环境化学期末考试复习资料

1、分配系数：非离子性有机化合物可以通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一段时间达到分配平衡，此时有机化合物在土壤有机质和水中的含量的比值称为分配系数。

2、标化分配系数：达分配平衡后，有机毒物在沉积物中和水中的平衡浓度之比称为标化分配系数。

3、辛醇-水分配系数：达分配平衡时，有机物在辛醇中的浓度和在水中的浓度之比称为有机物的辛醇-水分配系数。 4、生物浓缩因子：某种元素或难降解物质在机体中的浓度与其在机体周围环境中的浓度之比称为生物浓缩因子。

5、亨利定律常数：化学物质在气——液相达平衡时，该化学物质在水面大气中的平衡分压和其在水中的平衡浓度之比。 6、水解常数：有机物在水中水解速率与其在水中浓度之比称为水解常数。

7、直接光解：有机物直接吸收太阳能进行的分解反应

8、敏化光解：水体中天然有机物质（腐殖质、微生物等），吸收太阳光后，被太阳光激发，又将其激发态的过剩能量转移给接受体分子，导致接受体分子的分解反应，称为敏化光解，也称间接光解。 9、光量子产率：进行光化学反应的光子占吸收总光子数之比称为光量子产率。10、生长代谢：有机毒物作为微生物培养的唯一碳源，使有机毒物进行彻底的降解或矿化的过程。 11、共代谢：某些有机物不能作为微生物培养的唯一碳源，必须有另外的化合物提供微生物培养的碳源或能源时，该有机物才能降解，这类现象称为共代谢 12、生物富集：指生物通过非吞食方式（吸收、吸附等），从周围环境中蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中浓度的现象。又称为生物浓缩。 13、生物放大：同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物富集某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。 14、生物积累：指生物在其整个代谢活跃期内通过吸收、吸附、吞食等方式从周围环境和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。 15、基因突变：指DNA中碱基对的排列顺序发生改变。包括碱基对的转换、颠换、插入和缺失四种类型。

16、遗传致癌物：1）直接致癌物：直接与DNA反应引起DNA基因突变的致癌物，如双氯甲醚。2）间接致癌物（前致癌物）：不能直接与DNA反应，需要机体代谢活化转变后才能与DNA反应导致遗传密码改变。如二甲基亚硝胺、苯并(a)芘等。 17、半数有效剂量：ED50和EC50分别是毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量和毒物浓度。 18、阈剂量：是指长期暴露在毒物下，引起机体受损害的最低剂量。

19、硫化：硫化氢、硫在微生物作用下，经有氧氧化转化为硫酸的过程。

20、反硫化：硫酸盐、亚硫酸盐等在微生物作用下，经无氧还原转化为H2S的过程。

21、汞的甲基化：在好氧或厌氧条件下，某些微生物将二价无机汞盐转变为一甲基汞和二甲基汞的过程称汞的甲基化。22、同化：绿色植物通过微生物作用吸收硝态氮和铵态氮组成机体中的蛋白质和核酸的过程。其与光合作用、糖类物质代谢过程相伴随。 23、氨化：生物残体中的有机氮通过微生物作用分解为铵态氮（NH3）的过程。 24、硝化：氨在有氧条件下通过微生物作用，氧化为硝酸盐的过程。 25、反硝化：硝酸盐在厌氧环境中通过微生物作用，还原为HNO2、N2、NH3等产物的过程

26、固氮：通过固氮菌的作用把分子N2转变为NH3的过程。 27、促癌物：可使已经癌变细胞不断增殖而形成瘤块的物质。如巴豆油中的巴豆醇二酯、雌性激素乙烯雌酚，免疫抑制剂硝基咪唑硫嘌呤等。 28、助致癌物：可加速细胞癌变和已癌变细胞增殖成瘤块的物质。如二氧化硫、乙醇、儿茶酚、十二烷等，促癌物巴豆醇二酯同时也是助致癌物。

29、POPs：持久性有机污染物，指通过各种环境介质（大气、水、生物体等）能长距离迁移并长期存在于环境，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。

30、PAH：多环芳烃，是指两个以上苯环连在一起的化合物。 31、环境激素：指环境中存在的具有动物和人激素活性的一些天然和人工合成的环境污染物进入机体内，与激素起相同作用，扰乱机体正常激素的分泌，使生殖系统、神经系统和免疫系统功能发生障碍的物质总称。

32、PCDD：多氯代二苯并二恶英

33、PCDF：多氯代二苯并呋喃34、TCDD：8、试述大气中CO2等气体浓度上升，引2,3,7,8-四氯二苯并二恶英，是目前已知起温室效应的原因。 的有机物中毒性最强的物质。 答：大气中的CO2等气体起单向过滤器作二、简答题：

用，允许太阳光中可见光照射到地面，阻1、持久性有机污染物（POPs）的重要特止地面重新辐射的红外光返回外空间，吸性是什么？ 收了地面辐射出来的红外光，把能量截留答：（1）能在环境中持久存在；（2）能蓄于大气之中，从而使大气温度升高的现象积在食物链中对较高营养等级的生物造称为温室效应。

成影响；（3）能够经过长距离迁移到达偏9、影响污染物在大气中迁移的主要因素远的极地地区；（4）在相应环境浓度下会有哪些？ 对接触该物质的生物造成有害或有害效答：空气的机械运动，如风和湍流; 由于应。

天气形势和地理地势造成的逆温现象; 2、简述多氯联苯(PCBs)在环境中的主要污染源本身的特性。 分布、迁移与转化规律。 10、试述水体中有机污染物的迁移转化途答：分布：多氯联苯在大气和水中含量极径。

少。因其易被沉积物所吸附，所以在废水答：分配作用；挥发作用；水解作用；光流入河口附近的沉积物中，含量较高。 解作用；生物富集和降解作用 迁移：水生植物通常可从水中快速吸

收PCBs，并发生富集，通过食物链的传递，可到达水生生物和人体。PCBs在使用和处理过程中，主要通过挥发进入大气，然后经干湿沉降转入湖泊、海洋；转入水体后被沉积物吸附，因此沉积物中的多氯联苯仍是今后若干年内食物链污染的主要来源。

转化：PCBs属于环境中的持久性污染物，其在环境中的转化途径主要是光化学分解和生物降解。

3、简述多环芳烃(PAH)的污染来源及在环境中的迁移与转化。

答：来源：天然来源：陆地和水生植物、微生物的生物合成；森林、草原的天然火灾，火山活动等。人为来源： 主要是矿物燃料、木材、纸张等含碳氢化合物的不完全燃烧或在还原气氛中的热解；工业锅炉和家用炉灶排放的烟气；垃圾焚烧；烟草焦油中；机动车辆尾气；此外，食品经炸、烟熏、烘烤等加工后也会生成PAH 。

迁移与转化：由不完全燃烧、热解等高温过程产生的PAH大多数随烟尘、废气排放到大气中，而释放到大气中的PAH 存在于固体颗粒物和气溶胶中。大气中的PAH通过干、湿沉降进入土壤和水体及沉积物中，并进入生物圈。进入水体或土壤中的PAH 可被光化学降解和微生物降解。PAH在沉积物中的消除途径主要靠微生物降解。

