《環(huán)境化學(xué)》戴樹桂(完整版)_課后習(xí)題答案

1、緒論部分重點(diǎn)習(xí)題及參考答案1如何認(rèn)識現(xiàn)代環(huán)境問題的發(fā)展過程？環(huán)境問題不止限于環(huán)境污染，人們對現(xiàn)代環(huán)境問題的認(rèn)識有個由淺入深，逐漸完善的發(fā)展過程。a、在20世紀(jì)60年代人們把環(huán)境問題只當(dāng)成一個污染問題，認(rèn)為環(huán)境污染主要指城市和工農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的對大氣、水質(zhì)、土壤、固體廢棄物和噪聲污染。對土地沙化、熱帶森林破環(huán)和野生動物某些品種的瀕危滅絕等并未從戰(zhàn)略上重視，明顯沒有把環(huán)境污染與自然生態(tài)、社會因素聯(lián)系起來。b、1972年發(fā)表的人類環(huán)境宣言中明確指出環(huán)境問題不僅表現(xiàn)在水、氣、土壤等的污染已達(dá)到危險程度，而且表現(xiàn)在對生態(tài)的破壞和資源的枯竭；也宣告一部分環(huán)境問題源于貧窮，提出了發(fā)展中國家要在發(fā)展中解決環(huán)境問

2、題。這是聯(lián)合國組織首次把環(huán)境問題與社會因素聯(lián)系起來。然而，它并未從戰(zhàn)略高度指明防治環(huán)境問題的根本途徑，沒明確解決環(huán)境問題的責(zé)任，沒強(qiáng)調(diào)需要全球的共同行動。c、20世紀(jì)80年代人們對環(huán)境的認(rèn)識有新的突破性發(fā)展，這一時期逐步形成并提出了持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，指明了解決環(huán)境問題的根本途徑。d、進(jìn)入20世紀(jì)90年代，人們鞏固和發(fā)展了持續(xù)發(fā)展思想，形成當(dāng)代主導(dǎo)的環(huán)境意識。通過了里約環(huán)境與發(fā)展宣言、21世紀(jì)議程等重要文件。它促使環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展，以實現(xiàn)人類的持續(xù)發(fā)展作為全球的行動綱領(lǐng)。這是本世紀(jì)人類社會的又一重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，樹立了人類環(huán)境與發(fā)展關(guān)系史上新的里程碑。2你對于氧、碳、氮、磷、硫幾種典型營養(yǎng)性元素

3、循環(huán)的重要意義有何體會？（1）氧的循環(huán)：（2）碳的循環(huán)：（3）氮的循環(huán)（4）磷的循環(huán)（5）硫的循環(huán)（6）體會：氧、碳、氮、磷和硫等營養(yǎng)元素的生物地球化學(xué)循環(huán)是地球系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，它涉及地層環(huán)境中物質(zhì)的交換、遷移和轉(zhuǎn)化過程，是地球運(yùn)動和生命過程的主要營力。3根據(jù)環(huán)境化學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容和特點(diǎn)以及其發(fā)展動向，你認(rèn)為怎樣才能學(xué)好環(huán)境化學(xué)這門課程？ （1）環(huán)境化學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容、特點(diǎn)：環(huán)境化學(xué)是在化學(xué)科學(xué)的傳統(tǒng)理論和方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起的環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標(biāo)的一門新興學(xué)科。環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化

4、學(xué)原理和方法的科學(xué)。它既是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分，也是化學(xué)科學(xué)的一個新的重要分支。（2）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展動向：國際上較為重視元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化學(xué)循環(huán)及其相互耦合的研究；重視化學(xué)品安全評價；重視臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問題。我國優(yōu)先考慮的環(huán)境問題中與環(huán)境化學(xué)密切相關(guān)的是：以有機(jī)物污染為主的水質(zhì)污染；以大氣顆粒物和二氧化硫為主的城市空氣污染；工業(yè)有毒有害廢棄物和城市垃圾對大氣、水和土地的污染等。（3）我對學(xué)好這門課的觀點(diǎn)：環(huán)境化學(xué)包含大氣、水體和土壤環(huán)境化學(xué)多個分支學(xué)科，研究有害化學(xué)物質(zhì)在大氣、水體和土壤環(huán)境中的來源、存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法。這

5、就決定了環(huán)境化學(xué)研究中需要運(yùn)用現(xiàn)場研究、實驗室研究、實驗?zāi)M系統(tǒng)研究和計算機(jī)模擬研究相結(jié)合的系統(tǒng)研究方法，主要以化學(xué)方法為主，還要配以物理、生物、地學(xué)、氣象學(xué)等其他學(xué)科的方法。因此，要求研究人員具有較廣泛的各相關(guān)學(xué)科的理論知識和實驗動手能力。我們在日常學(xué)習(xí)中應(yīng)當(dāng)以開闊的視野，除了環(huán)境化學(xué)之外，廣泛涉獵各相關(guān)學(xué)科，并注重培養(yǎng)自己的實驗操作，如此才可能學(xué)好這門課。4舉例簡述污染物在環(huán)境各圈的遷移轉(zhuǎn)化過程。以汞為例，說明其在環(huán)境各圈層的遷移轉(zhuǎn)化過程，見下圖。汞在環(huán)境中的存在形態(tài)有金屬汞、無機(jī)汞化合物和有機(jī)汞化合物三種。在好氧或厭氧條件下，水體底質(zhì)中某些微生物能使二價無機(jī)汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆投谆?。?/p>

6、基汞脂溶性大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，容易被魚類等生物吸收，難以代謝消除，能在食物鏈中逐級放大。甲基汞可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為二甲基汞。二甲基汞難溶于水，有揮發(fā)性，易散逸到大氣中，容易被光解為甲烷、乙烷和汞，故大氣中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水體（pH45）中，二甲基汞也可轉(zhuǎn)化為一甲基汞。大氣環(huán)境化學(xué)重點(diǎn)習(xí)題及參考答案1大氣中有哪些重要污染物？說明其主要來源和消除途徑。環(huán)境中的大氣污染物種類很多，若按物理狀態(tài)可分為氣態(tài)污染物和顆粒物兩大類；若按形成過程則可分為一次污染物和二次污染物。按照化學(xué)組成還可以分為含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含鹵素化合物。主要按照化學(xué)組成討論大氣中的氣態(tài)污染物主要來源和消除途徑如

