環(huán)境化學(xué)戴樹桂課后習(xí)題參考答案

中科院研究生院碩士研究生入學(xué)考試

《環(huán)境化學(xué)》考試大綱

1.《環(huán)境化學(xué)》考試大綱適用于中國科學(xué)院研究生院環(huán)境科學(xué)專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試?！董h(huán)境化學(xué)》是環(huán)境科

學(xué)與_L程類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，包拈了環(huán)境化學(xué)研究的內(nèi)容、特點(diǎn)和發(fā)展動向，主要環(huán)境污染物的類別和它

們在環(huán)境各圈層中的遷移轉(zhuǎn)化過程，典型污染物在環(huán)境各圈層中的歸趨和效應(yīng)。本考試大綱側(cè)重于環(huán)境污染化

學(xué)，著重于各類有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、行為、效應(yīng)以及減少或消除其產(chǎn)生的理論和方法。主要內(nèi)容包

括水環(huán)境化學(xué)、大氣環(huán)境化學(xué)、土壤環(huán)境化學(xué)及化學(xué)物質(zhì)的生物效應(yīng)與生態(tài)效應(yīng)等經(jīng)典內(nèi)容。對其中有機(jī)污染

物的歸趨模式、金屬離子的存在形態(tài)及生物效應(yīng)、化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與毒性關(guān)系，污染物的生物效應(yīng)和生物濃縮機(jī)

制以及全球范圍內(nèi)的溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層破壞等環(huán)境問題需加以重點(diǎn)掌握。要求考生掌握基本概念、基本

原理和計(jì)算方法，并具備綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際環(huán)境問題的能力。

考試內(nèi)容：

環(huán)境化學(xué)發(fā)展及基本內(nèi)容

1.環(huán)境化學(xué)基本概念、發(fā)展動向、研究內(nèi)容及熱點(diǎn)問題

水環(huán)境化學(xué)

2.天然水的基本特征組成：

3.水體無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化。著重配合作用、氧化-還原作用、沉淀和溶解、水體顆粒物的吸附作用等基本原理

及其實(shí)際應(yīng)用。

4.水體有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化：環(huán)境行為與歸趨模式。著重分配作用、揮發(fā)作用、水解作用等典型機(jī)制與遷移轉(zhuǎn)

化模式。

5.水體的富營養(yǎng)化問題：水體富營養(yǎng)化；水體富營養(yǎng)化的機(jī)理；營養(yǎng)物質(zhì)的來源；富營養(yǎng)化的影響因素；湖水的

營養(yǎng)化程度；水體富營養(yǎng)化的危害及其防治對策。

大氣環(huán)境化學(xué)

6.大氣中污染物的特征；

7.大氣中污染物的遷移和轉(zhuǎn)化（溫室效應(yīng)；氣相大氣化學(xué)：光化學(xué)反應(yīng)、光化學(xué)煙霧、臭氧層的形成與耗損化學(xué);

液相大氣化學(xué)：酸沉降化學(xué)、大氣中液相反應(yīng)；大氣顆粒物化學(xué)）；

8.重要的大氣環(huán)境化學(xué)問題：光化學(xué)煙霧的定義、特征及形成條件；光化學(xué)煙霧主要參與物質(zhì)；光化學(xué)煙霧形成機(jī)

理；光化學(xué)煙霧危害及防治；光化學(xué)煙霧與硫酸型煙霧的對比；太陽和地球輻射間的能量平衡；溫室氣體；溫

室效應(yīng)；全球變暖及防治對策；降水的化學(xué)組成；酸雨的形成；酸雨的影響因素；酸雨的危害及防治；大氣平

流層的組成；臭氧層的形成和耗損的化學(xué)反應(yīng)；臭氧洞的危害；臭氧層破壞現(xiàn)狀及防治。

土壤環(huán)境化學(xué)

9.土壤組成與性質(zhì)（吸附、酸堿性、緩沖性及氧化還原性質(zhì)）；

10.污染物在土壤?植物體系中的遷移及其機(jī)制（重金屬、氮磷）：

11.土壤中農(nóng)藥的遷移（典型的遷移過程）。土壤中農(nóng)藥遷移的基本特性，擴(kuò)散質(zhì)體，流動吸附與分配作用，

典型農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，以及有機(jī)氯農(nóng)藥有機(jī)磷農(nóng)藥。

