环境化学专业试题及答案.doc

参考答案

一填空题（每空0.6分，共30分）

向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐，总酸度一增加一、无机酸度_减少一、CO2酸度一不变_、总碱度_增

加酚瞅碱度—不变一和苛性碱度_减少

硝化细菌为_化能自养型—型细菌，严格要求—高水平的—氧；反硝化的巫要条件是_氧分压较低，为兼—

氧。

水环境中污染物的光解过程可分为_直接光解一、_敏化光解、一氧化反应一三类。

光子能量公式为_E=hc/A_ ,通常波长大T_700_nm的光就不能引起光化学离解，此时对应的化学

键能是_167.4_KJ/mol“ (h = 6.626*10-34J.S/光量子，c = 2.9979*101 Ocm/s)

土壤碱化度为_Na+离子饱和度，其产生过程为_交换性阳离子的水解作用_作用。

受氢体包括一分子氧_、_冇机物转化的中间产物_、_某些无机含氧化合物_ o

冇机磷农药的降解途径-•般冇_吸附催化水解一、_生物降解_、_光降解_。

我国酸雨的关键性离子组分为_SO42・，Ca2+, NH4+_。

每作用的生物化学机制包括_酶活性的抑制—、_致突变作用—、—致癌作用—、_致崎作用

有毒有机物的生物转化反应的主要类型有_氧化—、_还原—、_水解—、—结合

大气颗粒物的去除过程可分为_干沉降—、_湿沉降

含碳化合物的厌氣分解过程中，在_产酸_细菌的作用下，生成_有机酸、醇等_中间产物，然后在_产

氢菌、产乙酸菌及产甲烷细菌—细菌的作用下，生成—乙酸、甲酸、氢气和二氧化碳及甲烷

盐基饱和度为100%的土壤，其潜性酸度为_0 ______ 。

内酮酸在有氧条件下，通过—辅酶A_辅卿，转化为_乙酰辅酶A_,然厉与—草酰乙酸_反应生成—柠 檬酸进入一三竣酸_循环过程。

16物质通过生物膜的方式有_膜孔过滤一、_被动扩散、_被动易化扩散—、一主动转运一、_胞吞 或胞饮

17导致臭氧层耗损的典型物质有 NOx, HOx, CIOx, CFCs 。

二名词解释（每题2分，共18分）

专属吸附：专属吸附现象是用來解释吸附过程中表面电荷改变符号，英至使离子化合物吸附在同号电 荷表而的现象，它是指在吸附过程中，除了化学键的作用，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。

共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯i碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳 源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。

b氧化途径：饱和脂肪酸与辅酶A结合，形成脂酰辅酶A,竣基的0位上的碳原子经丿力脱氮■加拜■按基

化等氧化过程，然后与辅酚A结合，形成乙酰辅酶A和少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程，如下例：

大气颗粒物的三模态：依据空气动力学直径Dp來分，爱根(Aitken)核模(Dp<0.05|jm)、积聚模 (0.05pm

2|jm)

DLVO理论：DLVO理论把范得华吸引力和扩散层排斥力考虑为仅冇的作用因素，它适用于没右化学 专属吸附作用的电解质溶液中，而且假设颗粒的粒度均等、球体形状的理想状态。这种颗粒在溶液中进行 热运动，其平均功能为3KT/2,两颗粒在相互作用接近时产生儿种作用力，即多分子范得华力、静电排斥 力和水化牍阻力。总的综合作用位能为：

VT=VR+VA

式屮：VA-由范得华力所产生的位能；

VR-lh静电排斥力所产生的位能；

生物浓缩系数(BCF)： BCF = Cb/Ce

Cb：某种元索或难降解物质往机体屮的浓度；

Ce：某种元索或难降解物质在机体周围环境中的浓度。

电子活度：pE是平衡状态(假想)的电子活度，它衡屋溶液接收或迁移电子的札I对趋势，在还原性很强 的溶液中，其趋势是给出电子。pE越小，电子的浓度越高，体系提供电子的倾向就越强；pE越大，电子 的浓度越低，体系接受电子的倾向就越强；

积累稳定常数：络合反应屮，逐级反应的稳定常数的乘积，表示所包括的逐级反应加和后的效果。

光量子产率：化学物种吸收光量子后，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 F：

F=生成或破坏给定物种的摩尔数/体系吸收光子的摩尔数。

三公式推导(每题6分，共12分)

1推导水的氧化■还原限度，即电子活度(pE)与pH关系图中水的稳定区域界限。并计算在氧饱和时天 然水体的电子活度(pE),相应的氧化反应的pEO = + 20.75。

反应的 pEO = + 20.75o

水的氧化限度

水的还原限度:

pE0=0.00

氧饱和时，水中0.21*105Pa,^[H+]=10-7代入氧化限度式，得，

2分析封闭体系与开放体系中CaC03⑸在纯水中溶解时水体的pH计算式的差异。

四简答题（每题4分，共16分）

大气中丙烯与H0・、03的反应特征过程。（将加成、抽氢、二元自由基等特征表示出即可得满分）

简述汞的微生物转化过程中辅酶的作用。

微生物参与汞形态转化的主要途径是汞的甲基化作用。

辅酶为甲基钻氨索，此辅酶把负甲基离子传递给汞离子形成甲基汞，木身变为水合钻氨索，后者由于 其中的钻被辅m FADH2还原，并失去水而转变为五个氮配位的一价钻氨索，域后，辅酶甲基四叶氢酸将 正甲基离子转于五配位钻氨索，并从其一价钻上取得二个电子，以负甲基离子与Z络介，完成甲基钻氨索 的再生，使汞的甲基化能够顺利进行。

