《環(huán)境化學(xué)》戴樹(shù)桂(第二版)課后習(xí)題全部答案(含大綱和目錄超齊全,考研必備干貨)

＞Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Rb+＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+陰離子交換吸附作用原理：帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與溶液中陰離子進(jìn)行交換。陰離子交換吸附作用特點(diǎn)：a.土壤陰離子與膠體微?；蛉芤褐械年?yáng)離子形成難溶性沉淀而被強(qiáng)烈地吸附。b.各種陰離子被土壤膠體吸附的順序如下：F-＞草酸根＞檸檬酸根＞＞硅酸根＞CH3COO-＞SCN-＞Cl-6．土壤中重金屬向植物遷移的主要方式及影響因素有哪些？土壤中重金屬向植物遷移的主要方式為跨膜吸收，影響因素主要有土壤的理化性質(zhì)、重金屬種類(lèi)、濃度及在土壤中的存在形態(tài)，植物種類(lèi)、生長(zhǎng)發(fā)育期，復(fù)合污染，施肥等。a.土壤的理化性質(zhì)土壤的理化性質(zhì)主要通過(guò)影響重金屬在土壤中存在形態(tài)而影響重金屬的生物有效性，其主要包括pH、土壤質(zhì)地、土壤的氧化還原電位、土壤中有機(jī)質(zhì)的含量等。b.重金屬的種類(lèi)、濃度及在土壤中的存在形態(tài)重金屬對(duì)植物的毒害程度首先取決于土壤中重金屬的存在形態(tài)，其次才取決于該元素的數(shù)量。從總量上來(lái)看隨著土壤中重金屬含量的增加，植物體內(nèi)各部分的積累量也相應(yīng)增加。重金屬的存在形態(tài)可分為交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，交換態(tài)的重金屬遷移能力最強(qiáng)，具有生物有效性。c.植物的種類(lèi)、生長(zhǎng)發(fā)育期植物的種類(lèi)和生長(zhǎng)發(fā)育期影響著重金屬在土壤-植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化。植物的種類(lèi)不同，其對(duì)重金屬的富集規(guī)律不同；植物的生長(zhǎng)發(fā)育期不同，其對(duì)重金屬的富集量也不同。d.復(fù)合污染在復(fù)合污染狀況下，影響重金屬遷移轉(zhuǎn)化的因素涉及污染物因素(包括污染物的種類(lèi)、性質(zhì)、濃度、比例和時(shí)序性)、環(huán)境因素(包括光、溫度、pH、氧化還原條件等)和生物種類(lèi)、發(fā)育階段及所選擇指標(biāo)等。e.施肥施肥可以改變土壤的理化性質(zhì)和重金屬的存在形態(tài)，并因此而影響重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。由于肥料、植物和重金屬種類(lèi)的多樣性以及重金屬行為的復(fù)雜性，施肥對(duì)土壤-植物體系中重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響機(jī)制十分復(fù)雜。7．植物對(duì)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(lèi)的植物對(duì)重金屬的耐性不同，同種植物由于其分布和生長(zhǎng)的環(huán)境各異可能表現(xiàn)出對(duì)某種重金屬有明顯的耐性。（1）植物根系的作用，植物根系通過(guò)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(dòng)，使植物對(duì)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(shí)仍能維持正常水平，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(shí)保持正常代謝過(guò)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(wú)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。8．舉例說(shuō)明影響農(nóng)藥在土壤中進(jìn)行擴(kuò)散和質(zhì)體流動(dòng)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：①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。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)2,4-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。③土壤緊實(shí)度：土壤緊實(shí)度對(duì)農(nóng)藥的擴(kuò)散的情況有影響是因?yàn)閷?duì)于以蒸汽形式進(jìn)行擴(kuò)散的化合物來(lái)說(shuō)，增加緊實(shí)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(shí)度增加而降低。④溫度：溫度增高的總效應(yīng)是使擴(kuò)散系數(shù)增大。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)。如果空氣的相對(duì)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(kāi)土壤表面，同時(shí)使農(nóng)藥蒸汽向土壤表面運(yùn)動(dòng)的速度加快。⑥農(nóng)藥種類(lèi)：不同農(nóng)藥的擴(kuò)散行為不同。如有機(jī)磷農(nóng)藥樂(lè)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(dòng)的因素有農(nóng)藥與土壤的吸附、土壤種類(lèi)和農(nóng)藥種類(lèi)等。①農(nóng)藥與土壤吸附：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(dòng)最困難，反之亦然。②土壤種類(lèi)：土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，農(nóng)藥在土壤中滲透深度減??；增加土壤中粘土礦物的含量，農(nóng)藥的滲透深度也減小。③農(nóng)藥種類(lèi)：不同農(nóng)藥在土壤中通過(guò)質(zhì)體流動(dòng)轉(zhuǎn)移的深度不同。如林丹和DDT。9．