化學(xué)物質(zhì)的生物效應(yīng)與生態(tài)效應(yīng)

12.污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)及消除。物質(zhì)透過細(xì)胞膜的形式；物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)，生物轉(zhuǎn)化及消除。

13.污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累。生物蓄積，生物富集、生物放大和生物積累。

14.有機(jī)污染物的生物降解。耗氧（有機(jī)污染物）、有毒有機(jī)污染物的生物降解。

15.無機(jī)物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化。氮硫的微生物轉(zhuǎn)化，重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化。

16.污染物質(zhì)的毒性。典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)化效應(yīng)；重金屬元素在諸圈層中的轉(zhuǎn)化效應(yīng)有機(jī)污染物

在諸圈層中的轉(zhuǎn)化效應(yīng)。

典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)

17.重金屬元素（汞、碎）形態(tài)；

18.微生物對水環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)的作用；

19.有機(jī)污染物（有機(jī)鹵代物、多環(huán)芳始、表面活性劑）。

考試要求考生應(yīng)全面系統(tǒng)地了解環(huán)境化學(xué)的研究內(nèi)容、特點(diǎn)與發(fā)展動向，掌握大氣污染物的遷移、轉(zhuǎn)化，天然水

1/10

的基本特征及污染物的存在形態(tài)、水中無機(jī)及有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化、土壤的組成與性質(zhì)、污染物在土壤一植物體系

中的遷移及其機(jī)制，熟悉污染物在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)、污染物質(zhì)的生物需集、放大、和積累，污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化與毒

性，了解典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸可效應(yīng)、有害廢物及放射性固體廢物的種類及毒性。同時具有應(yīng)用環(huán)境

化學(xué)的基本理論去解決些較復(fù)雜的環(huán)境問題的能力，具有定的研究性思維和潛力，并且對環(huán)境化學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)域

研究的最新發(fā)展有一定了解。

主要參考書目

《環(huán)境化學(xué)》，南京大學(xué)出版社，王曉蓉編著，1993

《環(huán)境化學(xué)》，高等教育出版社，戴樹桂，1997年3月第一版，2004年2月第九次印刷

環(huán)境化學(xué)課后習(xí)題答案戴樹桂

2、根據(jù)環(huán)境化學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容和特點(diǎn)以及發(fā)展動向，你認(rèn)為怎樣才能學(xué)好環(huán)境化學(xué)這門課？

環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特征、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科

學(xué)。環(huán)境化學(xué)以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引遠(yuǎn)環(huán)境問題為研窕對象，以解決環(huán)境問題為目標(biāo)的一門新型科學(xué)。其內(nèi)

容主要涉及：有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度水平和形態(tài)，潛在有害物質(zhì)的來源，他們在個別環(huán)境介質(zhì)中和不同

介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為；有害物質(zhì)對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效用的機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)性；有害物質(zhì)已造成影響

的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)是要從微觀的原子、分子水平上來研究宏觀的環(huán)境

現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制及其防治途徑，其核心是研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)。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(xué)循環(huán)及其相互偶合的研究；重視化學(xué)品安全評價、臭氧層破壞、氣

候變暖等全球變化問題。當(dāng)前我國優(yōu)先考慮的環(huán)境問題中與環(huán)境化學(xué)密切相關(guān)的是：以有機(jī)物污染為主的水質(zhì)污染、

以大氣顆粒物和二氧化硫?yàn)橹鞯某鞘锌諝馕廴?；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(xué)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(zhì)可分為：化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。

主要化學(xué)污染物有：

1.元素:如鉛、鎘、準(zhǔn)金屬等。2.無機(jī)物：氧化物、一氧化碳、鹵化氫、鹵素化合物等

3.有機(jī)化合物及燃類：烷燒、不飽和脂肪燃、芳香燃、PAH等；

4.金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物：如，四乙基鉛、二苯基倍、二甲基腫酸等；

5.含氧有機(jī)化合物：如環(huán)氧乙烷、酸、醛、有機(jī)酸、酊、酚等；

6.含氮有機(jī)化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亞硝胺等；

7.有機(jī)鹵化物：四氯化碳、多氯聯(lián)苯、氯代二嗯瑛；

8.有機(jī)硫化物:硫醇、二甲碉、硫酸二甲酯等；

9.有機(jī)磷化合物:磷酸酯化合物、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)磷軍用毒氣等。

