名词解释 总硬度Ht：在一般天然水中，主要是Ca2+和Mg2+，其它离子含量很少，通常以水中Ca2+和Mg2+的总含量称为水的总硬度Ht 碳酸盐硬度(Hc):由于水中含有Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。 非碳酸盐硬度(Hn):由于水中含有CaSO4（CaCl2）和MgSO4（MgCl2 ）等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后也不能去除，这种硬度称为非碳酸盐硬度，亦称永久硬度。 当量粒子:对于还原性物质，一个当量粒子是指与1个氢原子具有相同的还原能力的粒子 毫克当量：对于还原性物质，与1mg（1mmol）氢的还原能力相等的物质叫做1毫克当量。含水率定义：树脂含水率一般以每克湿树脂（在水中充分膨胀）所含水分的百分比表示（约50%），并且相应地反映了树脂网架中的孔隙率 溶胀性定义：树脂体积变化的现象称为溶胀 全交换容量：一定量树脂所具有的活性基团或可交换离子的总数量。 工作交换容量：在给定工作条件下实际可利用的交换能力。 完交换容量：完全交换容量也称最大容量、理论容量，是干燥恒重的单位质量H型或Cl 型树脂中可交换离子（离子基团）的总数量。 固定床：离子交换树脂（或磺化煤）装填在离子交换器内。在操作过程中，树脂不往外输送，所以称之为固定床 复床指阳、阴离子交换器串联使用，达到水的除盐的目的。 半透膜：只允许溶质或溶剂透过的膜称为半透膜。 半透膜属于选择透过性膜。 选择透过性膜：如生物膜、细胞膜，扩散方式包括自由扩散、协助扩散、主动运输。 渗析 如果用膜把一个容器分隔成两部分，在膜的一侧放入溶液，在膜的另一侧放入纯水，则把小分子溶质透过膜向纯水侧的迁移过程称为渗析（溶质透过膜的现象）。 渗透 如果仅纯水侧的纯水透过膜向溶液侧迁移，而溶质不透过，这一过程称为渗透（溶剂透过膜的现象）。 水面的综合散热系数：在单位时间内、水面温度变化1oC时，水体通过单位表面散失的热量变化量，单位：W/(m2?oC) 湿空气：干空气和水蒸气所组成的混合空气。 饱和空气：当空气在某一定温度下，吸湿能力达到最大值时，空气中的水蒸气处于饱和状态，称为饱和空气。水蒸气的分压称为饱和蒸汽压力。 绝对湿度：每m3湿空气中所含水蒸气的质量称为空气的绝对湿度。 相对湿度：空气的绝对湿度和同温度下饱和空气的绝对湿度之比，成为湿空气的相对湿度。相对湿度是表示空气接近饱和的程度。相对湿度小的空气吸收水分能力强。 湿空气的密度：每m3湿空气中所含干空气的质量和水蒸气的质量之和。 湿空气的焓（ｉ）：表示1kg干空气和含湿量x公斤水蒸气的含热量之和。
水环境化学复习题 7. 腐殖质分为哪些种类，通过哪些途径对水质产生影响？ 8. 简述生物富集的概念和影响因素，并说明生物富集的生态环境意义。9. 说明辛醇/水分配系数的概念和作用。 10. 亨利常数的表达方式有哪些？怎样计算亨利常数？11. 葡萄糖的氧化反应式为：C6H12O6 + 6O2 ＝6CO2 + H2O 计算100 mg/L的葡萄糖完全氧化的理论耗氧量。 12. 某废水的BOD5为250 mg/L，其最终BOD为380 mg/L，试求其降解速率常数。 13 .某河段流量为Q = 2 160 000 m3/d, 流速为46 km/d，T=13.5℃，耗氧系数k1=1.14 d-1，复氧系数k2=1.85d-1，起始断面排污口排放的废水量为8×104 m3/d，废水含BOD5为500 mg/L, DO为0，上游河水BOD5为0，DO为8.95 mg/L。求排污口下游10 km处河水的BOD5和氧亏值以及极限溶解氧出现的距离。 14 .某芳烃类有机污染物的分子量为192，在水中的溶解度为0.05 mg/L，试估算其辛醇/水分配系数（kow）及在鱼体中的生物富集系数(logBCF)。 15 .某种鱼对水中的持久性污染物X的吸收速率常数ka为14.5h-1,鱼体消除X的速率常数ke为2.5×10-3h-1；若X在鱼体中的起始浓度为0，在水中的浓度保持不变，且实验期间鱼体体重保持不变。计算X在鱼体内的富集系数及其浓度达到稳态浓度95%时所需要的时间。
16 .已知二氯乙烷（CH2ClCH2Cl）在25℃时的饱和蒸汽压为82 mmHg，在水中的溶解度为8700 mg/L，计算在该温度下四氯化碳从6.5 cm厚水层中挥发的半衰期。十、水中的重金属 1. 天然水体中的重金属大约有几种存在形态？ 2. 影响水中重金属存在形态的因素有哪些？ 3. 影响水中重金属毒性的因素有哪些？它们都如何影响重金属的毒性？ 4. 何谓金属元素在水环境中的迁移？有哪些迁移基本类型？ 5. 元素在地表环境中迁移的特点有哪些？ 6. 影响元素在地表环境中迁移的因素是什么？ 7. 有哪些因素可以影响沉积物中的重金属向上覆水中释放？ 8. 沉积物中的金属有哪些存在形态？9. 如何评价沉积物中重金属的生物有效性？十一、配位解离平衡 1、决定络合物稳定性的因素在哪几方面？ 2、水环境中常见无机配位体和有机配位体有哪些？ 3、水环境中的金属离子与配位体络合的一般规律如何？ 4、Cl-对金属离子的络合作用有何特点？ 5、OH-对金属离子的络合作用有何特点？ 6、腐植质对对重金属离子迁移转化有何影响？ 7、举例说明EDTA在水产养殖上的应用？十二、溶解与沉淀 1.天然水体中的溶解和沉淀平衡的复杂性表现在哪里？ 2.难溶金属氢氧化物的溶解度与pH的关系如何？ 3.解释图12—2中的3条直线与一条曲线各表示什么意思？ 4.如何绘制氢氧化亚铁与碳酸亚铁溶解度与pH的关系图？
