《环境化学》(第二版戴树桂,环境科学专业必修)知识点总结和部分课后习题答案(共18页)[1].doc 24页

'环境化学第一章绪论1、环境：环境是指与某一中心事物有关（相适应）的周围客观事物的总和，中心事物是指被研究的对象。对人类社会而言，环境就是影响人类生存和发展的物质、能量、社会、自然因素的总和。1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，通过了《人类环境宣言》。2、构成环境的四个自然圈层包括土壤、岩石圈、大气圈和水圈3、为保护人类生存环境，联合国将每年的4月22定位世界地球日，6月5日定位世界环境日。4、环境保护的主要对象是由于人类生产、生活活动所引起的次生环境问题，主要包括：环境污染和生态破环两个方面。5、环境问题：全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和发展的各种现象，称为环境问题。原生环境问题：自然力引发，也称第一类环境问题，火山喷发、地震、洪灾等。次生环境问题：人类生产、生活引起生态破坏和环境污染，反过来危及人类生存和发展的现象，也称第二类环境问题。目前的环境问题一般都是次生环境问题。生态破坏：人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著该变，如草原退化、物种灭绝、水土流失等。当今世界上最引人注目的几个环境问题温室效应、臭氧空洞、酸雨等是由大气污染所引起的。6、环境污染:由于人为因素使环境的构成状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三个方面，其中化学物质引起的约占80%~90%。环境污染物定义：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物。污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在状态。(五十年代日本出现的痛痛病是由镉Cd污染水体后引起的；五十年代日本出现的水俣病是由Hg污染水体后引起的)重要污染物(1)元素：Cr,Hg,As,Pb,Cl(2)无机物:CO,NOx,SO2,KCN(3)有机化合物和烃类:烷烃（饱和）、芳香烃（苯环）、不饱和非芳香烃（不饱和，不带苯环）、多环芳烃(4)金属有机和准金属有机化合物：四乙基铅、三丁基锡(5)含氧有机化合物：环氧乙烷、醚、醇、醛、酮、酚、有机酸等(6)有机氮化合物：胺、腈、硝基苯、三硝基苯（TNT）(7)有机卤化物：氯仿（四氯化碳）、PCBs、氯代二恶英、氯代苯酚(8)有机硫化合物：硫醇类（甲硫醇）、硫酸二甲酯(9)有机磷化合物：有机磷农药、磷酸二甲酯、磷酸三乙酯按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物和固体废物；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。优先控制污染物：概念:基于有毒化学物的毒性、自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素,从多种有机物中筛选出的优先控制物7、认识过程：20世纪60年代人们只把环境问题作为污染来看待，没有认识到生态破坏的问题.；20世纪701 年代1972年联合国，瑞典，斯德哥尔摩“人类环境会议”，将环境污染和生态破坏提升到同一高度看待；20世纪80年代1987年，由挪威首相布伦特兰夫人组建的“联合国世界环境与发展委员会”发表了《我们共同的未来》；20世纪90年代1992年，巴西，里约热内卢，联合国环境与发展大会，强调和正式确立了可持续发展的思想，并形成了当代的环境保护的主导意识。8、自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化，称为环境效应。分为自然环境效应和人为环境效应。按环境变化的性质划分，（1）环境物理效应：由物理作用引起的环境效应即为环境物理效应。（2）环境化学效应：在各种环境因素影响下，物质间发生化学反应产生的环境效应即为环境化学效应。（3）环境生物效应：环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生物效应。9、污染物的迁移：污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程。迁移有机械迁移、物理－化学迁移、生物迁移污染物转化：是指污染物在环境中通过物理、化学或生物作用导致存在形态或化学结构转变的过程。污染物质在环境中的三大转化途径为：化学转化、光化学转化和生物转化。10、环境化学研究特点：（1）以微观研究宏观：从原子、分子水平，研究宏观环境圈层中环境现象和变化机制；（2）研究对象复杂：既有人为来源的也有天然来源的，处于环境开放体系内，多种环境因素同时相互作用，其研究需-6-9要多学科的结合。（3）物质水平低：mg/kg(ppm,10)、ug/kg(ppb,10)11、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。第二章大气环境化学1、大气成分：按浓度分成三大类：（1）主要成分，浓度在1%以上量级，包括氮(N2)，氧(O2)和氩(Ar)；（2）微量成分(也称次要成分)，浓度在1ppmv到1%之间，包括二氧化碳（CO2），水汽(H2O)，甲烷(CH4)，氦(He),氖(Ne)，氪(Kr)等；（3）痕量成分，浓度在1ppmv以下，主要有氢(H2)，臭氧(O3)，氙(Xe),一氧化二氮(N2O)，氧化氮(NO)，二氧化氮(NO2)，氨气(NH3)，二氧化硫(SO2)，一氧化碳(CO)以及气溶胶等等。此外，还有一些大气中本来没有的，纯属人为产生的污染成分，它们目前在大气中的浓度多为pptv的量级，如氟氯烃类化合物(常记为CFCs)等。2、大气层的结构：对流层、平流层、中间层、热层、逸散层2 对流层特性：由于对流层大气的重要热源来自于地面长波辐射，因此离地面越近气温越高；离地面越远气温则越低。在对流层中，高度每增加100m，气温降低0.6℃。云雨的主要发生层，赤道厚两极薄。平流层特征：在平流层内，大气温度上热下冷，空气难以发生垂直对流运动，只能随地球自转产生平流运动，平流层气体状态非常稳定。在平流层内，进入的污染物因平流运动形成一薄层而遍布全球。中间层特征：在中间层中，由于层内热源仅来自下部的平流层，因而气温随高度增加而降低，温度垂直分布特征与对流层相似；由于下热上冷，空气垂直运动强烈。热层特征：在热层中，温度随高度增加迅速上升。热层空气极稀薄，在太阳紫外线和宇宙射线辐射下，空气处于高度电离状态，该层也可以称为电离层。逸散层：800km以上高空；空气稀薄，密度几乎与太空相同；空气分子受地球引力极小，所以气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去。3、逆温由于过程的不同，可分为近地面的逆温、自由大气逆温。近地面的逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温自由大气逆温：乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温逆温的危害：在对流层中，由于低层空气受热不均，能够使气体发生垂直对流运动，致使对流层上下空气发生交换。通过垂直对流运动，污染源排放的污染物能够被输送到远方，并由于分散作用而使污染物浓度降低。逆温现象经常发生在较低气层中，这时气层稳定性特强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用，对大气垂直流动形成巨大障碍，地面气流不易上升，使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散。4、气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关。