相比可以忽略,查表pH = 7.00時, = 1.224,則HCO3- = 堿度 = 2.0010-3mol/l/l。H+ = OH- = 10-7 mo

10、l/l。HCO3 = H+HCO3-/K1 = 1.0010-72.0010-3/(4.5510-7) = 4.4910-4mol/l。CO3- = K2HCO3-/H+ = 4.6910-112.0010-3/(1.0010-7) = 9.3810-7 mol/l。6.解: 查表 pH = 7.5時, 1 = 1.069, pH = 9.0時, 2 = 0.9592;CT1 = 堿度1 = 6.381.069 = 6.82 mmol/lCT2 = 堿度2 = 0.800.959 = 0.767 mmol/l; 查表知pH = 7.587.解：由題意知 Fe3+ + Fe(OH)2+ + Fe

11、(OH)2+ = 1.0010-4 mol/l； （1） Fe(OH)2+H+/Fe3+ = 8.910-4 (2) Fe(OH)2+H+2/Fe3+ = 4.910-7 (3)查表知Fe(OH)3的KSP = 3.210-38代入(1)得H+ = 1.910-3mol/l (pH =2.72)Fe3+ = 3.2104H+3 = 3.21041.910-33 = 6.2410-5 mol/l； Fe(OH)2+ = 4.910-7Fe3+/H+2 = 4.910-7 KSPH+/ KW3 = 15.6810-31.910-3 = 8.4710-6mol/l； Fe(OH)2+ = 8.910

12、-4Fe3+/H+ = 8.910-4 KSPH+2/ KW3 = 28.48(1.910-3)2 = 2.9210-5mol/l。19.解：Hg2+ +2H2O = 2H+ + Hg(OH)2 lg K= -6.3 得: K = 10-6.3 得 （1）由物料守恒得：Hg2+ + Hg(OH)20 = 1.010-5 mol/l (2)由電荷守恒得：H+ + 2Hg2+ = ClO4- + OH- Hg2+水解體系顯酸性,OH-10-7,與ClO4-的濃度相比可忽略不計。可得：H+ + 2Hg2+ClO4- = 210-5 （3）（1）、（2）、（3）聯立求解得：H+ = 10-4.7；則p

13、H = -lgH+ = -lg10-4.7 = 4.7。21.解：已知 PbCO3(S) + HT2- = PbT- + HCO3- K = 4.0610-2 （1）；由（1）可得： （2）25.解：水中的溶解氧為：0.32mg/l,故其pO2 = 0.32105 Pa天然水的pE = 20.75 + lg( pO2/1.103105)0.25 H+= 20.75 + lg(0.32105/1.103105)0.25 1.010-7 = 20.75 + (-0.547) = 13.21。氧化還原式：1/2O2 + 2H+ (10-7mol/l)+ 2e = H2O E0 = 0.815V根據N

14、ernst方程式，上述反應可寫成：在湖中H2O可看作是常量,lg(Red/Ox),在方程中為1。得：F = 2.303RT/0.059,將E0 = 0.815和F = 2.303RT/0.059代入Nernst方程式得:Eh = E0 0.059/2 = 0.815 0.03 = 0.785V 27.解：（1）SO42- + 9H+ + 8e = HS- + 4H2O（t） G0 = 12.6 237.24 + 742.0 = 194.2 ( kj)又 G0 = 2.303nRT(pE0)lgK = lgHS- lgSO42- lgH+9lge8又lgK = npE08 pE0 = lgHS-

15、 lgSO42- + 910.0 + 8pE lgHS- lgSO42- + 8pE = 84.25 90 = 56 HS- + SO42- = 1.010-410 當 pEpE0 時,溶液給出電子的傾向很高。 HS- C總 = 1.010-4 mol/l。 lgHS- = 4.0 由(1)得lgSO42- = 52 + 8 pE。20當 pEpE0 時, 溶液接受電子的傾向很強。 SO42- C總 = 1.010-4 mol/l。 lgSO42- = 4.0 由(1)得lgHS- = -60 pE。29.解：已知苯并a芘 Kow = 106Koc = 0.63Kow = 0.63106 =

16、6.3105Kp = Koc0.2(1f)XSOC + fXfOC = 6.30.2(10.7)0.05 + 0.700.10 = 4.610430.解：已知 Ka = 0, H+ = 10-8.4 Kn = 1.6 Kb = 4.910-7Kh = KaH+ + Kn + KbKw/H+ = 0 + 1.6 + 4.910-710-5.6 = 1.6 (d-1)32.解：Koc = 0.63Kow Kp = Koc0.2(1f)XSOC + fXfOC = 0.633.01050.2(10.70)0.02 + 0.700.05 = 6.84103Kh = Kn +w(KAH+ + KBOH-

17、) = 0.05 + 0.42(1.710-8 + 2.610610-6) = 1.14 (d-1)KT = Kh + Kp + KB = 1.14 + 240.02 + 0.2 = 1.82 (d-1)。33.解： 由Tomas模型知：L = L0exp-（k1 + k3）x/u = 22.12exp-(0.94+0.17)6103/4.6103 = 19.14mg/l。查表知: 13時,C飽和 = 10.60mg/l ； 14時，C飽和 = 10.37mg/l。由間插法計算13.6時的C飽和。（1）10.60(10.6010.37)6/10 = 10.46 (2) 10.37+(10.60