各章复习思考题及综合性模拟题 参考答案 第一章 一、名词解释 1、水质：水及其中杂质所共同表现出来的特征。 2、水质系：水和其中杂质所组成的一切复杂体系。 二、问答题（答题要点） 1、为什么说天然水是包含各种杂质的溶液或浊液？ 答：天然水中溶解了多种盐类、气体和有机物，而且还含有泥沙、粘土颗粒、浮游生物、有机碎片等悬浮物质，所以说天然水是包括各种杂质的溶液和浊液。 2、水生生物与水、水质有何密切关系？（可问老师） 答：主要从水生生物生长、繁殖等与水、水质的关系及养殖生产的产量、质量与水、水质的关系这两个方面另以阐述。 第二章 一、名词解释 1、硬度：单位水体中所含二价和二价以金属离子的总量为水的硬度。 2、暂时硬度：水中的钙、镁的碳酸氢盐在煮沸后即分解成碳酸盐沉淀析出，故相应的硬度又称暂时硬度。 3、永久硬度：钙、镁的硫酸盐、氯化物等，用一般的煮沸方法不能把它们从水中除去，所以又称永久硬度。 4、电导率：在相距1cm用惰性金属制成的平行电极间，电解质溶液有1cm2面上所具有的电导，称为电导率。P32 5、离子活度：离子的有效浓度。P30 6、水的透明度：把透明度板沉入水中，至恰好看不见板面上的白色，此时水的深度即为水的透明度。 7、温跃层：温度随深度增加而迅速降低的水层。 8、水温的正分层：指夏季的上层温度高，下层温度低的分层情况。 9、水温的逆分层：指冬季的上层温度低，下层温度高的分层情况。 10、水温的全同温：指春秋季的上下层温度几乎相同的情况。 二、问答题（答题要点） 1、水的硬度如何分类? 答：单位水体中所含Ca2+、Mg2+的总量称为水的总硬度，按照造成硬度的阳离子的不同，硬度又可分为钙硬度和镁硬度。考虑阴离子组成，硬度可分为碳酸盐硬度（其中钙、镁的碳酸氢盐标定的硬度又称暂时硬度）和非碳酸盐硬度（又称永久硬度）。 2、硬度的常用单位有哪三种？这些单位之间如何相互换算？ 答：常用单位有：mmol（1/2 Ca2+，1/2 Mg2+）·L-1；德国度（0H G）和mg（CaCO3）·L-1三种。 换算关系：1 mmol（1/2 Ca2+，1/2 Mg2+）·L-1=2.804 0H G=50.05 mg（CaCO3）·L-1。 3、鱼池水硬度变化与水生生物的呼吸作用和光合作用有何关系？ 答：光合作用和呼吸作用会引起鱼池水硬度变化：光合作用使硬度减小，呼吸作用使硬度增大。 4、盐度小于24.9的海水，密度最大时的温度比冰点高，在冰下可以保持高于冰点温度的水层；在盐度为24.9的海水中密度最大时的温度与冰点相同：（24.9‰、-1.350C），纯水在3.980C时密度最大。 5、何谓硫酸盐的还原作用？发生硫酸盐还原作用的条件是什么？P56 答：在缺氧环境中，各种硫酸盐还原菌可把SO42-还原成硫化物，这一过程称为硫酸盐的还原作用的，其发生的条件是：（1）缺乏溶氧；（2）有丰富的有机物；（3）SO42-的含量（4）有微生物的参与。 6、硫元素在水体中有哪些转化作用？ 答：硫元素在水体中的转化作用有：氧化作用、还原作用、化学沉淀或吸附沉淀和同化作用及蛋白质分解作用。 7、硫化氢在总硫化物中占的比例与哪些因素有关?为什么pH值降低的毒性增强？P56 答：H2S在总硫化物中占的比例主要与水温、pH值等有关，在硫化物的三种存在形式中，H2S毒性最强，pH下降，硫化氢在总硫化物中占的比例增加，毒性也随之增强。 8、养殖生产中可采取哪些措施防止硫化氢的生成及其毒害作用？P57 答：主要措施有：（1）促进水体垂直流转混合，打破其分层停滞状态，避免底泥、底层水发展为厌气状态。（2）尽可能保持底质、底层水层中性、微碱性（pH值8左右），极力避免底质、底层水呈酸性。(3)施用铁剂，提高底质、底层水中铁含量。（4）避免大量SO42-进入养殖水体。 9、为什么Fe2+、Fe3+、石灰水、黄泥水均可降低水中硫化物的毒性？P57 答：Fe2+、Fe3+可使硫化物转化为硫和硫化亚铁沉淀，黄泥含铁离子也具有此作用，而石灰水会增大水的pH值，降低硫化氢
水环境化学
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第十二章 水环境中的溶解与沉淀
教学一般要求 掌握：难溶氢氧化物溶解性与pH的关系。难溶硫化物、难溶碳酸盐的溶解性与pH及CT的关系。 初步掌握：开放体系与封闭体系中碳酸钙的溶解平衡，水稳定性的概念与调整。 了解：Fe(OH)2与FeCO3溶解平衡图。Fe(OH)2与FeCO3的分级沉淀和稳定性区域图的认识。 初步了解：Fe(OH)2与FeCO3稳定区域图的绘制。FeS、Fe(OH)2与FeCO3的分级沉淀。
第一节 天然水中各类固体的溶解平衡 一、常见固体的溶解性
（一） 天然水中溶解沉淀平衡的复杂性
