環(huán)境化學(xué)戴樹桂(完整版)_課后習(xí)題答案-預(yù)覽頁
【正文】 CO3 + H+ pK1=HCO3 CO32 + H+ pK2=其中 K1=[HCO3][H+] / [H2CO3*] ，K2=[CO32][H+] / [HCO3]用α0、α1和α2分別表示三種碳酸化合態(tài)在總量中所占比例，得下面表達(dá)式α0= [H2CO3*]/{[H2CO3*] + [HCO3] + [CO32]}α1= [HCO3]/{[H2CO3*] + [HCO3] + [CO32]}α2= [CO32 ]/{[H2CO3*] + [HCO3] + [CO32]}把KK2的表達(dá)式代入以上三式，得α0= (1 + K1/[H+] + K1K2/[H+]2)1α1= (1 + [H+]/ K1 + K2/ [H+] )1α2= (1 + [H+]2/ K1K2 + [H+]/ K2)1設(shè)CT = [H2CO3*] + [HCO3] + [CO32]，則有[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）開放體系中CO2在氣相和液相之間平衡，各種碳酸鹽化合態(tài)的平衡濃度可表示為PCO2和pH的函數(shù)。PCO2= (K1/[H+])KH而對(duì)于開放體系CT、[HCO3]、[CO32]均隨pH值改變而變化，但[H2CO3*]總保持與大氣相平衡的固定數(shù)值。（1）表面吸附：由于膠體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。該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不受溫度影響，交換能力與溶質(zhì)的性質(zhì)、濃度和吸附劑的性質(zhì)有關(guān)。項(xiàng)目專屬吸附非專屬吸附發(fā)生吸附的表面凈電荷的符號(hào)、0、+金屬離子所起的作用配位離子反離子吸附時(shí)所發(fā)生的反應(yīng)配位體交換陽離子交換發(fā)生吸附時(shí)要求體系的pH值任意值＞零電位點(diǎn)吸附發(fā)生的位置內(nèi)層擴(kuò)散層對(duì)表面電荷的影響負(fù)電荷減少，正電荷增加無動(dòng)力學(xué)可逆性不可逆慢過程快速可逆4．已知Fe3+與水反應(yīng)生成的主要配合物及平衡常數(shù)如下：Fe3+ + H2OFe(OH)2+ + H+ lgK1＝ Fe3+ + 2H2OFe(OH)2+ + 2H+ lgK2＝ Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH lgKso＝ 38Fe3+ + 4H2OFe(OH)4 + 4H+ lgK4＝ 232Fe3+ + 2H2OFe2(OH)24+ + 2H+ lgK＝ 請(qǐng)用pcpH圖表示Fe(OH)3(s)在純水中的溶解度與pH的關(guān)系。（3）辛醇－水分配系數(shù)：有機(jī)化合物的正辛醇水分配系數(shù)（KOW）是指平衡狀態(tài)下化合物在正辛醇和水相中濃度的比值。（5）亨利定律常數(shù)：通?？衫斫鉃榉请娊赓|(zhì)稀溶液的氣－水分配系數(shù)。（9）生長(zhǎng)物質(zhì)代謝和共代謝：生物降解過程中，一些有機(jī)污染物作為食物源提供能量和提供酶催化反應(yīng)分解有機(jī)物，這稱為生長(zhǎng)物質(zhì)代謝。（2）形態(tài)過程：①酸堿平衡：天然水中pH決定著有機(jī)酸或堿以中性態(tài)存在的分?jǐn)?shù)，因而影響揮發(fā)及其他作用。③揮發(fā)作用：有機(jī)污染物可能從水體進(jìn)入大氣，因而減少其在水中的濃度。③水解作用：一個(gè)化合物與水作用通常產(chǎn)生較小的、簡(jiǎn)單的有機(jī)產(chǎn)物。《土壤環(huán)境化學(xué)》重點(diǎn)習(xí)題及參考答案1．什么是土壤的活性酸度與潛性酸度？試用它們二者的關(guān)系討論我國(guó)南方土壤酸度偏高的原因。