5、大气污染源：自然因素：火山喷发：排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物；森林火灾：排放出CO、CO2、SO2、NO2；自然尘（风砂、土壤尘）；海浪飞沫：颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐。人为因素：工厂企业废气排放；交通运输：飞机、机动车、轮船尾气；燃油燃煤（农村炉灶）；农业活动（农药喷洒）。6、大气中有哪些重要污染物及分类定义：大气污染物是指由于人类的活动或是自然过程所直接排入大气或在大气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质。城市中影响健康的主要大气污染物是二氧化硫（及进一步氧化产物三氧化硫、硫酸盐）、悬浮颗粒物（烟雾、灰尘、PM10、PM2.5、PM1.0）、氮氧化物、一氧化碳、挥发性有机化合物（碳氢化合物和氧化物）、臭氧、铅和其他有毒金属。分类：大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物；大气污染物按形成过程又可以分为一次污染物和二次污染物。一次污染物：是指由污染源直接排入大气环境中且在大气中物理和化学性质均未发生变化的污染物，又称为原发性污染物：二次污染物：指由一次污染物与大气中已有成分或几种污染物之间经过一系列的化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物，又称为继发性污染物。7、重要污染物来源及消除途径二氧化硫：燃烧。降水清除：雨除、冲刷；气相或液相氧化成硫酸盐；土壤：微生物降解、物理和化学反应、吸收；植被：表面吸收、消化摄取；海洋、河流：吸收硫化氢：火山喷射、海水浪花、生物活动等。氧化为二氧化硫（写去除反应）臭氧：在植被、土壤、雪和海洋表面上的化学反应3 氮氧化物：燃烧、尾气排放。土壤：化学反应；植被：吸收、消化摄取；气相或液相化学反应一氧化碳：不完全燃烧。平流层：与OH自由基反应；土壤：微生物活动；二氧化碳植被：光合作用，吸收；海洋：吸收甲烷：燃烧、泄露、发酵。土壤：微生物活动；植被：化学反应、细菌活动；对流层及平流层：化学反应碳氢化合物：向颗粒物转化；土壤：微生物活动；植被：吸收、消化摄取8、影响大气污染物迁移的因素由染源排到大气中的污染物的迁移主要受到空气的机械运动、由天气形势和地理地势造成的逆温现象以及污染物本身的特性。9、基本气象要素：气温、气压、湿度、风、云量10、燃烧过程中NO的生成量主要与燃烧温度和空燃比有关11、CFC-11和Halon1211d分子式分别为CFCl3和CF2ClBr12、大气中的CH4主要来自煤、石油、天然气的排放。13、大气中有哪些重要自由基?其来源如何?（产生：热裂解法、光解法、氧化还原法）大气中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2HO的来源：①O3的光解：O3＋ｈrＯ＋Ｏ2O+H2O2HO②HNO2的光解：HNO2+ｈrHO+NO③H2O2的光解：H2O2+ｈr2HO清洁大气中HO.来源是O3，污染大气来源是HNO3和H2O。HO2的来源：①主要来自醛特别是甲醛的光解H2CO+ｈrH+HCOH+O2+MHO2+MHCO+O2+MHO2+CO+M②亚硝酸酯的光解：CH3ONO+ｈrCH3O+NOCH3O+O2HO2+H2CO③H2O2的光解：H2O2+ｈr2HOHO+H2O2HO2+H2OR的来源：RH+OR+HORH+HOR+H2OCH3的来源：CH3CHO的光解CH3CHO+ｈrCH3+CHOCH3COCH3的光解CH3COCH3+ｈrCH3+CH3COCH3O的来源：甲基亚硝酸酯的光解CH3ONO+ｈrCH3O+NO甲基硝酸酯的光解CH3ONO2+ｈrCH3O+NO24 RO2的来源：R+O2RO214、叙述大气中NO转化为NO2的各种途径。①NO+O3NO2+O2②HO+RHR+H2OR+O2RO2NO+RO2NO2+RORO+O2R`CHO+HO2（R`比R少一个C原子）NO+HO2NO2+HO15、氮循环主要通过同化、氨化、硝化和反硝化等四个生物化学过程完成。16、分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应，大气光化学反应分为初级过程和次级过程。（光化学第一定律）当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂，即光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。其次，为使分子产生有效的光化学反应，光还必须被所作用的分子吸收，即分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。（光化学第二定律）光被分子吸收的过程是单光子过程，由于电子激发态分子的寿命<10-8s，在如此短的时间内，辐射强度比较弱的情况下，只可能单光子过程，再吸收第二个光子的几率很小。17、大气中重要吸光物质的光离解(1)O2、N2的光离解OhOONhNN22N2的光离解限于臭氧层以上(2)O3的光离O解hOO32（3）NO2的光离解NOhNOOOOMO223据称是大气中唯一已知O3的人为来源(4)HNO2、HNO3的光解初级过程HNOhHONO2HNOhHNO22次级过程HONOHNO2HOHNOHONO222HONOHNO235 HNO2的光解是大气中HO的重要来源之一。(5)甲醛的光离解初级过程HCHOhHHCOHCHOhHCO2对流层中由于有O2的存在，可进一步反应HOHOHCOOHOCO2222醛类光解是氢过氧自由基（H02·）的主要来源（6）卤代烃的光解如果有一种以上的卤素，则断裂的是最弱的键。CH3－F>CH3－H>CH3－Cl>CH3－Br>CH3－I18、含有NOx和CH化合物等一次污染物的大气，在阳光的照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。（控制：控制反应活性高的有机物的排放；控制臭氧的浓度）特征：蓝色烟雾，强氧化性，具有强刺激性，使大气能见度降低，在白天生成傍晚消失，高峰在中午。光化学烟雾形成的简单机制光化学烟雾形成反应是一个链反应，链的引发主要是NO2的光解。引发反N应O：hNOO2OOMOM23NOONOO322自由基传递：碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因：RHHOO2ROHO22RCHOHOO2RCOOHO22RCHOh2O2ROHOCO22HONONOHO22RONOO2NORO22RCOONONOROCO2222过氧酰基6 终止：HONOHNO23RCOONORCOONO2222RCOONORCOONO222219、说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。烷烃可与大气中的HO和O发生摘氢反应。RH+HOR+H2ORH+OR+HOR+O2RO2RO2+NORO+NO2RO+O2R`CHO+HO2RO+NO2RONO2另外：RO2+HO2ROOH+O2ROOH+ｈrRO+HO稀烃可与HO发生加成反应，从而生成带有羟基的自由基。它可与空气中的O2结合成相应的过氧自由基，由于它有强氧化性，可将NO氧化成NO2，自身分解为一个醛和CH2OH。如乙烯和丙稀。CH=CH+HOCH2CH2OHCH3CH=CH2CH3CHCH2OH+CH3CH(OH)CH2CH2CH2OH+O2CH2(O2)CH2OHCH2(O2)CH2OH+NOCH2(O)CH2OH+NO2CH2(O)CH2OHCH2O+CH2OHCH2(O)CH2OH+O2HCOCH2OH+HO2CH2OH+O2H2CO+HO2稀烃还可与O3发生反应，生成二元自由基，该自由基氧化性强，可氧化NO和SO2等生成相应的醛和酮。光化学反应的链引发反应主要是NO2的光解，而烷烃和稀烃均能使NO转化为NO2，因此烃类物质在光化学反应中占有很重要的地位。