溶解―沉淀平衡是固一液两相间的平衡，反应发生在两相的界面上。天然水是个组成复杂的体系， 增加了溶解―沉淀平衡的复杂性。难溶电解质的溶解规律可以用溶度积原理描述，天然水中的溶解 平衡有以下特点： 1，反应的滞后性。即平衡状态不是迅速达到，往往要滞后一段时间。因此，在天然水中常常会 发现沉淀物的过饱和状态。例如大洋表层水中的CaCO3一般都有一定的过饱和程度。升高温度，有结 晶核及生物作用，均可加速反应的进行。 2，最先生成的沉淀不一定是最稳定的形态，而是反应速度快的形态。这种形态经过一定时间的作 用，可以转化为更稳定的形态。例如，硅酸盐在沉淀析出时首先析出的是蛋白石，而不是更稳定的 石英。 3，吸附沉淀作用和共沉淀作用的存在，这使沉淀反应生成的固相组成复杂，使远未达到溶度积的成 分也可沉淀析出。 天然水在地球化学循环过程中不断侵蚀陆地，使其风化产物转入水体，最后进入海洋。其中80％左 右是悬浮物质，20％左右是溶解物质。在条件变化时，溶解的物质可以发生沉淀，悬浮物质也可溶 解。地面水中的主要离子成份就是径流在汇集过程中对岩石、土壤淋溶而形成的。这些成分主要来 自沉积岩。下面就天然水中较常见的沉淀物作简单介绍。
（二）硝酸盐、氯化物和硫酸盐
在常见化合物中，硝酸盐几乎全部是易溶的，氯化物和硫酸盐绝大多数也是易溶的。较常见的难溶 化合物有氯化银、氯化铅、硫酸铅、硫酸钡等。它们的溶度积常数见表12－1。另外，硫酸钙在水中 的溶解度也比较小（1.9g/L）。铅虽然是比较常见的污染重金属，但它在海水中，大部分被转移到
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2010-03-11
水环境化学作业(1) 一、填空题 1.天然水中的[总碱度]= +2 + [OH-] —。 2.水环境中胶体颗粒物的吸附作用有、和 3.影响胶体微粒聚沉的因素有_________、___________、_________、水体pH及流动状况，带相反电荷颗粒间的相互作用。 4.适用于水体颗粒物对污染物吸附的等温式有_______________、 _________________和_______________三种方程。其中 _______________可求饱和吸附量。 5.某一氧化还原体系的标准电极电位为0.771，其pE o为______。 6、腐殖质中不溶于NaOH的部分称为__________，可溶于NaOH的部分称为__________，既溶于碱又溶于酸的部分称为_________。 7、天然水的PE随水中溶解氧的减少而，因而表层水呈 环境。 二、简答题 1. 向某一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：①总酸度、②总碱度、 ③无机酸度、④酚酞碱度、⑤CO2酸度，是增加还、减少还是不变。 2. 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。 3. 请说明水体中胶体的凝聚和絮凝之间的区别。 三、计算题 1.含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH为8.0，计算水中剩余镉离子浓度。 [Ksp(CdS=7.9×10-27)]
2.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 3.00×10-3mol/L,溶液中每克悬浮物固体吸附溶质0.50×10-3mol/L,当平衡浓度降至 1.00×10-3mol/L时, 每克吸附剂吸附溶质0.25×10-3mol/L,问每克吸附剂可以吸附溶质的限量是多少? 3. 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值是多少？ 4. 在一个pH为6.5，碱度为1.6 mmol/L的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需要加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH值上升至8.0。若用NaOH强碱进行碱化，又需要多少碱？
第三章水环境化学 水是世界上分布最广的资源之一，也是人类与生物体赖以生存和发展必不可少的物质，但世界上可供人类利用的水资源很少，仅占地球水资源的0.64%。 水环境化学：是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制、迁移转化、归趋的规律与化学行为及其对生态环境的影响。它是环境化学的重要组成部分，这些研究将为水污染控制和水资源的保护提供科学的依据。 第一节 水的分布、基本特征及污染物存在形态 一、水的特征与分布 天然水中一般含有可溶性物质和悬浮物质（包括悬浮物、颗粒物、水生生物 等）。可溶性物质的组成十分复杂，主要是岩石在风化过程中，经水溶解迁移 的地壳矿物质。天然水中常见的八大离子占天然水中离子总量的95%－99%. 总含盐量：TDS=[Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ ] + [Cl- + SO42- + HCO3- + NO3-] （２）水中的金属离子 水中金属离子的表示式常写成Ｍｎ＋，其水合离子的分子式一般写作Ｍ（Ｈ２Ｏ）ｘｎ＋。