7、下：（1）含硫化合物大氣中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、二甲基硫（CH3）2S、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、硫酸（H2SO4）、亞硫酸鹽（MSO3）和硫酸鹽（MSO4）等。大氣中的SO2（就大城市及其周圍地區(qū)來說）主要來源于含硫燃料的燃燒。大氣中的SO2約有50%會轉(zhuǎn)化形成H2SO4或SO42-，另外50%可以通過干、濕沉降從大氣中消除。H2S主要來自動植物機(jī)體的腐爛，即主要由植物機(jī)體中的硫酸鹽經(jīng)微生物的厭氧活動還原產(chǎn)生。大氣中H2S主要的去除反應(yīng)為：HO + H2S H2O + SH。（2）含氮化合物大氣中存在的含量比較高的氮的氧

8、化物主要包括氧化亞氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。主要討論一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），用通式NOx表示。NO和NO2是大氣中主要的含氮污染物，它們的人為來源主要是燃料的燃燒。大氣中的NOx最終將轉(zhuǎn)化為硝酸和硝酸鹽微粒經(jīng)濕沉降和干沉降從大氣中去除。其中濕沉降是最主要的消除方式。（3）含碳化合物大氣中含碳化合物主要包括：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）以及有機(jī)的碳?xì)浠衔铮℉C）和含氧烴類，如醛、酮、酸等。CO的天然來源主要包括甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中CO的揮發(fā)、植物的排放以及森林火災(zāi)和農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒，其中以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要。CO的人為來源主要是在燃料不完全燃燒時產(chǎn)生

9、的。大氣中的CO可由以下兩種途徑去除：土壤吸收（土壤中生活的細(xì)菌能將CO代謝為 CO2 和 CH4）；與HO自由基反應(yīng)被氧化為CO2。CO2的人為來源主要是來自于礦物燃料的燃燒過程。天然來源主要包括海洋脫氣、甲烷轉(zhuǎn)化、動植物呼吸和腐敗作用以及燃燒作用等。甲烷既可以由天然源產(chǎn)生，也可以由人為源產(chǎn)生。除了燃燒過程和原油以及天然氣的泄漏之外，產(chǎn)生甲烷的機(jī)制都是厭氧細(xì)菌的發(fā)酵過程。反芻動物以及螞蟻等的呼吸過程也可產(chǎn)生甲烷。甲烷在大氣中主要是通過與HO自由基反應(yīng)被消除：CH4 + HOCH3 + H2O。（4）含鹵素化合物大氣中的含鹵素化合物主要是指有機(jī)的鹵代烴和無機(jī)的氯化物和氟化物。大氣中常見的鹵代烴

10、以甲烷的衍生物，如甲基氯（CH3Cl）、甲基溴（CH3Br）和甲基碘（CH3I）。它們主要由天然過程產(chǎn)生，主要來自于海洋。CH3Cl和CH3Br在對流層大氣中，可以和HO自由基反應(yīng)。而CH3I在對流層大氣中，主要是在太陽光作用下發(fā)生光解，產(chǎn)生原子碘（I）。許多鹵代烴是重要的化學(xué)溶劑，也是有機(jī)合成工業(yè)的重要原料和中間體，如三氯甲烷（CHCl3）、三氯乙烷（CH3CCl3）、四氯化碳（CCl4）和氯乙烯（C2H3Cl）等均可通過生產(chǎn)和使用過程揮發(fā)進(jìn)入大氣，成為大氣中常見的污染物。它們主要是來自于人為源。在對流層中，三氯甲烷和氯乙烯等可通過與HO自由基反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為HCl，然后經(jīng)降水而被去除。氟氯烴類

11、中較受關(guān)注的是一氟三氯甲烷（CFC11或F11）和二氟二氯甲烷（CFC12或F12）。它們可以用做致冷劑、氣溶膠噴霧劑、電子工業(yè)的溶劑、制造塑料的泡沫發(fā)生劑和消防滅火劑等。大氣中的氟氯烴類主要是通過它們的生產(chǎn)和使用過程進(jìn)入大氣的。由人類活動排放到對流層大氣中的氟氯烴類化合物，不易在對流層被去除，它們在對流層的停留時間較長，最可能的消除途徑就是擴(kuò)散進(jìn)入平流層。2大氣中有哪些重要的自由基？其來源如何？大氣中存在的重要自由基有HO、HO2、R（烷基）、RO（烷氧基）和RO2（過氧烷基）等。它們的來源如下：（1）HO來源對于清潔大氣而言，O3的光離解是大氣中HO的重要來源：對于污染大氣，如有HNO2和

12、H2O2存在，它們的光離解也可產(chǎn)生HO： 其中HNO2的光離解是大氣中HO的重要來源。（2）HO2的來源大氣中HO2主要來源于醛的光解，尤其是甲醛的光解：任何光解過程只要有H或HCO自由基生成，它們都可與空氣中的O2 結(jié)合而導(dǎo)致生成HO2。亞硝酸酯和H2O2 的光解也可導(dǎo)致生成HO2：如體系中有CO存在：（3）R的來源大氣中存在量最多的烷基是甲基，它的主要來源是乙醛和丙酮的光解：這兩個反應(yīng)除生成CH3外，還生成兩個羰基自由基HCO和CH3CO。O和HO與烴類發(fā)生H摘除反應(yīng)時也可生成烷基自由基：（4）RO的來源大氣中甲氧基主要來源于甲基亞硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：（5）RO2的來源大氣中的過氧烷