20、硫酸烟雾型污染：由于煤燃烧而排放出来的SO2颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。SO2转化为SO3的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化作用而加速，硫酸烟雾型污染属于还原性混合物，称还原性烟雾。SO2滴的催化氧化速度与金属离子浓度、PH、温度有关。21、硫酸烟雾（伦敦型烟雾）与光化学烟雾（洛杉矶烟雾）的比较：硫酸烟雾是还原型烟雾，发现较早，已出现多次，燃煤产生，冬季，低温高湿度弱光照，白天夜间连续；光化学烟雾是氧化型烟雾，发现较晚，汽车尾气，夏秋季，高温低湿度强光照，白天。7 22、二氧化硫的氧化：直接光氧化、被自由基氧化、被氧原子氧化23、酸雨：雨水的pH值约为5.6，可看作未受污染的大气降水的pH背景值，并作为判断酸雨的界限。影响酸雨形成的因素主要有：酸性污染物的排放及其转化条件。大气中NH3的含量及其对酸性物质的中和性。大气颗粒物的碱度及其缓冲能力。天气形势的影响。降水的化学组成：大气中固定成分、无机物、有机物、光化学反应物、不容物。酸雨化学组成：硫酸硝酸钙离子。锰铜矾催化。24、酸雨的主要成分是什么？其产生的主要机制？酸雨的主要危害有哪些？如何控制？酸雨中含有多种无机酸和有机酸，主要是硫酸和硝酸。酸雨多成于化石燃料的燃烧：⑴S→H2SO4S+O2（点燃）＝SO2SO2+H2O＝H2SO3（亚硫酸）2H2SO3+O2＝2H2SO4（硫酸）总的化学反应方程式：S+O2（点燃）＝SO22SO2+2H2O+O2＝2H2SO4⑵氮的氧化物溶于水形成酸：a.NO→HNO3（硝酸）2NO+O2＝2NO23NO2+H2O＝2HNO3+NO总的化学反应方程式：4NO++2H2O+3O2＝4HNO3b.NO2→HNO3总的化学反应方程式：4NO2+2H2O+O2＝4HNO3危害：酸雨可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；也会使土壤酸化，抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；可能危及人体健康。控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有：1、原煤脱硫技术2、优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。3、改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。4、对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。5.开发新能源，如太阳能，风能，核能，可燃冰等，25、CO2象温室的玻璃一样，允许太阳光中可见光照射到地面，并阻止地面重新辐射的红外光返回外空间，CO2起单向过滤器作用，大气中CO2吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。能引起温室效应的气体称温室气体。有二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、四氯化碳和氟氯烃CFC11，CFC12等都是温室气体。26、温室效应机理及危害？由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象。温室效应主要是由于现代8 化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳等温室气体进入大气造成的。二氧化碳等温室气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。它会带来以下列几种严重恶果：1)地球上的病虫害增加；2)海平面上升；3)气候反常，海洋风暴增多；4)土地干旱，沙漠化面积增大。27、为加强世界范围内温室气体的控制，1997年12月世界一百四十多个国家和地区通过的京都议定书协议于05年2月16日正式生效。28、消耗臭氧层物质(ODP)既有天然源，又有人工源。其人工源主要包括：哈龙、氟利昂、氟氯烃等物质臭氧层破坏的化学机理:平流层O2光解,臭氧层形成：（平流层中氮氧化物来源：一氧化二氮的氧化、超音速和亚音速飞机的排放、宇宙射线的分解，还有HOx.CIOx.）Ohv2O(243nm)22O2OM2OM233Oh2O总反应23臭氧的消耗：OhOO（光解）32OO2O32（生成O3的逆反应）当水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等进入平流层后加速O3的消耗，起到催化的作用。导致臭氧层破坏的催化反应过程：YOYOO32YOOYO2OO2O32总反应-Y直接参加破坏O3的催化活性物种，包括NOX、HOX·、ClOX·等29、大气：各种固体或液体均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，也是气溶胶体系。气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物（分散性、凝聚性、形成气溶胶性）。颗粒物的去除途径：干沉降、湿沉降干沉降：指颗粒物在重力作用下的沉降，或与其它物体碰撞后发生的沉降。湿沉降：是指通过降雨、降雪等降水过程而使大气颗粒物发生沉降的过程。其是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法。湿沉降包括雨除和冲刷两种机制。大气颗粒物的分类：总悬浮颗粒物（TSP）：粒径一般在100m以下。飘尘：长期漂浮在大气中、粒径小于109 m的悬浮物，又称为可吸入粒子。降尘：粒径大于10微米以上的、由于重力作用能沉降下来的微粒。可吸入粒子小于10m。30、大气颗粒物（分为无机颗粒物和有机颗粒物）的三模态：根据大气颗粒物按表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模，并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿。爱根核模（Dp<0.05μm)积聚模（0.05μm2μm)31、颗粒物的表面性质：成核作用、粘合、吸着成核作用：过饱和蒸汽在颗粒物表面凝结成液滴。粘合：粒子彼此相互间紧紧粘合或在固体表面上粘合，是小颗粒形成较大凝聚体最终沉降的过程。离子粘合，静电除尘。吸着：气体或蒸汽吸附在颗粒物表面（Adsorption）。32、有机污染物一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解和生物富集和降解等过程进行迁移转化。第三章水环境化学++2+2+---2-1、水中八大离子：K、Na、Ca、Mg、HCO3、NO3、Cl和SO4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PG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KH。[G(aq)]=KHPGKH－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)2--3、水体中可能存在的碳酸组分CO2、CO3、HCO3、H2CO3(H2CO3*)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10 数pE明确的热力学意义之后，就可以明确地表示不同电对在反应条件下供出或接受电子能力的相对大小。在一定温度下，pE与电极电位成直线关系，pE越大，电子活度越小，电极的氧化能力或接受电子的能力越强，供出电子能力越弱，pE与电子活度的关系同pH与H+活度的关系相似。pH亦称氢离子浓度指数，是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。