4、简述汞在环境中的分布、迁移转化及其生物学效应。

答：分布：汞在自然界的丰度不大，但是分布很广，分布于环境各圈层中。

迁移：大气中的汞就是由汞的化合物挥发产生的，并且大部分吸附在颗粒物上。气相汞的最终归趋是进入土壤和海底沉积物中。在天然水体中，汞主要与水中存在的悬浮颗粒相结合，最后沉降进入水底沉积物。在土壤中由于假单细胞菌属的某菌种可以将Hg(II)还原为Hg(0)，所以这一过程被认为是汞从土壤中挥发的基础。

转化：与生物体内的高分子结合形成稳定的有机汞配合物 ；如果存在亲和力更强或者浓度很大的配位体如Cl-，汞的难溶盐如Hg(OH)2 、HgS就会发生转化，生成HgCl42-，使溶解度增大。

汞的生物效应：由于烷基汞具有高脂溶性，且在生物体内分解速度缓慢（分解半衰期约为70d），所以烷基汞比可溶性无机汞化合物的毒性大10~100倍。水生生物富集烷基汞的能力比非烷基汞大很多。

5、植物对重金属污染产生耐性的主要机制是什么？

答：植物根系的作用 ；重金属与植物的细胞壁结合；酶系统的作用；形成重金属硫蛋白或植物络合素。

6、比较DDT和林丹在环境中的迁移转化的主要途径。

答： 土壤中的DDT的降解主要靠微生物作用 - 生物降解。在土壤缺氧（灌溉后）和温度较高时，DDT的降解速度较快。南方土壤中DDT的降解速度较快，而北方土壤中降解较慢。DDT的生物降解主要按还原、氧化、脱氯化氢等机理进行。 DDT的另一降解途径是光解。 林丹易溶于水，可从土壤进入水体，但其挥发性强，可随水蒸发，进入大气，从而在水、土壤中积累较少。林丹能在土壤生物(如蚯蚓)体内积累。植物能从土壤中吸收积累六六六，且不同植物积累量不同。 7、用光化学烟雾的简化链反应机制解释其概念、特征、日变化曲线？ 答：清晨，大气中有污染源及汽车排放的NOX和烃类化合物，强光照射后NO2光解产生O.，随后一系列反应相继发生，产生O3及HO.、O.、O3，而HO.可以使烃类氧化为新的自由基，大部分生成RO2.、HO2. 、RC(O)O2.，这些具有强氧化性的自由基将NO氧化为NO2，代替了O3的氧化，这样O3愈积愈多，同时在反应过程中，生成了一系列二次污染物如醛类、PAN等，与一次污染物NOX、烃类化合物混合形成了光化学烟雾。下午，随着日光的减弱， NO2光解受到抑制，光化学反应趋于缓慢，产物浓度相继下降，光化学烟雾现象消失。

第 1 页 共 4 页

部分重点习题及参考答案

1．如何认识现代环境问题的发展过程？ 环境问题不止限于环境污染，人们对现代环境问题的认识有个由浅入深，逐渐完善的发展过程。

a、在20世纪60年代人们把环境问题只当成一个污染问题，认为环境污染主要指城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声污染。对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视，明显没有把环境污染与自然生态、社会因素联系起来。

b、1972年发表的《人类环境宣言》中明确指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度，而且表现在对生态的破坏和资源的枯竭；也宣告一部分环境问题源于贫穷，提出了发展中国家要在发展中解决环境问题。这是联合国组织首次把环境问题与社会因素联系起来。然而，它并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径，没明确解决环境问题的责任，没强调需要全球的共同行动。 c、20世纪80年代人们对环境的认识有新的突破性发展，这一时期逐步形成并提出了持续发展战略，指明了解决环境问题的根本途径。

d、进入20世纪90年代，人们巩固和发展了持续发展思想，形成当代主导的环境意识。通过了《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》等重要文件。它促使环境保护和经济社会协调发展，以实现人类的持续发展作为全球的行动纲领。这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。 2．你对于氧、碳、氮、磷、硫几种典型营养性元素循环的重要意义有何体会？ （1）氧的循环：（2）碳的循环：（3）氮的循环（4）磷的循环（5）硫的循环 （6）体会：氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环是地球系统的主要构成部分，它涉及地层环境中物质的交换、迁移和转化过程，是地球运动和生命过程的主要营力。

3．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？

（1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。

（2）环境化学的发展动向：国际上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。

（3）我对学好这门课的观点：环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科，研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了环境化学研究中需要运用现场研究、实验室研究、实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究方法，主要以化学方法为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此，要求研究人员具有较广泛的各相关学科的理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野，除了环境化学之外，广泛涉猎各相关学科，并注重培养自己的实验操作，如此才可能学好这门课。

4、环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？

按环境要素可分为：大气污染物、水体污染物和工业污染物。 按污染物的形态可分为：气态污染物、液态污染物和固体污染物； 按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物和生物污染物。 主要化学污染物有：

1.元素:如铅、镉、准金属等。2.无机物：氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物 3.有机化合物及烃类：烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、PAH等；4.金属有机和准金属有机化合物：如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等；5.含氧有机化合物：如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等； 6.含氮有机化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等；7.有机卤化物：四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛；8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等； 9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。

5．举例简述污染物在环境各圈的迁移转（1）HO来源

化过程。 对于清洁大气而言，O3的光离解是大气以汞为例，说明其在环境各圈层的迁移转中HO的重要来源：对于污染大气，如有化过程，汞在环境中的存在形态有金属HNO2和H2O2存在，它们的光离解也可产汞、无机汞化合物和有机汞化合物三种。生HO：其中HNO2的光离解是大气中HO在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微的重要来源。 生物能使二价无机汞盐转变为甲基汞和（2）HO2的来源

二甲基汞。甲基汞脂溶性大，化学性质稳大气中HO2主要来源于醛的光解，尤其是定，容易被鱼类等生物吸收，难以代谢消甲醛的光解：任何光解过程只要有H或除，能在食物链中逐级放大。甲基汞可进HCO自由基生成，它们都可与空气中的O2 一步转化为二甲基汞。二甲基汞难溶于结合而导致生成HO2。亚硝酸酯和H2O2 水，有挥发性，易散逸到大气中，容易被的光解也可导致生成HO2： 光解为甲烷、乙烷和汞，故大气中二甲基（3）R的来源

汞存在量很少。在弱酸性水体（pH4～5）大气中存在量最多的烷基是甲基，它的主中，二甲基汞也可转化为一甲基汞。 要来源是乙醛和丙酮的光解：这两个反应 1．大气中有哪些重要污染物？说明其主除生成CH3外，还生成两个羰基自由基要来源和消除途径。

HCO和CH3CO。

环境中的大气污染物种类很多，若按物理O和HO与烃类发生H摘除反应时也可生状态可分为气态污染物和颗粒物两大类；成烷基自由基： 若按形成过程则可分为一次污染物和二（4）RO的来源

次污染物。按照化学组成还可以分为含硫大气中甲氧基主要来源于甲基亚硝酸酯化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤和甲基硝酸酯的光解： 素化合物。主要按照化学组成讨论大气中（5）RO2的来源

的气态污染物主要来源和消除途径如下： 大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中（1）含硫化合物

的O2结合而形成的： 大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳 3．大气中有哪些重要的碳氢化合物？它（COS）、二硫化碳（CS2）、二甲基硫（CH3）们可发生哪些重要的光化学反应？ 2S、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、三甲烷、石油烃、萜类和芳香烃等都是大气氧化硫（SO3）、硫酸（H2SO4）、亚硫酸盐中重要的碳氢化合物。它们可参与许多光（MSO3）和硫酸盐（MSO4）等。大气中的化学反应过程。