13、基都是由烷基與空氣中的O2結(jié)合而形成的：3大氣中有哪些重要的碳?xì)浠衔?？它們可發(fā)生哪些重要的光化學(xué)反應(yīng)？甲烷、石油烴、萜類和芳香烴等都是大氣中重要的碳?xì)浠衔铩Ｋ鼈兛蓞⑴c許多光化學(xué)反應(yīng)過程。（1）烷烴的反應(yīng)：與HO、O發(fā)生H摘除反應(yīng)，生成R氧化成RO2與NO反應(yīng)RH + OH R + H2ORH + O R + HOR + O2 RO2RO2 + NO RO + NO2（2）烯烴的反應(yīng)：與OH主要發(fā)生加成、脫氫或形成二元自由基加成：RCH=CH2 + OH RCH(OH)CH2RCH(OH)CH2 + O2 RCH(OH)CH2O2RCH(OH)CH2O2 + NO RCH(OH)CH2O +

14、 NO2脫氫：RCH=CH2 + HO RCHCH2 + H2O生成二元自由基：二元自由基能量很高，可進(jìn)一步分解為兩個自由基以及一些穩(wěn)定產(chǎn)物。另外，它可氧化NO和SO2等：R1R2COO + NO R1R2CO + NO2R1R2COO + SO2 R1R2CO + SO3（3）環(huán)烴的氧化：以環(huán)己烷為例（4）芳香烴的氧化（a）單環(huán)芳烴：主要是與HO發(fā)生加成反應(yīng)和氫原子摘除反應(yīng)。生成的自由基可與NO2反應(yīng)，生成硝基甲苯：加成反應(yīng)生成的自由基也可與O2作用，經(jīng)氫原子摘除反應(yīng)，生成HO2和甲酚：生成過氧自由基：（b）多環(huán)芳烴：蒽的氧化可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的醌它可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的醌：（5）醚、醇、酮、醛的反應(yīng)它們

15、在大氣中的反應(yīng)主要是與HO發(fā)生氫原子摘除反應(yīng)：CH3OCH3 + HO CH3OCH2 + H2OCH3CH2OH + HO CH3CHOH + H2OCH3COCH3 + HO CH3COCH2 + H2OCH3CHO + HO CH3CO + H2O上述四種反應(yīng)所生成的自由基在有O2存在下均可生成過氧自由基，與RO2有相類似的氧化作用。4說明烴類在光化學(xué)煙霧形成過程中的重要作用。光化學(xué)煙霧形成過程是由多種自由基參與的一系列反應(yīng)，NO2和醛的光解可引發(fā)O、H自由基的產(chǎn)生，而烴類RH的存在又是自由基轉(zhuǎn)化和增殖為數(shù)量大，種類多的根本原因。烴類在光化學(xué)煙霧形成過程中占有很重要的地位。RH + O

16、R + HORH + HO R + H2OH + O2 HO2R + O2 RO2RCO + O2 RC(O)OO其中R為烷基、RO2為過氧烷基，RCO為?；?、RC(O)OORC(O)O2為過氧?；?。通過如上途徑生成的HO2、RO2和RC(O)O2均可將NO氧化成NO2 。5確定酸雨pH界限的依據(jù)是什么？國際上把pH為5.6作為判斷酸雨的界限。依據(jù)以下過程得出：在未污染大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是CO2，所以只把CO2作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)CO2的全球大氣濃度330ml/m3與純水的平衡：CO2 (g) + H2OCO2 + H2O CO2 + H2OH+ + HCO3-

17、HCO3- H+ + CO32-根據(jù)電中性原理：H+OH- + HCO3- + 2CO32-，將用KH、K1、K2、H+表達(dá)的式子代入，得：H+3 (KW + KHK1pCO2) H+ 2KHK1K2pCO20在一定溫度下，KW、KH、K1、K2、pCO2都有固定值，將這些已知數(shù)值帶入上式，計算結(jié)果是pH5.6。6什么是大氣顆粒物的三模態(tài)？如何識別各種粒子模？Whitby等人依據(jù)大氣顆粒物表面積與粒徑分布的關(guān)系得到了三種不同類型的粒度模。按這個模型，可把大氣顆粒物表示成三種模結(jié)構(gòu)，即愛根（Aitken）核模（Dp0.05m）、積聚模（0.05mDp2m）。（1）愛根核模主要源于燃燒產(chǎn)生的一次顆

18、粒物以及氣體分子通過化學(xué)反應(yīng)均相成核而生成的二次顆粒物。由于它們的粒徑小、數(shù)量多、表面積大而很不穩(wěn)定，易于相互碰撞結(jié)成大粒子而轉(zhuǎn)入積聚模。也可在大氣湍流擴(kuò)散過程中很快被其他物質(zhì)或地面吸收而去除。（2）積聚模主要由核模凝聚或通過熱蒸汽冷凝再凝聚長大。這些粒子多為二次污染物，其中硫酸鹽占80%以上。它們在大氣中不易由擴(kuò)散或碰撞而去除。積聚模與愛根核模的顆粒物合稱細(xì)粒子。（3）粗粒子模的粒子稱為粗粒子，多由機(jī)械過程所產(chǎn)生的揚(yáng)塵、液滴蒸發(fā)、海鹽濺沫、火山爆發(fā)和風(fēng)沙等一次顆粒物所構(gòu)成，因此它的組成與地面土壤十分相近，主要靠干沉降和濕沉降過程而去除。水環(huán)境化學(xué)重點(diǎn)習(xí)題及參考答案1請推導(dǎo)出封閉和開放體系碳酸

19、平衡中H2CO3、HCO3-和CO32-的表達(dá)式，并討論這兩個體系之間的區(qū)別。解：（1）封閉體系（溶解性CO2與大氣沒有交換）中存在下列平衡CO2 + H2O H2CO3* pK0=1.46H2CO3* HCO3- + H+ pK1=6.35HCO3- CO32- + H+ pK2=10.33其中 K1=HCO3-H+ / H2CO3* ，K2=CO32-H+ / HCO3-用0、1和2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0= H2CO3*/H2CO3* + HCO3- + CO32-1= HCO3-/H2CO3* + HCO3- + CO32-2= CO32- /H2CO3*