金属离子在水中可以以多种形态存在，一般为Ｆｅ（ＯＨ）２＋，Ｆｅ２（ＯＨ）２４＋和Fe3+等形态存在。水溶液中金属离子的表示式常写成Mn+，预示着是简单的水合金属阳离子M(H2O)xn+。它可通过化学反应达到最稳定的状态，酸－碱、沉淀、配合及氧化－还原等反应是它们在水中达到最稳定状态的过程。各种形态的浓度可以通过平衡常数加以计算，见书P148页。 （3）气体在水中的溶解性 气体溶解在水中，对于生物种类的生存是非常重要的。一般来说大气中的气体分子与溶液中同种气体分子存在一种平衡，浓度关系服从Henny定律。 X（g）X（aq） （4）水生生物 水生生物可直接影响许多物质的浓度,其作用有代谢、摄取、存储和释放等。 自养生物：利用太阳能量和化学能量，把简单、无生命的无机一无机元素引进至复杂的生命分子中组成生命体，如藻类。 异养生物：利用自养生物产生的有机物作为能源及合成自身生命的原始物质。 藻类生成和分解是水体中进行光合作用（P）和呼吸作用（R）的一典型过程，可
绪论1、如何认识现代环境问题的发展过程？ 答：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、怎样理解人类活动对地球环境系统的影响？ 答：地球环境系统即为生物圈，生物圈有五大圈层组成：大气圈水圈、生物圈、土壤圈、。这五大圈层受到人类影响，也就影响了整个地球环境系统。例如： 大气圈：人类的工业化，是的矿物质燃料使得CO2、SO2等气体大量进入大气中使得大气吸收的地面的长波辐射增多，形成保温层，这就是我们说的。 生物圈：人类的砍伐，屠杀野生动物，造成的破坏，食物链的断裂或减少，是的的物质循环，能量流动受到影响，造成灾害，各种的恢复力减弱，抗破坏力减弱。 土壤圈：树木的砍伐造成，人们盲目施肥，造成 水圈：水的污染就不用说了 ：人类活动的原因引发，腐蚀，砍伐造成风沙肆虐，风化现象加剧。
水环境化学作业 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
水环境化学作业（2） 一、解释下列名词： 分配系数215；标化分配系数；生物浓缩因子；亨利定律常数；直接光解227；间接光解；光量子产率；生长物质代谢和共代谢232。 二、简答题 1、某水体中Fe2+为56mg/L，Fe3+为56μg/L，试求水体的pE值。若与该水体平衡的氧分压为10-10大气压，当水体pH为9和6时，能否将 Fe(Ⅱ)氧化为Fe(Ⅲ) 2、什么是决定电位水体中起决定电位作用的物质是什么 三、计算题 1、在厌氧消化池中和pH=7.0的水接触的气体含65%CH 4和35% CO 2 ,计算 PE和Eh。24 2、从湖水中取得深层水水样，其pH=7.0，含溶解氧浓度0.32mg/L,计算其pE和E值.23 3、某废水中Cu2+含量为5.0mg/L，经EDTA处理后，未络合EDTA为200mg/L，体系pH =11，计算后回答反应平衡时，Cu的存在形式。（已知 Cu2+ +Y4-==CuY2-, K=6.3X1018, EDTA分子量为372。） 4、某水体中含有300mg/L的悬浮颗粒物，其中70％为细颗粒 （d<50μm），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K ow 为106，请计算该有机物的分配系数。27 5、一个有毒化合物排入至pH=8.4，T=25°C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 K b =4.9×10-7L/(mol·d)，中性水解速率常数K h =1.6d-1，请计算化合物的 水解速率常数。28
《水环境化学》重点习题及参考答案1．请推导出封闭和开放体系碳酸平稳中[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）中存在下列平稳 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稳，各种碳酸盐化合态的平稳浓度可表示为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
第一章绪论 2、根据环境化学的任务、内容和特点以及发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课 环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特征、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。环境化学以化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新型科学。其内容主要涉及：有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态，潜在有害物质的来源，他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性；有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。