SO2（就大城市及其周围地区来说）主要（1） 烷烃的反应： 来源于含硫燃料的燃烧。大气中的SO2与HO、O发生H摘除反应，生成R氧化成约有50%会转化形成H2SO4或SO42-，另RO2与NO反应

外50%可以通过干、湿沉降从大气中消RH + OH → R + H2O 除。H2S主要来自动植物机体的腐烂，即RH + O → R + HO 主要由植物机体中的硫酸盐经微生物的R + O2 → RO2

厌氧活动还原产生。大气中H2S主要的去RO2 + NO → RO + NO2

除反应为：HO + H2S → H2O + SH。 （2）烯烃的反应：与OH主要发生加成、（2）含氮化合物

脱氢或形成二元自由基

大气中存在的含量比较高的氮的氧化物加成：RCH=CH2 + OH → RCH(OH)CH2 主要包括氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）RCH(OH)CH2 + O2 → RCH(OH)CH2O2 和二氧化氮（NO2）。主要讨论一氧化氮RCH(OH)CH2O2 + NO → RCH(OH)CH2O + （NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOxNO2

表示。NO和NO2是大气中主要的含氮污脱氢：RCH=CH2 + HO → RCHCH2 + H2O 染物，它们的人为来源主要是燃料的燃生成二元自由基： 烧。大气中的NOx最终将转化为硝酸和硝二元自由基能量很高，可进一步分解为两酸盐微粒经湿沉降和干沉降从大气中去个自由基以及一些稳定产物。另外，它可除。其中湿沉降是最主要的消除方式。 氧化NO和SO2等：

（3）含碳化合物

R1R2COO + NO → R1R2CO + NO2

大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳R1R2COO + SO2 → R1R2CO + SO3（3）环（CO）、二氧化碳（CO2）以及有机的碳氢烃的氧化：以环己烷为例 化合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸（4）芳香烃的氧化 等。

（a）单环芳烃：主要是与HO发生加成反CO的天然来源主要包括甲烷的转化、海应和氢原子摘除反应。生成的自由基可与水中CO的挥发、植物的排放以及森林火NO2反应，生成硝基甲苯：加成反应生成灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化的自由基也可与O2作用，经氢原子摘除最为重要。CO的人为来源主要是在燃料反应，生成HO2和甲酚：生成过氧自由基： 不完全燃烧时产生的。大气中的CO可由（b）多环芳烃：蒽的氧化可转变为相应以下两种途径去除：土壤吸收（土壤中生的醌

活的细菌能将CO代谢为 CO2 和 CH4）；（5）醚、醇、酮、醛的反应

与HO自由基反应被氧化为CO2。 它们在大气中的反应主要是与HO发生氢CO2的人为来源主要是来自于矿物燃料原子摘除反应：

的燃烧过程。天然来源主要包括海洋脱CH3OCH3 + HO → CH3OCH2 + H2O 气、甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以CH3CH2OH + HO → CH3CHOH + H2O 及燃烧作用等。

CH3COCH3 + HO → CH3COCH2 + H2O 甲烷既可以由天然源产生，也可以由人为CH3CHO + HO → CH3CO + H2O

源产生。除了燃烧过程和原油以及天然气上述四种反应所生成的自由基在有O2存的泄漏之外，产生甲烷的机制都是厌氧细在下均可生成过氧自由基，与RO2有相类菌的发酵过程。反刍动物以及蚂蚁等的呼似的氧化作用。

吸过程也可产生甲烷。甲烷在大气中主要4．说明烃类在光化学烟雾形成过程中的是通过与HO自由基反应被消除：CH4 + HO重要作用。

→CH3 + H2O。 光化学烟雾形成过程是由多种自由基参（4）含卤素化合物

与的一系列反应，NO2和醛的光解可引发大气中的含卤素化合物主要是指有机的O、H自由基的产生，而烃类RH的存在又卤代烃和无机的氯化物和氟化物。 是自由基转化和增殖为数量大，种类多的大气中常见的卤代烃以甲烷的衍生物，如根本原因。烃类在光化学烟雾形成过程中甲基氯（CH3Cl）、甲基溴（CH3Br）和甲占有很重要的地位。

基碘（CH3I）。它们主要由天然过程产生，RH + HO=R + H2O RH + O=R + HO 主要来自于海洋。CH3Cl和CH3Br在对流R + O2=RO2 RO2 + NO=RO + NO2 层大气中，可以和HO自由基反应。而CH3IRO + O2=R`CHO + HO2 RO + NO2=RONO2 在对流层大气中，主要是在太阳光作用下另外：RO2 + HO2=ROOH + O2 发生光解，产生原子碘（I）。许多卤代烃ROOH +ｈr=RO + HO

是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的稀烃可与HO发生加成反应，从而生成带重要原料和中间体，如三氯甲烷（CHCl3）、有羟基的自由基。它可与空气中的O2结三氯乙烷（CH3CCl3）、四氯化碳（CCl4）合成相应的过氧自由基，由于它有强氧化和氯乙烯（C2H3Cl）等均可通过生产和使性，可将NO氧化成NO2，自身分解为一用过程挥发进入大气，成为大气中常见的个醛和CH2OH。如乙烯和丙稀。

污染物。它们主要是来自于人为源。在对CH = CH + HO CH2CH2OH CH3CH = CH2 流层中，三氯甲烷和氯乙烯等可通过与CH3CHCH2OH +CH3CH(OH)CH2

HO自由基反应，转化为HCl，然后经降水CH2CH2OH + O2 CH2(O2)CH2OH 而被去除。

CH2(O2)CH2OH + NO 氟氯烃类中较受关注的是一氟三氯甲烷CH2(O)CH2OH + NO2

（CFC－11或F－11）和二氟二氯甲烷CH2(O)CH2OH CH2O + CH2OH （CFC－12或F－12）。它们可以用做致冷CH2(O)CH2OH + O2 HCOCH2OH + HO2 剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制CH2OH + O2 H2CO + HO2 造塑料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。大稀烃还可与O3发生反应，生成二元自由气中的氟氯烃类主要是通过它们的生产基，该自由基氧化性强，可氧化NO和SO2和使用过程进入大气的。由人类活动排放等生成相应的醛和酮。光化学反应的链引到对流层大气中的氟氯烃类化合物，不易发反应主要是NO2的光解，而烷烃和稀烃在对流层被去除，它们在对流层的停留时均能使NO转化为NO2，因此烃类物质在间较长，最可能的消除途径就是扩散进入光化学反应中占有很重要的地位。 平流层。

5．确定酸雨pH界限的依据是什么？ 2．大气中有哪些重要的自由基？其来源pH为5.6作为判断酸雨的界限。依据以如何？

下过程得出：在未污染大气中，可溶于水大气中存在的重要自由基有HO、HO2、R且含量比较大的酸性气体是CO2，所以只（烷基）、RO（烷氧基）和RO2（过氧烷把CO2作为影响天然降水pH的因素，根基）等。它们的来源如下：

据CO2的全球大气浓度330ml/m3与纯水

第 2 页 共 4 页

的平衡：

CO2 (g) + H2O CO2 + H2O CO2 + H2O H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO32- 根据电中性原理：[H+]＝[OH-] + [HCO3-] + 2[CO32-]，将用KH、K1、K2、[H+]表达的式子代入，得：