20、 + HCO3- + CO32-把K1、K2的表達(dá)式代入以上三式，得0= (1 + K1/H+ + K1K2/H+2)-11= (1 + H+/ K1 + K2/ H+ )-12= (1 + H+2/ K1K2 + H+/ K2)-1設(shè)CT = H2CO3* + HCO3- + CO32-，則有H2CO3* = CT(1 + K1/H+ + K1K2/H+2)-1HCO3- = CT(1 + H+/ K1 + K2/ H+ )-1CO32- = 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

21、函數(shù)。依亨利定律：CO2(aq)KHPCO2溶液中，碳酸化合態(tài)相應(yīng)為：CT = CO2/ 0= KHPCO2/ 0HCO3-= (1/ 0 )KHPCO2= (K1/H+)KHPCO2CO32-= (2/ 0 ) KHPCO2= (K1K2/H+2)KHPCO2（3）比較封閉體系和開放體系可發(fā)現(xiàn)，在封閉體系中，H2CO3*、HCO3-、CO32-等可隨pH值變化，但總的碳酸量CT始終不變。而對于開放體系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。2在一個pH為6.5、堿度為1.6mmol/L的水體中，若加入碳酸鈉使其堿化，問需加多少mmol/L

22、的碳酸鈉才能使水體pH上升至8.0。若用NaOH強(qiáng)堿進(jìn)行堿化，又需加入多少堿?解：總堿度KW/ H+ + CT(1 + 22) - H+CT總堿度 + H+ - OH-令當(dāng)pH在59范圍內(nèi)、堿度10-3mol/L時, H+、OH-項可以忽略不計,得到簡化式：CT堿度當(dāng)pH6.5時，查教材P110表得10.5845，28.66910-5，則1.71，CT 堿度1.711.62.736mmol/L若加入碳酸鈉將水的pH升至8.0，查表得1.018，此時CT值與堿度值均有變化。設(shè)加入的碳酸鈉量為CO32-，則有CT + CO32-堿度 + 2CO32-即2.736 + CO32-1.0181.6 +

23、 2CO32-解得，CO32-1.069 mmol/L若加入氫氧化鈉將水的pH升至8.0，其CT值并不變化，可得：堿度 CT/ 2.736/1.0182.688 mmol/L堿度增加值就是應(yīng)加入的氫氧化鈉強(qiáng)堿量：OH-2.6881.61.088 mmol/L3什么是表面吸附作用、離子交換吸附作用和專屬吸附作用？并說明水合氧化物對金屬離子的專屬吸附和非專屬吸附的區(qū)別。（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。膠體表面積越大，吸附作用越強(qiáng)。（2）離子交換吸附：環(huán)境中大部分膠體帶負(fù)電荷，容易吸附各種陽離子。膠體每吸附一部分陽離子，同時也放出等量的其他陽離子，

24、這種作用稱為離子交換吸附作用，屬于物理化學(xué)吸附。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)。（3）專屬吸附：指在吸附過程中，除了化學(xué)鍵作用外，尚有加強(qiáng)的憎水鍵和范德化力或氫鍵作用。該作用不但可以使表面點(diǎn)荷改變符號，還可以使離子化合物吸附在同號電荷的表面上。（4）水合氧化物對金屬離子的專屬吸附與非金屬吸附的區(qū)別如下表所示。項目專屬吸附非專屬吸附發(fā)生吸附的表面凈電荷的符號-、0、+-金屬離子所起的作用配位離子反離子吸附時所發(fā)生的反應(yīng)配位體交換陽離子交換發(fā)生吸附時要求體系的pH值任意值零電位點(diǎn)吸附發(fā)生的位置內(nèi)層擴(kuò)散層對表面電荷的影響負(fù)電荷減少，正電荷增加無動力學(xué)可逆

25、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 - 2.16Fe3+ + 2H2OFe(OH)2+ + 2H+lgK2 - 6.74Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH-lgKso - 38Fe3+ + 4H2OFe(OH)4- + 4H+lgK4 - 232Fe3+ + 2H2OFe2(OH)24+ + 2H+lgK - 2.91請用pc-pH圖表示Fe(OH)3(s)在純水中的溶解度與pH的關(guān)系。解：（1）K1Fe(OH)2+H+/ Fe3+Fe(OH)2+KW3/KsoH+2pFe(OH)2+3 l

26、gKW - lgKso + 2 pH - lgK12 pH - 1.84（2）K2Fe(OH)2+H+2/ Fe3+Fe(OH)2+KW3/KsoH+pFe(OH)2+3 lgKW - lgKso + pH - lgK2pH + 2.74（3）KsoFe3+OH-3Fe3+KW3/H+3pFe3+3 lgKW - lgKso + 3 pH3 pH - 4（4）K4Fe(OH)4-H+4/ Fe3+Fe(OH)4-H+KW3/ KsopFe(OH)4-3 lg KW - lgK4 - lgKso - pH19 - pH（5）KFe2(OH)24+H+2/ Fe3+2Fe2(OH)24+KW6/

27、Kso2H+4pFe2(OH)24+6 lg KW - lgK - 2 lgKso + 4 pH4 pH - 5.09用pc-pH圖表示Fe(OH)3(s)在純水中的溶解度與pH的關(guān)系如下：5解釋下列名詞：分配系數(shù)；標(biāo)化分配系數(shù)；辛醇水分配系數(shù)；生物濃縮因子；亨利定律常數(shù)；水解速率；直接光解；光量子產(chǎn)率；生長物質(zhì)代謝和共代謝。（1）分配系數(shù)：在土壤水體系中，土壤對非離子性有機(jī)化合物的吸著主要是溶質(zhì)的分配過程（溶解），即非離子性有機(jī)化合物可通過溶解作用分配到土壤有機(jī)質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達(dá)到分配平衡，此時有機(jī)化合物在土壤有機(jī)質(zhì)和水中含量的比值稱為分配系數(shù)。（2）標(biāo)化分配系數(shù)：有機(jī)化合物在顆粒物水中

