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环境化学思考题与习题 绪论 作业习题： 根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课 程？ 环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？ 讨论习题： 如何认识现代环境问题的发展过程？ 思考题： 举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。 水环境化学 作业习题： 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中 *23HCO、 3HCO和 23CO的表达式，并讨 论 这两个体系之间的区别。 请导出总酸度、 2CO 酸度、无机酸度、总酸度、酚酞酸度和苛性酸度 的表达式作为总碳 酸量和分布系数（ ）的函数。 在 一个 pH 为 6.5、碱度为 1.6mmol/L 的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少 mmol/L 的碳酸钠才能使水体 pH 上升至 8.0。若用 NaOH 强碱进行碱化，又需要加多少碱？ （ 1.07mmol/L， 1.08mmol/L） 具有 2.0010-3mol/L 碱度的水， pH 为 7.00，请计算 *23HCO、 3HCO、 23CO和 -OH的浓度各是多少？ （ *23HCO 4.4910 -4mol/L、 3HCO 2.0010 -3mol/L、 23CO 9.3810 -7mol/L 和 -OH 1.0010 -7mol/L） 若有水 A， pH 为 7.5，其碱度为 6.38 mmol/L，水 B 的 pH 为 9.0，碱度为 0.80 mmol/L， 若以等体积混合，问混合后的 pH 值为多少？ （ pH 7.58） 溶解 1.0010-4mol/L 的 3 3Fe NO 于 1L 具有防止发生固体 3Fe OH 沉淀作用所需最小 H浓度的水中，假定溶液中仅形成 2FeOH 和 2Fe OH ， 而 没 有 形 成 42 2Fe OH 。请计算平衡时该溶液中 3Fe、 2Fe OH 、 2Fe OH 、 H和 pH 。 3Fe=6.2410-5mol/L 、 2Fe OH =2.9210-5mol/L 、 2Fe OH =8.4710-6mol/L、 pH =2.72 请叙述天然水中存在哪几类颗粒物？ 什么是表面吸附作用、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。 用 Langmuir 方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假设溶液平衡浓度为 3.0010-3mol/L，溶 液中每克悬浮物固体吸附溶质为 0.5010-3mol/L，当平衡浓度降至 1.0010-3mol/L 时，每克 吸附剂吸附溶质为 0.2510-3mol/L，问每克吸附剂可以吸附溶质的限量是多少？ 1.0010-3mol/(L g) 请叙述水环境中促成颗粒物絮凝的机理。 含镉废水通入 H2S 达到饱和并调整 pH 值为 8.0，请算出水中剩余镉离子浓度（已知 CdS 的溶度积为 7.910-27） 。（ 2Cd 6.810-20mol/L） 已知 Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下： 23 21 l g 2 . 1 6F e H O F e O H H K 3 2222 2 l g 6 . 7 4F e H O F e O H H K 33 3 l g 3 8soF e O H s F e O H K 3 2444 4 l g 2 3F e H O F e O H H K 43 2 2 422 2 l g 2 . 9 1F e H O F e O H H K 请用 pc pH 图表示 3Fe OH s 在 纯水中的溶解度与 pH 的关系。 2 1.84 2p F e O H pH , 2 2.74p F e O H pH , 4 19p Fe O H pH , 42 2 2 5.1p F e O H pH , 3 34p Fe pH 已知 02 2 22 2 , l g 6 . 3H g H O H H g O H K 。溶液 中存在 H、 OH、 2Hg、 02Hg OH和 4ClO等形态，且忽略 Hg OH 和离子强度效应，求 1.010-5mol/L 的 4 2Hg ClO溶液在 25 时的 pH 值。（ pH 4.7） 在 pH 7.00 和 33 1 .2 5 1 0 /H C O m o l L 的介质中 。 HT2-与固体 PbCO3（ s） 平衡， 其反应如下： 2233 , 4 . 0 6 1 0P b C O s H T P b T H C O K 问作为 HT2-形态 占 NTA 的分数。（ 2.99） 请叙述有机配体对重金属迁移的影响。 