2011年環境化學專業考研測試題及參考答案二

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一 名詞解釋(每題2分,共30分)

電子活度

專屬吸附作用

敏化光解

共代謝

濕沉降

可吸入顆粒物

二次污染物

PCBs

鹽基飽和度

土壤酸度

離子交換吸附

三致效應

標化分配系數

b氧化途徑

拮抗作用

二 公式推導(每題5分,共10分)

1 寫出天然水體堿度的組成，并推導碳酸鹽水體的總堿度的表達式(僅與H+和平衡常數有關)。

2 推導出與大氣中CO2平衡的降水的pH計算式。

三 簡答題(每題5分,共25分)

1 寫出天然水體的八大離子，并解釋電中性原理。

2 簡述丙酮酸的生物轉化過程。

3 大氣中HO·自由基的主要來源。

4 簡述土壤的酸堿性。

5 簡述汞的甲基化過程。

四 計算題(每題10分,共20分)

1含鎘廢水通入H2S達到飽和并調整pH值為8.0，請算出水中剩余鎘離子的濃度。(已知CdS的溶度積為7.9*10-27，飽和水溶液中H2S濃度保持在0.1mol/L，H2S離解常數K1=8.9*10-8，K2=1.3*10-15)

2計算水的氧化-還原限度，并計算在氧飽和時天然水體的pE，相應的氧化反應的pE0=+ 20.75。

五 綜合題(每題15分,共15分)

從環境化學角度綜合分析我國酸雨的地域分布和形成過程。

測試題答案

一 名詞解釋(每題2分,共30分)

電子活度： 將氧化劑和還原劑定義為電子給予體和電子接受體，上式中 表示水溶液中電子的活度。 是平衡狀態下(假想)的電子活度，它衡量溶液接收或遷移電子的相對趨勢，在還原性很強的溶液中，其趨勢是給出電子。

專屬吸附作用：在吸附過程中，除了化學鍵的作用，尚有加強的憎水鍵和范德華力或氫鍵在起作用。用來解釋吸附過程中表面電荷改變符號，甚至使離子化合物吸附在同號電荷表面的現象。

敏化光解：一個光吸收分子可能將它的過剩能量轉移到一個接受體分子，導致接受體反應，造成水中有機污染物降解，稱為敏化光解。

共代謝：某些有機污染物不能作為微生物的唯一碳源和能源，必須有另外的化合物存在提供微生物碳源和能源時，，該有機物才能被降解，這種現象稱為共代謝。

濕沉降：通過降雨降雪等使大氣中的顆粒物從大氣中去除的過程。

可吸入顆粒物：易于通過呼吸進入呼吸道的粒子。目前國際標準化組織建議將其定義為

≦ 二次污染物：大氣中某些污染組分之間或這些組分與大氣成分之間發生反應生成的污染物。

PCBs：多氯聯苯，由聯苯經氯化而成，是水體中常見的有機污染物之一。

鹽基飽和度：在土壤交換性陽離子中鹽基離子所占的百分數稱為土壤鹽基飽和度。

土壤酸度：酸度可分為活性酸度(來源于土壤中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有機酸等)和潛性酸度(來源于土壤膠體吸附的可代換性陽離子)，二者可以互相轉化，在一定條件下處于暫時平衡狀態。

離子交換吸附：在吸附過程中，帶負電荷的膠體每吸附一部分陽離子，同時也放出等量的其它陽離子，因此把這種吸附稱為離子交換吸附。

三致效應：包括致畸作用(使生物體發生先天性畸形的過程);致突變作用(指生物細胞內DNA改變，引起的遺傳特性突變的作用)和致癌作用(使細胞不受控制增長的作用)。

標化分配系數：有機毒物在沉積物與水之間的分配比率用分配系數表示，分配系數與沉積物中有機碳的質量分數的比值稱為標化分配系數。

β氧化途徑：指有機物在輔酶的作用下，β位上的煙原子被氧化的現象。

拮抗作用：指聯合毒物的毒性小余氣中各毒物成分單獨作用毒性的總和。

二 公式推導(每題5分,共10分)

1.寫出天然水體堿度的組成，并推導碳酸鹽水體的總堿度的表達式。

在水體中存在著各種能與強酸發生中和反應的全部物質，包括強堿、弱堿和各種碳酸鹽等強堿弱酸鹽。

碳酸鹽水體中，含有化學反應及平衡常數如下所示：

pK0=1.46

依據亨利定律及平衡常數可知：

依據電中性原理，有：

聯立，得：

2.推導出與大氣中CO2平衡的降水的pH計算式。

在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是二氧化碳，如果只把其作為影響天然降水pH的因素，根據其全球大氣濃度330mL/m3與純水的平衡： 式中，KH—CO2水合平衡常數，即亨利系數