[H+]3 – (KW + KHK1pCO2) [H+ ] – 2KHK1K2pCO2＝0

在一定温度下，KW、KH、K1、K2、pCO2都有固定值，将这些已知数值带入上式，计算结果是pH＝5.6。

6.影响酸雨形成的条件是什么？ 答 影响酸雨形成的因素主要有：

（1）酸性污染物的排放及其转化条件。 （2）大气中NH3的含量及其对酸性物质的中和性。

（3）大气颗粒物的碱度及其缓冲能力。 （4）天气形势的影响。

7．什么是大气颗粒物的三模态？如何识别各种粒子模？

Whitby等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模。按这个模型，可把大气颗粒物表示成三种模结构，即爱根（Aitken）核模（Dp<0.05μm）、积聚模（0.05μm2μm）。

（1）爱根核模主要源于燃烧产生的一次颗粒物以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。由于它们的粒径小、数量多、表面积大而很不稳定，易于相互碰撞结成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很快被其他物质或地面吸收而去除。

（2）积聚模主要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。这些粒子多为二次污染物，其中硫酸盐占80%以上。它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除。积聚模与爱根核模的颗粒物合称细粒子。

（3）粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，因此它的组成与地面土壤十分相近，主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。 1．请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3＊]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。 解：（1）封闭体系（溶解性CO2与大气没有交换）中存在下列平衡

CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46 H2CO3* HCO3- + H+ pK1=6.35 HCO3- CO32- + H+ pK2=10.33 其中 K1=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ，K2=[CO32-][H+] / [HCO3-] 用α0、α1和α2分别表示三种碳酸化合态在总量中所占比例，得下面表达式 α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}

α1= [HCO3-]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}

α2= [CO32- ]/{[H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]}

把K1、K2的表达式代入以上三式，得 α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1 α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1 设CT = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]，则有

[H2CO3*] = CT(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1

[HCO3-] = CT(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1

[CO32- ] = CT(1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)-1

（2）开放体系中CO2在气相和液相之间平衡，各种碳酸盐化合态的平衡浓度可表示为PCO2和pH的函数。

依亨利定律：[CO2(aq)]＝KH?PCO2 溶液中，碳酸化合态相应为： CT = [CO2]/ α0= KH?PCO2/ α0 [HCO3-]= (α1/ α0 )KH?PCO2= (K1/[H+])KH?PCO2

[CO32-]= (α2/ α0 ) KH?PCO2= (K1K2/[H+]2)KH?PCO2

（3）比较封闭体系和开放体系可发现，在封闭体系中，[H2CO3*]、[HCO3-]、[CO32-]等可随pH值变化，但总的碳酸量CT始终不变。而对于开放体系CT、[HCO3-]、[CO32-]均随pH值改变而变化，但[H2CO3*]总保持与大气相平衡的固定数值。

2．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，又需加入多少碱?

解：总碱度＝KW/ [H+] + CT(α1 + 2α2) - [H+]

CT＝ {[总碱度] + [H+] - [OH-]} 当pH在5～9范围内、[碱度]≥10-3mol/L时, [H+]、[OH-]项可以忽略不计,得到简化式：CT＝α[碱度]

当pH＝6.5时，查教材P110表得α1＝0.5845，α2＝8.669×10-5，则α＝1.71，CT＝α[碱度]＝1.71×1.6=2.736mmol/L 若加入碳酸钠将水的pH升至8.0，查表得α′＝1.018，此时CT值与碱度值均有

变化。设加入的碳酸钠量为Δ[CO32-]，则有CT + Δ[CO32-]＝α′｛[碱度] + 2Δ[CO32-]｝即2.736 + Δ[CO32-]＝1.018｛1.6 + 2Δ[CO32-]｝ 解得，Δ[CO32-]＝1.069 mmol/L

若加入氢氧化钠将水的pH升至8.0，其CT值并不变化，可得：[碱度] ＝CT/ α′＝2.736/1.018＝2.688 mmol/L 碱度增加值就是应加入的氢氧化钠强碱量：Δ[OH-]＝2.688－1.6＝1.088 mmol/L

3．什么是表面吸附作用、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。

（1）表面吸附：由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用。胶体表面积越大，吸附作用越强。

（2）离子交换吸附：环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子。胶体每吸附一部分阳离子，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。该反应是可逆反应，不受温度影响，交换能力与溶质的性质、浓度和吸附剂的性质有关。

（3）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。该作用不但可以使表面点荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。

（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。 项目 专属吸附 非专属吸附 发生吸附的表面净电荷的符号 -、0、+ -

金属离子所起的作用 配位离子 反离子 吸附时所发生的反应 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 对表面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 4．已知Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下：Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ lgK1＝ - 2.16 Fe3+ + 2H2O Fe(OH)2+ + 2H+

lgK2＝ - 6.74 Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH- lgKso＝ - 38 Fe3+ + 4H2O Fe(OH)4- + 4H+ lgK4＝ - 23

2Fe3+ + 2H2O Fe2(OH)24+ + 2H+ lgK＝ - 2.91

请用pc-pH图表示Fe(OH)3(s)在纯水中的溶解度与pH的关系。 解：

（1）K1＝[Fe(OH)2+][H+]/ [Fe3+]＝[Fe(OH)2+]KW3/Kso[H+]2

p[Fe(OH)2+]＝3 lgKW - lgKso + 2 pH - lgK1＝2 pH - 1.84

（2）K2＝[Fe(OH)2+][H+]2/ [Fe3+]＝[Fe(OH)2+]KW3/Kso[H+]

p[Fe(OH)2+]＝3 lgKW - lgKso + pH - lgK2＝pH + 2.74

（3）Kso＝[Fe3+][OH-]3＝[Fe3+]KW3/[H+]3

p[Fe3+]＝3 lgKW - lgKso + 3 pH＝3 pH - 4

（4）K4＝[Fe(OH)4-][H+]4/ [Fe3+]＝[Fe(OH)4-][H+]KW3/ Kso

p[Fe(OH)4-]＝3 lg KW - lgK4 - lgKso - pH＝19 - pH

（5）K＝[Fe2(OH)24+][H+]2/ [Fe3+]2＝[Fe2(OH)24+]KW6/ Kso2[H+]4

p[Fe2(OH)24+]＝6 lg KW - lgK - 2 lgKso + 4 pH＝4 pH - 5.09

用pc-pH图表示Fe(OH)3(s)在纯水中的溶解度与pH的关系如下：

5．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；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，并经过一定时间达到分配平衡，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。

