环境水文地球化学 第一篇 第一次作业

第一次习题答案1-1、水循环：分为自然循环和社会循环。

水的自然循环：自然界的水在太阳能的作用下，通过蒸发或蒸腾作用形成水汽，上升到空气中凝结为云，在大气环流-风的推动下运移到各处。

在适当的条件下又以雪、雨等形式降落下来。

这些降落下来的水分，在陆地分成两路流动：一路在地表形成径流，汇入江河湖泊；另一路渗入地下，成为地下水，称为地下渗流。

这两路水互相交流转换，最后注入海洋，与此同时，一部分又以蒸发或蒸腾的方式进入大气。

这种循环称为水的自然循环。

水的社会循环：指人类为了满足生活和生产的需要，要从各种天然水体中取用大量的水，而经过使用后水被排放出来，最终又流入天然水体，水在人类社会中构成一个局部的循环体系。

水污染：水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水有效利用，危害人群健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。

水质：指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理、化学和生物学的综合性质。

水质指标：表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质是否符合要求的具体衡量标准。

水质标准：国家或政府部门正式颁布的统一规定。

如饮用水水质标准（GB5749-85）、地表水环境质量标准（GB3838-2002）、污水综合排放标准（GB8978-1996）水环境容量：一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量。

水体自净：在污染物参与水体中的物质转化和循环过程中，经过一些列的物理、化学、和生物学变化，污染物质被分离或分解，水体基本上或完全地恢复到原来的状态。

1-3、Lmg L mg /4.15025010001000)3622.543998.54(/8.22825010001000)3426.543998.54(=⨯⨯-==⨯⨯-=挥发性固悬浮固体1-6、 1-7、 1-9、Lmmol P T HCOLmmol CO P CO OH TP Lmmol T Lmmol P /8.340.1260.62][/40.1][,2][20][2/1/60.6100010001.060.6/40.11001000100.040.132323=⨯-=-====-<=⨯⨯==⨯⨯=---总碱度酚酞碱度Lmmol P T HCOLmmol CO P CO OH TP Lmmol T Lmmol P /2.320.0260.32][/20.0][,2][20][2/1/60.310010001.060.3/20.01001000100.020.032323=⨯-=-====-<=⨯⨯==⨯⨯=---总碱度酚酞碱度)(/10588.5/050.160.265.32/1)(/26056.146.560.2/60.22/12/1,/60.22/1,/20.5][][244.206.565.3)(/365/65.31001000025.060.14/20.5][,0][,0][/20.510010001.0)20.50(/0333233323CaCO L mg L mmol S CaCO L mg L mmol S S L mmol S L mmol HCO CO S CaCO L mg L mmol Lmmol T HCO CO OH Lmmol T L mmol P ===-=-===⨯===<==+==⨯===⨯⨯=====-=⨯⨯+==----度总硬度非碳酸盐硬度度碳酸盐硬度总硬度度总硬度总碱度酚酞碱度1-13、1-15、1-19水体自净：在污染物参与水体中的物质转化和循环过程中，经过一些列的物理、化学、和生物学变化，污染物质被分离或分解，水体基本上或完全地恢复到原来的状态。

1.水质标准的含义？目前的标准有什么问题吗？水质标准是国家、部门或地区规定的各种用水或排放水在物理、化学、生物学性质方面所应达到的要求。

它是在水质基准基础上产生的具有法律效力的强制性法令，是判断水质是否适用的尺度，是水质规划的目标和水质管理的技术基础，对于不同用途的水质，有不同的要求，从而根据自然环境、技术条件、经济水平、损益分析，制定出不同的水质标准。

中国已制定、颁布了一系列水质标准，如“生活饮用水卫生标准”、“工业企业设计卫生标准”、“农田灌溉水质标准”、“渔业水质标准”、“海水水质标准”、“地表水环境质量标准”、以及“制定地方水污染物排放标准的技术原则与方法”、“水污染排放标准”等等，使水质管理有了法律依据。

存在的问题：①标准制定未充分考虑我国水生态系统特征。

现行的《地表水环境质量标准》和《海水水质标准》在制订时主要依据的是美国、日本及欧洲等发达国家以及国际组织的相关水质标准和水生态基准数据，基本上没有我国本土的水环境基准数据。

