环境化学环境科学级试卷标准答案.doc

环境化学 环境科学03级试卷A标准答案一 填空题(每题0.6分,共30分)1.光子能量公式是E=hc/,通常波长大于700nm光就不能引发光化学离解, 此时对应化学键能是167.4KJ/mol。2.光化学烟雾从产生到结束, 其中关键污染物出现次序依次是NO, NO2, 烃, 醛, O3, 自由基, RC（O）O2, 二次污染物有O3, 醛, PAN, 过氧化氢等。3.土壤碱化度为钠离子饱和度, 其产生过程为交换性离子吸附作用。4.受氢体包含分子氧, 有机底物, 无机含氧化合物。5.硝化细菌为化能自养性细菌, 严格要求高水平氧, 反硝化关键条件是厌氧。6.腐殖质可分为腐殖酸, 富里酸, 腐黑物。7.水环境中污染物光解过程可分为直接光解, 敏化光解, 氧化反应三类。8.中国酸雨关键性离子组分为SO42-, Ca2+, NH4+9.大气颗粒物中粒径小于2um称为细粒子, 其关键化学组分为硫酸根, 氨离子, 硝酸根离子, 炭黑, 痕量金属; 粒径大于2um称为粗粒子, 其关键化学组分为铁, 钙, 硅, 钠, 铝, 镁, 钛等元素组成。10。毒作用生物化学机制包含酶活性抑制, 致癌作用, 致畸作用, 致突变作用。11.化学物质联合作用包含协同作用, 独立作用, 相加作用, 拮抗作用。12.向某一含炭酸水中加入重碳酸盐, 总酸度增大, 无机酸度减小, CO2酸度不变, 总碱度不变, 酚酞碱度不变, 苛性碱度减小。13.含炭化合物厌氧分解过程中, 在产酸细菌作用下, 生成有机酸, 醇等中间产物, 然后在产氢菌、 产乙酸菌及产甲烷细菌作用下, 生成乙酸、 甲酸、 氢气和二氧化碳及甲烷。14.盐基饱和度为100%土壤, 其潜性酸度为0。15.丙酮酸在有氧条件下, 经过辅酶A辅酶, 转化为乙酰辅酶A, 然后与草酰乙酸反应生成柠檬酸, 进入三羧酸循环。16.造成臭氧层耗损经典物质有水蒸气、 氮氧化物、 氟氯烃、 HOx等。17.大气中自由基有HO、 HO2、 R、 RO、 RO2。二 名词解释(每题2分,共18分)pcpH图: 物质浓度与pH值相关时, 依据对应数据绘制以pH值为自变量, pc值为因变量集合图形。标化分配系数: 有机毒物在沉积物与水之间分配比率用分配系数表示, 分配系数与沉积物中有机碳质量分数比值称为标化分配系数。氧化路径: 饱和脂肪酸与辅酶A结合, 形成脂酰辅酶A, 羧基位上碳原子经历脱氢-加羟-羰基化等氧化过程, 然后与辅酶A结合, 形成乙酰辅酶A和少两个碳原子脂酰辅酶A过程。湿沉降: 经过降雨降雪等使大气中颗粒物从大气中去除过程。土壤胶体双电层: 土壤胶体微粒含有双电层, 微粒内部称为微粒核, 通常带负电荷, 形成一个负离子层, 其外部因为电性吸引, 而形成一个正离子层。即合称为双电层。生物积累: 生物从周围环境（水、 土壤、 大气）和食物链蓄积某种元素或难降解物质, 使其在机体内浓度超出周围环境中浓度现象。电中性原理: 在全部溶液或其她体系中, 阳离子所带正电荷与阴离子所带负电荷总量相等, 代数和为0, 体系对外呈电中性。质体流动: 由水或土壤颗粒或二者共同作用引发物质流动现象。光量子产率: 发生光化学反应光子数目与吸收光子数目比率。三 公式推导(每题6分,共6分)推导天然水体电子活度pE与氧化还原电位关系。解: 假如有一个氧化还原半反应: Ox + ne = Red 依据能斯特方程式, 则上述反应能够写成: E=E0-2.303RT*lg(Red/Ox)/nF , 当反应达成平衡时, E0=2.303RT*lgK/nFE= 2.303RT*lgK/nF-2.303RT*lg(Red/Ox)/nF = (2.303 RT/nF)(lgK- lg(Red/Ox)从理论上考虑下式成立: K=Red/Oxen即e= Red/OxK1/n依据pE定义: pE=-lge= 1/nlg K lg(Red/Ox)将E=(2.303 RT/nF)(lgK- lg(Red/Ox)变形后代入上式, 即: pE= EF/2.303RTpE0= E0F/2.303RT四 简答题(每题5分,共15分)1.大气中丙烯与HO.、 O3反应特征过程。