pH值越趋向于0表示溶液酸性越强，反之，越趋向于14表示溶液碱性越强，pH=7的溶液为中性溶液。若水体的PE值高，有利于下列Cr、Mn在水体中迁移。13、腐殖质的组成：由生物体物质在土壤、水体和沉积物中经腐败作用后的分解产物，是一种凝胶性有机高分子物质。分为腐殖酸：溶于稀碱但不溶于酸的部分；富里酸：即可溶于碱又可溶于酸的部分；腐黑物：不能被酸和碱提取的部分。一般认为，当浓度较高时，金属离子与腐殖质的反应以溶解为主，当金属离子浓度较低时，则以沉淀和凝聚为主。14、沉淀物中重金属重新释放诱发因素：①盐浓度升高：碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来。②氧化还原条件的变化：有机物增多，产生厌氧环境，铁猛氧化物还原溶解，使结合在其中的金属释放出来。③pH值降低：氢离子的竞争吸附作用、金属在低pH值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解。④增加水中配合剂的含量：天然或合成的配合剂使用量增加，能和重金属形成可溶性配合物，有时这种配合物稳定性较大，以溶解态形式存在，使重金属从固体颗粒上解吸下来。15、凝聚过程：是在外来因素（如化学物质）作用下降低静电斥力，引力超过斥力时胶粒便合在一起。絮凝过程：借助于某种架桥物质（聚合物）联结胶体粒子，使凝结的粒子变的更大。简述胶体凝聚和絮凝之间的区别。答：絮凝——在胶粒或悬浮体内加入极少量的可溶性高分子化合物，可导致溶胶迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮状，这类沉淀称为絮凝物，这种现象呈絮凝作用。聚沉——胶体粒子聚集由小变大，最终导致粒子从溶液中析出的过程。高分子对溶胶的絮凝作用与电解质的聚沉作用完全不同，由电解质引起的聚沉作用缓慢，沉淀颗粒紧密、小；高分子的絮凝作用则是由于吸附了溶胶粒子以后，高分子化合物本身的链段旋转和运动，相当于本身的痉挛作用，将固体粒子聚集在一起而产生沉淀。16、生物富集：生物从周围环境（水体、土壤、大气）吸收并积累某种元素或难降解的物质，使其在有机体内的浓度超过周围环境中浓度，该现象称为生物富集。生物富集常用生物富集系数（BCF）表示，即生物体内污染物的浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值。17、水体富营养化：指在人类活动的影响下,生物所需的氮,磷等营养物质大量进入湖泊,河口,海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象.发生在海域时叫赤潮，发生在湖泊时叫水华。危害：1使水味变得腥臭难闻2降低水体的透明度3影响水体的溶解氧4向水体释放有毒物质5影响供水水质并增加制水成本6对水生生态的影响，在正常情况下,湖泊水体中各种生物都处于相对平衡的状态.但是,一旦水体受到污染而呈现富营养状态时,水体的这种正常的生态平衡就会被扰乱,某些种类的生物明显减少,而另外一些生物种类则显著增加.这种生物种类演替会导致水生生物的稳定性和多样性降低,破坏了湖泊生态平衡.措施：1控制外源性营养物质输入①制订营养物质排放标准和水质标准.②根据湖泊水环境磷容量,实施总量控制.11 ③实施截污工程或者引排污染源④合理使用土地,最大限制地减少土壤侵蚀,水土流失与肥料流失.2减少内源性营养物质负荷①生物性措施：是指利用水生生物吸收利用氮,磷元素进行代谢活动这一自然过程达到去除水体中氮,磷营养物质目的的方法.②工程性措施：工程性措施主要包括挖掘底泥沉积物,进行水体深层曝气,注水冲稀等.③化学方法：包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻等.对那些溶解性营养物质如正磷酸盐等,采用往湖中投加化学物质使其生成沉淀而沉降.而使用杀藻剂可杀死藻类,这适合于水华盈湖的水体.藻类被杀死后,水藻腐烂分解仍旧会释放出磷,因此,死藻应及时捞出,或者再投加适当的化学药品,将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降.18、光解作用：光解反应能够使有机物结构发生不可逆转地改变，其对水环境有机污染物归趋有重要影响。光解过程主要有直接光解和间接光解，间接光解又包含敏化光解和氧化光解。直接光解指化合物本身直接吸收太阳能而发生的分解反应；间接光解指由其它化合物吸收光子生成多种活性物种，进而引发有机物发生光化学反应的过程。敏化光解即水体中天然物质被阳光激发后又将其激发能转移至化合物而使其分解的反应；氧化反应是指阳光辐射产生的强氧化自由基等中间体与化合物作用而发生的转化反应。19、微生物代谢途径：（1）通过酶催化的亲核水解反应（2）利用氧的亲电行为的氧化反应（3）通过氢化物亲核行为或还原金属的还原反应（4）加成反应或自由基H提取和富马酸加成反应20、降水中主要的阴离子有硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子。*2-21、pHpK210.33时，溶液中主要以CO3为主；pH介于pK1与pK2之间-时，溶液中主要以HCO3为主。22、金属污染物：Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu、Zn、Tl、Ni、Be23、环境中某一重金属的毒性与其游离金属离子浓度、配合作用、和化学性质有关。24、TN、TP总磷、总氮和COD常衡量水体富营养化的指标。25、水体的自净作用可分为物理作用、化学作用和生物作用。+2++26、pE–pH图：在高H活度，高电子活度的酸性还原介质中，Fe为主要形态。（酸性还原性介质）；在高H活3+度，低电子活度的酸性氧化介质中,Fe为主要形态。（酸性氧化性介质）；碱性氧化介质，Fe(OH)3(S)为主要形态；碱性还原介质，Fe(OH)2(S)为主要形态。--2---2--27、天然水体中重要的无机配体有：OH、Cl、CO3、HCO3、F、S、CN、NH328、不易水解的有机污染物：烷烃烯烃芳香烃硝基苯杂环化合物PCBs醇类醚类羧酸易水解的有机污染物：卤代烷烃酰胺胺羧酸酯氨基甲酸盐环氧化物腈类有机磷酸酯尿素类磺酸酯酐29、简述有机配位体对水体中重金属迁移的影响。答：水溶液中共存的金属离子和有机配位体经常生成金属配合物，这种配合物能够改变金属离子的特征从而对重金属离子的迁移产生影响，起通过影响颗粒物对重金属的吸附和影响重金属化合物的溶解度来实现。30、碳水化合物生化水解最终产物为丙酮，在氧气充足时，能进一步分解为CO2和H2O。31、适用于水体颗粒物对污染物吸附的等温式有G=KC、G=G°C/(A+C)两种方程。其中G=G°C/(A+C)可求饱和吸附量。32、有机物的辛醇-水分配系数常用Kow表示。12 第四章土壤环境化学1、土壤圈：处于岩石圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长繁殖的能力。是联系有机界和无机界的中心环节，还具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。主要元素O、Si、Al、Fe、C、Ca、K、Na、Mg、Ti、N、S、P等。2、土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。其本质属性是具有肥力土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。土壤矿物质：是岩石经过物理和化学风化的产物，由原生矿物和次生矿物构成。土壤有机质：土壤中含碳有机物的总称，是土壤形成的标志，土壤肥力的表现。土壤水分：来自大气降水和灌溉土壤中的空气：成分与大气相似，不连续，二氧化碳比氧气多。3、土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定，称为土壤的缓冲性能。4、土壤中存在着由土壤动物、土壤微生物和细菌组成的生物群体。