②全国水环境质量标准值“一刀切”。

在限值和项目的设定上均为全国统一标准，并未根据不同区域、不同自然特征、不同生态系统类型以及区域社会经济特征予以差异性的规定和调整。

③指标设置难以满足当前环境保护需求。

在污染要素的涵盖范围上，我国现行的标准在指标设置上过于单薄，指标内容主要以耗氧有机污染物、营养物质和重金属污染物为主，而对于在我国近岸海域水体中已普遍检出的典型持久性有机污染物、环境内分泌干扰物及毒性金属等对水生态环境造成严重破坏的有毒有害污染物并未充分考虑。

2.查阅文献并思考，废水处理的基本思路与原理基本思路：①通过加入絮凝剂吸附有害物质。

②使有害物质发生反应。

③生物降解。

案例一：造纸废水的处理造纸工业废水大量排出，并且具有复杂的组分，特别是含有大量难以降解的有机物质，例如木质素、半纤维素和单糖。

它容易造成严重的环境污染，是一种高浓度有机废水，并且非常难处理。

生物降解性差，毒性高，气味重，泡沫多。

《地球上的水》作业设计方案（第一课时）一、作业目标1. 学生对地球上的水资源有基本的认识，了解水在地球上的分布和重要性。

2. 掌握水的循环过程，理解水的三态变化及其影响因素。

3. 能够运用所学知识解释生活中的一些水循环现象。

二、作业内容1. 阅读材料：学生需要阅读关于地球上水的分布、水循环、水资源的重要性等相关材料，了解水在地球上的基本情况。

2. 观察实验：学生需要观察生活中的一些水循环现象，如雨、雪、雾的形成过程，以及水的三态变化等，并记录下来。

3. 绘制思维导图：学生需要绘制关于水的思维导图，将所学知识进行系统性的整理，锻炼学生的逻辑思维能力和总结归纳能力。

4. 知识应用：学生需要举出生活中的一些水循环应用实例，如水循环在农业、工业、环保等方面的应用，加深对所学知识的理解。

三、作业要求1. 独立完成：学生需独立完成作业，不得抄袭。

2. 真实记录：学生需真实记录自己的观察实验过程和结果，以便教师进行作业评价。

3. 总结反思：学生需要总结自己在完成作业过程中的收获和不足，以便更好地掌握所学知识。

四、作业评价1. 评价标准：根据学生的阅读材料、观察实验、思维导图和知识应用等部分，评价学生的作业完成情况。

2. 评价方式：教师根据学生的作业完成情况给予相应的评分和评语，指出学生的优点和不足，提出改进建议。

3. 评价结果：根据作业评价结果，对学生掌握知识的程度进行评估，以便更好地开展后续教学。

五、作业反馈1. 学生反馈：学生可以随时向教师反馈自己在完成作业过程中遇到的问题和困难，教师将及时给予帮助和指导。

2. 教师反馈：教师根据学生的作业完成情况和反馈，对教学效果进行反思和总结，以便更好地改进教学方法和手段。

3. 家长反馈：家长可以向教师反馈学生对作业的完成情况和对家庭作业的建议和意见，以便更好地促进家校合作，共同促进学生的全面发展。

通过这样的作业设计方案，学生在完成作业的过程中可以更加深入地理解和掌握地球科学课程的相关知识，同时也可以锻炼学生的观察能力、总结归纳能力和逻辑思维能力。

实验二土壤阳离子交换量的测定一、概述土壤是环境中污染物迁移转化的重要场所，土壤的吸附和离子交换能力又使它成为重金属类污染物的主要归宿。

污染物在土壤表面的吸附及离子交换能力又和土壤的组成、结构等有关，因此，对土壤性能的测定，有助于了解土壤对污染物质的净化能力及对污染负荷的允许程度。

土壤中主要存在三种基本成分，一是无机物，二是有机物，三是微型生物。

在无机物中，粘土矿物是其主要部分。

粘土矿物的晶格结构中存在许多层状的硅铝酸盐，其结构单元是硅氧四面体和铝氧八面体。

四面体硅氧层中的Si4+常被Al3+离子部分取代，取代的结果便在晶格中产生负电荷。

