2016年西南大学网络学院[0128]《环境化学》

CABBEACBCDACBAA(1)有一股20o C的生活污水，其耗氧速率常数k1= 0.23/天，求经过3、5、20天后水中有机物的剩余百分数各为多少？解：Lt =Loe-k1tLt/ Lo=e- k1t(1) L3/ Lo=e- k13 = 50%(2) L5/ Lo=e- k15 = 31.6%(3) L20/ Lo=e- k120 =1.0 %答：经过3、5、20天后水中有机物的剩余百分数各为50%，31.6%，1.0%。

(2)有一股20o C的生活污水，其耗氧速率常数k1= 0.23/天，测得五日生化需氧量BOD5= 200 mg/L，求最终生化需氧量BODu和七日生化需氧量BOD7。

解：（1）BODu = BOD5/(1-e-5k1) = 200/(1-e-5×0.23) =293 （mg/L）（2） BODu = BOD7/(1-e-7k1)BOD7=BODu×(1-e-7k1)=293×(1-e-7k1)=23 4（mg/L）答：最终生化需氧量BODu 为293 mg/L和七日生化需氧量BOD7为234mg/L。

(3) 假设可使纯空气与25℃纯水达到平衡，那么，在这种水中CO2的浓度为多少？在上述平衡状态下，水中的pH值是多少？解：1.Pco2= (1.0000-0.0313) ×330 ×10-6= 3.20×10-4(atm)= 32.42 (Pa)[CO2(aq)]= KHCPco2= 3.36×10-7×32.42= 1.089×10-5（mol/L）2.CO2(aq)+ H2O====H++ HCO3 - pH = 5.65答：水中CO2浓度为[CO2aq)] 为1.089×10-5mol/L，水中pH 值是5.65。

（4）在pH = 8.0的天然水中，当总碱度[Alk] = 1.00 × 10-3mol[H+]/L，温度为25℃时，碳酸氢根离子浓度是多少？（在25℃时，CO2在水中的一级和二级电离平衡常数K C1和K C2分别为4.45 × 10-7和4.09 × 10-11）解：[Alk] = [HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]- [H+]在pH = 8.0 时，[Alk] ≈[HCO3- ][HCO3-] = 1.00 ×10-3(mol/L) 答：碳酸氢根离子浓度是1.00 ×10-3mol/L。

（5）在上述天然水中，碳酸根离子浓度是多少？解：根据：KC2= [H+][CO32-]/[HCO3-][CO32-]=[HCO3-]×KC2/[H+]=（1.00 ×10-3× 4.69 ×10-11 ）/(1.00 ×10-8)= 4.69 ×10 -6（mol/L）答：碳酸根离子浓度是4.69 ×10-6mol/L。

（6）在上述同样条件下，水中二氧化碳浓度是多少？解：根据：KC1= [H+][HCO3-] /[CO2][CO2] = [H+][HCO3-]/KC1=（1.00 ×10-8 × 1.00 × 10-3）/( 4.45 ×10-7)= 2.25 ×10-5（mol]/L）答：水中二氧化碳浓度是2.25 ×10-5mol/L。

(7)已知 NO2的离解能为301.0千焦/摩，相当于多少纳米的光能？解：使用Einstein公式可求得相应于301.0千焦/摩相当于多少纳米的光能。

根据E=NA hν=NAhc/λ= (6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λ若E =301.0×103J/mol301.0×103=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λλ=397nm答：NO2的离解能为301.0千焦/摩，相当于397nm的光能。

(8)到达地球表面的太阳辐射最短波长为290nm，问大气中NO2分子在吸收该波长光量子后，能否引起分子中N-O键断裂？ (已知NO2的离解能为301.0千焦/摩；普朗克常数h = 6.626´10-34焦·秒）解：使用Einstein公式可求得相应于290 nm波长的光子能量根据E=NA hν=NAhc/λ= (6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/λ若λ=290nmE=(6.022×1023×6.626×10-34×2.9979×1010×107)/290 =4.12×105J/mol因为290nm波长的光子能量（4.12×105J/mol）大于N-O键的键能（3.01×105J/mol），所以，290 nm波长的光能引起N-O键断裂。

ACBDAACACBCABC(1) 有机物好氧降解的最终产物有哪些？答:CO2、H2O、SO42-、NO3- 等。

(2) 有机物厌氧降解的最终产物有哪些？答：有机酸、乙醇、CO2、CH4、H2O、H2、H2S、硫醇、吲哚、NH3等.(3) 构成土壤的成分有哪些？指出引起土壤污染的主要化学物质。

答：土壤是由固体、液体和气体三类物质组成的，土壤污染的主要化学物质农药、化肥和重金属等。

(4) 土壤对农药吸附的作用力有哪些？答：① 物理吸附：范德华力（ London-Van der walls) ② 由于离子交换引起的静电键合：静电引力③ 氢键结合④作土壤矿物中金属的配体：共同键合、配位键。