什么是电子活度 pE，以及 它和 pH 的区别。 从湖水中取出深层水，其 pH 7.0，含溶解氧浓度为 0.32mg/L，请计算 pE 和 Eh。（ pE 13.2， Eh 0.78V） 在厌氧消化池中和 pH 7.0 的水接触的气体含 65的 CH4 和 35的 CO2，请计算 pE 和 Eh。 在一个 pH 为 10.0 的 24SO HS 体系中 （ 25 ），其反应为： 2429 8 4S O H e H S H O l 已知其标准自由能 0fG 值 （ kJ/mol） 24SO ： -742.0， HS ： 12.6， 2HOl ： -237.2，水溶 液中质子和电子的 0fG 值为零。 （ 1）请给出该体系的 pE0。（ pE0 4.25） 如果体系化合物的总浓度为 1.010-4mol/L，那么请给出下图中、和和的 lgc pE 关系式。 （当 pE pE0， lg 4.0,HS 24lg 8 5 2SO pE ；当 当 pE pE0， 24l g 6 0 8 , l g 4 . 0H S p E S O ） 解释下列名词：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；间接光解；光量子产率；生长物质代谢和工代谢。 某水体中含有 300mg/L 的悬浮颗粒物，其中 70为细颗粒（ d50m） ，有机碳含量为 10， 其 余的粗颗粒有机碳含量为 5。已知苯并 a芘的 Kow 为 106， 请计算该有机物的分配系数。 （ K 4.6 104） 一个有毒化合物排入至 pH 8.4， T 25水体中， 90的有毒物质被悬浮 物所吸着，已 知酸性水解速率常数 Ka 0，碱性催化水解速率常数 Kb 4.9 10-7L/(d mol)，中性水解速 率常数 Kh 1.6d-1， 请计算化合物的水解速率常数。 某有机污染物排入 pH 8.0， T 20的江水中，该江水中含悬浮颗粒物 500mg/L，其有机 碳含量为 10。 （ 1）若该污染物分子量为 129，溶解度为 611mg/L，饱和蒸汽压为 1.21Pa（ 20） ，请计算 该化合物的亨利定律常数（ 3./Pam mol ），并判断挥发速率是受液膜控制或气膜控制。（ KH 2.6 10-1 3./Pam mol ，受气膜 控制 ） （ 2）假定 Kg 3000cm/h，求该污染物在水深 1.5m 处挥发速率常数（ Kv）。（ Kv 0.05d-1） 某有机污染物溶解在一个含有 200mg/L 悬浮物、 pH 8.0 和 T 20的水体中，悬浮物中 细 颗粒为 70，有机碳含量为 5，粗颗粒有机碳含量为 2，已知此时该污染物的中性水 解速率常数 Kh 0.05d-1，酸性催化水解速率常数 Ka 1.7L/(mol d)，碱性催化水解速率 常 数 Kb 2.6 10-6L/(d mol)，光解速率常数 Kp 0.02h-1，污染物的辛醇水分配系数 Kow 3.0 105， 并从表中查到生物降解速率常数 KB 0.20d-1，忽略颗粒物存在 对挥发速率和生物 降解速率的影响，求该有机污染物在水体中的总转化速率常数。 （ KT 1.76d-1） 某河段流量 Q 2160000m3/d，流速 为 46km/d， T=13.6，耗氧系数 K1 0.94d-1，复氧系 数 K2 1.82 d-1， BOD 沉浮系数 K3 0.17 d-1，起始断面排污口排放的废水约为 10 104m3/d， 废水中含 BOD5500mg/L，溶解氧为 0 mg/L， 上游河水 BOD50 mg/L，溶解氧为 8.95 mg/L，求 排污口下游 6km 处河水的 BOD5和氧亏值。（ BOD5 20.0mg/L， DO=3.7 mg/L） 讨论习题： 向某一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：总酸度、总碱度、无机酸度、酚酞碱 度和 2CO 酸度，是增加、减少还是不变。 请叙述水中主要有机和无机污染物的分布和存在形态。 请叙述氧化物表面吸附配合模型的基本原理以及与溶液中配合反应的区别。 请说明胶体的凝聚和絮凝之间的区别。 请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用。 请叙述有机物在水环境中的迁移、转化存在哪些重要过程。 请叙述有机物水环境归趋模式的基本原理。 思考题： 什么叫优先污染物？我国优先控制污染物包括哪几类？ 请叙述水中颗粒物可以哪些方式进行聚集。 有一个垂直湖水， pE 随湖的深度增加将起什么变化？ 请说明湖 泊富营养化预测模型的基本原理。 大气环境化学 作业习题： 何谓大气温度层结？ 逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响？ 何谓大气垂直递减率和干绝热垂直递减率？如何用其判断大气稳定度？ 大气中有哪些重要的吸光物质？其吸光特征是什么？ 大气中有哪些重要的自由基？其来源如何？ 叙述大气中 NO 转化为 2NO 的各种途径。 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应？ 