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(dòng)不明顯，易被吸附2）通過(guò)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）光解不溶于水，高親脂性，易通過(guò)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(shí)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）植物積累易溶于水揮發(fā)性強(qiáng)，持久性低在生物體內(nèi)積累性較DDT低10．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(shuō)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。如地亞農(nóng)等硫代硫酸酯的水解反應(yīng)如下②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(shí)，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)化的另一條重要途徑?；瘜W(xué)農(nóng)藥對(duì)土壤微生物有抑制作用。同時(shí)，土壤微生物也會(huì)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：第五章生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及毒性思考題與習(xí)題參考答案1．在試驗(yàn)水中某魚(yú)體從水中吸收有機(jī)污染質(zhì)A的速率常數(shù)為18.76h-1，魚(yú)體消除A的速率常數(shù)為2.38×10-2h-1；設(shè)A在魚(yú)體內(nèi)起始濃度為零，在水中的濃度可視作不變。計(jì)算A在該魚(yú)體內(nèi)的濃縮系數(shù)及其濃度達(dá)到穩(wěn)定濃度95%時(shí)所需的時(shí)間。2．在通常天然水中微生物降解丙氨酸的過(guò)程如下，在其括號(hào)內(nèi)填寫(xiě)有關(guān)的化學(xué)式和生物轉(zhuǎn)化途徑名稱(chēng)，并說(shuō)明這一轉(zhuǎn)化過(guò)程將對(duì)水質(zhì)帶來(lái)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)CoASH；(10)(CH2COOH)2C(OH)COOH；(11)三羧酸循環(huán)；(12)NO2-；(13)硝化。該過(guò)程將氮由不能被植物吸收利用的有機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮，利于植物利用；且此過(guò)程是耗氧過(guò)程，可能引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，使水質(zhì)變差。3．比較下列各對(duì)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)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。（2）庚烷的降解要快于丙烷，根據(jù)鏈長(zhǎng)規(guī)律，在一定范圍內(nèi)，碳鏈越長(zhǎng)，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，分支程度越大，降解越慢。4．在下列微生物降解烷基叔胺過(guò)程的括號(hào)內(nèi)，填寫(xiě)有關(guān)的酶名、化學(xué)式或轉(zhuǎn)化途徑名稱(chēng)。圖中有關(guān)酶名、化學(xué)式和轉(zhuǎn)化途徑名稱(chēng)：（1）O2；（2）NADH+H+；（3）NADP+；（4）H2O；（5）R3CHO；（6）R1CH2NHR2CH2；（7）加氧酶；（8）R2CHO；（9）NH3；（10）R1CHO；（11）水化酶；（12）R1CH(OH)2；（13）NAD；（14）NADH+H+；（15）R1COOH；（16）脂肪酸β氧化；（17）TCA循環(huán)5．已知氨氮硝化數(shù)學(xué)模式適用于某一河段，試從下表中該河段的有關(guān)數(shù)據(jù)，寫(xiě)出這一模式的具體形式。河段設(shè)置的斷面流經(jīng)時(shí)間（h）氨氮濃度（mg/L）被硝化的氨氮濃度（mg/L）Ⅰ02.860Ⅱ2.372.040.63Ⅲ8.770.152.656．用查閱到的新資料，說(shuō)明毒物的聯(lián)合作用。毒物的聯(lián)合作用分為四類(lèi)。a.協(xié)同作用，是指聯(lián)合作用的毒性大于其中各毒物成分單獨(dú)作用毒性的總和。即是說(shuō)，其中某一毒物成分能促進(jìn)機(jī)體對(duì)其他毒物成分的吸收加強(qiáng)、講解受阻、排泄遲緩、蓄積增多或產(chǎn)生高毒代謝物等，是混合物毒性增加。如四氯化碳與乙醇，臭氧與硫酸氣溶膠等。b.相加作用，是指聯(lián)合作用的毒性等于其中各毒物成分單獨(dú)作用毒性的總和，即其中各毒物成分之間均可按比例取代另一毒物成分，而混合物毒性均無(wú)改變。當(dāng)各毒物成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)相近、性質(zhì)相似、對(duì)機(jī)體作用的部位及機(jī)理相同時(shí)，其聯(lián)合作用結(jié)果往往呈現(xiàn)毒性相加作用。如丙烯腈與乙腈，稻瘟凈與樂(lè)果等。c.獨(dú)立作用，是指各毒物對(duì)機(jī)體的侵入途徑、作用部位、作用機(jī)理等均不相同，因而在其聯(lián)合作用中各毒物生物學(xué)效應(yīng)彼此無(wú)關(guān)、互不影響。即獨(dú)立作用的毒性低于相加作用，但高于其中單項(xiàng)毒物的毒性。如苯巴比妥與二甲苯。d.拮抗作用，是指聯(lián)合作用的毒性小于其中各毒物成分單獨(dú)作用毒性的總和。就是說(shuō)，其中某一毒物成分能促進(jìn)機(jī)體對(duì)其他毒物成分的講解加速、排泄加快、吸收減少或產(chǎn)生低毒代謝物等，使混合毒性降低。如二氯乙烷與乙醇，亞硝酸與氰化物，硒與汞，硒與鎘等。7．試說(shuō)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(zhǎng)。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。第二是促長(zhǎng)階段，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(huì)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(jià)結(jié)合，這種結(jié)合往往是通過(guò)酶活性?xún)?nèi)羥基來(lái)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。