(5) 农药在土壤中的降解有哪几种方式？答：化学降解；光化学降解；生物降解。

(6) 过量施用NH4NO3肥料，对于翻耕情况良好，且富有好氧细菌的土壤的酸度会有什么影响？试说明这种影响的原因。

答：酸度增加。

因为好氧细菌在有氧的情况下将 NH4+ 氧化为 NO3-时会产生H+。

(7) 试分析土壤中有机物质和粘土矿物能交换阳离子的原因。

答：①对有机物：是因为带有羧酸根基团和其它碱性基团。

①对粘土矿物： A：同晶替代。

B：电离，如高岭土 H 或OH 电离。

(8)试分析二恶英（PCDDs）污染物的来源有哪些途径? 这类化合物具有怎样的化学结构？指出这类化合物对生物有何危害？答：（1）PCDDs 污染物来源：①垃圾焚烧；②农药生产过程中的副产物；③纸浆漂白过程中形成。

（2）这类化合物的化学结构：其母核为二苯并-对二恶英，具有经两个氧原子联结的二苯环结构。

在两个苯环上的 1，2，3，4，6，7，8，9 位置上可有1―8 个取代氯原子，由氯原子数和所在位置的不同，可能组合成 75 种异构体。

（3）PCDDs 污染物的危害①毒性大、②致癌性、③致糖尿病、④致婴儿发育残缺、⑤引起皮肤⑦抑制免疫功能病⑥致生殖障碍（生殖毒性）。

(9) 试分析环境激素的危害.答：环境激素系指外因性干扰生物体内分泌的化学物质,这些物质可模拟体内的天然荷尔蒙，与荷尔蒙的受体结合，影响本来身体内荷尔蒙的量，以及使身体产生对体内荷尔蒙的过度作用；或直接刺激，或抑制内分泌系统，使内分泌系统失调，进而阻碍生殖、发育等机能，甚至有引发恶性肿瘤与生物绝种的危害。

(10) 大气中NO x通过哪些途径转化成硝酸？答：（1）均一气相氧化反应：对流层中的NOx直接光氧化或被大气中的HO·、HO2·、RO2·等氧化；（2）在水溶液中的氧化反应：（3）在固体粒子表面的吸附和氧化：NOx吸附在颗粒物表面后再化学氧化。

(11)说明在光化学烟雾中，臭氧（O3）是如何形成的？答：NO2的光解是光化学烟雾形成的主要起始反应，并生成O3：NO2 + hν → NO + O （1）O + O2 + M → O3 + M （2）O3 + NO → NO2 + O2 （3）所产生的O3要消耗在NO的氧化上而无剩余，所以要产生光化学烟雾必需有碳氢化合物存在。

BBACACBDAADBADB(1) 评价水体富营养化的指标有哪些？水体富营养化有何危害？答：评价水体富营养化的指标有：总磷，总氮，叶绿素a，透明度, BOD5 和CODcr 等。

水体富营养化的危害主要表现在以下几个方面：消耗水体的DO；向水体释放有毒物质；破坏水体生态平衡；使水味腥臭难闻；降低水的透明度；增加制水成本；使湖泊死亡，水体消失。

(2) 试述影响污染物在水体中迁移转化的因素。

答：概括起来有三类：①物理因素；②化学因素；③生物因素。

具体的迁移转化过程主要有：沉积、吸附、水解和光分解、配合、氧化还原、生物降解等。

(3) 酸雨主要是由氮氧化物和二氧化硫在大气中氧化产生的。

试分析大气中氮氧化物和二氧化硫通过哪些途径转化成硝酸和硫酸？答：SO2在大气中通过以下三类反应途径转化：①均一气相氧化反应：对流层中的SO2直接光氧化或被大气中的HO・、HO2・、RO2・等氧化；②在水溶液中的氧化反应：SO2可溶于云、雾、水滴中，然后被O2、O3、H2O2、HO·、HO2・等所氧化；在过渡金属离子（如Mn 2+、Fe 3+等）催化下被氧化。

③在固体粒子表面的氧化反应：SO2吸附在颗粒物表面后再化学氧化。

(4) 试分析大气中HO・自由基的主要来源。

答：对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO・的重要来源；对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在它们的光离解也可以产生HO；其中HNO2的光离解是大气中HO的重要来源。

(5) 试写出臭氧在平流层中的产生和消除的主要反应。

答：臭氧在平流层中的产生和消除都是通过光化学过程进行的，其中的主要反应有：①O2+ hν→2 O；② O+ O2+ M →O3+ M*;③ O3+ hν→O+ O2；④ O3+ O →2 O2(6) 说明大气中臭氧层的位置，臭氧的作用，臭氧层变薄或出现空洞的原因（并写出主要的反应式）以及臭氧浓度降低产生的危害。

答：位置：平流层中。

作用：阻止过量的紫外线到达地球表面；使平流层中温度上升。

原因：氟氯烃、氮氧化物、HO·的破坏作用;火山爆发对臭氧的影响；大气中氧气的过度消耗。

其中的主要反应有：①O2+ hν→2 O；② O+ O2+ M →O3+ M*;③ O3+ hν→O+ O2；④ O3+ O →2 O2Y:NOX(NO, NO2), HOX (H, HO,HO2), ClOX (Cl, ClO)危害：（1）影响人体健康, （2）影响陆生植物; （3）破坏水生生态系统; （4）对材料的影响。