12.简述汞微生物转化过程中辅酶作用。微生物参与汞形态转化关键路径是汞甲基化作用。辅酶为甲基钴氨素, 此辅酶把负甲基离子传输给汞离子形成甲基汞, 本身变为水合钴氨素, 后者因为其中钴被辅酶FADH2还原, 并失去水而转变为五个氮配位一价钴氨素, 最终, 辅酶甲基四叶氢酸将正甲基离子转于五配位钴氨素, 并从其一价钴上取得二个电子, 以负甲基离子与之络合, 完成甲基钴氨素再生, 使汞甲基化能够顺利进行。3.举例说明专属吸附概念和解释现象。专属吸附现象是用来解释吸附过程中表面电荷改变符号, 甚至使离子化合物吸附在同号电荷表面现象, 它是指在吸附过程中, 除了化学键作用, 还有加强憎水键和范德华力或氢键在起作用。如简单铝铁高价离子, 并不能使胶体电荷因吸附而变号, 但其水解产物却能够达成这点。当水锰矿吸附体系pH在等电点（ZPC处或小于ZPC时, 对钴、 铜、 镍等离子都能进行吸附作用, 这表明水锰矿不带电荷或者带正电荷时均能吸附过渡金属元素。五 计算题(每题8分,共16分)1.计算含镉废水通入H2S达成饱和并分别调整pH 值为4.0, 9.0时水中剩下镉离子浓度比值。 解: K1, 2=H+2S2-/H2S=K1*K2=1.16*10-23S2-= K1, 2*H2S/H+2KSP= Cd2+*S2-Cd2+= KSP/S2-= KSP/ K1, 2*H2S/H+2pH 值为4.0时, Cd2+1= KSP/S2-= KSP/ K1, 2*H2S/10-8pH 值为9.0时, Cd2+2= KSP/S2-= KSP/ K1, 2*H2S/10-18Cd2+1/Cd2+2= KSP/ K1, 2*H2S/10-8/ KSP/ K1, 2*H2S/10-18=102.若有水A, pH为7.5, 其碱度为5.38m mol/L,水BpH为9.0, 碱度为0.70m mol/L, 若这两种水以2: 3体积比混合, 问混合后pH表示式方程。解: 总碱度 = CT(1 +2) + Kw/H+ H+CT = 1/(1 +22)总碱度 + H+ OH-令 = 1/(1 +22)当pH值在5-9范围内, 总碱度1.0mmol/L时, H+ 、 OH-项能够忽略不计, CT值与总碱度之间存在简化关系: CT 总碱度依据题意, 这两种水以2: 3体积比混合时, 总碱度和碳酸盐总量不变总碱度混合 = （2总碱度 pH=7.5 + 3总碱度 pH=9.0）/5 CT混合= （2CT pH=7.5 + 3CT pH=7.5 ）/5计算出总碱度混合 和CT混合总碱度混合 = CT混合(1混合+2混合) + Kw/H+混合H+混合将1混合和2混适用H+方程表示, 即最终表示式也就能够表示出来。六 综合题(第一题8分,第二题7分,共15分)1.推导米氏方程式, 并解释米氏方程中Km,Monad方程中Ks和Langmuir吸附等温线中A意义。污染物在环境中生物转化机理表示为: 式中, E表示酶, S表示底物, ES表示复合物, P代表产物K1, K2, K3 分别代表对应单元反应速率常数。E0酶总浓度S底物浓度ES底物酶复合物浓度则其速率微分方程依次为dES/dt= K1E0-ES*S-dES/dt=( K2+ K3) ES设其处于动态平衡, 则K1E0-ES*S =( K2+ K3) ES令Km=( K2+ K3)/ K1则ES= E0S/（Km+S）由v= K3 ES当ES= E0 时, 速率最大, Vmax= K3 E0V= Vmax/（Km+S）Km为酶促反应速率达成最大反应速率二分之一时底物浓度。Ks为最大比生长速率二分之一时基质浓度。A表示吸附量达成G0/2时溶液平衡浓度。2.讨论土壤颗粒分配, 吸附作用特征与区分。分配作用: 水溶液中, 土壤有机质对有机化合物溶解作用, 而且在溶质整个溶解范围内, 吸附等温线都是线性, 与表面吸附位无关, 只与有机化合物溶解度相关, 所以放出吸附热量小。吸附作用: 在非极性有机溶剂中, 土壤矿物质对有机化合物表面吸附作用活干土壤矿物质对有机化合物表面吸附作用, 其吸附等温线是非线性, 而且存在着竞争吸附, 同时, 在吸附过程中往往要放出大量热来赔偿反应中熵损失。