（2）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，以固相有机碳为基础的分配系数即标化分配系数。

（3）辛醇－水分配系数：有机化合物的正辛醇-水分配系数（KOW）是指平衡状态下化合物在正辛醇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）生物浓缩因子：有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比。 （5）亨利定律常数：通常可理解为非电解质稀溶液的气－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 [Fe(OH)2+] = 4.9×10-7[Fe3+]/[H+]2 阳能而进行分解反应。 = 4.9×10-7 KSP[H+]/ KW3 = 15.68×（8）光量子产率：分子被活化后，它可10-3×1.9×10-3 = 8.47×10-6mol/l； 能进行光反应，也可能通过光辐射的形式 [Fe(OH)2+] = 8.9×10-4[Fe3+]/[H+] 进行“去活化”再回到基态，进行光化学= 8.9×10-4 KSP[H+]2/ KW3 = 28.48×反应的光子数占吸收光子数之比称为光(1.9×10-3)2 = 2.92×10-5mol/l。 量子产率。 19．已知hg+h2o=hgoh2+2H，求25度时（9）生长物质代谢和共代谢：生物降解的PH？ 过程中，一些有机污染物作为食物源提供解：Hg2+ +2H2O = 2H+ + Hg(OH)2 lg 能量和提供酶催化反应分解有机物，这称K= -6.3 （1） 为生长物质代谢。某些有机污染物不能作由物料守恒得：[Hg2+] + [Hg(OH)20] = 为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外1.0×10-5 mol/l(2) 的化合物存在提供微生物碳源或能源时，由电荷守恒得：[H+] + 2[Hg2+] = [ClO4-] 该有机物才能被降解，这种现象称为共代+ [OH-] ∵Hg2+水解体系显酸性,∴[OH-]谢。 ＜10-7,与[ClO4-]的浓度相比可忽略不6．请叙述有机物在水环境中的迁移、转计。可得：[H+] + 2[Hg2+]≈[ClO4-] = 2化存在哪些重要过程。 ×10-5（3） （1）负载过程：污水排放速率、大气沉（1）、（2）、（3）联立求解得：[H+] = 降以及地表径流引入有机毒物至天然水10-4.7；则pH = -lg[H+] = -lg10-4.7 = 体均将直接影响污染物在水中的浓度。 4.7。 （2）形态过程： 25.从湖水中取出深层水„计算PE和EH?①酸碱平衡：天然水中pH决定着有机酸解：∵水中的溶解氧为：0.32mg/l,故其或碱以中性态存在的分数，因而影响挥发pO2 = 0.32×105 Pa 及其他作用。 天然水的pE = 20.75 + lg{( pO2/1.103②吸着作用：疏水有机化合物吸着至悬浮×105)0.25 ×[H+]} 物上，由于悬浮物质的迁移而影响它们以= 20.75 + lg{(0.32×105/1.103×后的归趋。 105)0.25 ×1.0×10-7} = 20.75 + （3）迁移过程： (-0.54－7) = 13.21。 ①沉淀－溶解作用：污染物的溶解度范围氧化还原式：1/2O2 + 2H+ (10-7mol/l)+ 可限制污染物在迁移、转化过程中的可利2e－ = H2O E0 = 0.815V 用性或者实质上改变其迁移速率。 根据Nernst方程式，在湖中H2O可看作②对流作用：水力流动可迁移溶解的或者是常量,lg([Red]/[Ox]),在方程中为1。 被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定 得：F = 2.303RT/0.059,将E0 = 0.815的水生生态系统。 和F = 2.303RT/0.059代入Nernst方程③挥发作用：有机污染物可能从水体进入式得: 大气，因而减少其在水中的浓度。 Eh = E0 － 0.059/2 = 0.815 － 0.03 = ④沉积作用：污染物被吸附沉积于水体底0.785V 部或从底部沉积物中解吸，均可改变污染27.在一个PH=10的SO4-HS体系中„„物的浓度。 求pE；求lgc-pE？ （4）转化过程： 解：（1）SO42- + 9H+ + 8e = HS- + 4H2O①生物降解作用：微生物代谢污染物并在（t）∵ ▽G0 = 12.6 － 237.2×4 + 代谢过程中改变它们的毒性。 742.0 = －194.2 ( kj) ②光解作用：污染物对光的吸收有可能导又∵ ▽G0 = －2.303nRT(pE0) 致影响它们毒性的化学反应的发生。 ∵lgK = lg[HS-] －lg[SO42-] －③水解作用：一个化合物与水作用通常产lg[H+]9－lg[e]8 又∵lgK = npE0 生较小的、简单的有机产物。 8 pE0 = lg[HS-] －lg[SO42-] + 9×10.0 ④氧化还原作用：涉及减少或增加电子在+ 8pE ∴ lg[HS-] －lg[SO42-] + 8pE 内的有机污染物以及金属的反应都强烈= 8×4.25 － 90 = －56 地影响环境参数。 [HS-] + [SO42-] = 1.0×10-4 （5）生物累积过程： （2）1．当 pE＜＜pE0 时,溶液给出电子①生物浓缩作用：通过可能的手段如通过的倾向很高。 鱼鳃的吸附作用，将有机污染物摄取至生∴ [HS-] ≈ C总 = 1.0×10-4 mol/l。 物体。 ∴ lg[HS-] = －4.0 由(1)得lg[SO42-] ②生物放大作用：高营养级生物以消耗摄= 52 + 8 pE。 取有机毒物进入生物体低营养级生物为2．当 pE＞＞pE0 时, 溶液接受电子的倾食物，使生物体中有机毒物的浓度随营养向很强。 级的提高而增大。 ∴ [SO42-] ≈ C总 = 1.0×10-4 mol/l。 戴树桂课本计算题： ∴ lg[SO42-] = －4.0 由(1)得lg[HS-] 4.在一个PH=6.5碱度为1.6的水中，加= -60－ pE。 入碳酸钠，问加多少ph上升为8？若用 naoh碱化，问每升加多少碱？ 29.某水体还有300的悬浮颗粒物„„求(1) 查表知pH = 6.5时, α= 1.710 有机物的分配系数？ CT = [碱度]×α = 1.6×1.710 mmol/l = 解：已知苯并[a]芘 Kow = 106 2.736mmol/l 。 Koc = 0.63Kow = 0.63×106 = 6.3×105 设加入的Na2CO3为n mmol/l Kp = Koc[0.2(1－f)XSOC + fXfOC] = 6.3查表知：当pH = 8.0时, α` = 1.018 ×[0.2(1－0.7)×0.05 + 0.70×0.10] = CT ` = CT + n(1) 4.6×104 CT `= [碱度]`×α(2) 30.一个有毒化合物排入ph=8.4的水[碱度]`= 1.6 +2 n(3) 中„„计算化合物水解速率常数？ 由 (1)、（2）和（3）解得： 解：已知 Ka = 0, [H+] = 10-8.4 Kn = n = 1.07 mmol/l 。 1.6 Kb = 4.9×10-7 （2）∵加入NaOH后CT不变 Kh = Ka[H+] + Kn + KbKw/[H+] = 0 + 1.6 碱度的增加值就应是加入的NaOH的量。 + 4.9×10-7×10-5.6 = 1.6 (d-1) △A = 2.688 － 1.6 = 1.088mmol/l 5.具有2*10（-3）碱度的水，ph=7计算32.墨邮寄污染物溶解在200„„求总转各种浓度？ 化数率常数？ 解:当pH = 7.00时,CO3-的浓度与 HCO3-解：Koc = 0.63Kow 的浓度相比可以忽略,查表pH = 7.00时, Kp = Koc[0.2(1－f)XSOC + fXfOC] = 0.63α= 1.224, ×3.0×105[0.2(1－0.70)×0.02 + 0.70则[HCO3-] = 2.00*10-3mol/l/l。 ×0.05] = 6.84×103 [H+] = [OH-] = 10-7 mol/l。 Kh = Kn +αw(KA[H+] + KB[OH-]) = 0.05 [HCO3※] = [H+][HCO3-]/K1 = 1.00×+ 0.42×(1.7×10-8 + 2.6×106×10-6) 10-7×2.00×10-3/(4.55×10-7) = 4.49= 1.14 (d-1) ×10-4mol/l。 KT = Kh + Kp + KB = 1.14 + 24×0.02 + [CO3-] = K2[HCO3-]/[H+] = 4.69×10-110.2 = 1.82 (d-1)。 ×2.00×10-3/(1.00×10-7) = 9.38×33.某河段流量„„求BOD和DO？ 10-7 mol/l。 解： 由Tomas模型知： 6.若水A，PH=7.5碱度6.38，水B，PH=9L = L0exp[-（k1 + k3）x/u] = 碱度0.8，等体积混合，求PH？ 22.12exp[-(0.94+0.17)×6×103/4.6×解: 查表 pH = 7.5时, α1 = 1.069, pH 103] = 19.14mg/l。 = 9.0时, α2 = 0.9592; 查表知: 13℃时,C饱和 = 10.60mg/l ； CT1 = [碱度]×α1 = 6.38×1.069 = 6.82 14℃时，C饱和 = 10.37mg/l。 mmol/l 由间插法计算13.6℃时的C饱和。 CT2 = [碱度]×α2 = 0.80×0.959 = 10.60－(10.60－10.37)×6/10 = 10.46 0.767 mmol/l;查表知pH = 7.58 10.37+(10.60－10.37)×4/10 =10.46 7.溶解硝酸铁于1L具有防止防止发生固D0 = C饱和－C0 = 10.46－8.55 = 体氢氧化铁的水中假定„„求„„？ 1.91(mg/l) 解：由题意知 [Fe3+] + [Fe(OH)2+] + D = D0exp(- k2x/u )－[k1 [Fe(OH)2+] = 1.00×10-4 mol/l； L0/(k1+k3-k2)][exp{- (k1+k3)x/u}－1.[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+] = 8.9×10-4 exp(- k2 x/u )] = 1.91×exp{-(1.822.[Fe(OH)2+][H+]2/[Fe3+] = 4.9×10-7 ×6)/46}－[(0.94×22.12)/(0.94+0.173.查表知Fe(OH)3的KSP = 3.2×10-38 －1.82)][exp{-(0.94+0.17)×6/46}－代入(1)得[H+] = 1.9×10-3mol/l (∵exp(-1.82×6/46)= 3.7mg/l。 pH =2.72)∴[Fe3+] = 3.2×104[H+]3 = 1．什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？3.2×104×1.9×10-3×3 = 6.24×10-5 试用它们二者的关系讨论我国南方土壤mol/l； 酸度偏高的原因。