8．解釋下列名詞的概念。（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(guò)有類(lèi)脂層屏障的生物膜。（2）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：在需要消耗一定代謝能量下，一些物質(zhì)可在低濃度側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合，通過(guò)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(zhǎng)期暴露毒物下，會(huì)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，以比較牢固的共價(jià)鍵同酶結(jié)合，不能用滲析、超濾等物理方法來(lái)恢復(fù)酶活性的抑制劑，稱(chēng)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(chēng)為可逆抑制劑。9．在水體底泥中有下圖所示反應(yīng)發(fā)生，填寫(xiě)圖中和有關(guān)分解反應(yīng)中所缺的化學(xué)式或輔酶簡(jiǎn)式。圖中的轉(zhuǎn)化對(duì)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(wú)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(wú)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(guò)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(guò)程。？10．試簡(jiǎn)要說(shuō)明氯乙烯致癌的生化機(jī)制和在一定程度上防御致癌的解毒轉(zhuǎn)化途徑11．舉出一個(gè)新的研究實(shí)例，說(shuō)明比較分子力場(chǎng)法在QSAR中的應(yīng)用。谷妍等應(yīng)用C0MFA（比較分子力場(chǎng)法）分別研究了112種含氟農(nóng)藥的抗小麥赤酶病活性和對(duì)小麥生長(zhǎng)的毒性，為研究設(shè)計(jì)新的更高效、安全的含氟農(nóng)藥提供了有益的參考。所有農(nóng)藥母體酒后中的R1，R2，R3和R4表示不同的供電集團(tuán)和吸電集團(tuán)。農(nóng)藥的活性和毒性以抑制率的測(cè)量值表示。采用標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)、鍵角構(gòu)建所有化合物分子的初始三維結(jié)構(gòu)；通過(guò)計(jì)算，在對(duì)能量進(jìn)行優(yōu)化后選擇各分子最低能量構(gòu)象為其可能的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象，并確定后者中各原子凈電荷。選取78個(gè)化合物作為訓(xùn)練集建立C0MFA模型，余下34個(gè)化合物為測(cè)試集，檢驗(yàn)所建模型對(duì)化合物的活性和毒性的預(yù)測(cè)能力。將訓(xùn)練集所有分子的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象，在共有的特征點(diǎn)組合上，即在共有的對(duì)受體結(jié)合、活性及在空間的相對(duì)位置所需的重要官能團(tuán)上疊合起來(lái)，置于一個(gè)設(shè)定的三維網(wǎng)格內(nèi)。選用sp3雜化的一價(jià)碳正離子作為探針，沿該網(wǎng)格格點(diǎn)移動(dòng)，計(jì)算各分子周?chē)Ⅲw勢(shì)場(chǎng)和靜電勢(shì)場(chǎng)的能值分布，連同對(duì)應(yīng)的活性與毒性測(cè)量數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行偏最小二乘法回歸分析，建立有關(guān)活性與毒性的兩個(gè)C0MFA模型，評(píng)價(jià)模型質(zhì)量，用等高圖形顯示模型的結(jié)果。與測(cè)試集34個(gè)含氟化合物的活性與毒性測(cè)量值相比較，兩個(gè)模型預(yù)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)極差之比分別是10.4%和6.4%，都具有良好的預(yù)測(cè)能力。第六章典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)思考題與習(xí)題參考答案1．為什么Hg2+和CH3Hg+在人體內(nèi)能長(zhǎng)期滯留？舉例說(shuō)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(huì)在人體內(nèi)長(zhǎng)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、—NH2、—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(jià)無(wú)機(jī)砷化合物、三價(jià)無(wú)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(guò)程。主要轉(zhuǎn)化途經(jīng)如下：3．試述PCDD是一類(lèi)具有什么化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物？并說(shuō)明其主要污染來(lái)源。（1）PCDD這類(lèi)化合物的母核為二苯并一對(duì)二噁英，具有經(jīng)兩個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)的二苯環(huán)結(jié)構(gòu)。在兩個(gè)苯環(huán)上的1，2，3，4，6，7，8，9位置上可有1－8個(gè)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(chēng)多氯聯(lián)苯并一對(duì)二噁英。其結(jié)構(gòu)式如右：（2）來(lái)源：①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(lèi)塑料廢物在焚燒過(guò)程中可能產(chǎn)生酚類(lèi)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(lèi)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(lèi)化合物等燃燒過(guò)程及森林火災(zāi)也會(huì)產(chǎn)生PCDD類(lèi)化合物。