5、典型土壤随深度呈现不同层次，分别为覆盖层、淋溶层、淀积层和母质层。6、土壤的显著特点是具有：隐蔽性、潜在性和不可逆性。7、岩石化学风化分为氧化、水解和酸性水解三个过程。8、什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？+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。+3+（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Al。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。根据测定潜性酸度的提取液不同，可分为代换性酸度、水解性酸度：代换性酸度：用过量的中性盐（KCl、NaCl+3+等)淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H、Al离子交换。用强碱弱酸盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体吸+3+附的H、Al离子代换出来，同时生成弱酸，此时测定该弱酸的酸度称水解性酸度。一般水解性酸度高于代换性酸度，3＋代换性酸度只是水解性酸度的一部分。吸附性铝离子（Al）是大多数酸性土壤中潜性酸酸主要来源，而吸附性氢离子则是次要来源。潜性酸度远大于活性酸度。9、土壤胶体的性质（1）土壤胶体具有极大的比表面积和表面能（2）土壤胶体的电性土壤胶体微粒一般带负电荷，形成一个负离子层（决定电位离子层），其外部由于电性吸引而形成一个正离子层（反离子层或扩散层），即合称双电层。（3）土壤胶体的凝聚性和分散性土壤胶体的凝聚性主要取决于其电动电位的大小和扩散层的厚度2233常见阳离子凝聚力的强弱顺序：NaKNHHMgCaAlFe410、影响阳离子交换吸附的因素：电荷数,离子半径,水化程度不同土壤的阳离子交换量不同，不同种类的胶体的阳离子交换量顺序：13 有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭土>水合氧化铁、铝土壤质地越细，阳离子交换量越高土壤胶体中SiO2/R2O3比值越大，阳离子交换量越高pH值下降，阳离子交换量降低3++2+2+++11、可交换阳离子分两类：致酸阳离子（Al、H）和盐基阳离子（Ca、Mg、K、Na等）。盐基饱和度：可交换性盐基总量盐基饱和度（%）100阳离子交换量交换量的单位：厘摩尔/每千克土(cmol/kg)12、土壤的缓冲作用土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其它有机酸及其盐类，构成很好的缓冲体系。a土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲能力越强；b代换量相当时，盐基饱和度越高，土壤对酸的缓冲能力越大；反之，盐基饱和度减小，土壤对碱的缓冲能力增加。-3+铝离子对碱的缓冲作用：带有OH基的铝离子容易聚合，聚合体愈大，中和的碱愈多,pH>5.5，Al失去缓冲作用。一般土壤缓冲能力的大小顺序是：腐殖质土﹥黏土﹥砂土。13、Eh>300mv，氧体系起主要作用，土壤处于氧化状态；Eh<300mv，土壤有机质起主要作用，还原状态；影响Eh的因素（1）土壤通气情况（2）pH值：受氧体系支配，pH下降则Eh上升（3）有机质状况：有机质分解时形成大量还原性物质（4）无机物状况：还原性或氧化性物质的含量（5）根系代谢所分泌的有机酸的RedoxEh对土壤性质的影响：Eh在200-700mv时，养分供应正常；Eh>700mv,有机质被氧化，迅速分解，养分贫乏；--+Eh在400-700mv时,氮素以NO3存在；Eh<400mv,反硝化发生；Eh<200mv,NO3消失，出现大量NH4；Eh<-200mv,H2S产生氧化使土壤酸化，还原使土壤碱化14、土壤污染：当各种污染物通过各种途径输入土壤其数量超过了土壤的自净能力，并破坏了土壤的功能和影响了土壤生态系统的平衡，称为土壤污染来源：（1）污水灌溉；（2）固体废弃物污染；（3）大气沉降（酸雨、放射性元素、有机污染物）；（4）农业污染（农药、化肥）污染的类型：重金属污染；有机污染物；放射性物质；有害生物污染；其它污染（如酸雨）特点：隐蔽性、累积性、复杂性危害：影响植物生长、影响土壤微生物、危害土壤动物、污染水体、食物和大气15、土壤的理化性质主要包括pH值、土壤质地、土壤氧化还原电位、有机质含+量、CEC（阳离子交换容量）等。（1）一般来说，土壤pH越低，H越多，重金属被解吸的越多，其活动性就越强，从而加大了土壤中的重金属向生物体内迁移的数量。（2）一般来说，质地粘重的土壤对重金属的吸附力强，降低了重金属的迁移转化能力。（3）一般来说，在还原条件下，很多重金属易产生难溶性的硫化物，而在氧化条件下，溶解态和交换态含量增加。（4）有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质含量低的土壤。16、在旱地土壤中，镉的主要存在形式是CdCO3。土壤中铬是以CdCO3、Cd(PO4)2、Cd(OH)2、Cd四种形态存在14 17、土壤淹水条件下，镉的迁移能力增强。砷对植物危害小。18、影响土壤酸碱性主要有氧化作用和还原作用，其中氧化作用使土壤酸性增加。19、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。20、不同种类的重金属，由于其物理化学行为和生物有效性的差异，在土壤和农作物系统中迁移转化规律明显不同。重金属的存在形态，可分为交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态。交换态的重金属（包括溶解态的重金属）迁移能力最强，具有生物有效性（又称有效态）。土壤中各类胶体的吸附顺序为：氧化锰＞有机质＞氧化铁＞伊利石＞蒙脱石＞高岭石。重金属在土壤——植物系统中的迁移过程与重金属的种类、浓度、及在土壤中的存在形态，植物种类、生长发育期、复合污染、施肥等有关。21、土壤重金属污染的防治措施。答：①控制农药的适用②合理适用化学肥料③加强污染物的监测和管理④排土、客土改良⑤施加抑制剂22、重金属污染的特点是？举例说明水体中金属迁移转化的影响因素。答：特点——难分解、易富集、植物对各种金属的需求的差别很大、生物效应明显、污染危害与存在形态有关。影响因素：悬浮物对金属的吸附作用、金属化合物的溶解度、金属的物理化学性质、水体PH。23、以下可以诱发重金属从沉积物中释放出来因素是：…………PH降低、增加水中配合剂的含量、改变氧化还原条件24、土壤对农药的吸附作用可分为静电吸附、离子交换吸附和专属吸附。25、土壤有机质的来源有树脂、腐殖质、腐黑物26、土壤中农药的迁移的主要方式是通过扩散和质体流动。农药在田间中的损失主要途径是挥发。影响农药在土壤中扩散的主要影响因素：1）土壤水分的含量2）土壤吸附的影响3）土壤的紧实度4）温度5）气流速6）农药种类。影响质体流动最重要的是农药与土壤之间的吸附，吸附最强者移动最困难。27、有机化合物的吸附中，存在两种主要机理：一是分配作用，即在水溶液中，土壤有机质对有机化合物的溶解作用；二是吸附作用，即在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用，或干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用。低浓度有机物在土壤上呈非线性吸附。橡胶态对有机物吸附速率较慢，呈线性、非竞争吸附；玻璃态对有机物吸附速率较快，呈非线性、竞争吸附；第五章生物体内污染物质的运动和毒性15 1.生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成的、厚度为75-100Å的流动变动复杂体。2.被动扩散（浓度扩散）：扩散速率与生物膜两侧该物质的浓度梯度以及该物质的脂溶性直接相关；不耗能，无特异性选择(因为无载体参与)，无竞争性抑制。