第 3 页 共 4 页

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Al3+。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Al3+释放出来，变成代换性Al3+，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。

2．土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。

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。向土壤加入盐酸，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 + 2HCl 2NaCl + H2CO3当加入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，如氨基酸既有氨基，又有羧基，对酸碱均有缓冲作用。

（2）土壤胶体的缓冲作用：土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。

Al3+对碱的缓冲作用：在pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al3+有6个水分子围绕，当OH－增多时，Al3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H+，中和OH-：

2Al(H2O)63＋ + 2OH－ [Al2(OH)2(H2O)8]4+ + 4H2O

3．植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？

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。 （1）植物根系通过改变根系化学性状、原生质泌溢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，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。

4．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？

（1）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：研究表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。如二溴乙烷、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表面水分含量降低，可以使农药蒸汽更快地离开土壤表面，同时使农药蒸汽向土壤表面运动的速度加快。

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。如林丹和DDT。 5．比较DDT和林丹在环境中的迁移、转化与归趋的主要途径与特点。

DDT和林丹迁移转化、归趋主要途径与特点比较如下所示：

DDT迁移转化、归趋途径： 1）在土壤中移动不明显，易被吸附2）通过根系渗入植物体3）在土壤中按还原、氧化和脱氯化氢等机理被微生物降解4）光解

特点：1）不溶于水，高亲脂性，易通过食物链放大，积累性强2）挥发性小，持久性高3）在缺氧和高温时降解速度快 4）南方水田里DDT降解快于北方

林丹迁移转化、归趋途径：1）从土壤和空气转入水体2）挥发而进入大气3）在土壤生物体内积累4）植物积累

特点：1）易溶于水2）挥发性强，持久性低3）在生物体内积累性较DDT低 6．试述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 ①吸附催化水解：吸附催化水解是有机磷农药在土壤中降解的主要途径。 ②光降解：有机磷农药可发生光降解反应（2）有机磷农药的生物降解

有机磷农药在土壤中被微生物降解是它们转化的另一条重要途径。化学农药对土壤微生物有抑制作用。同时，土壤微生物也会利用有机农药为能源，在体内酶或分泌酶的作用下，使农药发生降解作用，彻底分解为CO2和H2O。如马拉硫磷被绿色木霉和假单胞菌两种土壤微生物以不同方式降解， 1．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。 解：有关的化学式和生物转化途径如下： (1)CO2；(2)CH3COOH；(3)NH3；(4)CoASH；(5)H2O；(6)CH3COCoASH；(7)CH3COCOOH；(8)H2O；(9)CoASH；

(10)(CH2COOH)2C(OH)COOH；(11)三羧酸循环；(12)NO2-；(13)硝化。

该过程将氮由不能被植物吸收利用的有机态转化为无机氮，利于植物利用；且此过程是耗氧过程，可能引起水体富营养化，使水质变差。

2．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。 答：（1）硝基苯降解要慢于苯酚，根据取代规律，在芳香族化合物中羟基取代基加快其降解，硝基取代基使其降解减缓。 2）庚烷的降解要快于丙烷，根据链长规律，在一定范围内，碳链越长，降解越快。 3）前者降解要快于后者，根据链分支规律，在烷基苯磺酸盐中，分支程度越大，降解越慢。

3．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。

（1）致突变作用机理：致突变性是指生物体中细胞的遗传性质在受到外源性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了突然的变异。致突变作用发生在一般体细胞时，则不具有遗传性质，而是使细胞发生不正常的分裂和增生，其结果表现为癌的形成。致突变作用如影响生殖细胞而使之产生突变时，就有可能产生遗传特性的改变而影响下一代，即将这种变化传递给子细胞，使之具有新的遗传特性。

（2）致癌机理：致癌是体细胞不受控制的生长。其机理一般分两个阶段：第一是引发阶段，即致癌物与DNA反应，引起基因突变，导致遗传密码改变。第二是促长阶段，主要是突变细胞改变了遗传信息的表达，增殖成为肿瘤，其中恶性肿瘤还会向机体其他部位扩展。

（3）抑制酶活性作用机理：有些有机化合物与酶的共价结合，这种结合往往是通过酶活性内羟基来进行的；有些重金属离子与含硫基的酶强烈结合；某些金属取代金属酶中的不同金属。 4．解释下列名词的概念。 （1）被动扩散；（2）主动转运；（3）肠肝循环；（4）血脑屏障；（5）半数有效剂量（浓度）；（6）阈剂量（浓度）；（7）助致癌物；（8）促癌物；（9）酶的可逆和不可逆抑制剂 答：（1）被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧，即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。

（2）主动转运：在需要消耗一定代谢能量下，一些物质可在低浓度侧与膜上高浓度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。

（3）肠肝循环：有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收，该现象叫肠肝循环。

（4）血脑屏障：脑毛细血管阻止某些物质（多半是有害的）进入脑循环血的结构。 （5）半数有效剂量（浓度）：毒物引起受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量（浓度）。 （6）阈剂量（浓度）：在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量（浓度）。 （7）助致癌物：可加速细胞癌变和已癌变细胞增殖成瘤块的物质。