②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(guò)程中進(jìn)入環(huán)境。③另外，還可能來(lái)源于一些意外事故和戰(zhàn)爭(zhēng)。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。（1）分布：由于多氯聯(lián)苯揮發(fā)性和水中溶解度較小，故其在大氣和水中的含量較少。近期報(bào)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1×l04～l×l05。通過(guò)食物鏈的傳遞，魚(yú)體中PCBs的含量約在l～7mg/kg范圍內(nèi)（濕重）。在某些國(guó)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(guò)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(lái)PCBs的使用量大大減少，但沉積物中的PCBs仍然是今后若干年內(nèi)食物鏈污染的主要來(lái)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(shí)，含氯原子數(shù)目越少，越容易降解。5．6．表面活性劑有哪些類(lèi)型？對(duì)環(huán)境的人體的危害是什么？分類(lèi)：陰離子表面活性劑，陽(yáng)離子表面活性劑，兩性表面活性劑，非離子表面活性劑。危害：1，使水的感官狀況受到影響，出現(xiàn)持久性泡沫；2，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化；3.促進(jìn)水體中石油和多氯聯(lián)苯等不溶性有機(jī)物的乳化、分散，增加廢水處理困難；4，濃度高時(shí)破壞生物群。第七章受污染環(huán)境的修復(fù)思考題與習(xí)題參考答案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(guò)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(wú)害化的過(guò)程。它包括自然和人為控制條件下的污染物降解或無(wú)害化過(guò)程。在自然修復(fù)過(guò)程（naturalattenuation）中，利用土著微生物（indigenousmicroorganism）的降解能力，但需要有以下環(huán)境條件：=1\*GB3①有充分和穩(wěn)定的地下水流；=2\*GB3②有微生物可利用的營(yíng)養(yǎng)物；=3\*GB3③有緩沖pH的能力；=4\*GB3④有使代謝能夠進(jìn)行的電子受體。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。特別是對(duì)于外來(lái)化合物，如果污染新近發(fā)生，很少會(huì)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（exogenousmicroorganism）。2．請(qǐng)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(lái)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。投加的微生物可以來(lái)源于原來(lái)的處理體系，經(jīng)過(guò)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(lái)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（VadoseZone）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(zhǎng)。另外，污染物應(yīng)具有一定的揮發(fā)性，亨利常數(shù)大于1.01325Pa·m3·mol-1時(shí)才適于通過(guò)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(yíng)養(yǎng)物遷移的土壤結(jié)構(gòu)，不適的土壤結(jié)構(gòu)會(huì)使氧和營(yíng)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(chēng)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。處理設(shè)施采用類(lèi)似生物通氣法的系統(tǒng)，但這里的空氣是經(jīng)過(guò)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(yíng)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(lèi)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。（5）土地耕作法（landfarming）就是對(duì)污染土壤進(jìn)行耕犁處理。在處理過(guò)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(gè)良好環(huán)境，使其有充足的營(yíng)養(yǎng)、水分和適宜的pH值，保證生物降解在土壤的各個(gè)層面上都能發(fā)生。3．請(qǐng)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(guò)程中，將受污染土壤與水（達(dá)到至少35%含水量）、營(yíng)養(yǎng)物、泥炭、稻草和動(dòng)物肥料混合后，使用機(jī)械或壓氣系統(tǒng)充氧，同時(shí)加石灰以調(diào)節(jié)pH。經(jīng)過(guò)一段時(shí)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）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(guò)程。這是一種很有價(jià)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（soilslurrybioreactor）和預(yù)制床反應(yīng)器（preparedbedreactor）。（3）厭氧處理對(duì)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(lái)說(shuō)，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(guò)程中會(huì)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(xiǎn)。