28、的分配系數(shù)與顆粒物中有機(jī)碳呈正相關(guān)，以固相有機(jī)碳為基礎(chǔ)的分配系數(shù)即標(biāo)化分配系數(shù)。（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。它反映了化合物在水相和有機(jī)相之間的遷移能力，是描述有機(jī)化合物在環(huán)境中行為的重要物理化學(xué)參數(shù)。KOW與化合物的水溶性、土壤吸附常數(shù)和生物濃縮因子等密切相關(guān)。（4）生物濃縮因子：有機(jī)毒物在生物體內(nèi)濃度與水中該有機(jī)物濃度之比。（5）亨利定律常數(shù)：通常可理解為非電解質(zhì)稀溶液的氣水分配系數(shù)。（6）水解速率：反映某一物質(zhì)在水中發(fā)生水解快慢程度的一個參數(shù)。（7）直接光解：化合物本身直接吸收太陽能而進(jìn)行分解反應(yīng)。（8）光量

29、子產(chǎn)率：分子被活化后，它可能進(jìn)行光反應(yīng)，也可能通過光輻射的形式進(jìn)行“去活化”再回到基態(tài)，進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的光子數(shù)占吸收光子數(shù)之比稱為光量子產(chǎn)率。（9）生長物質(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，這稱為生長物質(zhì)代謝。某些有機(jī)污染物不能作為微生物的唯一碳源與能源，必須有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源時，該有機(jī)物才能被降解，這種現(xiàn)象稱為共代謝。6請敘述有機(jī)物在水環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化存在哪些重要過程。（1）負(fù)載過程：污水排放速率、大氣沉降以及地表徑流引入有機(jī)毒物至天然水體均將直接影響污染物在水中的濃度。（2）形態(tài)過程：酸堿平衡：天然水中pH決定著

30、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。吸著作用：疏水有機(jī)化合物吸著至懸浮物上，由于懸浮物質(zhì)的遷移而影響它們以后的歸趨。（3）遷移過程：沉淀溶解作用：污染物的溶解度范圍可限制污染物在遷移、轉(zhuǎn)化過程中的可利用性或者實質(zhì)上改變其遷移速率。對流作用：水力流動可遷移溶解的或者被懸浮物吸附的污染物進(jìn)入或排出特定的水生生態(tài)系統(tǒng)。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。沉積作用：污染物被吸附沉積于水體底部或從底部沉積物中解吸，均可改變污染物的濃度。（4）轉(zhuǎn)化過程：生物降解作用：微生物代謝污染物并在代謝過程中改變它們的毒性。光解作用：污染物對光的吸收有可能導(dǎo)致影響它們毒性

31、的化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。水解作用：一個化合物與水作用通常產(chǎn)生較小的、簡單的有機(jī)產(chǎn)物。氧化還原作用：涉及減少或增加電子在內(nèi)的有機(jī)污染物以及金屬的反應(yīng)都強(qiáng)烈地影響環(huán)境參數(shù)。（5）生物累積過程：生物濃縮作用：通過可能的手段如通過魚鰓的吸附作用，將有機(jī)污染物攝取至生物體。生物放大作用：高營養(yǎng)級生物以消耗攝取有機(jī)毒物進(jìn)入生物體低營養(yǎng)級生物為食物，使生物體中有機(jī)毒物的濃度隨營養(yǎng)級的提高而增大。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)系討論我國南方土壤酸度偏高的原因。根據(jù)土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分為活性酸度與潛性酸度兩大類。（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中

32、氫離子濃度的直接反映，又稱有效酸度，通常用pH表示。（2）潛性酸度：土壤潛性酸度的來源是土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+。當(dāng)這些離子處于吸附狀態(tài)時，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。南方土壤中巖石或成土母質(zhì)的晶格被不同程度破壞，導(dǎo)致晶格中Al3+釋放出來，變成代換性Al3+，增加了土壤的潛性酸度，在一定條件下轉(zhuǎn)化為土壤活性酸度，表現(xiàn)為pH值減小，酸度偏高。2土壤的緩沖作用有哪幾種？舉例說明其作用原理。土壤緩沖性能包括土壤溶液的緩沖性能和土壤膠體的緩沖性能：（1）土壤溶液的緩沖性能：土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4

33、、腐殖酸和其他有機(jī)酸等弱酸及其鹽類具有緩沖作用。以碳酸及其鈉鹽為例說明。向土壤加入鹽酸，碳酸鈉與它生成中性鹽和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。Na2CO3 + 2HCl2NaCl + H2CO3當(dāng)加入Ca(OH)2時，碳酸與它作用生成難溶碳酸鈣，也限制了土壤堿度的變化范圍。H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O土壤中的某些有機(jī)酸（如氨基酸、胡敏酸等）是兩性物質(zhì)，具有緩沖作用，如氨基酸既有氨基，又有羧基，對酸堿均有緩沖作用。（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酸和堿起緩沖作用。對酸緩沖（M鹽基離子）：對堿緩沖：Al3+對堿的緩沖作用：在

34、pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al3+有6個水分子圍繞，當(dāng)OH增多時，Al3+周圍的6個水分子中有一、二個水分子離解出H+，中和OH-：2Al(H2O)63 + 2OH Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O3植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性作用的主要機(jī)制是什么？不同種類的植物對重金屬的耐性不同，同種植物由于其分布和生長的環(huán)境各異可能表現(xiàn)出對某種重金屬有明顯的耐性。（1）植物根系通過改變根系化學(xué)性狀、原生質(zhì)泌溢等作用限制重金屬離子的跨膜吸收。（2）重金屬與植物的細(xì)胞壁結(jié)合，而不能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)影響細(xì)胞代謝活動，使植物對重金屬表現(xiàn)出耐性。（3）酶系統(tǒng)的作用。耐性植物中酶活性在重金屬含量增加時仍能