第二章：大氣環(huán)境化學(xué)

4.影響大氣中污染物遷移的主要因素是什么？

主要有：（1）空氣的機(jī)械運(yùn)動如風(fēng)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、HO?、R、RO2

HO的來源：①的光解：Ch+hr-------?O+02

O+H2O---------12HO

②HNO2的光解：HNO2+hr--------HO+N0

③H2O2的光解：HzO2+hr--------2H0

HO2的來源：①主要來自醛特別是甲醛的光解

H2co+hr--------------H+HCO

H+02+M------------HO?+M

HCO+02+M------------H02+CO+M

②亞硝酸酯的光解：CHRONO+hr—CH.O+NO

CHQ+02----------------H0>+H2co

③H2O2的光解：H2O2+hr-------------2H0

HO+H2O2——?H02+H2O

R的來源：RH+0---------R+HO

RH+HO---------R+HO

2

CH,的來源：CHaCHO的光解CHOO+hr——CHa+CHO

CH3coe壓的光解CH3coe壓+hr------------------CH.+CH3co

CHO的來源：甲基亞硝酸酯的光解CH30N0+hr---------------CH：,0+NO

甲基硝酸酯的光解CH3aN^+hr----------------CH3O+NO2

RO2的來源：R+O2-------------RO2

9.敘述大氣中NO轉(zhuǎn)化為N02的各種途徑。

①NO+03..............................NO2+O2

(2)HO+RH-------R+HzO

R+Oz..................RO2

NO+RO?...............NO?+RO

RO+02------------R'CHO+HO2(R比R少一個C原子)

NO+HO2-NO2+HO

13.說明燒類在光化學(xué)煙霧形成過程中的重要作用。

烷垃可與大氣中的HO和O發(fā)生摘?dú)浞磻?yīng)。

RH+HO....................R+H2O

RH+O------------------R+HO

R+O2------------------RO2

RO2+NO-------------------RO+NO2

RO+O2.................................R'CHO+HO2

RO+NO2....................RONO2

另外：RO2+HO2.................ROOH+02

ROOH+hr------------RO+HO

稀燃可與HO發(fā)生加成反應(yīng)，從而生成帶有羥基的自由基。它可與空氣中的02結(jié)合成相應(yīng)的過氧自由基，由于

它有強(qiáng)氧化性，可將NO氧化成NO2，自身分解為一個醛和CHzOH。如乙烯和丙稀。

CH=CH+HO----------CH2cH20H

CH3cH=CH2-----------CH3cHeH20H+CH3cH(OH)CH2

CH2CH2OH+O2--------------CH2(O2)CH20H

CH；(O2)CH2OH+NOCH2(O)CH2OH+NO2

CH;(O)CH2OHCH2O+CH2OH

CH2(O)CH20H+Ch-----------HCOCH2OH+HO:

CH2OH+O2.......................H2CO+HO2

稀燃還可與03發(fā)生反應(yīng)，生成二元自由基，該自由基氧化性強(qiáng)，可氧化N0和SO2等生成相應(yīng)的醛和酮。光化

學(xué)反應(yīng)的鏈引發(fā)反應(yīng)主要是NCh的光解，而烷燃和稀燃均能使NO轉(zhuǎn)化為NO%因此燒類物質(zhì)在光化學(xué)反應(yīng)中占有

很重要的地位。

19論述影響酸雨形成的因素

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(zhuǎn)化條件。

2））大氣中NH3的含量及其對酸性物質(zhì)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。

20什么是大氣的三模態(tài)？如何識別各種粒子膜？

答⑴依據(jù)大氣顆粒物按表面積與粒徑分布關(guān)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：Dp<0.05uM