目前，国界上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化学循环及其相互偶合的研究；重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。当前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；工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。 3、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、卤素化合物等 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、氯代二恶瑛； 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。 第二章：大气环境化学 4.影响大气中污染物迁移的主要因素是什么 主要有：（1）空气的机械运动如风和大气湍流的影响； （2）天气和地理地势的影响；（3）污染源本身的特性。 7.大气中有哪些重要自由基其来源如何 大气中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2 HO的来源：①O3的光解：O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2 O+H2O 2HO ②HNO2的光解：HNO2 +ｈr HO +NO ③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO HO2的来源：①主要来自醛特别是甲醛的光解 H2CO +ｈr H + HCO HO2 + M H + O2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M CH3O + NO ②亚硝酸酯的光解：CH3ONO +ｈr CH3O + O2HO2 + H2CO ③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO HO + H2O2HO2 + H2O R的来源：RH + O R + HO RH + HO R + H2O CH3的来源：CH3CHO的光解 CH3CHO +ｈr C H3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +ｈr CH3 + CH3CO CH3O的来源：甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO +ｈr CH3O + NO
第三章 水环境化学 1、 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H 2CO 3*]、[HCO 3-]和[CO 32-]的表达式，并讨论 这两个体系之间的区别。 解: 开放体系，考虑到CO 2在气液相之间的平衡，[H 2CO 3*] 不变 根据亨利定律： [CO 2(aq)] = K H Pco 2 lg[H 2CO 3*] ≈ lg[CO 2(aq)] = lg K H + lg Pco 2 = - 4.9 lg[HCO 3-] = lg K 1 + lg [H 2CO 3*] + pH = -11.3 + pH lg[CO 32-] = lgK 1 + lgK 2 + lg[H 2CO 3*] + 2pH = -21.6 + 2pH *][][][*][]][[32133231CO H H K HCO CO H HCO H K +--+== *][] [][*] [] [][32221233223221CO H H K K CO CO H CO H K K +--+?== ?][][][233*32- -++=CO HCO CO H C T 是常数。 的总和为各种碳酸化合态浓度假设,T C T C HCO ??????-=31αT C CO ??????-=232αT C CO H ??? ???*=320α12 2122)][][1(-+ ++=K H K K H α1211)][][1(-++++=H K K H α122110)][][1(-++++=H K K H K α*][][][*][]][[32133 231 CO H H K HCO CO H HCO H K +-- +==*][][][*][][][32221233223221CO H H K K CO CO H CO H K K +--+?==?] [][][][2 1233* 32+--H K K CO HCO C CO H T 和含有的表示式，，为变量表示以:,][],[*],[21023332得到，，代入把αααT C CO HCO CO H --