35、維持正常水平，此外在耐性植物中還發(fā)現(xiàn)另一些酶可被激活，從而使耐性植物在受重金屬污染時保持正常代謝過程。（4）形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素，使重金屬以不具生物活性的無毒螯合物形式存在，降低了重金屬離子活性，從而減輕或解除其毒害作用。4舉例說明影響農(nóng)藥在土壤中進(jìn)行擴(kuò)散和質(zhì)體流動的因素有哪些？（1）影響農(nóng)藥在土壤中擴(kuò)散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、溫度及農(nóng)藥本身的性質(zhì)等：土壤水分含量：研究表明林丹的汽態(tài)和非汽態(tài)擴(kuò)散情況隨土壤水分含量增加而變化。吸附：土壤對農(nóng)藥的吸附改變了其擴(kuò)散的情況，如土壤對2,4-D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。土壤緊實度：土壤緊實度對農(nóng)藥的擴(kuò)散

36、的情況有影響是因為對于以蒸汽形式進(jìn)行擴(kuò)散的化合物來說，增加緊實度就降低了土壤孔隙率，擴(kuò)散系數(shù)就自然降低了。如二溴乙烷、林丹等農(nóng)藥在土壤中的擴(kuò)散系數(shù)隨緊實度增加而降低。溫度：溫度增高的總效應(yīng)是使擴(kuò)散系數(shù)增大。氣流速度：氣流速度可直接或間接地影響農(nóng)藥的揮發(fā)。如果空氣的相對濕度不是100%，那么增加氣流就促進(jìn)土壤表面水分含量降低，可以使農(nóng)藥蒸汽更快地離開土壤表面，同時使農(nóng)藥蒸汽向土壤表面運(yùn)動的速度加快。農(nóng)藥種類：不同農(nóng)藥的擴(kuò)散行為不同。如有機(jī)磷農(nóng)藥樂果和乙拌磷在Broadbalk粉砂壤土中的擴(kuò)散行為就是不同的。（2）影響農(nóng)藥在土壤中質(zhì)體流動的因素有農(nóng)藥與土壤的吸附、土壤種類和農(nóng)藥種類等。農(nóng)藥與土壤吸

37、附：非草隆、滅草隆、敵草隆、草不隆四種農(nóng)藥吸附最強(qiáng)者移動最困難，反之亦然。土壤種類：土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，農(nóng)藥在土壤中滲透深度減?。辉黾油寥乐姓惩恋V物的含量，農(nóng)藥的滲透深度也減小。農(nóng)藥種類：不同農(nóng)藥在土壤中通過質(zhì)體流動轉(zhuǎn)移的深度不同。如林丹和DDT。5比較DDT和林丹在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化與歸趨的主要途徑與特點(diǎn)。DDT和林丹遷移轉(zhuǎn)化、歸趨主要途徑與特點(diǎn)比較如下表所示：遷移轉(zhuǎn)化、歸趨途徑特點(diǎn)DDT1）在土壤中移動不明顯，易被吸附2）通過根系滲入植物體3）在土壤中按還原、氧化和脫氯化氫等機(jī)理被微生物降解4）光解1） 不溶于水，高親脂性，易通過食物鏈放大，積累性強(qiáng)2）揮發(fā)性小，持久性高3）在缺氧和高溫時

38、降解速度快4）南方水田里DDT降解快于北方林丹1）從土壤和空氣轉(zhuǎn)入水體2）揮發(fā)而進(jìn)入大氣3）在土壤生物體內(nèi)積累4）植物積累1） 易溶于水2） 揮發(fā)性強(qiáng)，持久性低3） 在生物體內(nèi)積累性較DDT低6試述有機(jī)磷農(nóng)藥在環(huán)境中的主要轉(zhuǎn)化途徑，并舉例說明其原理。有機(jī)磷農(nóng)藥在環(huán)境中轉(zhuǎn)化途徑有非生物降解和生物降解。（1）有機(jī)磷農(nóng)藥的非生物降解吸附催化水解：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。如地亞農(nóng)等硫代硫酸酯的水解反應(yīng)如下光降解：有機(jī)磷農(nóng)藥可發(fā)生光降解反應(yīng)，如辛硫磷在253.7nm的紫外光下照射30小時，其光解產(chǎn)物如下（2）有機(jī)磷農(nóng)藥的生物降解有機(jī)磷農(nóng)藥在土壤中被微生物降解是它們轉(zhuǎn)化的另一條重要

39、途徑?；瘜W(xué)農(nóng)藥對土壤微生物有抑制作用。同時，土壤微生物也會利用有機(jī)農(nóng)藥為能源，在體內(nèi)酶或分泌酶的作用下，使農(nóng)藥發(fā)生降解作用，徹底分解為CO2和H2O。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)化過程將對水質(zhì)帶來什么影響。解：有關(guān)的化學(xué)式和生物轉(zhuǎn)化途徑如下：(1)CO2；(2)CH3COOH；(3)NH3；(4)CoASH；(5)H2O；(6)CH3COCoASH；(7)CH3COCOOH；(8)H2O；(9)CoA

40、SH；(10)(CH2COOH)2C(OH)COOH；(11)三羧酸循環(huán)；(12)NO2-；(13)硝化。該過程將氮由不能被植物吸收利用的有機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮，利于植物利用；且此過程是耗氧過程，可能引起水體富營養(yǎng)化，使水質(zhì)變差。2比較下列各對化合物中微生物降解的快慢，指出所依據(jù)的定性判別規(guī)律。（1）（2）CH3 (CH2)5CH3CH3CH2CH3（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。（2）庚烷的降解要快于丙烷，根據(jù)鏈長規(guī)律，在一定范圍內(nèi)，碳鏈越長，降解越快。（3）前者降解要快于后者，根據(jù)鏈分支規(guī)律，在烷基苯磺酸鹽中，分