積聚模：0.05<Dp<2uM

粗粒子模：Dp〉2uM<,

第三章水環(huán)境化學(xué)（P195）

5)⑴查表知pH=6.5時，a=1.710

CT=[堿度]Xa=1.6X1.710mmol/1=2.736mmol/l<>

設(shè)力口入的Na2co3為nmmol/l

查表知：當(dāng)pH=8.0時，a'=1.018

CT*=CT+n--------⑴CT'=[堿度]'Xa'-------------(2)[堿度]':1.6+2n----------(3)

由⑴、(2)和⑶解得:n=1.07mmol/1o

⑵、?加入NaOH后CT不變

[堿度產(chǎn)”鋁=2.688mmol/L

a1.028

堿度的增加值就應(yīng)是加入的NaOH的量。

AA=[堿度]'-[堿度]=2.688-1.6=1.088mmol/l

6)解:當(dāng)pH=7.00時,CO3一的濃度與HC0,的濃度相比可以忽略,查表pH=7.00時,a=L224,貝l」[HCO]=[堿

度]=2.OOXlO-amol/l/lo

[HJ/[OH]=IO-；mol/lo

[HCO紊]=[H，][HCO-]/K=1.00X10-TX2.00X10V(4.55X10-；)=4.49X10-.mol/loasi

[CO]=K[HCO-]/[Hj=4.69X10-HX2.00X10-3/(l.00X10-0=9.38X10-7nol/lo323

7)解：查表pH=7.5時，a,=1.069,pH=9.0時，a=0.9592;

Cn=[堿度]Xa產(chǎn)6.38X1.069=6.82mmol/12

G二[堿度]Xa2=0.80X0.959=0.767mmol/1;

混合后C==詼+。7=3.19mmol/L

「22

AAR+

[堿度]=3.59mmolIL

U.olJ

370

?=1.005查表知pH=7.58

[堿度]3.59

8)解：由題意知[Fe3+]+[Fe(OH)2+]+[Fe(OH)2+]=1.00XlO4mol/l；⑴

[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=8.9X10-4⑵

[Fe(OH)2d[H+]2/[Fe3+]=4.9X10-7(3)

0[Fe^][OH-]3=[Fe^]……呼二K

SP

查表知Fe(OH)3的Ksp=3.2X10-38

代入⑴得[H+]=1.9xl0-3mol/l<-/pH=2.72)

--[Fe3+]=3.2X104[H+]3=3.2XIO4X1.9X10-3x3=6.24X104mol/I；

|Fe(OH)2-l=4.9X10-7[Fe”]/[H+]2=4.9X10.7KSP(H^]/Kwa=15.68XIO3X1.9X10-3=8.47X10-6mol/l；

[Fe(OH)2+]=8.9Xl(U[Fe3+]/[H+]=8.9X10TKSP[H+]2/KW3=28.48X(1.9X10-3)2=2.92XI0-5mol/l,>

19.解：Hg2++2H2O=2H++Hg(OH”1gK=-6.3得：K=10-6..3

n[HHg(OH)o106.3[Hg2+]

K=2得⑴

[”g2+][Hg(OH)o]

由物料守恒得：[Hg2+]+[Hg(OH)20]=LOXlOsmol/l(2)

由電荷守恒得：[H+]+2[Hg2+]=[CIO4-]+[OH-]

/Hg2+水解體系顯酸性,，[0用<1。7,與[C1CM的濃度相比可忽略不計(jì)。

，，

可得：[H+]+2[Hg2+][CIO4]=2X10-5(3)

(1)、(2)、(3)聯(lián)立求解得：[H+]=1047：貝UpH=?lg[H+]=?lglO47=4.7。

21.解：已知PbCO3(S)+HT2.=PbT-+HCO3.K=4.06X10-2

-rZR“舊72T[HCO-],、

可得:K=⑴；由(1)可得：1---------3-(2)