水环境化学 1、水中八大离子：K +、Na +、Ca 2+、Mg 2+、HCO 3-、NO 3-、Cl -和SO 42-为常见八种离子 2、溶解气体与Henry 定律:溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系，气体的大气分压P G 与气体的溶解度的比表现为常数关系，称为Henry 定律，该常数称为Henry 定律常数K H 。 [G(aq)] = K H PG K H －气体在一定温度下的亨利定理常数 (mol/L.Pa) PG － 各种气体的分压 (Pa) 3、水体中可能存在的碳酸组分 CO 2、CO 32-、HCO 3-、H 2CO 3 ( H 2CO 3*) 4、天然水中的碱度和酸度：碱度：水中能与强酸发生中和作用的全部物质，即能够接受质子H+的物质总量；酸度：凡在水中离解或水解后生成可与强碱（OH -）反应的物质（包括强酸、弱酸和强酸弱碱盐）总量；即水中能与强碱发生中和作用的物质总量。 5、天然水中的总碱度=HCO3-+2CO32-+ OH- —H+ 6、水体中颗粒物的类别(1)矿物微粒和粘土矿物（铝或镁的硅酸盐 ）(2)金属水合氧化物（铝、铁、锰、硅等金属 ）(3)腐殖质 (4)水体悬浮沉积物 (5)其他（藻类、细菌、病毒等） 影响水体中颗粒物吸附作用的因素有：颗粒物浓度、温度、PH 。 7、水环境中胶体颗粒物的吸附作用有 表面吸附 、化学吸附、离子交换吸附 和 专属吸附。 8、天然水的PE 随水中溶解氧的减少而 降低 ，因而表层水呈 氧化性 环境。 9、吸附等温线：在一定温度，处于平衡状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线；水环境中常见的吸附等温线主要有L －型、F －型和H －型。 10、无机物在水中的迁移转化过程：分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集、生物降解作用。 11、PE:pE 越小，电子活度越高，提供电子的倾向越强，水体呈还原性。pE 越大，电子活度越低，接受电子的倾向越强，水体呈氧化性 。 pe 影响因素：1)天然水的pE 随水中溶解氧的减少而降低；2)天然水的pE 随其pH 减少而增大。 12、什么是电子活度pE ，以及pE 和pH 的区别。 答：定义电极上电子有效浓度为电子活度，记作E ，其负对数记作pE 。电子活度越大或pE 越小，电子供出电子的倾向越大。在电化学研究中，通常用电极电位表示电极供出或接受电子的倾向，当给出电子活度E 和电子活度的负对数pE 明确的热力学意义之后，就可以
资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 自净系数：是大气复氧动力学系数k2与有机物好氧条件下的耗氧衰减动力学系数k1之比，即f=k2/k1。自净系数与水体自净能力有关，其它因素确定后，f 越大，自净能力越强。 剪切流扩散（离散、弥散）：由于断面流速和浓度分布不均匀带来的物质输送作用，使浓度由不均匀向均匀趋势变化的现象称为弥散作用。 温跃层：许多湖泊水体在一年的特定时期温度是分层的，垂向的温度梯度有效地阻碍了水体的混合，在每层中是完全混合的，而在这两层之间由于密度的差异而阻止了它们的完全混合，形成一个过渡层，称温跃层。 非点源污染：污染源没有确定的位置、并具有时空不确定性等。 水环境背景值：在相对没有受到人为污染影响条件下水体的水质指标的量值。水环境容量:水环境容量是指在一定环境目标下，某一水域所能承担的外加的某种污染物的最大允许负荷量。 有机污染物的降解:有机污染物在微生物的生物化学作用下分解和转化为无机物质，从而使水体中有机污染浓度降低，称为有机污染物的降解。 水中氮有机物耗氧过程:在有氧条件下，含氮有机物生化降解过程可分为两个阶段，首先是碳化阶段（CBOD氧化分解），然后硝化阶段（NBOD氧化分解），后者一般较前者滞后10天左右。 河流氧垂曲线氧垂曲线：污水排入水体后水体中的DO随流经距离的变化曲线先下降后上升呈悬索状下垂，故称氧垂曲线。 水质迁移转化基本方程:水质迁移转化基本方程是由水流连续性原理、能量守恒原理、物质转化与平衡原理针对微元水体建立的微分方程式，它是建立水质模型最基本的方程。 何谓点源污染和面源污染？两种污染源各有何特点？ 点源污染是具有确定位置的排污口和污染物排放地点的污染源引起的污染。 非点源污染是没有集中的排污口，污染物来源的位置高度分散的非点污染源造成的污染。点源污染空间范围小，各类污染物、污水量和浓度相对稳定，较便于治理。非点源污染的特点是：随机性、广泛性、时空延滞性、机理复杂性、不确定性、隐蔽性、难监测、难治理性等。 水体污染与水文循环有何联系？试从水文循环的各个环节上给以说明。 在水文循环中，水与各种各样的物质接触，使那些物质混入或溶入其中，并经历着不断的物理、化学、生物等变化过程。因此，自然界的水体中存在着种类繁多的可能使水体污染的不同物质，称之为污染物。当某些物质超过一定限度，危害人类生存和破坏生态平衡，影响水的用途时，称该水体受到了污染。水体的污染可以发生在水文循环的各个环节上，在降水形成中，若空气中NO、SO溶入过22只供学习与交流． 资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 2--使pH值低于SO5.6，NO，则导致酸雨，即降水受到了污染；沿河多降水中的34流有大量的工厂废水和城镇生活污水排入，可能形成局部或整条河流的污染；挟带过多的氮、磷等植物营养素的农田径流进入湖泊和水库，长期富集时，可能出现富营养化污染；地面污水大量渗入地下，可能使地下水污染。 从性质上说水体的自净可分为哪三个方面？各自有何特点？各举例说明。 水体自净是水体中的污染物随水体的运动不停地发生变化，自然地减少、消失或