41、支程度越大，降解越慢。3試說明化學(xué)物質(zhì)致突變、致癌和抑制酶活性的生物化學(xué)作用機(jī)理。（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，以不連續(xù)的跳躍形式發(fā)生了突然的變異。致突變作用發(fā)生在一般體細(xì)胞時，則不具有遺傳性質(zhì)，而是使細(xì)胞發(fā)生不正常的分裂和增生，其結(jié)果表現(xiàn)為癌的形成。致突變作用如影響生殖細(xì)胞而使之產(chǎn)生突變時，就有可能產(chǎn)生遺傳特性的改變而影響下一代，即將這種變化傳遞給子細(xì)胞，使之具有新的遺傳特性。（2）致癌機(jī)理：致癌是體細(xì)胞不受控制的生長。其機(jī)理一般分兩個階段：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。第二是促長階段

42、，主要是突變細(xì)胞改變了遺傳信息的表達(dá)，增殖成為腫瘤，其中惡性腫瘤還會向機(jī)體其他部位擴(kuò)展。（3）抑制酶活性作用機(jī)理：有些有機(jī)化合物與酶的共價結(jié)合，這種結(jié)合往往是通過酶活性內(nèi)羥基來進(jìn)行的；有些重金屬離子與含硫基的酶強(qiáng)烈結(jié)合；某些金屬取代金屬酶中的不同金屬。4解釋下列名詞的概念。（1）被動擴(kuò)散；（2）主動轉(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。（2）主動轉(zhuǎn)運(yùn)：在需要消耗一定代謝能量下，一些物質(zhì)可在低濃度

43、側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合，通過生物膜，至高濃度側(cè)解離出原物質(zhì)。（3）腸肝循環(huán)：有些物質(zhì)由膽汁排泄，在腸道運(yùn)行中又重新被吸收，該現(xiàn)象叫腸肝循環(huán)。（4）血腦屏障：腦毛細(xì)血管阻止某些物質(zhì)（多半是有害的）進(jìn)入腦循環(huán)血的結(jié)構(gòu)。（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）。（6）閾劑量（濃度）：在長期暴露毒物下，會引起機(jī)體受損害的最低劑量（濃度）。（7）助致癌物：可加速細(xì)胞癌變和已癌變細(xì)胞增殖成瘤塊的物質(zhì)。（8）促癌物：可使已經(jīng)癌變細(xì)胞不斷增殖而形成瘤塊。（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)。其中，以

44、比較牢固的共價鍵同酶結(jié)合，不能用滲析、超濾等物理方法來恢復(fù)酶活性的抑制劑，稱為不可逆抑制劑；另一部分抑制劑是同酶的結(jié)合處于可逆平衡狀態(tài)，可用滲析法除去而恢復(fù)酶活性的物質(zhì)，稱為可逆抑制劑。5在水體底泥中有下圖所示反應(yīng)發(fā)生，填寫圖中和有關(guān)分解反應(yīng)中所缺的化學(xué)式或輔酶簡式。圖中的轉(zhuǎn)化對汞的毒性有何影響。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

45、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。圖中所示的氯化甲基汞變成金屬汞的轉(zhuǎn)化過程，是微生物以還原作用轉(zhuǎn)化汞的主要途徑，是降低毒性的過程。典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)重點(diǎn)習(xí)題及參考答案1為什么Hg2+和CH3Hg+在人體內(nèi)能長期滯留？舉例說明它們可形成哪些化合物？這是由于汞可以與生物體內(nèi)的高分子結(jié)合，形成穩(wěn)定的有機(jī)汞絡(luò)合物，就很難排出體外。此外，烷基汞具有高脂溶性，且它在生物體內(nèi)分解速度緩慢（其分解半衰期約為70d），因而會在人體內(nèi)長期滯留。Hg2+和CH3Hg+ 可以與羥基、組氨酸、半胱氨酸、白蛋白形成絡(luò)合物。甲基汞能與許多有機(jī)配位體基團(tuán)結(jié)合，如COOH、N

46、H2、SH、以及OH等。2砷在環(huán)境中存在的主要化學(xué)形態(tài)有哪些？其主要轉(zhuǎn)化途徑有哪些？砷在環(huán)境中存在的主要化學(xué)形態(tài)有五價無機(jī)砷化合物、三價無機(jī)砷化合物、一甲基胂酸及其鹽、二甲基胂酸及其鹽、三甲基胂氧化物、三甲基胂、砷膽堿、砷甜菜堿、砷糖等。砷的生物甲基化反應(yīng)和生物還原反應(yīng)是砷在環(huán)境中轉(zhuǎn)化的重要過程。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。（1）PCDD這類化合物的母核為二苯并一對二噁英，具有經(jīng)兩個氧原子聯(lián)結(jié)的二苯環(huán)結(jié)構(gòu)。在兩個苯環(huán)上的1，2，3，4，6，7，8，9位置上可有18個取代氯原子，由氯原子數(shù)和所在位置的不同可能組合成75種異構(gòu)體，總稱多氯聯(lián)

47、苯并一對二噁英。其結(jié)構(gòu)式如右：（2）來源：在焚燒爐內(nèi)焚燒城市固體廢物或野外焚燒垃圾是PCDD的主要大氣污染源。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。除生活垃圾外，燃料（煤，石油）、枯草敗葉（含除草劑）、氯苯類化合物等燃燒過程及森林火災(zāi)也會產(chǎn)生PCDD類化合物。在苯氧酸除草劑，氯酚，多氯聯(lián)苯產(chǎn)品和化學(xué)廢棄物的生產(chǎn)、冶煉、燃燒及使用和處理過程中進(jìn)入環(huán)境。另外，還可能來源于一些意外事故和戰(zhàn)爭。4簡述多氯聯(lián)苯（PCBs）在環(huán)境中主要分布、遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律。（1）分布：由于多氯聯(lián)苯揮發(fā)性和水中溶解

48、度較小，故其在大氣和水中的含量較少。近期報導(dǎo)的數(shù)據(jù)表明，在地下水中發(fā)現(xiàn)PCBs的幾率與地表水中相當(dāng)。此外，由于PCBs易被顆粒物所吸附，故在廢水流入河口附近的沉積物中，PCBs含量較高。水生植物通?？蓮乃锌焖傥誔CBs，其富集系數(shù)為1l04ll05。通過食物鏈的傳遞，魚體中PCBs的含量約在l7mg/kg范圍內(nèi)（濕重）。在某些國家的人乳中也檢出一定量的PCBs。（2）遷移：PCBs主要在使用和處理過程中，通道揮發(fā)進(jìn)入大氣，然后經(jīng)干、濕沉降轉(zhuǎn)入湖泊和海洋。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。雖然近年來PCBs的使用量大大減少，但沉積物中的PCBs仍