[PbT-]K

由⑵得:西端島1.25x10-3

X+[產(chǎn)。4.06x10-2+1.25x10-3=.°

25.解：/?水中的溶解氧為：0.32mg/l,故其pO?=0.32X105Pa

天然水的pE=20.75+lg{(pO2/1.103XIO5X25X[H+]}

=20.75+lg{(0.32X105/1.103X105)0.25XLOX10-7)=20.75+(-0.54—7)=13.21o

氧化還原式：l/2Ch+2H+(10-?moI/l)+2e-=H2OEo=0.815V

根據(jù)Nernst方程式，上述反應(yīng)可寫成：

2.303R7、[Red]

在湖中H2O可看作是常量Jg([Red]/[Ox]),在方程中為K

3g,”，nEoFnEo

根據(jù)[gK=

“2.303RT0.069

得：F=2.303RT/0.059,WEo=0.815和F=2.303RT/0.059代入Nernst方程式得:

Eh=Eo—0.059/2=0.815—0.03=0.785V

27.W：(1)SO42-+9H++8e=HS-+4H2O(t)

VGo=12.6—237.2X4+742.0=—194.2(kj)

又/VGo=-2.303nRT(pEo)

AG。11942"5

-2.303〃R7-2.303x8x8.314x298,

K=r”s-i

[SO2-][17?、?4

/IgK=lg[HS]—lg[SO42-]-lg[H+]9-!g[e]8

又/IgK=npEo

8pEo=lg[HS]—lg[SO42-]+9X10.0+8pE

???lg[HS]—lg[SO42-]+8pE=8X4.25—90=—56

[HS-]+[SO42-]=1.0X10-4

lo當(dāng)pEVpE。時,溶液給出電子的傾向很高。

???[HS-]心C*=1,0X10-4mol/lo

???lg[HS-]=—4.0由(1)得Ig[SO42-]=52+8pEo

2o當(dāng)pEApEo時，溶液接受電子的傾向很強(qiáng)。

???[SO42]心C6=1.0X10-4mol/lo

???lg[SO42]=—4.0由(1)得lg[HS]=-60—pEo

29解：已知苯并同花Kow=106

Koc=0.63Kow=0.63X106=6.3X10$

Kp=Koc[0.2(l—DXsoc+fXfoc]=6.3X[0.2(l—0.7)X0.05+0.70X0.10]=4.6X104

30.解:已知Ka=0,[H+]=10-8.4Kn=1.6Kb=4.9X10-7

Kh=Ka[H+]+Kn+KbKw/[H+]=0+1.6+4.9X10.7X10.5.6=1.6(d-i)

32.解：Koc=0.63Kow

Kp=Koc[0.2(l—f)Xsoc+fXfoc]=0.63X3.0X105(0.2(1—0.70)X0.02+0.70X0.05]=6.84X10?

0C=............嚷~

w1+KPCP

Cl1

a二一二----------=--------------------=0.42

HCI+KC1+2.00*10-6*6.84義1。3

TPP

Kh=Kn+aw(KA[Hj+KB[OH-])=0.05+0.42X(1.7X10-8+2.6X106X106)=1.14(d-i)KTKh+KP+KB=

1.14+24x0.02+0.2=1.82(d.i)o

「。義0+q義50010義

-zz.1z

104*500

33.解：L=-------------=-------------

oQ+^2160000+105

由Tomas模型知:

L=L<)exp[-(ki+k^)x/u]=22.12exp[-(0.94+0.17)X6X103/4.6X1(h]=19.14mg/lo

216()000x8.95

二8055，〃g/L

2160000+105

查表知：13℃時，CifiW=10.60mg/l；14℃時，C飽.10.37mg/l。

由間插法計(jì)算13.6℃時的C但和。(1)10.60—(10.60—10.37)X6/10=10.46

(2)10.37+(10.60—10.37)X4/10=10.46

Do=C悵和一Co=10.46—8.55=1.91(mg/l)

D=D()exp(-kax/u)一[kiLo/(ki+k3-k2)][exp{-(ki+k3)x/u}一exp(-k：x/u)]

=1.91Xexp{-(1.82X6)/46}—[(0.94X22.12)/(0.94+0.17—1.82)][exp{-(0.94+0.17)X6/46}—exp(-1.82X6/46)

=3.?mg/l<>

第四章土壤環(huán)境化學(xué)