1写出天然水体的八大离子 2从环境化学角度综合分析我国酸雨的地域分布和形成过程。 15、说明酸雨形成的原因。(1) 大气中的SO2和NOx经氧化后，溶于水形成H2SO4、HNO3和HNO2等酸性物质；其它气态或固态物质进入大气，对降水的pH也有影响。(2) 酸雨中，H2SO4约占60~65%，它主要来源于火山爆发的大量硫化物和悬浮物、自然水域表面释放的酸性化合物，以及人为燃烧产生的硫氧化合物。(3) 酸雨中，HNO3和HNO2约占30%，主要来源于汽车尾气排放和人为燃烧产生的NOx，以及大气中的N2经过雷电而转化成的NOx，此外土壤中的NO3-通过还原等作用也可生成NOx。（4）酸雨中，盐酸约占5%，主要来源于一些化工厂和焚烧垃圾，以及矿物燃料燃烧而产生的HCl气体。（5）酸雨中，有机酸约占2%，主要来源于人为燃烧产生的碳氧化合物，以及天然源的一些植物和森林排放等。 3持久性有机污染物（POPs）。 4简述酸雨的来源、形成制约因素与危害 5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的浓度。(已知CdS的溶度积为7.9*10-27，饱和水溶液中H2S浓度保持在0.1mol/L，H2S离解常数K1=8.9*10-8，K2=1.3*10-15) 6水环境中污染物的光解过程可分为___直接光解____、___敏化光解____、__氧化过程_____三类。 7组成水中酸度的三类物质为__强酸_____、__弱酸_____、__强酸弱碱盐_____。 8水环境中胶体颗粒的吸附作用可分为___表面吸附____、__离子交换吸附_____、__专属吸附_____。 9水中有机污染程度的指标是什么？并分别加以说明。 答：水体中有机污染物的种类繁多、组成复杂，现代分析技术难以分别测定它们的含量。因此，只能利用它们共同的特点，用一些指标间接反映水体中有机物的污染程度。常见的指标有：溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量。 10试述有机配体对重金属迁移的影响 （1）影响颗粒物对重金属吸附能力； （2）影响重金属化合物的溶解度。 11天然水中的总碱度= 12有机污染物一般通过分配、挥发、水解、光解、生物富集和降解等过程进行迁移转化。 13正常水体中其决定电位作用的物质是溶解氧_；厌氧水体中决定电位作用的物质是有机物。 14_ TP _、_ TS __和_ DO _常作为衡量水体富营养化的指标。 15达分配平衡时，Kow 称为有机物的辛醇-水分配系数。 16请简述诱发重金属从水体悬浮物或沉积物中重新释放的主要因素。 17
《水环境化学》重点习题及参考答案 1请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中［H2CO3 ］、［HCO 3-］和[CO 32-]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C02与大气没有交换)中存在下列平衡 C02 + H20 -―- H2CO3* pK o=1.46 - + H2CO3* -―HCO3 + H pK i=6.35 - 2- + HCO3 -―C03 + H pK2=10.33 其中K i=[HCO3-][H+] / [H2CO3*] ，K2=[CO32-][H j / [HCO 3-] 用a、a和a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 a= [H 2CO3*]/{[H 2CO3*] + [HCO 3] + [CO 32 ]} - - 2- a= [HCO3]/{[H 2CO3*] + [HCO 3] + [CO3 ]} a= [CO32 ]/{[H 2CO3*] + [HCO 3] + [CO32]} 把K i、K2的表达式代入以上三式，得 + +2-1 a= (1 + K i/[H ] + K1K2/[H ]2) 1 + + -1 a= (1 + [H ]/ K1 + K2/ [H ]) + 2 + -1 a= (1 + [H ] / K1K2 + [H ]/ K2) 设C T = [H 2CO3*] + [HCO 3-] + [CO 32-]，则有 + + 2 -1 [H 2CO3*] = C T(1 + K1/[H ] + K1K2/[H ]) - + + -1 [HCO3] = C T(1 + [H ]/ K1 + K2/ [H ] ) 1 2- + 2 + -1 [CO3 ] = C T(1 + [H ] / K1K2 + [H ]/ K2) (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P CO2和pH的函数。 依亨利定律：[CO2(aq)]= K H P CO2 溶液中，碳酸化合态相应为： C T = [CO2]/ a= K H P CO2/ a - + [HCO3]= ( a/ a )K H P CO2= (K 1/[H ])K H P CO2