举例说明冇些气体在水屮的实际溶解屋可以远高于亨利定律计算结果的原因。

举溶解后发生离解反应的气体，如C02、S02。这些气体在液相中的分子形态町以和气相分压Z间遵 守亨利定律；但液相中的分子形态可以离解成离子形态，并建立平衡，増加了气体在水中的溶解量。

4简述光化学烟雾产生的条件、机理和过程

条件：有引起光化学反应的紫外线；有坯类特别是烯坯的存在：有NOx参加；大气湿度低；强的阳光 照射。

机理和过程：

A. 污染空气屮N02的光解是光化学烟雾形成的起始反应。

B. 碳氢化合物、H0・、0等自由基和03氧化，导致醛、酮醇、酸等产物以及重要的屮间产物一 ROZ、

H02・、RCO-等自由基生成。

C. 过氧自山基引起NO向N02转化，并导致03和PAN等生成。

在光化学污染区，绘和NO的最大值发生在早晨交通繁忙时刻，这时N02的浓度很低；随若太阳辐射 的增强，N02的浓度增大，在十点左右达到最大；此后，03和醛类的浓度迅速增大，中午已达到较高浓 度，它们的峰值通常比NO峰值晚,'P. 4-5ho

五计算题（每题10分，共10分）

若有水A, pH为7.5,其碱度为5.38mmol丄,水B的pH为9.0,碱度为0.70mmol丄・1,若这两种 水以W:V2的体积比混合，问混合后pH的表达式方程（冇关H+的方程）。（pH为7.5时：a0 = 0.06626.

a1 =0.9324, a2 = 0.001383, a = 1.069； pH 为 9.0 M'： a0 = 0.002142. a1 =0.9532. a2 = 0.04470, a

=0.9592)

解：

［总碱度］=CT(a1 +a2) + Kw/［H+］ -［H+］

CT = ［1/(a1 +2a2)］｛［总碱度］+ ［H+］ -［OH-］｝

令 a= 1/(a1 +2a2)

当pH值在5・9范围内,［总碱度］M1.0mmol/L时，［H+］、［OH・］项可以忽略不计,CT值与总碱度之间 存在简化关系：

CT =a ［总碱度］

依据题意，这两种水以V1： V2的体积比混合时，总碱度利碳酸盐总量不变

［总碱度］混合=(W ［总碱度］pH=7.5 + V2 ［总碱度］pH=9.0) /( V1+V2)

CT 混合二(V1CT pH=7.5 + V2CTpH=7.5) /( V1+V2)

农示出［总碱度］混合和CT混合

［总碱度］混合=CT混合(cd混合+a2混合)+ Kw/［H+］混合-［H+］混合

将a1混合和a2混合用H+的方程表示，即绘终的表达式也就可以表示出來。

另一种考虑：如果该体系比较单纯，主要是以碳酸类组分为主，则可以考虑用电荷平衡(电小性原理) 来计算，譬如体系混合后：

［无机阳离子］+ ［H+］混合=［HCO3-］混合+ 2［CO32-］混合+［OH・］混合=CT混合(小 混合+2a2混合)+ Kw/［H+］混合

这里，［无机阳离子］实际上为混合厉的碱度。

六 综合题(每题7分，共14分)

1讨论水体颗粒的分配、吸附、絮凝作用的特征与区别。

分配作用：水溶液中，土壤冇机质对冇机化合物的溶解作用，而且在溶质的整个溶解范围内，吸附等 温线都是线性的，与农而吸附位无关，只与冇机化合物的溶解度相关，因而放出的吸附热量小。

吸附作用：在非极性有机溶剂屮，土壤矿物质对有机化介物的表面吸附作用活干土壤矿物质对有机化 合物的表面吸附作用，其吸附等温线是非线性的，并且存在着竞争吸附，同时，在吸附过程屮往往要放出 大量的热来补偿反应中爛的损失。

絮凝作川：胶体颗粒的聚集叫凝聚或絮凝作川。主耍涉及双电层的库仑作川力、多分子范徳华力、水 化膜阻力及空间位阻等作用。一般自然界颗粒聚集主要为异体絮凝作用，作用方式和机制很复杂。

区别：相互作川对象不同，涉及环境化学机理不同，产生效果不同，即它们涉及的污染物的环境化学 行为也有不同之处。（同学需要具体分析一下）

在H前的环境化学研究中，絮体也可以作为一种颗粒物而发生吸附或分配作用。

2讨论pc・pH图、pc-pE图、pE・pH图的含义、画法以及区别。

pc・pH图：描述水环境物质浓度随pH的变化，可以看出在不同pH值下水环境中物质的浓度悄况；一

般是针对某一在不同pH下可以互相转化的系列物质，列出每一种成分与pH值的关系式，然后按照这些方 程式画图。在涉及沉淀反应时可以确定沉淀区域及其边界。

pc-pE图：描述水坏境物质浓度随pE的变化，可以看出在不同pE值下水坏境中物质的浓度情况；一 般是针对某一在不同pE下可以互相转化（发生氧化还原反应）的系列物质，列出每一种成分与pE值的关 系式，然后按照这些方程式画图。

pE-pH图：描述水环境屮溶液的pE值随pH的变化，可以看出在不同pH值下溶液的pE （即氧化还 原状态）情况；一般是针对某一在不同pE下可以互相转化（发生氧化还原反应）的系列物质，保持总浓 度-定，列出每一种成分的pE与pH值的关系式，然厉按照这些方程式画图，就会出现不同氧化还原区域 及其边界。此图为优势区域图。

区别：参数关系不同，针对反应不同，含义不同，使用范围和限制条件不同。（同学需耍具体分析- 下）