这些电荷分布在硅铝酸盐的层面上，并以静电引力吸附层间存在的阳离子，以保持电中性。

这些阳离子主要是Ca2+、Mg2+、Al3+、Na+、K+、和H+等。

它们往往被吸附在矿物胶体表面上，决定着粘土矿物的阳离子交换行为。

土壤中的有机物质主要是腐殖物质，它们可以分为三类。

一类是不能被碱萃取的胡敏素，另一类是被碱萃取，但当萃取液酸化时析出成为沉淀物的腐殖酸，第三类是酸化是不沉淀的富里酸。

这些物质成分复杂，分子量不固定，结构单元上存在各种活性基因。

它们在土壤中可以提供出很大的阳离子交换能力。

而且对重金属污染物在土壤中吸附、结合等行为起着重要作用。

土壤中存在的这些阳离子可被某些中性盐水溶液中的阳离子交换。

若无副反应时，交换反应可以等当量的进行。

上述反应因为存在交换平衡，因此，交换反应实际上不完全。

当溶液中交换剂浓度大，交换次数增加时，交换反应趋于完全。

同时，交换离子的本性，土壤的物理状态等对交换完全也有影响。

若用过量的强电解质，如硫酸溶液，把交换到土壤中去的钡离子交换下来，这是由于生成了硫酸钡沉淀，且由于氢离子地交换能力很强，交换基本完全。

这样通过测定交换前后硫酸含量的变化，就可以算出消耗的酸量，进而算出阳离子交换量。

这种交换量是土壤的阳离子交换总量，通常用每100g干土中的毫克当量数来表示。

第一章一、思考题1 . 什么是地球环境? 其所及空间范围包含地球的哪些部分? 什么是环境要素?化学物质释入环境后, 与之相遇并发生作用的最主要的环境要素有哪些? 可能发生的作用又有哪些?2 . 用文字简要描述到达地球表面的太阳辐射的状况。

地球表面接收到的太阳能如何在地表和生物圈内进一步流动?3 . 由自然因素或人为因素引发的环境问题各有哪些特点? 考虑到当前由人为因素引起的环境污染问题日益严重, 是否应该在今后实施极端严厉的环境控制政策? 为什么?4 . 什么是污染物? 什么是沾染物? 两者间有何区别? 什么是毒物? 什么是毒剂? 两者间有何区别?5 . 消化道中大肠杆菌对人是无害的, 但进入水体后, 为何说水被污染了?6 . 空气中乙烯浓度为1×10 - 9 ( 体积分数) 时, 对兰花的干萼有损害作用, 但对极大多数其他生物无害, 也不触发人的嗅觉, 当浓度达到0 .1%时, 对水果有催熟作用; 含2 .7%乙烯的混合空气有爆炸性。

此外, 处于天然成熟过程的水果能释出乙烯; 内燃机排气中也含乙烯。

综合以上情况, 是否可以断言乙烯是一种空气污染物? 根据是什么?7 . 二氧化碳在人体中是一种正常的代谢产物。

如果因控制失当使潜艇座舱空气中CO2 浓度达到20% , 则会引起工作人员中毒身亡的后果。

试问这种“毒性”缘何而起? 另外, 对植物来说, 是否可认为超常高浓度的氧气是一种污染物乃至是一种毒剂?8 . 引起水体、大气、土壤污染的主要化学物质各有哪些?9 . 怎样理解我们对环境化学学科所下的定义? 从实用观点看, 它的主要任务和内容有哪些? 其研究方法有何特点?二、计算题1 . 将表1 -2中生物圈内各元素的质量组成百分数换算成原子组成百分数。

2 . 甲硫醇(CH3 SH) 在t1 = - 34 .8℃时的蒸气压p1 = 13 .33 kPa , t2= - 7 .9℃时的p2 = 53 .32 kPa。

第1次作业必修1 第一章认识化学科学参考答案1．③ 2．①③⑤⑦ 3．②4．②③⑤ 5（1）Cl2+H2O===HCl+HClO （2）+1（3）浅黄绿色、Cl2、白色沉淀、Cl-、氯水中有盐酸所以变红又因为有次氯酸所以褪色（4）取少量水样，加入硝酸银溶液，若生成白色沉淀，加稀硝酸沉淀不溶解，则证明矿泉水或纯净水是用自来水假冒的6．6．02×1023，0．5， 14g。