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和 特征。 说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。 何谓有机物的反应活性？如何将有机物按反应活性分类？ 简述大气中 2SO 氧化的几种途径。 说明酸雨形成的原因。 确定酸雨 pH 界限的依据是什么？ 论述影响酸雨形成的因素。 什么是大气颗粒物的三模态？如何识别各种粒子模？ 说明大气颗粒物的化学组成以及污染物对大气颗粒物组成的影响。 大气颗粒物中多环芳烃的种类，存在状态以及危害性如何？ 何谓温室效应和温室气体？ 讨论习题： 影 响大气中污染物迁移的主要因素是什么？ 太阳的发射光谱和地面测得的太阳光谱有何不同？为什么？ 论述 2SO 液相氧化的重要性，并对各种催化氧化过程进行比较。 大气中有哪些重要含氮化合物？说明它们的天然和人为来源及对环境的污染。 思考题： 碳氢化合物参与的光化学反应对各种自由基的形成有什么贡献？ 说明臭氧层破坏的原因和机理。 土壤环境化学 作业习题： 什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的 原因。 土壤的缓冲作用有哪几种？举例 说明其作用原理。 什么是盐基饱和度？它对土壤性质有何影响？ 试比较土壤阳、阴离子交换吸附的主要作用原理与特点。 比较 DDT 和林丹在环境中的迁移、转化与归趋的主要途径，并举例说明其原理。 讨论习题： 土壤有哪些主要成分？并说明它们对土壤的性质与作用有哪些影响？ 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？ 思考题： 土壤中重金属向植物体内转移的主要方式及影响因素有哪些？ 植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？ 生物体内污染物质的运动过程及毒性 作业习题： 在试验水中某鱼体从水中吸收有机 污染物质 A 的速率常数为 18.76h-1，鱼体消除 A 的速率 常数为 2.39 10-2h-1；设 A 在鱼体内起始浓度为零，在水中的浓度可视作不变。计算 A 在 该鱼体内的浓缩系数及其浓度达到稳定浓度 95时所需的时间。（ 788.2， 5.24d） 在通常天然水中微生物降解丙氨酸的过程如下，在其括号内填写有关的化学式和生物转化 途径名称，并说明这一转化过程将对水质带来什么影响。 已知氨氮硝化数学模式适用于某一河段，试从下表中该河段的有关数据，写出这一模式的 具体形式。 河段设置的端面 流经时间（ h） 氨氮浓度（ mg/L） 被 硝化的氨氮浓度 （ mg/L） 0 2.86 0 2.37 2.04 0.63 8.77 0.15 2.65 2 . 8 6 e x p 0 . 5 9 4 2 . 6 7 41 e x p 0 . 5 9 4 2 . 6 7 4tY t 解释下列名词概念： 被动扩散；主动转运；肠肝循环；血脑屏障；半数有效剂量（浓度）；阈剂量 （浓度）；助致癌物；促癌物；酶的可逆和不可逆抑制剂。 讨论习题： 在下列微生物降解烷基叔胺过程的括号内，填写有关的酶名、化学式或转化途径名称。 试说明化学物质致突变、致癌和抑制酶活性的生物化学作用机理。 在水体底泥 中有下图所示反应发生，填写图中和有关光分解反应中所缺的化学式或辅酶简 式。图中的转化对汞的毒性有何影响。 思考题： 比较下列各对化合物中微生物降解的快慢，指出所依据的定性判别规律。 用查阅到的新资料，说明毒物的联合作用。 试简要说明氯乙烯致癌 的生化机制和在一定程度上防御致癌的解毒转化途径。 （提示： 环 氧氯乙烯 在氯乙烯致癌机制中起重要作用） 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 作业习题： 砷在环境中存在的主要化学形态有哪些？其主要转化途径有哪些？ 为什么 Hg2+和 3CHHg 在人体内能长期滞留？举例说明它们可形成哪些化合物？ 简述多氯联苯 PCBs 在环境中的主要分布、迁移与转化规律。 讨论习题： 表面活性剂有哪些类型？对环境和人体健康的危害是什么？ 根据多环芳烃形成的基本原理，分析讨论多环芳烃产生与污染的来源有哪些？ 思考题： 试述 PCDD 是一具有什么化学结构的化合物？并说明其主要污染来源。 第七章 有害废物及放射性固体废物 作业习题： 举例说明有害废物的判定原则。 已知土壤中废物三氯乙烯的起始浓度为 0.005g/cm3，其蒸汽通过土壤的扩 散系数约为 0.039cm3/s。试估算在土壤干燥而可忽略土中毛细管作用的传输情况下，土内三氯乙烯向大 气挥发的日损失量。（ 3.3g/cm2） 讨论习题： 放射性核素 22686Ra 的半衰期为 1620 年，试计算： 226Ra 的衰变常数（ ）；求此核素 100 年后剩余的百分数，那时，它的放射性水平实际上有无变化。（ 4.28 10-4a-1， 95.6） 思考题： 代表性核工业中放射性固 体废物的主要类型及其所含的主要核素有哪些？