1.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(nèi)部的分子所處的條件是不相同的。物體內(nèi)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(nèi)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(kuò)散層厚度而定，隨擴(kuò)層厚度增大而增加。

5.由丁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。

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在土壤溶液中，膠體常常帶負(fù)電荷，即具有負(fù)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(xiàn)出的分散性也越強(qiáng)。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(kuò)散層厚度，

在土壤膠體雙電層的擴(kuò)散層中，補(bǔ)償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價為依據(jù)作等價交換，稱為離子交

換土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系，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(nèi)部的分子所處的條件是不相同的。物體內(nèi)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，表面分子具有一定的自由能，即表面能。物質(zhì)的比表面積越大，表面

能也越大。吸附性能越強(qiáng)當(dāng)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。在二

壤交換性陽離子中，鹽基離子所占的百分?jǐn)?shù)稱為土壤鹽基飽和度：細(xì)胞壁對金屬離子的固定作用不是植物的一個普

遍耐性機(jī)制植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性由植物的生態(tài)學(xué)特性、遺傳學(xué)特性和重金屬的物理化學(xué)性質(zhì)等因素所決定,

土壤中污染物主要是通過植物根系根毛細(xì)胞的作用積累于植物莖、葉和果實(shí)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(xì)胞膜外或穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。

16.污染物由土壤向植物體內(nèi)遷移的方式主要包括被動轉(zhuǎn)移和主動轉(zhuǎn)移兩種。17.現(xiàn)已證明，MT是動物及人體最主

要的重金屬解毒劑。18.農(nóng)藥在土壤中的遷移主要是通過擴(kuò)散和質(zhì)體流動兩個過程。在這兩個過程中，農(nóng)藥的遷移運(yùn)

動可以蒸汽的和非蒸汽的形式進(jìn)行。風(fēng)速、湍流和相對濕度在造成農(nóng)藥田間的揮發(fā)損失中起著重要的作用。生物

膜主要是由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)鑲嵌組成一般，脂/水分配系數(shù)越大，擴(kuò)散系數(shù)也越大，而容易擴(kuò)散通過生物膜。

機(jī)體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)變化，稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝。生

物轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化和光化學(xué)轉(zhuǎn)化構(gòu)成了污染物質(zhì)在環(huán)境中的三大主要轉(zhuǎn)化類型。酶是一類由細(xì)胞制造和分泌的，

以蛋白質(zhì)為主要成分的，具有催化活性的生物催化劑。在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)稱為底物或基質(zhì)酶催化作用的

三個特點(diǎn)：（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(jìn)一定的反應(yīng)，生成一定

的代謝產(chǎn)物。

（2）.酶催化效率高一般能催化反應(yīng)的速率比化學(xué)催化劑高107-1013倍。（3）,酶催化需要溫和的外界條件如

強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等都能使酶催化劑失去活性。受氫體如果為細(xì)胞內(nèi)的分子氧，就是有氧氧化，而若為非分子氧

的化合物就是無氧氧化。就微生物來說，好氧微生物進(jìn)行有氧氧化，厭氧微生物進(jìn)行無氧氧化。環(huán)境中污染物質(zhì)

的微生物轉(zhuǎn)化速率，決定于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征和微生物本身的特征，同時也與環(huán)境條件有關(guān)。毒理學(xué)把毒物劑量（濃

度）與弓起個體生物學(xué)的變化，如腦電、心電、血象、免疫功能、酶活性等的變化稱為效應(yīng)；把引起群體的變化，

如腫瘤或其他損害的發(fā)生率、死亡率等變化稱為反應(yīng)。把引起群體的變化，如腫瘤或其他損害的發(fā)生率、死亡室

等變化稱為反應(yīng)。

閾劑量（濃度）是指在長期暴露毒物下，會引起機(jī)體受損害的最低劑量（濃度）。最高允許劑量（濃度）是指長期

暴露在毒物下，不引起機(jī)體受損害的最高劑量（濃度）。

第五章生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動過程及毒性

1.在試驗(yàn)水中某魚體從水中吸收有機(jī)污染物質(zhì)A的速率常數(shù)為18.76h-i,魚體消除A的速率常數(shù)為2.38義10.