7．11：16，11：16，11：16，16：11。

8．16：9。

9．③10．0.8mol/L,0.32g, 0.08mol/L。

11.（1）27.2（2）⑤④②⑥②⑦⑧⑨（3）①计算②量取③溶解转移④洗涤转移⑤定容摇匀（4）①B ②C ③B ④B 12．（1）探究氯气具有漂白性的条件（2）吸收气体A中的水（3）干燥的布条不褪色，湿润的布条褪色（4）没有尾气处理装置，造成环境污染;用氢氧化钠溶液吸收。

13．（1）CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑（2）除去二氧化碳中的氯化氢过氧化钠固体与二氧化碳反应 NaOH溶液吸收二氧化碳气体（3）2Na2O3＋2CO2＝2Na2CO3＋O2（4）用带火星的木条伸到试管F的管口，如果木条复燃，说明过氧化钠与二氧化碳反应产生氧气，可做供氧剂。

14．②④⑤15．（ 1）不大银白色固体（常温下）（2）①4K+O2===2K2O；②K+O2K O2；③2K+2H2O===2KOH+H2↑（4）观察、类比预测、实验验证（5）观察外观、性质预测、物质性质实验和观察、解释和结论16．解：表面已部分氧化的钠与水发生的反应有： 2Na + 2H2O＝NaOH + H2↑、Na2O + H2O＝2NaOH （1）2Na + 2H2O ＝ 2 NaOH + H2↑2 mol 22400 mL（0.02 mol） 224 mLm(Na)= 0.02 mol×23 g / mol = 0.46 g（２）m(Na2O)= 0.77 g — 0.46 g = 0.31 g n(Na2O)= 0.31 g ÷62 g / mol = 0.005 mol n(NaOH)= n(Na) + 2 n(Na2O)= 0.02 mol+2×0.005 mol = 0.03 molC(NaOH)= n(NaOH)/V= 0.03 mol/L答：（１）该金属钠样品中含金属钠0.46 g。

绪论部分：1、高水平人才具有怎样的特征？怎样通过自己的努力奋斗，使自己成为一个人才？（10分）答：2、简述环境问题的分类？（10分）答：环境问题是多方面的，但大致可分为两类：原生环境问题和次生环境问题。

由自然力引起的为原生环境问题，也称为第一环境问题。

由于人类生产和生活引起生态系统破坏和环境污染，反过来又危及人类自身和生存和发展的现象，为次生环境问题，也叫第二环境问题。

原生环境问题和次生环境问题很难截然分开，它们之间常常存在着某种程度的因果关系和相互作用。

给分标准：答出有两方面给4分，解释部分各3分。

3、论述我国的环境现状以及面临的压力和挑战，并对解决我国的环境问题提出一些建议。

（10分）答：4、什么是环境化学，学习环境化学有什么意义？（10分）答：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。

意义：用来掌握污染来源，消除和控制污染，确定环境保护决策，以及提供科学依据诸方面都起着重要的作用。

给分标准：定义和意义分别4分和6分。

5、简述环境化学的分支学科。

（10分）答：主要包括6类。

①环境分析化学：是研究化学品的形态、价态、结构、样品前处理和痕量分析的学科。

②环境污染化学：大气、水体和土壤环境化学，元素循环的化学过程。

③污染控制化学：主要研究与污染控制有关的化学机制及工艺技术中化学基础性问题。

④污染生态化学：是研究化学污染物在生态系统中产生生态效应的化学过程的学科。

⑤环境计算化学：主要利用有效的数学近似以及电脑程序计算分子的性质。

⑥环境生物化学：是研究环境化学品对生命影响的学科。

给分标准：答出6类给6分，解释部分共4分。

第一章：1、地球环境主要由哪些圈层构成？英文单词？各之间有什么联系？各有哪些性质？（10分）答：地球环境主要由大气圈（atmosphere）、水圈（hydrosphere）、土壤圈（pedosphere）、岩石圈（lithosphere）和生物圈（biosphere）构成。