4．植物修復(fù)重金屬的主要過(guò)程是什么？根據(jù)其作用過(guò)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(lèi)型。（1）植物提取：利用重金屬超積累植物從土壤中吸取一種或幾種重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)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接受的水平。所謂超積累植物（hyperaccumulator），是指對(duì)重金屬的吸收量超過(guò)一般植物100倍以上的植物，超積累植物積累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb含量一般在110mg/kg(干重)以上，積累的Mn、Zn含量一般在10mg/kg(干重)以上。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(guò)程中包括許多環(huán)節(jié)和調(diào)控位點(diǎn)：=1\*GB3①跨根細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)輸；=2\*GB3②根皮層細(xì)胞中橫向運(yùn)輸；=3\*GB3③從根系的中柱薄壁細(xì)胞裝載到木質(zhì)部導(dǎo)管；=4\*GB3④木質(zhì)部中長(zhǎng)途運(yùn)輸；=5\*GB3⑤從木質(zhì)部卸載到葉細(xì)胞（跨葉細(xì)胞膜運(yùn)輸）；=6\*GB3⑥跨葉細(xì)胞的液泡膜運(yùn)輸。在組織水平上，重金屬主要分布在表皮細(xì)胞、亞表皮細(xì)胞和表皮毛中；在細(xì)胞水平，重金屬主要分布在質(zhì)外體和液泡。（2）植物穩(wěn)定：利用耐重金屬植物的根際的一些分泌物，增加土壤中有毒金屬的穩(wěn)定性，從而減少金屬向作物的遷移，以及被淋濾到地下水或通過(guò)空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。其中包括沉淀、螯合、氧化還原等多種過(guò)程。（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(lèi)金屬元素汞和非金屬元素硒。8．請(qǐng)說(shuō)明臭氧與有機(jī)污染物反應(yīng)的主要機(jī)理。（1）臭氧分子的直接氧化反應(yīng)臭氧的分子結(jié)構(gòu)呈三角形，中心氧原子與其它兩個(gè)氧原子間的距離相等，在分子中有一個(gè)離域π鍵，臭氧分子的特殊結(jié)構(gòu)使得它可以作為偶極試劑、親電試劑和親核試劑。與有機(jī)物的直接反應(yīng)機(jī)理可以分為三類(lèi)：①打開(kāi)雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)。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。例如：R1C=CR2+O3→R1C(-OOH,G)+R2C=O，式中的G代表OH，OCH3，OC(O)CH3基。②親電反應(yīng)親電反應(yīng)發(fā)生在分子中電子云密度高的點(diǎn)。對(duì)于芳香族化合物，當(dāng)取代基為給電子基團(tuán)（—OH，—NH2等）時(shí)，它與鄰位或?qū)ξ惶季哂懈叩碾娮釉泼芏?，臭氧化反?yīng)發(fā)生在這些位置上；當(dāng)取代基是吸電子基團(tuán)（如—COOH，—NO2等）時(shí)，臭氧化反應(yīng)比較弱，反應(yīng)發(fā)生在這類(lèi)取代基的間位碳原子上，進(jìn)一步與臭氧反應(yīng)則形成醌打開(kāi)芳環(huán)，形成帶有羰基的脂肪族化合物。③親核反應(yīng)親核反應(yīng)只發(fā)生在帶有吸電子基團(tuán)的碳原子上。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)。（2）自由基的反應(yīng)臭氧在堿性環(huán)境等因素作用下，產(chǎn)生活潑的自由基，主要是羥基自由基（?OH），與污染物反應(yīng)。臭氧在催化條件下易于分解形成?OH，土壤中天然存在的金屬氧化物（α-Fe2O3），MnO2和Al2O3通?？梢宰鳛檫@種催化反應(yīng)的活性位點(diǎn)。因此，臭氧氣體能直接或通過(guò)在土壤中形成?OH迅速氧化土壤中的許多有害污染物，使它們變得易于生物降解或者變成親水性的無(wú)害化合物。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(guò)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。然而，臭氧的作用也會(huì)由于以下因素而受到限制，例如土壤有機(jī)質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)、土壤濕度、滲透性和pH值等。要提高臭氧的氧化速率和效率，必須采取其它措施促進(jìn)臭氧的分解而產(chǎn)生活潑的羥基自由基。11．寫(xiě)出Fe－PRB去除重金屬的主要機(jī)理。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(wú)機(jī)陰離子，如硫酸根及硝酸根，及重金屬的去除。它的反應(yīng)機(jī)理非常復(fù)雜，包括還原降解；還原沉淀（沉積）；吸附；共沉淀；表面絡(luò)合等化學(xué)過(guò)程。很多場(chǎng)合，即使是對(duì)一種污染物，也是多種過(guò)程同時(shí)起作用。零價(jià)鐵PRB技術(shù)用于重金屬去除最成熟的是對(duì)Cr、U和Tc的去除，有較多實(shí)際應(yīng)用的工程實(shí)例，去除原理為還原沉淀。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沉淀。Fe0+CrO42-+4H2O＝FexCr1－x(OH)3(x≤1)＋5OH－零價(jià)鐵作用于重金屬其它主要的機(jī)理為吸附和共沉淀，零價(jià)鐵在水中放置過(guò)程中，逐漸發(fā)生腐蝕反應(yīng)，生成多種形式的鐵的（氫）氧化物沉淀，這些新生的沉淀具有高度反應(yīng)活性，并具有巨大表面積，可以吸附截留水中的重金屬離子。從熱力學(xué)角度出發(fā)，零價(jià)鐵對(duì)重金屬的去除還應(yīng)包括還原沉積途徑，如銅離子可與零價(jià)鐵發(fā)生如下反應(yīng)：Cu2++Fe0=Fe2++Cu0。PAGEPAGE5目錄第一章緒論