2h-i;設(shè)A在魚體內(nèi)起始濃度為零，在水中的濃度可視作不變。計(jì)算A在該魚體內(nèi)的濃縮系數(shù)及其濃度達(dá)到

穩(wěn)態(tài)濃

度95%時所需的時間。（788.2；5.24d）

解：?一A在魚體內(nèi)的起始濃度為零，且在水中的濃度可視為不變，相當(dāng)于t-8時，

BCF=Cf/Cw=kA

???BCF=ka/ke=18.76/2.38X10.2=788.2；

ka°iv[1-exp（-k/）]穩(wěn)態(tài)濃度為一看

ke

e

kCkC

/.0.95r-w-[1-exp（-k/）]r-wkkk

得：0.95=1_exp(-2.38X10.2t)0.05=exp(-2.38X10-2t)

兩邊取In得：-2.996=-2.38X10.21,解得：t=125.88(h)=5.25(d)。

2.

(1)CO2;(2)CH3COOH；(3)NH3；(4)COASH;(5)H2O；(6)CH3COSCoA：(7)HOOCCH2-COCOOH；

⑻HQ：(9)CoASH：(10)CH^cOOH：(11)三鞍酸循環(huán)：(12)NO:-：(13)硝化。

HOCCOOH

CH2COOH

《土壤環(huán)境化學(xué)》重點(diǎn)習(xí)題及參考答案

1.什么是土壤的活性酸度與潛性酸度？試月它們二者的關(guān)系討論我國南方土壤酸度偏高的原因。

根據(jù)土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分為活性酸度與潛性酸度兩大類。

(1)活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，又稱有效酸度，通常用pH表示。

(2)潛性酸度：土壤潛性酸度的來源是土壤膠體吸附的可代換性H+和A13+。當(dāng)這些離子處于吸附狀態(tài)時，是不顯酸

性的，但當(dāng)它們經(jīng)離子交換作用進(jìn)入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+濃度，使土壤pH值降低。

南方土壤中巖石或成土母質(zhì)的晶格被不同程度破壞，導(dǎo)致晶格中A13+釋放出來，變成代換性A13+,增加了土壤的

潛性酸度，在一定條件下轉(zhuǎn)化為土壤活性酸度，表現(xiàn)為pH值減小，酸度偏高。

2.土壤的緩沖作用有哪幾種？舉例說明其作用原理。

土壤緩沖性能包括土壤溶液的緩沖性能和土壤膠體的緩沖性能：

(1)土壤溶液的緩沖性能：土壤溶液中H2co3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有機(jī)酸等弱酸及其鹽類具有緩沖作用。

以碳酸及其鈉鹽為例說明。向土壤加入鹽酸，碳酸鈉與它生成中性鹽和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。Na2c03

+2HC1--2NaCl+H2C03

當(dāng)加入Ca(0H)2時，碳酸與它作用生成難溶碳酸鈣，也限制了土壤堿度的變化范圍。H2C03+Ca(0H)2-CaC03+

2H20

土壤中的某些有機(jī)酸(如氨基酸、胡敏酸等)是兩性物質(zhì)，具有緩沖作用，如氨基酸既有氨基，又有竣基，對酸堿均

有緩沖作用。

^^NH2^XXNH3CI

弋+HCICH

C00H''"COOH

NH2/NH,

CH+NaOH.....**R/

CH+H2O

COONa

(2)土壤膠體的緩沖作用：土壤膠體吸附有各種陽離子，其中鹽基離子和氫離子能分別對酸利堿起緩沖作用。對酸

緩沖(M-鹽基離子)：

土壤膠體—M+HC1力士土壤膠體——H+MC1

對堿緩沖：

土壤膠體——H+MOH土壤膠體——M+H2O

A13+對堿的緩沖作用：在pH小于5的酸性二壤中，土壤溶液中A13+有6個水分子圍繞，當(dāng)0H—增多時，A13+周圍

的6個水分子中有一、二個水分子離解出H+,中和0H-：2A1(H20)63++20H-----[A12(0H)2(H20)8]4++4H20

3.植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性作用的主要機(jī)制是什么？不同種類的植物對重金屬的耐性不同，同種植物由于其分