被动扩散是指脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧扩散通过有类脂层屏障的生物膜。3.被动易化扩散（从高浓度到低浓度，不耗能）4.主动转运（从低浓度到高浓度，耗能）5.吸收：污染物质从机体外，通过消化道、呼吸道或皮肤，通透体膜进入血液的过程：消化管是吸收污染物质最主要的途径；呼吸管是吸收大气污染物的主要途径；皮肤吸收是不少污染物质进入机体的途径。6.污染物以被动扩散为主要的转运方式7.血-脑屏障：位于脑部毛细血管壁。污染物能否进入脑部取决于其脂溶性8.接合的两种方式：共价接合--不可逆；非共价接合--可逆9.生物积累=生物富集+生物放大10.生物转化：第一阶段反应：引入极性基团–氧化、还原、水解；第二阶段反应：结合反应11.酶催化作用的特点：催化专一性高；酶催化效率高；酶催化需要温和的外界条件。酶促反应速率的影响因素有pH、温度和抑制剂。12.糖类的微生物降解途径：多糖水解成单糖；单糖酵解成丙酮酸；丙酮酸的转化。13.脂肪的微生物降解途径：脂肪水解成脂肪酸和甘油；甘油的转化；脂肪酸的转化。14.有毒有机物质生物转化的主要反映类型如下：氧化反应类型；还原反应类型；水解反应类型；结合反应类型。15.根据半数致死量，一般将化学物质的急性毒性分成4级。16.污染物进入中枢神经系统需跨越致密毛细血管壁，该组织被称为血脑屏障。17.污染物在动物体内主要的蓄积部位：血浆蛋白、脂肪、骨骼。18.苯并芘（a）的致癌机理主要是形成芳基碳正离子，与DNA碱基中的氮或氧结合，使之芳基化，导致DNA基因突变。19.生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内超过周围环境中浓度的现象。20.碳原子数大于1的正烷烃，其微生物降解的途径有三种：末端氧化、次末端氧化和双端氧化。21.甲烷发酵是指有机酸、醇等化合物在细菌作用下，被转化为乙酸和氢气，进而经产甲烷菌作用产生甲烷。22.下列烃类化合物中，最难被微生物降解的是苯。23.下列芳香族化合物中，最难被微生物降解的是二氯甲苯。24.LD50表示的是半数致死剂量。25.两种毒物死亡率分别是M1和M2，其联合作用的死亡率M《M1+M2，这种联合作用属于拮抗作用第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应1.PHA在紫外光照射下很容易光解和氧化。也可以被微生物降解。16 2.气相汞的最后归趋是进入土壤和海底沉积物。3.无机砷可以抑制酶的活性，三价无机砷可以与蛋白质的巯基反应。4.含氢卤代烃与HO.自由基的反应是它们在对流层中消除的主要途径。5.Hg的生物甲基化途径是：辅酶甲基钴胺素把甲级负离子传递给Hg2+（CH3Hg+），本身变为水合钴胺素，后者再经过还原失水变为五配位一价钴胺素，最后，辅酶甲基四叶氢酸将甲基正离子转于五配位谷氨酸，完成甲基谷氨酸的再生，使Hg的甲基化继续进行。6.下列砷化物中，无毒性的是（CH3）3AsCH2COO-。7.下列PCBs中，最不易被生物降解的是六氯联苯。8.表面活性剂含有很强的吸附作用，容易使不溶于水的物质分散于水体，而长期随水流迁移。9.能对人类、畜禽、鱼类或其他生物体显示体内毒性的那些环境污染物叫做环境毒物。10.急性毒作用一般以半数有效剂量(ED50）或半数有效浓度（EC50）表示，即毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用所需要的毒物的剂量或浓度。11.半致死量（浓度）：指经口喂食受试动物,当喂量不大于50mg/kg(体重),而食后48小时内有半数死亡时,则该试物为毒物。12.存在于水体中的环境毒物:重金属、有机农药、多氯联苯、增塑剂、表面活性剂、酚、醛、放射性元素等。13.存在于土壤中:重金属、有机农药、表面活性剂、化肥等其他有机污染物。14.物理性环境毒物：存在于环境中的放射性核素和电磁波的致电离辐射,也称物理毒性因。15.某一毒物在有机体某个部位蓄积的能力或是有机体的代谢转化以至排出体外的能力，可用生物半衰期来衡量。16.有毒重金属：非人体必需又有害的重金属元素和化合物，在人体中只有少量存在但对正常代谢作用产生灾难性的影响17.在低汞污染水平下．当pH＜7时，主要产生甲基汞；在高汞污染水平下，当pH≥7时，主要产生二甲基汞18.影响汞甲基化的环境因素：氧气条件、pH值、硫化物的存在、汞的甲基化过程还与污泥里微生物数量、营养物质多少及温度等都有关系。19.有机蒸汽毒物：烃类：甲烷、乙烯、丁烷、丁二烯、二氯乙烷；醛酮类：甲醛、丙酮芳烃：甲苯、乙苯、对氯二苯（防虫剂）;其他：卤代烃、醇、酸、过氧乙酰基硝酸酯（PAN）。20.苯系物（苯、甲苯、二甲苯）21.有机卤代物：一氯甲烷（CH3Cl）、氟里昂四氯化碳（CCl4）、多氯联苯（PCBs）、多环芳烃(PAH)、表面活性剂、持久性有机污染物(POPs)。22.“三致”性毒物：致癌性、致畸性、致癌性23.几种主要的环境激素类污染物：二噁英、双酚A（2,2-双对羟苯基丙烷）、滴滴涕、滴滴滴和滴滴伊（有机氯农药）、甲氧DDT、反式氯丹、顺式氯丹24、甲基钴氨素是金属甲基化过程中甲基基团的重要生物来源。汞及其化合物特别容易挥发。有机汞>无机汞。有机汞中甲基汞、苯基汞挥发性最大；无机汞中碘化汞挥发性最大、硫化汞挥发性最小。只有甲基汞、乙基汞和丙基汞17 为水俣病的致病性物质。4个以上的烷基并不是水俣病的致病物质。汞的甲基化即可在厌氧条件下发生，也可在好氧条件下发生。在厌氧条件下。主要转化为二甲基汞。-2--25、三价无机砷毒性高于五价无机砷。水体中砷的存在形态：H2AsO4、HAsO4、H3AsO3和H2AsO3。表层水体，溶解-2-3-氧浓度高，pE值高。pH4~9，砷主要以H2AsO4、HAsO4存在（v）pH>12.5，砷主要以AsO4存在。在pE<0.2，pH>4的-水环境中，主要以H3AsO3和H2AsO3存在。3-3-A.土壤中As大部分与土壤胶体相结合，呈吸附状态，且吸附牢固，呈现为AsO4、AsO3阴离子。3+3+2+2+3-B.水溶性As易与土壤中Fe、Al、Ca、Mg等离子生成难溶性砷化物(与PO4相似)。土壤的氧化还原电位（Eh）和pH值对土壤中砷的溶解度有很大的影响。3－3－土壤Eh降低，pH升高，砷的溶解度增大。因为AsO4逐渐被还原为AsO3，同时pH值升高，土壤胶体所带的正电荷减少，对砷的吸附能力下降。浸水土壤中可溶态砷含量比旱地土壤中的高。浸水土壤中生长的作物的砷含量也较高。26、持久性有机污染物是一系列在环境中长期残留和长距离迁移，具有脂溶性和生物蓄积性，对人类和野生动植物有高毒的含碳化合物。显著特性：持久性/长期残留性、生物蓄积性、半挥发性、高毒性、长距离迁移性。27、多氯联苯PCBs转化途径主要是光化学分解和生物降解。联苯的氯代程度越高越难于生物降解。表面活性剂是分子中同时存在亲水性和疏水性基团的物质，它能显著地改变液体表面张力两相界面间张力，具有良好的乳化、破乳、分散、增溶等作用。28、表面活性剂的分类：阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂。《环境化学》课后习题解答第一章绪论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；18 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。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、RO2HO的来源：①O3的光解：O3＋ｈrＯ＋Ｏ2O+H2O2HO②HNO2的光解：HNO2+ｈrHO+NO③H2O2的光解：H2O2+ｈr2HOHO2的来源：①主要来自醛特别是甲醛的光解H2CO+ｈrH+HCOH+O2+MHO2+MHCO+O2+MHO2+CO+M②亚硝酸酯的光解：CH3ONO+ｈrCH3O+NOCH3O+O2HO2+H2CO③H2O2的光解：H2O2+ｈr2HOHO+H2O2HO2+H2OR的来源：RH+OR+HORH+HOR+H2OCH3的来源：CH3CHO的光解CH3CHO+ｈrCH3+CHOCH3COCH3的光解CH3COCH3+ｈrCH3+CH3COCH3O的来源：甲基亚硝酸酯的光解CH3ONO+ｈrCH3O+NO甲基硝酸酯的光解CH3ONO2+ｈrCH3O+NO2RO2的来源：R+O2RO29.