新疆农业大学试卷答案 新疆农业大学2012—2013学年度第二学期期末考试 课程名称：水环境化学 学生姓名：杨志敏学号： 113836233 专业：水文与水资源工程班级：水文112班课程性质： 1、选择题（共10分，每小题2分。） 1.A 2.D 3.B 4.B 5.A 2、填空题（共25分，每一个空1分。） 1.可溶性物质、悬浮物质 2.DO、BOD、COD、TOC、TOD 3.大气中氧的溶解、光合作用、水体补给 4.大小、形状、荷电状态 5.有机胶体、无机胶体、有机-无机胶体复合体 6.迁移 7.浮游生物、真核生物、原核生物 8.专一性、诱导性
9.氧化还原作用、甲基化作用 10.现场实验模拟、实验室实验模拟 三、名词解释（共15分，每小题3分。） 1.水质指标：指的是水样中除水分子外所含杂质的种类和数量。 2.腐殖质：腐殖质是已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质，黑褐色，含有植物生长发育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥力。 3.标化分配系数：有机碳为基础表示的分配系数成为标化分配系数。 4.水体自净：是指水体受到污染后，内部发生一系列物理，化学，生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经过一段时间后恢复到污染前的状态。 5.光化学平衡：由光化学反应参与的可逆反应所达到的平衡。 四、简答题（共30分，每小题6分。） 1.（1）物理指标（2）化学指标： 非专一性指标 无机物指标 非专一性有机物指标 溶解性气体（3）生物指标（4）放射性指标 2.氧在水中的溶解度指的是水体和大气处于平衡时氧的最大溶解量，它的数值与温度、压力、水中的溶质量等因素有关。水中溶解氧量则一般是指非平衡状态下的水中溶解氧的浓度，它的数值与水体曝气作用、光合作用、呼吸作用及有机污
《水环境化学》重点习题及参考答案 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C T = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-]，则有 [H2CO3*] = C T(1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)-1 [HCO3-] = C T(1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )-1 [CO32- ] = C T(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P CO2和pH的函数。 依亨利定律：[CO2(aq)]＝K H·P CO2 溶液中，碳酸化合态相应为： C T = [CO2]/ α0= K H·P CO2/ α0 [HCO3-]= (α1/ α0 )K H·P CO2= (K1/[H+])K H·P CO2 [CO32-]= (α2/ α0 ) K H·P CO2= (K1K2/[H+]2)K H·P CO2
一、理化性质 1.哪些参数可以反映天然水的含盐量？它们各有什么特点？ 2.海水盐度、氯度是怎么定义的？它们之间关系如何？ 3.海水实用盐度是用一定质量分数的KCl溶液作电导率标准，用水样电导率与KCl标准溶液的电导率比值来定义的，与盐度的初始定义、氯度都没有关系。为什么在必要时可以从实用盐度来反算氯度？ 4.阿列金分类法如何对天然水分类？为什么硫酸盐类、氯化物类的钙组、镁组中没有Ⅰ型水？你能否作个逻辑推断？ 5.解释以下概念 冰点下降渗透压西门子离子活度离子强度 6.影响天然水渗透压的因素有哪些？渗透压和冰点下降有什么关系？ 二、主要离子 1，说明总硬度、钙硬度、镁硬度、永久硬度、暂时硬度、碳酸盐硬度、负硬度的概念，表示单位以及这些单位之间的关系。 2，鱼池水硬度、碱度的变化与水中的呼吸作用及光合作用有何关系？ 3，简要说明天然水中K+含量一般小于Na+的原因。通常以什么方法求得K+与Na+在自然水域中的含量？它们与鱼类养殖的关系如何？ 4，氯离子在天然水中含量情况如何？为什么在低含盐量的水中可以用Cl－含量的异常升高来指示水体可能受到污染？对于盐碱地或沿海地区的水体是否也可以以此来判别水体的污染？ 5，什么叫硫酸盐还原作用？硫酸盐还原作用的条件是什么？ 6，某鱼池水质分析数据如下，计算离子总量，估算矿化度（取3位有效数字），计算钙硬度与镁硬度，并按阿列金分类法对该鱼池水质加以分类： （答：离子总量74.5mmol/L,2203mg/L；矿化度约为2.18g/L；） 7，鱼池水中含Ca(HCO3)2200mg/L,Mg(HCO3)2120mg/L。计算水中总硬度及HCO3-含量，以三种单位表示硬度。 （答：2.05mmol/L=5.75oHG=103mg/L）