K1，K2—分別為二元酸 的一級和二級電離常數。

它們的表達式為：

各組分在溶液中的濃度為：

按電中性原理，有：

上述方程聯立，得：

式中： _ CO2 在大氣中的分壓

Kw 水的離子積

三 簡答題(每題5分,共25分)

1.寫出天然水體的八大離子，并解釋電中性原理。

天然水中的主要離子組成：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42- 為天然水中常見的8大離子，占天然水中離子總量的95~99%。

在所有溶液或其他體系中，陽離子所帶正電荷與陰離子所帶負電荷總量相等，代數和為0，體系對外呈電中性。

2.簡述丙酮酸的生物轉化過程。

在有氧氧化條件下，丙酮酸通過酶促反應轉化為乙酰輔酶A，它與草酰乙酸經酶促反應生成丙酮酸，再經酶促反應生成草酰乙酸，與上述丙酮酸持續轉變成的乙酰輔酶A生成檸檬酸，再進行新一輪的轉化，稱為TCA循環。在無氧條件下丙酮酸通過酶促反應，往往以其自身作為受氫體被還原為乳酸，或以其轉化的中間產物做受氫體，發生不完全氧化生成低級的有機酸、醇及二氧化碳等。

3.大氣中 自由基的主要來源。

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H2O2存在，它們的光離解也可以產生HO：

其中，HNO2的光離解是大氣中HO的重要來源。

4.簡述土壤的酸堿性。

土壤中存在著各種化學和生物化學反應，使之表現出不同的酸堿度。其酸度可分為活性酸度(來源于土壤中二氧化碳溶于水形成的碳酸和有機酸等)和潛性酸度(來源于土壤膠體吸附的可代換性陽離子)，二者可以互相轉化，在一定條件下處于暫時平衡狀態。土壤中堿度主要來源于碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度，當土壤膠體上吸附的陽離子飽和度增加到一定程度時，會引起交換性離子的水解作用，使土壤呈堿性。

5.簡述汞的甲基化過程。

輔酶為甲基鈷銨素，此輔酶把負甲基離子傳遞給汞離子形成甲基汞，本身變為水合鈷氨素，后者由于其中的鈷被輔酶FADH2還原，并失去水而轉變為五個氨配位的一價鈷氨素，最后，輔酶甲基四葉氫酸將正甲基離子轉于五配位鈷氨素，并從其一價鈷上取得二個電子，以負甲基離子與之絡合，完成甲基鈷銨素的再生，使汞的甲基化能夠順利進行。

四 計算題(每題10分,共20分)

1. 含鎘廢水通入H2S達到飽和并分別調整pH 值為8.0時水中剩余鎘離子的濃度。

K1，2=[H+]2[S2-]/[H2S]=K1*K2=1.16*10-23

KSP= K1，2*[H2S]= 1.16*10-24

pH 值為8.0時，[S2-]=1.16*10-8

[Cd2+]= KSP2/[S2-]=6.8*10-19

2.計算水的氧化還原限度，并計算在氧飽和時天然水體的pE，相應的氧化反應的pE0=+20.75

水的氧化限度

水的還原限度：

pE0=0.00

氧飽和時，水中 0.21*105Pa,將[H+]=10-7代入氧化限度式，得， 五 綜合題 (每題15分,共15分)

從環境化學角度綜合分析我國酸雨的地域分布和形成過程。

我國酸性降水主要是由于硫氧化物的排放引起的。其形成過程為：

式中：[O]表示各種氧化劑。

影響酸雨地域分布差異的主要因素有：

1.酸性污染物的排放及其轉化條件：我國西南地區煤中含硫量高，并且很少經過脫硫處理，直接用作燃料燃燒，二氧化硫排放量很高，再加上這個地區氣溫高，濕度大，有利于二氧化硫的轉化，因此造成了大面積的強酸性降雨區。

2.大氣中的氨：主要來自于有機物分解和農田施用的含氮肥料的揮發，隨pH值的上升而增大，我國北方地區土壤pH值高于南方，而且土壤偏酸性的地區，風沙揚塵的緩沖能力低，這可以解釋我國酸雨多發生在南方。

3.顆粒物酸度及緩沖能力：經實驗繪制緩沖曲線發現，無酸雨地區顆粒物的pH值和緩沖能力均高于酸雨區。

4.天氣形勢的影響：如果氣象條件和地形有利于污染物的擴散，則大氣中污染濃度降低，酸雨就減弱，反之就加重。重慶和貴陽一帶氣象條件和多山的地形不利于污染物的擴散，所以成為強酸性降雨區。