18、10.37)4/10 = 10.46D0 = C飽和C0 = 10.468.55 = 1.91(mg/l)D = D0exp(- k2x/u )k1 L0/(k1+k3-k2)exp- (k1+k3)x/uexp(- k2 x/u ) = 1.91exp-(1.826)/46(0.9422.12)/(0.94+0.171.82)exp-(0.94+0.17)6/46exp(-1.826/46)= 3.7mg/l。第五章 生物體內污染物質的運動過程及毒性-1,魚體消除A的速率常數為2.3810-2h-1；設A在魚體內起始濃度為零，在水中的濃度可視作不變。計算A在該魚體內的濃縮系數及其濃度達到穩(wěn)態(tài)

19、濃度95%時所需的時間。（788.2；5.24d）解：A在魚體內的起始濃度為零，且在水中的濃度可視為不變，相當于t時，BCF = Cf/Cw = ka/ke BCF = ka/ke = 18.76/2.3810-2 = 788.2； 穩(wěn)態(tài)濃度為 得：0.95 = 1 exp(-2.3810-2t) 0.05 = exp(-2.3810-2t) 兩邊取ln得：-2.996 = - 2.3810-2 t ,解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。 2.(1) CO2 ；(2) CH3COOH ； (3) NH3； (4) CoASH; (5) H2O； (6) CH3COSCoA ；

20、 (7) HOOCCH2-COCOOH ；(8) H2O ； (9) CoASH ； (10) CH2COOH ；(11)三羧酸循環(huán)；（12） NO2- ；（13）硝化。 HOCCOOH CH2COOH1.土壤中兩個最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物。2.物體表面的分子與該物體內部的分子所處的條件是不相同的。物體內部的分子在各方面都與它相同的分子相接觸，受到的吸引力相等；而處于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，3. 即合稱為雙電，決定電位層與液體間的電位差通常叫做熱力電位，在一定的膠體系統(tǒng)內它是不變的； 4.在非活動性離子層與液體間的電位差叫電動電位，它的大小視擴散層厚度而定，隨擴層厚度增大

21、而增加。 5. 由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠體具有相互吸引、凝聚的趨勢，這就是膠體的凝聚性。 6. 在土壤溶液中，膠體常常帶負電荷，即具有負的電動電勢，所以膠體微粒又因相同電荷而互相排斥，電動電位越高，膠體微粒呈現出的分散性也越強。 7. 影響土壤凝聚性能的主要因素是土壤膠體的電動電位和擴散層厚度， 8. 在土壤膠體雙電層的擴散層中，補償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價為依據作等價交換，稱為離子交換9. 土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系，10. 膠體具有吸附性的原因是什么？物體表面的分子與該物體內部的分子所處的條件是不相同的。物體內部的分子在各方面都與它

22、相同的分子相接觸，受到的吸引力相等；而處于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，表面分子具有一定的自由能，即表面能。物質的比表面積越大，表面能也越大。吸附性能越強11當土壤膠體上吸附的陽離子有一部分為致酸離子，則這種土壤為鹽基不飽和土壤。 12. 在土壤交換性陽離子中，鹽基離子所占的百分數稱為土壤鹽基飽和度：13. 細胞壁對金屬離子的固定作用不是植物的一個普遍耐性機制14. 植物對重金屬污染產生耐性由植物的生態(tài)學特性、遺傳學特性和重金屬的物理化學性質等因素所決定， 15土壤中污染物主要是通過植物根系根毛細胞的作用積累于植物莖、葉和果實部分。由于該遷移過程受到多種因素的影響，污染物可能停留于細胞膜

23、外或穿過細胞膜進入細胞質。 16. 污染物由土壤向植物體內遷移的方式主要包括被動轉移和主動轉移兩種。 17. 現已證明，MT是動物及人體最主要的重金屬解毒劑。18. 農藥在土壤中的遷移主要是通過擴散和質體流動兩個過程。在這兩個過程中，農藥的遷移運動可以蒸汽的和非蒸汽的形式進行。 19. 風速、湍流和相對濕度在造成農藥田間的揮發(fā)損失中起著重要的作用。20. 生物膜主要是由磷脂雙分子層和蛋白質鑲嵌組成21. 一般，脂/水分配系數越大，擴散系數也越大，而容易擴散通過生物膜。22. 機體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。23. 物質在生物作用下經受的化學變化，稱為生物轉化或代謝。24. 生物轉化、化學轉化和光化學轉化構成了污染物質在環(huán)境中的三大主要轉化類型。25. 酶是一類由細胞制造和分泌的，以蛋白質為主要成分的，具有催化活性的生物催化劑。26. 在酶催化下發(fā)生轉化的物質稱為底物或基質27酶催化作用的三個特點： (1).催化具有專一性 一種酶只能對一種底物或一種底物起催化作用，促進一定的反應，生成一定的代謝產物。 (2).酶催化效率高 一般酶催化反應的速率比化學催化劑高1071013倍。(3).酶催化需要溫和的外界條件 如強酸、強堿、高溫等都能使酶催化劑失去活性。28. 受氫體如果為細胞內的分子氧，就是有氧氧化，