當(dāng)這些離子處于吸附狀態(tài)時(shí)，是不顯酸性的，但當(dāng)它們經(jīng)離子交換作用進(jìn)入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+濃度，使土壤pH值降低。以碳酸及其鈉鹽為例說明。（2）土壤膠體的緩沖作用：土壤膠體吸附有各種陽離子，其中鹽基離子和氫離子能分別對(duì)酸和堿起緩沖作用。（3）酶系統(tǒng)的作用。②吸附：土壤對(duì)農(nóng)藥的吸附改變了其擴(kuò)散的情況，如土壤對(duì)2,4D的化學(xué)吸附，使其有效擴(kuò)散系數(shù)降低了，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。⑤氣流速度：氣流速度可直接或間接地影響農(nóng)藥的揮發(fā)。（2）影響農(nóng)藥在土壤中質(zhì)體流動(dòng)的因素有農(nóng)藥與土壤的吸附、土壤種類和農(nóng)藥種類等。如林丹和DDT。（1）有機(jī)磷農(nóng)藥的非生物降解①吸附催化水解：吸附催化水解是有機(jī)磷農(nóng)藥在土壤中降解的主要途徑。如馬拉硫磷被綠色木霉和假單胞菌兩種土壤微生物以不同方式降解，其反應(yīng)如下：《生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性》重點(diǎn)習(xí)題及參考答案1．在通常天然水中微生物降解丙氨酸的過程如下，在其括號(hào)內(nèi)填寫有關(guān)的化學(xué)式和生物轉(zhuǎn)化途徑名稱，并說明這一轉(zhuǎn)化過程將對(duì)水質(zhì)帶來什么影響。（1） （2）CH3 (CH2)5CH3 CH3CH2CH3（3） 答：（1）硝基苯降解要慢于苯酚，根據(jù)取代規(guī)律，在芳香族化合物中羥基取代基加快其降解，硝基取代基使其降解減緩。（1）致突變作用機(jī)理：致突變性是指生物體中細(xì)胞的遺傳性質(zhì)在受到外源性化學(xué)毒物低劑量的影響和損傷時(shí)，以不連續(xù)的跳躍形式發(fā)生了突然的變異。其機(jī)理一般分兩個(gè)階段：第一是引發(fā)階段，即致癌物與DNA反應(yīng)，引起基因突變，導(dǎo)致遺傳密碼改變。（1）被動(dòng)擴(kuò)散；（2）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)；（3）腸肝循環(huán)；（4）血腦屏障；（5）半數(shù)有效劑量（濃度）；（6）閾劑量（濃度）；（7）助致癌物；（8）促癌物；（9）酶的可逆和不可逆抑制劑答：（1）被動(dòng)擴(kuò)散：脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)，即順濃度梯度擴(kuò)散通過有類脂層屏障的生物膜。（5）半數(shù)有效劑量（濃度）：毒物引起受試生物的半數(shù)產(chǎn)生同一毒作用所需的毒物劑量（濃度）。（9）酶的可逆和不可逆抑制劑：抑制劑就是能減小或消除酶活性，而使酶的反應(yīng)速率變慢或停止的物質(zhì)。答：（1）Hg；（2）HgCl2；（3）CH4；（4）NADH；（5）NAD+；（6）HCl；（7）NADH + H+；（8）CH4；（9）HCl；（10）NADH + H+；（11）HCl；（12）CH4；（13）C2H6；（14）Hg可溶性無機(jī)汞在生物體內(nèi)一般容易排泄，而烷基汞具有高脂溶性，且在生物體內(nèi)分解速度緩慢，因而其毒性比可溶性無機(jī)汞化合物大10到100倍。Hg2+和CH3Hg+ 可以與羥基、組氨酸、半胱氨酸、白蛋白形成絡(luò)合物。主要轉(zhuǎn)化途經(jīng)如下：3．試述PCDD是一類具有什么化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物？并說明其主要污染來源。