水文地球化学作业答案总分: 100分考试时间:分钟单选题1. 在_____的地下水环境里，蒙脱石会转变为伊列石；在_____的地下水环境里，蒙脱石会转变为绿泥石。

(5分)(A) 富镁，富钾(B) 富钙，富钾(C) 富钙，富镁(D) 富钾，富钙参考答案：A2. 表生带-水的地球化学循环过程中，机械搬运与机械沉积使粘土矿物在合适的地段沉积成岩，化学搬运与化学沉积（发生于水交替缓慢的地带）则形成_____。

(5分)(A) 硅酸盐岩(B) 碳酸盐岩(C) 岩容岩(D) 石灰岩参考答案：B3. 根据水动力条件，沉积盆地由上至下可分为_____个水动力带。

(5分)(A) 1(B) 2(C) 3(D) 4参考答案：C4. 在_____条件下，地下水中Fe、Mn含量高，可形成五价砷酸盐沉淀；在____ _条件下，地下水中地下水中低价S含量高, 可形成As2S3（雌黄）与AsS（雄黄）沉淀。

(5分)(A) 氧化，还原(B) 还原，氧化(C) 酸性，碱性(D) 碱性，酸性参考答案：A5. 大量汲取地下水导致水盐均衡破坏，水位下降，包气带厚度_____，入渗途径_ ____，还原变为氧化环境(5分)(A) 变薄，变短(B) 增厚，变短(C) 变薄，变长(D) 增厚，变长参考答案：D6. 地下水质量可以分为_____类。

(5分)(A) 2(B) 3(C) 5(D) 6参考答案：C多选题7. 关于碳酸盐含水层地下水系统矿物溶解顺序正确的有哪几项？(5分)(A) 白云石à方解石(B) 方解石à白云石(C) 同步溶解(D) 分步溶解参考答案：A,B,C8. 关于闭系统对地下水的影响，正确的有哪几项？(5分)(A) P CO2快速下降，对方解石白云石溶解能力降低，达到饱和相对困难；(B) HCO3与pH呈线性；(C) HCO3、Ca、TDS低，pH高，SI<1；(D) 产生少量泉华。

参考答案：A,C,D9. “地下水”的存在形式有以下几种？(5分)(A) 自由水(B) 毛细水(C) 结合水(D) 矿物结构水参考答案：A,B,C,D10. 水在其自身的地球化学循环中的作用，下列描述正确的有哪几项？(5分)(A) 水具有破坏岩石，使其发生水解的能力；(B) 高温高压下，水的侵蚀性显著增强；(C) 水可以减缓晶体的生长速度；(D) 水积极参与岩浆的形成和分异过程。

水文地球化学研究现状、基本模型与进展摘要：1938 年, “水文地球化学”术语提出, 至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展, 其服务领域不断扩大。

当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。

其研究方法也日臻完善。

随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究, 以及人类开发资源和保护生态的需要, 水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域, 并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。

早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开, 在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果( 沈照理, 1985) 。

水文地球化学在利用地下水化学成分资料, 特别是在查明地下水的补给、迳流与排泄条件及阐明地下水成因与资源的性质上卓有成效。

20 世纪60 年代后, 水文地球化学向更深更广的领域延伸, 更多地是注重地下水在地壳层中所起的地球化学作用( 任福弘, 1993) 。

1981 年, Stumm W 等出版了5水化学) ) ) 天然水化学平衡导论6 专著, 较系统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法。

1992 年, C P 克拉依诺夫等著5水文地球化学6分为理论水文地球化学及应用水文地球化学两部分, 全面论述了地下水地球化学成分的形成、迁移及化学热力学引入水文地球化学研究的理论问题, 以及水文地球化学在饮用水、矿水、地下热水、工业原料水、找矿、地震预报、防止地下水污染、水文地球化学预测及模拟中的应用等, 概括了20 世纪80 年代末期水文地球化学的研究水平。

特别是近二十年来计算机科学的飞速发展使得水文地球化学研究中的一些非线性问题得到解答( 谭凯旋, 1998) , 逐渐构架起更为严密的科学体系。

1 应用水文地球化学学科的研究现状1. 1 油田水研究水文地球化学的研究在对油气资源的勘查和预测以及提高勘探成效和采收率等方面作出了重要的贡献。