（8）促癌物：可使已经癌变细胞不断增

殖而形成瘤块。

途径是光化学分解和生物转化。PCBs在

（9）酶的可逆和不可逆抑制剂：抑制剂紫外光的激发下碳氯键断裂，而产生芳基就是能减小或消除酶活性，而使酶的反应自由基和氯自由基，自由基从介质中取得速率变慢或停止的物质。其中，以比较牢质子，或者发生二聚反应。PCBs生物降固的共价键同酶结合，不能用渗析、超滤解时，含氯原子数目越少，越容易降解。 等物理方法来恢复酶活性的抑制剂，称为1．微生物修复所需的环境条件是什么？ 不可逆抑制剂；另一部分抑制剂是同酶的微生物修复技术是指通过微生物的作用结合处于可逆平衡状态，可用渗析法除去清除土壤和水体中的污染物，或是使污染而恢复酶活性的物质，称为可逆抑制剂。 物无害化的过程。它包括自然和人为控制5．在水体底泥中有下图所示反应发生，条件下的污染物降解或无害化过程。在自填写图中和有关分解反应中所缺的化学然修复过程（natural attenuation）中，式或辅酶简式。图中的转化对汞的毒性有利用土著微生物（indigenous

何影响。 microorganism）的降解能力，但需要有 答：（1）Hg；（2）HgCl2；（3）CH4；（4）以下环境条件：①有充分和稳定的地下水NADH；（5）NAD+；（6）HCl；（7）NADH + H+；流；②有微生物可利用的营养物；③有缓（8）CH4；（9）HCl；（10）NADH + H+；冲pH的能力；④有使代谢能够进行的电11）HCl；12）CH4；（13）C2H6；（14）Hg 子受体。如果缺少一项条件，将会影响生可溶性无机汞在生物体内一般容易排泄，物修复的速率和程度。特别是对于外来化而烷基汞具有高脂溶性，且在生物体内分合物，如果污染新近发生，很少会有土著解速度缓慢，因而其毒性比可溶性无机汞微生物能降解它们，所以需要加入有降解化合物大10到100倍。

能力的外源微生物（exogenous 图中所示的氯化甲基汞变成金属汞的转microorganism）。 化过程，是微生物以还原作用转化汞的主2．请列举几种强化微生物原位修复技术。 要途径，是降低毒性的过程。

原位强化修复技术包括生物强化法、生物6.在试验水中某鱼体从水中吸收有机污通气法、生物注射法、生物冲淋法及生物染物质A的速率常数为18.76h-1,鱼体消翻耕法等。

除A的速率常数为2.38×10-2h-1；设A（1）生物强化法是指在生物处理体系中在鱼体内起始浓度为零，在水中的浓度可投加具有特定功能的微生物来改善原有视作不变。计算A在该鱼体内的浓缩系数处理体系的处理效果，如对难降解有机物及其浓度达到稳态浓度95%时所需的时的去除等。投加的微生物可以来源于原来间。（788.2；5.24d）

的处理体系，经过驯化、富集、筛选、培解：∵A在鱼体内的起始浓度为零，且在养达到一定数量后投加，也可以是原来不水中的浓度可视为不变，相当于t→∞存在的外源微生物。

时，BCF = Cf/Cw = ka/ke

（2）生物通气法（bioventing）用于修∴ BCF = ka/ke = 18.76/2.38×10-2 = 复受挥发性有机物污染的地下水水层上788.2； 得：0.95 = 1－ exp(-2.38×部通气层（Vadose Zone）土壤。这种处10-2t) 0.05 = exp(-2.38×10-2t) 理系统要求污染土壤具有多孔结构以利两边取ln得：-2.996 = - 2.38×10-2 t ,于微生物的快速生长。另外，污染物应具解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。 有一定的挥发性，亨利常数大于

1．为什么Hg2+和CH3Hg+在人体内能长1.01325Pa?m3?mol-1时才适于通过真空期滞留？举例说明它们可形成哪些化合抽提加以去除。生物通气法的主要制约因物？

素是影响氧和营养物迁移的土壤结构，不这是由于汞可以与生物体内的高分子结适的土壤结构会使氧和营养物在到达污合，形成稳定的有机汞络合物，就很难排染区之前被消耗。

出体外。此外，烷基汞具有高脂溶性，且（3）生物注射法（biosparging）又称空它在生物体内分解速度缓慢（其分解半衰气注射法，这种方法适用于处理受挥发性期约为70d），因而会在人体内长期滞留。 有机物污染的地下水及上部土壤。处理设Hg2+和CH3Hg+ 可以与羟基、组氨酸、半施采用类似生物通气法的系统，但这里的胱氨酸、白蛋白形成络合物。甲基汞能与空气是经过加压后注射到污染地下水的许多有机配位体基团结合，如—COOH、—下部，气流加速地下水和土壤有机物的挥NH2、—SH、以及—OH等。

发和降解。也有人把生物注射法归入生物2．砷在环境中存在的主要化学形态有哪通气法。

些？其主要转化途径有哪些？

（4）生物冲淋法（bioflooding）将含氧砷在环境中存在的主要化学形态有五价和营养物的水补充到亚表层，促进土壤和无机砷化合物、三价无机砷化合物、一甲地下水中的污染物的生物降解。生物冲淋基胂酸及其盐、二甲基胂酸及其盐、三甲法大多在各种石油烃类污染的治理中使基胂氧化物、三甲基胂、砷胆碱、砷甜菜用，改进后也能用于处理氯代脂肪烃溶碱、砷糖等。

剂，如加入甲烷和氧促进甲烷营养菌降解砷的生物甲基化反应和生物还原反应是三氯乙烯和少量的氯乙烯。

砷在环境中转化的重要过程。主要转化途（5）土地耕作法（land farming）就是经如下：

对污染土壤进行耕犁处理。在处理过程中 3．试述PCDD是一类具有什么化学结构施加肥料，进行灌溉，施加石灰，从而尽的化合物？并说明其主要污染来源。 可能为微生物代谢污染物提供一个良好（1）PCDD这类化合物的母核为二苯并一环境，使其有充足的营养、水分和适宜的对二噁英，具有经两个氧原子联结的二苯pH值，保证生物降解在土壤的各个层面环结构。在两个苯环上的1，2，3，4，6，上都能发生。 7，8，9位置上可有1－8个取代氯原子，3．请列举几种强化微生物异位修复技术。 由氯原子数和所在位置的不同可能组合异位生物修复主要包括堆肥法、生物反应成75种异构体，总称多氯联苯并一对二器处理、厌氧处理。

噁英。其结构式如右：

（1）堆肥法（composting）是处理固体（2）来源：①在焚烧炉内焚烧城市固体废弃物的传统技术，被用于受石油、洗涤废物或野外焚烧垃圾是PCDD的主要大气剂、多氯烃、农药等污染土壤的修复处理，污染源。例如存在于垃圾中某些含氯有机取得了很好的处理效果。堆肥过程中，将物，如聚氯乙烯类塑料废物在焚烧过程中受污染土壤与水（达到至少35%含水量）、可能产生酚类化合物和强反应性的氯、氯营养物、泥炭、稻草和动物肥料混合后，化氢等，从而进一步生产PCDD类化合物使用机械或压气系统充氧，同时加石灰以的前驱物。除生活垃圾外，燃料（煤，石调节pH。经过一段时间的发酵处理，大油）、枯草败叶（含除草剂）、氯苯类化合部分污染物被降解，标志着堆肥完成。经物等燃烧过程及森林火灾也会产生PCDD处理消除污染的土壤可返回原地或用于类化合物。②在苯氧酸除草剂，氯酚，多农业生产。堆肥法包括风道式堆肥处理、氯联苯产品和化学废弃物的生产、冶炼、好气静态堆肥处理和机械堆肥处理。 燃烧及使用和处理过程中进入环境。③另（2）生物反应器处理（bioreactor）是外，还可能来源于一些意外事故和战争。 把污染物移到反应器中完成微生物的代4．简述多氯联苯（PCBs）在环境中主要谢过程。这是一种很有价值和潜力的处理分布、迁移与转化规律。