第一節(jié)環(huán)境化學(xué)

一、環(huán)境問(wèn)題

二、環(huán)境化學(xué)

第二節(jié)環(huán)境污染物

一、環(huán)境污染物的類(lèi)別

二、環(huán)境效應(yīng)及其影響因素

三、環(huán)境污染物在環(huán)境各圈的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程簡(jiǎn)介

第二章大氣環(huán)境化學(xué)

第一節(jié)大氣的組成及其主要污染物

一、大氣的主要成分

二、大氣層的結(jié)構(gòu)

三、大氣中的主要污染物

第二節(jié)大氣中污染物的遷移

一、輻射逆溫層

二、大氣穩(wěn)定度

三、大氣污染數(shù)學(xué)模式

四、影響大氣污染物遷移的因素

第三節(jié)大氣中污染物的轉(zhuǎn)化

一、自由基化學(xué)基礎(chǔ)

二、光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)

三、大氣中重要自由基的來(lái)源

四、氮氧化物的轉(zhuǎn)化

五、碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化

六、光化學(xué)煙霧

七、硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染

八、酸性降水

九、溫室氣體和溫室效應(yīng)

十、臭氧層的形成與耗損

第四節(jié)大氣顆粒物

一、大氣顆粒物的來(lái)源與消除

二、大氣顆粒物的粒徑分布

三、大氣顆粒物的化學(xué)組成

四、大氣顆粒物來(lái)源的識(shí)別

五、大氣顆粒物中的PM2.5第三章水環(huán)境化學(xué)

第一節(jié)天然水的基本特征及污染物的存在形態(tài)

一、天然水的基本特征

二、水中污染物的分布和存在形態(tài)

三、水中營(yíng)養(yǎng)元素及水體富營(yíng)養(yǎng)化

第二節(jié)水中無(wú)機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

一、顆粒物與水之間的遷移

二、水中顆粒物的聚集

三、溶解和沉淀

四、氧化還原

五、配合作用

第三節(jié)水中有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

一、分配作用

二、揮發(fā)作用

三、水解作用

四、光解作用

五、生物降解作用

第四節(jié)水質(zhì)模型

一、氧平衡模型

二、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化預(yù)測(cè)模型

三、有毒有機(jī)污染物的歸趨模型

四、多介質(zhì)環(huán)境數(shù)學(xué)模型

第四章土壤環(huán)境化學(xué)

第一節(jié)