例如存在于垃圾中某些含氯有機(jī)物，如聚氯乙烯類塑料廢物在焚燒過程中可能產(chǎn)生酚類化合物和強(qiáng)反應(yīng)性的氯、氯化氫等，從而進(jìn)一步生產(chǎn)PCDD類化合物的前驅(qū)物。4．簡(jiǎn)述多氯聯(lián)苯（PCBs）在環(huán)境中主要分布、遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律。水生植物通?？蓮乃锌焖傥誔CBs，其富集系數(shù)為1l04～ll05。轉(zhuǎn)入水體的PCBs極易被顆粒物所吸附，沉入沉積物，使PCBs大量存在于沉積物中。PCBs生物降解時(shí)，含氯原子數(shù)目越少，越容易降解。如果缺少一項(xiàng)條件，將會(huì)影響生物修復(fù)的速率和程度。（1）生物強(qiáng)化法是指在生物處理體系中投加具有特定功能的微生物來改善原有處理體系的處理效果，如對(duì)難降解有機(jī)物的去除等。另外，污染物應(yīng)具有一定的揮發(fā)性，（3）生物注射法（biosparging）又稱空氣注射法，這種方法適用于處理受揮發(fā)性有機(jī)物污染的地下水及上部土壤。生物沖淋法大多在各種石油烴類污染的治理中使用，改進(jìn)后也能用于處理氯代脂肪烴溶劑，如加入甲烷和氧促進(jìn)甲烷營(yíng)養(yǎng)菌降解三氯乙烯和少量的氯乙烯。異位生物修復(fù)主要包括堆肥法、生物反應(yīng)器處理、厭氧處理。經(jīng)處理消除污染的土壤可返回原地或用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。生物反應(yīng)器包括土壤泥漿生物反應(yīng)器（soil slurry bioreactor）和預(yù)制床反應(yīng)器（prepared bed reactor）。此外，厭氧發(fā)酵的終產(chǎn)物H2S和CH4也存在毒性和風(fēng)險(xiǎn)。超積累植物從根際吸收重金屬，并將其轉(zhuǎn)移和積累到地上部，這個(gè)過程中包括許多環(huán)節(jié)和調(diào)控位點(diǎn)：①跨根細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)輸；②根皮層細(xì)胞中橫向運(yùn)輸；③從根系的中柱薄壁細(xì)胞裝載到木質(zhì)部導(dǎo)管；④木質(zhì)部中長(zhǎng)途運(yùn)輸；⑤從木質(zhì)部卸載到葉細(xì)胞（跨葉細(xì)胞膜運(yùn)輸）；⑥跨葉細(xì)胞的液泡膜運(yùn)輸。（3）植物揮發(fā)：利用植物的吸收、積累和揮發(fā)而減少土壤中一些揮發(fā)性污染物，即植物將污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中，目前這方面研究最多的是類金屬元素汞和非金屬元素硒。由于臭氧具有一種偶極結(jié)構(gòu)，因此可以同有機(jī)物的不飽和鍵發(fā)生1，3偶極環(huán)加成反應(yīng)，形成臭氧化的中間產(chǎn)物，并進(jìn)一步分解形成醛、酮等羰基化合物和水。分子臭氧的反應(yīng)具有極強(qiáng)的選擇性，僅限于同不飽和芳香族或脂肪族化合物或某些特殊基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，臭氧的氧化作用可以增大土壤中的小分子酸的比例和有機(jī)質(zhì)的親水性，并通過改變土壤顆粒的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)有機(jī)污染物從土壤的脫附，從而提高有機(jī)物被生物降解的可能性。以零價(jià)鐵為反應(yīng)活性填料的PRB占整個(gè)技術(shù)的70％，它可以用于可還原有機(jī)污染物、可還原無機(jī)陰離子，如硫酸根及硝酸根，及重金屬的去除。以Cr為例，生成的三價(jià)鉻，形成氫氧化鉻沉淀以及與鐵離子形成氫氧化物共
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