技术，适用于处理地表土及水体的污染。（1）分布：由于多氯联苯挥发性和水中生物反应器包括土壤泥浆生物反应器溶解度较小，故其在大气和水中的含量较（soil slurry bioreactor）和预制床反少。近期报导的数据表明，在地下水中发应器（prepared bed reactor）。

现PCBs的几率与地表水中相当。此外，（3）厌氧处理对某些具有高氧化状态的由于PCBs易被颗粒物所吸附，故在废水污染物的降解，如三硝基甲苯、多氯取代流入河口附近的沉积物中，PCBs含量较化合物（PCBs等）等，比耗氧处理更为高。

有效。但总的来说，在生物修复中好氧方水生植物通常可从水中快速吸收PCBs，法的使用要比厌氧方法广泛得多。主要原其富集系数为1×l04～l×l05。通过食因是，严格的厌氧条件难于达到，厌氧过物链的传递，鱼体中PCBs的含量约在l～程中会产生一些毒性更大、更难降解的中7mg/kg范围内（湿重）。在某些国家的人间代谢产物。此外，厌氧发酵的终产物乳中也检出一定量的PCBs。

H2S和CH4也存在毒性和风险。

（2）迁移：PCBs主要在使用和处理过程4．植物修复重金属的主要过程是什么？ 中，通道挥发进入大气，然后经干、湿沉根据其作用过程和机理，重金属污染土壤降转入湖泊和海洋。转入水体的PCBs极的植物修复技术可分为3种类型。 易被颗粒物所吸附，沉入沉积物，使PCBs（1）植物提取：利用重金属超积累植物大量存在于沉积物中。虽然近年来PCBs从土壤中吸取一种或几种重金属，并将其的使用量大大减少，但沉积物中的PCBs转移、储存到地上部分，随后收割地上部仍然是今后若干年内食物链污染的主要分并集中处理，连续种植这种植物，即可来源。

使土壤中重金属含量降低到可接受的水（3）转化：PCBs由于化学惰性而成为环平。

境中持久性污染物，它在环境中主要转化

所谓超积累植物（hyperaccumulator），

第 4 页 共 4 页

是指对重金属的吸收量超过一般植物

100倍以上的植物，超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb含量一般在110mg/ kg(干重) 以上，积累的Mn、Zn含量一般在10mg/ kg(干重)以上。

超积累植物从根际吸收重金属，并将其转移和积累到地上部，这个过程中包括许多环节和调控位点：①跨根细胞质膜运输；②根皮层细胞中横向运输；③从根系的中柱薄壁细胞装载到木质部导管；④木质部中长途运输；⑤从木质部卸载到叶细胞（跨叶细胞膜运输）；⑥跨叶细胞的液泡膜运输。在组织水平上，重金属主要分布在表皮细胞、亚表皮细胞和表皮毛中；在细胞水平，重金属主要分布在质外体和液泡。

（2）植物稳定：利用耐重金属植物的根际的一些分泌物，增加土壤中有毒金属的稳定性，从而减少金属向作物的迁移，以及被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。其中包括沉淀、螯合、氧化还原等多种过程。

（3）植物挥发：利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质，释放到大气中，目前这方面研究最多的是类金属元素汞和非金属元素硒。

5．请说明臭氧与有机污染物反应的主要机理。

（1）臭氧分子的直接氧化反应 臭氧的分子结构呈三角形，中心氧原子与其它两个氧原子间的距离相等，在分子中有一个离域π键，臭氧分子的特殊结构使得它可以作为偶极试剂、亲电试剂和亲核试剂。与有机物的直接反应机理可以分为三类：

① 打开双键发生加成反应。 由于臭氧具有一种偶极结构，因此可以同有机物的不饱和键发生1，3偶极环加成反应，形成臭氧化的中间产物，并进一步分解形成醛、酮等羰基化合物和水。例如： R1C=CR2+O3 → R1C(-OOH, G)+R2C=O 式中的G代表OH，OCH3，OC(O)CH3基 ② 亲电反应

亲电反应发生在分子中电子云密度高的点。对于芳香族化合物，当取代基为给电子基团（—OH，—NH2等）时，它与邻位或对位碳具有高的电子云密度，臭氧化反应发生在这些位置上；当取代基是吸电子基团（如—COOH，—NO2等）时，臭氧化反应比较弱，反应发生在这类取代基的间位碳原子上，进一步与臭氧反应则形成醌打开芳环，形成带有羰基的脂肪族化合物。

③ 亲核反应

亲核反应只发生在带有吸电子基团的碳原子上。分子臭氧的反应具有极强的选择性，仅限于同不饱和芳香族或脂肪族化合物或某些特殊基团发生反应。 （2）自由基的反应

臭氧在碱性环境等因素作用下，产生活泼的自由基，主要是羟基自由基（?OH），与污染物反应。臭氧在催化条件下易于分解形成?OH，土壤中天然存在的金属氧化物（α-Fe2O3），MnO2和Al2O3通常可以作为这种催化反应的活性位点。因此，臭氧气体能直接或通过在土壤中形成?OH迅速氧化土壤中的许多有害污染物，使它们变得易于生物降解或者变成亲水性的无害化合物。进一步的研究发现，臭氧的氧化作用可以增大土壤中的小分子酸的比例和有机质的亲水性，并通过改变土壤颗粒的结构，促进有机污染物从土壤的脱附，从而提高有机物被生物降解的可能性。然而，臭氧的作用也会由于以下因素而受到限制，例如土壤有机质的竞争反应、土壤湿度、渗透性和pH值等。要提高臭氧的氧化速率和效率，必须采取其它措施促进臭氧的分解而产生活泼的羟基自由基。 6．写出Fe－PRB去除重金属的主要机理。 以零价铁为反应活性填料的PRB占整个技术的70％，它可以用于可还原有机污染物、可还原无机阴离子，如硫酸根及硝酸根，及重金属的去除。它的反应机理非常复杂，包括还原降解；还原沉淀（沉积）；吸附；共沉淀；表面络合等化学过程。很多场合，即使是对一种污染物，也是多种过程同时起作用。零价铁PRB技术用于重金属去除最成熟的是对Cr、U和Tc的去除，有较多实际应用的工程实例，去除原理为还原沉淀。以Cr为例，生成的三价铬，形成氢氧化铬沉淀以及与铁离子形成氢氧化物共沉淀。

Fe0 + CrO42- + 4H2O ＝ FexCr1－x(OH)3(x≤1) ＋ 5 OH－

零价铁作用于重金属其它主要的机理为吸附和共沉淀，零价铁在水中放置过程中，逐渐发生腐蚀反应，生成多种形式的铁的（氢）氧化物沉淀，这些新生的沉淀具有高度反应活性，并具有巨大表面积，可以吸附截留水中的重金属离子。 从热力学角度出发，零价铁对重金属的去除还应包括还原沉积途径，如铜离子可与零价铁发生如下反应：Cu2+ + Fe0 = Fe2+ + Cu0。