叙述大气中NO转化为NO2的各种途径。①NO+O3NO2+O2②HO+RHR+H2OR+O2RO2NO+RO2NO2+RORO+O2R`CHO+HO2（R`比R少一个C原子）NO+HO2NO2+HO13.说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。烷烃可与大气中的HO和O发生摘氢反应。RH+HOR+H2ORH+OR+HOR+O2RO2RO2+NORO+NO2RO+O2R`CHO+HO2RO+NO2RONO2另外：RO2+HO2ROOH+O2ROOH+ｈrRO+HO19 稀烃可与HO发生加成反应，从而生成带有羟基的自由基。它可与空气中的O2结合成相应的过氧自由基，由于它有强氧化性，可将NO氧化成NO2，自身分解为一个醛和CH2OH。如乙烯和丙稀。CH=CH+HOCH2CH2OHCH3CH=CH2CH3CHCH2OH+CH3CH(OH)CH2CH2CH2OH+O2CH2(O2)CH2OHCH2(O2)CH2OH+NOCH2(O)CH2OH+NO2CH2(O)CH2OHCH2O+CH2OHCH2(O)CH2OH+O2HCOCH2OH+HO2CH2OH+O2H2CO+HO2稀烃还可与O3发生反应，生成二元自由基，该自由基氧化性强，可氧化NO和SO2等生成相应的醛和酮。光化学反应的链引发反应主要是NO2的光解，而烷烃和稀烃均能使NO转化为NO2，因此烃类物质在光化学反应中占有很重要的地位。19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。20答（1）依据大气颗粒物按表面积与粒径分布关系得到了三种不同类型的粒度模，并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿，即爱根核模，积聚模，粗粒子模。爱根模：Dp＜0.05μM积聚模：0.05＜Dp＜2μM粗粒子模：Dp＞2μM。第三章水环境化学（P195）4.(1)查表知pH=6.5时,α=1.710CT=[碱度]×α=1.6×1.710mmol/l=2.736mmol/l。设加入的Na2CO3为nmmol/l查表知：当pH=8.0时,α`=1.018CT`=CT+n----------(1)CT`=[碱度]`×α`--------(2)[碱度]`=1.6+2n--------(3)由(1)、（2）和（3）解得：n=1.07mmol/l。（2）∵加入NaOH后CT不变CT2.736[碱度]2.688mmol/L1.028碱度的增加值就应是加入的NaOH的量。△A=[碱度]`－[碱度]=2.688－1.6=1.088mmol/l--5.解:当pH=7.00时,CO3的浓度与HCO3的浓度相比可以忽略,查表pH=7.00时,α=1.224,--3则[HCO3]=[碱度]=2.00×10mol/l/l。+--7[H]=[OH]=10mol/l。※+--7-3-7-4[HCO3]=[H][HCO3]/K1=1.00×10×2.00×10/(4.55×10)=4.49×10mol/l。--+-11-3-7-7[CO3]=K2[HCO3]/[H]=4.69×10×2.00×10/(1.00×10)=9.38×10mol/l。6.解:查表pH=7.5时,α1=1.069,pH=9.0时,α2=0.9592;CT1=[碱度]×α1=6.38×1.069=6.82mmol/lCT2=[碱度]×α2=0.80×0.959=0.767mmol/l;20 CT1CT26.820.77混合后C3.79mmol/LT226.380.80[碱度]3.59mmol/L2CT3.791.005查表知pH=7.58[碱度]3.597.解：由题意知[Fe3+]+[Fe(OH)2+]+[Fe(OH)+-42]=1.00×10mol/l；（1）[Fe(OH)2+][H+]/[Fe3+]=8.9×10-4(2)[Fe(OH)++23+-72][H]/[Fe]=4.9×10(3)3333KW[Fe][OH][Fe]K3SP[H]查表知Fe(OH)-383的KSP=3.2×10代入(1)得[H+]=1.9×10-3mol/l(∵pH=2.72)∴[Fe3+]=3.2×104[H+]3=3.2×104×1.9×10-3×3=6.24×10-5mol/l；[Fe(OH)+-73++2-7+3-3-3-62]=4.9×10[Fe]/[H]=4.9×10KSP[H]/KW=15.68×10×1.9×10=8.47×10mol/l；[Fe(OH)2+]=8.9×10-4[Fe3+]/[H+]=8.9×10-4K+23-32-5SP[H]/KW=28.48×(1.9×10)=2.92×10mol/l。19.解：Hg2++2H+-6..32O=2H+Hg(OH)2lgK=-6.3得:K=10206.32[H][Hg(OH)2210[Hg]K得[H]（1）20[Hg][Hg(OH)]2由物料守恒得：[Hg2+]+[Hg(OH)0-52]=1.0×10mol/l(2)由电荷守恒得：[H+]+2[Hg2+]=[ClO--4]+[OH]∵Hg2+水解体系显酸性,∴[OH-]＜10-7,与[ClO-4]的浓度相比可忽略不计。可得：[H+]+2[Hg2+]≈[ClO--54]=2×10（3）（1）、（2）、（3）联立求解得：[H+]=10-4.7；则pH=-lg[H+]=-lg10-4.7=4.7。21.解：已知PbCO2----23(S)+HT=PbT+HCO3K=4.06×102PbT][HCO3][HT][HCO3]可得:K（1）；由（1）可得：（2）2[HT][PbT]K23[HT][HCO3]1.2510由（2）得：2.99%223[PbT][HT]K[HCO]4.06101.2510325.解：∵水中的溶解氧为：0.32mg/l,故其pO52=0.32×10Pa天然水的pE=20.75+lg{(pO50.25+2/1.103×10)×[H]}=20.75+lg{(0.32×105/1.103×105)0.25×1.0×10-7}=20.75+(-0.54－7)=13.21。氧化还原式：1/2O+-7－02+2H(10mol/l)+2e=H2OE=0.815V根据Nernst方程式，上述反应可写成：02.303RT[Red]EElghnF[O]x在湖中H2O可看作是常量,lg([Red]/[Ox]),在方程中为1。00nEFnE根据lgK2.303RT0.069得：F=2.303RT/0.059,将E0=0.815和F=2.303RT/0.059代入Nernst方程式得:21 E0h=E－0.059/2=0.815－0.03=0.785V27.解：（1）SO2-+-4+9H+8e=HS+4H2O（t）∵▽G0=12.6－237.2×4+742.0=－194.2(kj)又∵▽G0=－2.303nRT(pE0)00G194.2pE4.252.303nRT2.30388.314298[HS]K298[SO][H][e]4∵lgK=lg[HS-]－lg[SO2-984]－lg[H+]－lg[e]又∵lgK=npE08pE0=lg[HS-]－lg[SO2-4]+9×10.0+8pE∴lg[HS-]－lg[SO2-4]+8pE=8×4.25－90=－56[HS-]+[SO2--44]=1.0×1010当pE＜＜pE0时,溶液给出电子的倾向很高。∴[HS-]≈C=1.0×10-4mol/l。总∴lg[HS-]=－4.0由(1)得lg[SO2-4]=52+8pE。20当pE＞＞pE0时,溶液接受电子的倾向很强。∴[SO2--44]≈C总=1.0×10mol/l。