布和生長的環(huán)境各異可能表現(xiàn)出對某種重金屬有明顯的耐

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性。

（1）植物根系通過改變根系化學(xué)性狀、原生質(zhì)泌溢等作用限制重金屬離子的跨膜吸收。

（2）重金屬與植物的細(xì)胞壁結(jié)合，而不能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)影響細(xì)胞代謝活動，使植物對重金屬表現(xiàn)出耐性。

（3）酶系統(tǒng)的作用。耐性植物中酶活性在重金屬含量增加時仍能維持正常水平，此外在耐性植物中還發(fā)現(xiàn)另一些

酶可被激活，從而使耐性植物在受重金屬污染時保持正常代謝過程。

（4）形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素，使重金屬以不具生物活性的無毒螯合物形式存在，降低了重金屬離子活

性，從而減輕或解除其毒害作用。

4.舉例說明影響農(nóng)藥在土壤中進(jìn)行擴(kuò)散和質(zhì)體流動的因素有哪些？

（1）影響農(nóng)藥在土壤中擴(kuò)散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、溫度及農(nóng)藥本身的性質(zhì)等：

①土壤水分含量：研究表明林丹的汽態(tài)和非汽態(tài)擴(kuò)散情況隨土壤水分含量增加而變化。

②吸附：土壤對農(nóng)藥的吸附改變了其擴(kuò)散的情況，如土壤對2,4-D的化學(xué)吸附，使其有效擴(kuò)散系數(shù)降低了，兩者呈

負(fù)相關(guān)關(guān)系。

③土壤緊實(shí)度：土壤緊實(shí)度對農(nóng)藥的擴(kuò)散的情況有影響是因?yàn)閷τ谝哉羝问竭M(jìn)行擴(kuò)散的化合物來說，增加緊實(shí)度

就降低了土.壤孔隙率，擴(kuò)散系數(shù)就自然降低了。如二溟乙烷、林丹等農(nóng)藥在土壤中的擴(kuò)散系數(shù)隨緊實(shí)度增加而降

低。④溫度：溫度增高的總效應(yīng)是使擴(kuò)散系數(shù)增大。

⑤氣流速度：氣流速度可直接或間接地影響農(nóng)藥的揮發(fā)。如果空氣的相對濕度不是100%,那么增加氣流就促進(jìn)土

壤表面水分含量降低，可以使農(nóng)藥蒸汽更快地離開土壤表面，同時使農(nóng)藥蒸汽向土壤表面運(yùn)動的速度加快。

⑥農(nóng)藥種類：不同農(nóng)藥的擴(kuò)散行為不同。如有機(jī)磷農(nóng)藥樂果和乙拌磷在Broadbalk粉砂壤土中的擴(kuò)散行為就是不同

的。

（2）影響農(nóng)藥在土壤中質(zhì)體流動的因素有農(nóng)藥與土壤的吸附、土壤種類和農(nóng)藥種類等。

①農(nóng)藥與土壤吸附：非草隆、滅草隆、敵草隆、草不隆四種農(nóng)藥吸附最強(qiáng)者移動最困難，反之亦然。

②土壤種類：土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，農(nóng)藥在土壤中滲透深度減小；增加土壤中粘土礦物的含量，農(nóng)藥的滲透深度乜

減小。

③農(nóng)藥種類：不同農(nóng)藥在土壤中通過質(zhì)體流動轉(zhuǎn)移的深度不同。如林丹和DDT。

5.比較DDT和林丹在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化與歸趨的主要途徑與特點(diǎn)。

DDT和林丹遷移轉(zhuǎn)化、歸趨主要途徑與特點(diǎn)比較如下表所示：

遷移轉(zhuǎn)化、歸趨途徑特點(diǎn)

1）在土壤中移動不明顯，易被吸附不溶于水，高親脂性，易通過食物鏈放

2）通過根系滲入植物體大，積累性強(qiáng)

DDT3）在土壤中按還原、氧化和脫氯化氫等2）揮發(fā)性小，持久性高

機(jī)理被微生物降解3）在缺氧和高溫時降解速度快

4）W齷4）南方永用用DDT除