49、然是今后若干年內(nèi)食物鏈污染的主要來源。（3）轉(zhuǎn)化：PCBs由于化學(xué)惰性而成為環(huán)境中持久性污染物，它在環(huán)境中主要轉(zhuǎn)化途徑是光化學(xué)分解和生物轉(zhuǎn)化。PCBs在紫外光的激發(fā)下碳氯鍵斷裂，而產(chǎn)生芳基自由基和氯自由基，自由基從介質(zhì)中取得質(zhì)子，或者發(fā)生二聚反應(yīng)。PCBs生物降解時，含氯原子數(shù)目越少，越容易降解。受污染環(huán)境的修復(fù)重點(diǎn)習(xí)題及參考答案1微生物修復(fù)所需的環(huán)境條件是什么？微生物修復(fù)技術(shù)是指通過微生物的作用清除土壤和水體中的污染物，或是使污染物無害化的過程。它包括自然和人為控制條件下的污染物降解或無害化過程。在自然修復(fù)過程（natural attenuation）中，利用土著微生物（indigenous

50、 microorganism）的降解能力，但需要有以下環(huán)境條件：有充分和穩(wěn)定的地下水流；有微生物可利用的營養(yǎng)物；有緩沖pH的能力；有使代謝能夠進(jìn)行的電子受體。如果缺少一項條件，將會影響生物修復(fù)的速率和程度。特別是對于外來化合物，如果污染新近發(fā)生，很少會有土著微生物能降解它們，所以需要加入有降解能力的外源微生物（exogenous microorganism）。2請列舉幾種強(qiáng)化微生物原位修復(fù)技術(shù)。原位強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)包括生物強(qiáng)化法、生物通氣法、生物注射法、生物沖淋法及生物翻耕法等。（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，如對難降解有機(jī)物的去除等。投加

51、的微生物可以來源于原來的處理體系，經(jīng)過馴化、富集、篩選、培養(yǎng)達(dá)到一定數(shù)量后投加，也可以是原來不存在的外源微生物。（2）生物通氣法（bioventing）用于修復(fù)受揮發(fā)性有機(jī)物污染的地下水水層上部通氣層（Vadose Zone）土壤。這種處理系統(tǒng)要求污染土壤具有多孔結(jié)構(gòu)以利于微生物的快速生長。另外，污染物應(yīng)具有一定的揮發(fā)性，亨利常數(shù)大于1.01325Pam3mol-1時才適于通過真空抽提加以去除。生物通氣法的主要制約因素是影響氧和營養(yǎng)物遷移的土壤結(jié)構(gòu)，不適的土壤結(jié)構(gòu)會使氧和營養(yǎng)物在到達(dá)污染區(qū)之前被消耗。（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

52、的地下水及上部土壤。處理設(shè)施采用類似生物通氣法的系統(tǒng)，但這里的空氣是經(jīng)過加壓后注射到污染地下水的下部，氣流加速地下水和土壤有機(jī)物的揮發(fā)和降解。也有人把生物注射法歸入生物通氣法。（4）生物沖淋法（bioflooding）將含氧和營養(yǎng)物的水補(bǔ)充到亞表層，促進(jìn)土壤和地下水中的污染物的生物降解。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)甲烷營養(yǎng)菌降解三氯乙烯和少量的氯乙烯。（5）土地耕作法（land farming）就是對污染土壤進(jìn)行耕犁處理。在處理過程中施加肥料，進(jìn)行灌溉，施加石灰，從而盡可能為微生物代謝污染物提供一個良好環(huán)境，使其有充足的營養(yǎng)

53、、水分和適宜的pH值，保證生物降解在土壤的各個層面上都能發(fā)生。3請列舉幾種強(qiáng)化微生物異位修復(fù)技術(shù)。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。（1）堆肥法（composting）是處理固體廢棄物的傳統(tǒng)技術(shù)，被用于受石油、洗滌劑、多氯烴、農(nóng)藥等污染土壤的修復(fù)處理，取得了很好的處理效果。堆肥過程中，將受污染土壤與水（達(dá)到至少35%含水量）、營養(yǎng)物、泥炭、稻草和動物肥料混合后，使用機(jī)械或壓氣系統(tǒng)充氧，同時加石灰以調(diào)節(jié)pH。經(jīng)過一段時間的發(fā)酵處理，大部分污染物被降解，標(biāo)志著堆肥完成。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)。堆肥法包括風(fēng)道式堆肥處理、好氣靜態(tài)堆肥處理和機(jī)械堆肥處理。（2）

54、生物反應(yīng)器處理（bioreactor）是把污染物移到反應(yīng)器中完成微生物的代謝過程。這是一種很有價值和潛力的處理技術(shù)，適用于處理地表土及水體的污染。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）。（3）厭氧處理對某些具有高氧化狀態(tài)的污染物的降解，如三硝基甲苯、多氯取代化合物（PCBs等）等，比耗氧處理更為有效。但總的來說，在生物修復(fù)中好氧方法的使用要比厭氧方法廣泛得多。主要原因是，嚴(yán)格的厭氧條件難于達(dá)到，厭氧過程中會產(chǎn)生一些毒性更大、更難降解的中間代謝產(chǎn)物。此外，厭氧發(fā)酵的終產(chǎn)物H2S和CH4也存在毒性和風(fēng)險。4植物修復(fù)重金屬的主要過程是什么？根據(jù)其作用過程和機(jī)理，重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分為3種類型。（1）植物提?。豪弥亟饘俪e累植物從土壤中吸取一種或幾種重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲存到地上部分，隨后收割地上部分并集中處理，連續(xù)種植這種植物，即可使土壤中重金屬含量降低到可