∴lg[SO2--4]=－4.0由(1)得lg[HS]=-60－pE。29.解：已知苯并[a]芘Kow=106Koc=0.63Kow=0.63×106=6.3×105Kp=Koc[0.2(1－f)XSf4OC+fXOC]=6.3×[0.2(1－0.7)×0.05+0.70×0.10]=4.6×1030.解：已知K+-8.4-7a=0,[H]=10Kn=1.6Kb=4.9×10K++-7-5.6-1h=Ka[H]+Kn+KbKw/[H]=0+1.6+4.9×10×10=1.6(d)32.解：Koc=0.63KowKp=Koc[0.2(1－f)XSf5[0.2(1－0.70)×0.02+0.70×0.05]=6.84×103OC+fXOC]=0.63×3.0×10CTCW1KCPPCW110.42W63C1KC12.00106.8410TPP+--86-6-1Kh=Kn+αw(KA[H]+KB[OH])=0.05+0.42×(1.7×10+2.6×10×10)=1.14(d)K=K-1Th+Kp+KB=1.14+24×0.02+0.2=1.82(d)。33.解：4Q0q5001010500L22.1205Qq216000010由Tomas模型知：L=L330exp[-（k1+k3）x/u]=22.12exp[-(0.94+0.17)×6×10/4.6×10]=19.14mg/l。21600008.95C8055mg/L05216000010查表知:13℃时,C饱和=10.60mg/l；14℃时，C饱和=10.37mg/l。22 由间插法计算13.6℃时的C饱和。（1）10.60－(10.60－10.37)×6/10=10.46(2)10.37+(10.60－10.37)×4/10=10.46D0=C饱和－C0=10.46－8.55=1.91(mg/l)D=D0exp(-k2x/u)－[k1L0/(k1+k3-k2)][exp{-(k1+k3)x/u}－exp(-k2x/u)]=1.91×exp{-(1.82×6)/46}－[(0.94×22.12)/(0.94+0.17－1.82)][exp{-(0.94+0.17)×6/46}－exp(-1.82×6/46)=3.7mg/l。第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性1.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2.38×10-2h-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态浓度95%时所需的时间。（788.2；5.24d）解：∵A在鱼体内的起始浓度为零，且在水中的浓度可视为不变，相当于t→∞时，BCF=Cf/Cw=ka/ke∴BCF=k-2a/ke=18.76/2.38×10=788.2；kCkCaWaWC[1exp(kt)]稳态浓度为fekkeekCkCaWaW0.95[1exp(kt)]ekkee得：0.95=1－exp(-2.38×10-2t)0.05=exp(-2.38×10-2t)两边取ln得：-2.996=-2.38×10-2t,解得：t=125.88(h)=5.25(d)。2.(1)CO2；(2)CH3COOH；(3)NH3；(4)CoASH;(5)H2O；(6)CH3COSCoA；(7)HOOCCH2-COCOOH；(8)H-2O；(9)CoASH；(10)CH2COOH；(11)三羧酸循环；（12）NO2；（13）硝化。HOCCOOHCH2COOH1.土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物。2.物体表面的分子与该物体内部的分子所处的条件是不相同的。物体内部的分子在各方面都与它相同的分子相接触，受到的吸引力相等；而处于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，3.即合称为双电，决定电位层与液体间的电位差通常叫做热力电位，在一定的胶体系统内它是不变的；4.在非活动性离子层与液体间的电位差叫电动电位，它的大小视扩散层厚度而定，随扩层厚度增大而增加。5.由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。在土壤溶液中，胶体常常带负电荷，即具有负的电动电势，所以胶体微粒又因相同电荷而互相排斥，电动电位越高，胶体微粒呈现出的分散性也越强。影响土壤凝聚性能的主要因素是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度，在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价交换，称为离子交换土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，胶体具有吸附性的原因是什么？物体表面的分子与该物体内部的分子所处的条件是不相同的。物体内部的分子在各方面都与它相同的分子相接触，受到的吸引力相等；而处于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，表面分子具有一定的自由能，即表面能。物质的比表面积越大，表面能也越大。吸附性能越强当土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种土壤为盐基不饱和土壤。在土壤交换性阳离子中，盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度：细胞壁对金属离子的固定作用不是植物的一个普遍耐性机制植物对重金属污染产生耐性由植物的生态23 学特性、遗传学特性和重金属的物理化学性质等因素所决定，土壤中污染物主要是通过植物根系根毛细胞的作用积累于植物茎、叶和果实部分。由于该迁移过程受到多种因素的影响，污染物可能停留于细胞膜外或穿过细胞膜进入细胞质。16.污染物由土壤向植物体内迁移的方式主要包括被动转移和主动转移两种。17.现已证明，MT是动物及人体最主要的重金属解毒剂。18.农药在土壤中的迁移主要是通过扩散和质体流动两个过程。在这两个过程中，农药的迁移运动可以蒸汽的和非蒸汽的形式进行。风速、湍流和相对湿度在造成农药田间的挥发损失中起着重要的作用。生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成一般，脂/水分配系数越大，扩散系数也越大，而容易扩散通过生物膜。机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。物质在生物作用下经受的化学变化，称为生物转化或代谢。生物转化、化学转化和光化学转化构成了污染物质在环境中的三大主要转化类型。酶是一类由细胞制造和分泌的，以蛋白质为主要成分的，具有催化活性的生物催化剂。在酶催化下发生转化的物质称为底物或基质酶催化作用的三个特点：(1).催化具有专一性一种酶只能对一种底物或一种底物起催化作用，促进一定的反应，生成一定的代谢产物。(2).酶催化效率高一般酶催化反应的速率比化学催化剂高107—1013倍。(3).酶催化需要温和的外界条件如强酸、强碱、高温等都能使酶催化剂失去活性。受氢体如果为细胞内的分子氧，就是有氧氧化，而若为非分子氧的化合物就是无氧氧化。就微生物来说，好氧微生物进行有氧氧化，厌氧微生物进行无氧氧化。环境中污染物质的微生物转化速率，决定于物质的结构特征和微生物本身的特征，同时也与环境条件有关。毒理学把毒物剂量(浓度)与引起个体生物学的变化，如脑电、心电、血象、免疫功能、酶活性等的变化称为效应；把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。阈剂量(浓度)是指在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量(浓度)。最高允许剂量(浓度)是指长期暴露在毒物下，不引起机体受损害的最高剂量(浓度)。24'