大学《环境化学》习题3(5～8章)

环境化学习题3（5～8章）
一、名词解释
1、致畸作用：
2、植物提取：
3、可持续的化学：
4、电动力学修复：
5、共代谢：
6、环境内分泌干扰物：
7、原子经济性：
8、原子利用率：
二、填空
1、写出两种无氧氧化过程的有机受氢体和。

2、CH3OCONHC6H5的水解反应产物为，，。

3、写出DDT的结构式，并写出其还原脱氯产物的
结构。

4、写出米氏方程。

5.毒作用的生物化学机制包括、、和等四种。

6.人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态和液态废弃物质。

按其来源可分为、、、、和等六类
7、固体废物的三大特性①。

②。

③。

8、丙酮酸在有氧条件下，通过________辅酶，转化为________，然后与________反应生成________，进入________循环过程。

9、化学物质的联合作用包括________ 、________ 、________ 、________。

10、硝化细菌为型细菌，严格要求氧；反硝化的重要条件是氧。

11、汞发生生物甲基化的主要甲基供体为。

12、催化生物转化的双成分酶由酶蛋白和构成。

13、污染物化学致癌的两个阶段为和，在第一个阶段形成。

14、固体废弃物的处理原则主要是“三化”，即，，，并在相当长的时间内以为主：我国技术政策的发展趋势是：，资源化是以无害化为前提的，无害化和减量化则应以为条件。

15、绿色化学的理想在于。

绿色化学的最大特点在于 ,因而。

三、选择题
1、表面活性剂进入水体，主要靠（）来消除。

A、微生物降解
B、光解
C、吸附
D、非生物降解
2、可通过光解进行迁移转化的污染物(ABCD )。

A、卤代脂肪烃
B、酚类化合物
C、有机磷农药
D、PCDD和PCDF
3、水体中无机污染物能通过有机化过程进行迁移转化的是( )。

A、无机汞
B、无机铬
C、无机砷
D、无机镍
4、下列有关酶的叙述中正确的是（）
A、双成分酶含有酶蛋白、辅基。

辅基同酶蛋白的结合松弛。

B、脲酶是单成分酶。

C、辅酶具有酶的催化活性。

D、同一辅酶只能结合一种酶蛋白。

5、两种毒物死亡率分别是M1和 M2, 其联合作用的死亡率M<M1+M2, 这种联合作用属于（）。

A、协同作用
B、相加作用
C、独立作用
D、拮抗作用
四、简答题
1、为什么Hg2+和CH3Hg+在人体内能长期滞留？举例说明它们可形成哪些化合物？
2、试述PCDD是一类具有什么化学结构的化合物？并说明其主要污染来源。

3、比较下列各对化合物中微生物降解的快慢，指出所依据的定性判别规律。

（1）
（2）CH3 (CH2)5CH3 CH3CH2CH3
（3）
4、植物修复重金属的主要过程是什么？
5、写出Fe－PRB去除重金属的主要机理。

6、简述物质通过生物膜的几种方式？
7、简要叙述生物体内污染物质的运动过程
8、为什么水体pH较低时，鱼体内积累的甲基汞含量较高？
9、简述环境污染物的三致作用。

10、什么是POPs？有什么特点? POPs的判别标准是什么？
五、论述题
1、在水体底泥中有下图所示反应发生，填写图中和有关分解反应中所缺的化学式或辅酶简式。

图中的转化对汞的毒性有何影响。

2、论述PCBs的结构、来源、性质、主要迁移转化途径及生物毒性。

3．微生物修复所需的环境条件是什么？
4、试论述汞在土壤中的迁移转化途径？
3答案
四、简答题
1、为什么Hg2+和CH3Hg+在人体内能长期滞留？举例说明它们可形成哪些化合物？
答：这是由于汞可以与生物体内的高分子结合，形成稳定的有机汞络合物，就很难排出体外。

此外，烷基汞具有高脂溶性，且它在生物体内分解速度缓慢（其分解半衰期约为70d），因而会在人体内长期
滞留。

Hg2+和CH3Hg+可以与羟基、组氨酸、半胱氨酸、白蛋白形成络合物。

甲基汞能与许多有机配位体基团结合，如—COOH、—NH2、—SH、以及—OH等。

2、试述PCDD是一类具有什么化学结构的化合物？并说明其主要污染来
源。

答：（1）PCDD这类化合物的母核为二苯并一对
二噁英，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，总称多氯联苯并一对二噁英。

其结构式如右：
（2）来源：①在焚烧炉内焚烧城市固体废物或野外焚烧垃圾是PCDD的主要大气污染源。

例如存在于垃圾中某些含氯有机物，如聚氯乙烯类塑料废物在焚烧过程中可能产生酚类化合物和强反应性的氯、氯化氢等，从而进一步生产PCDD类化合物的前驱物。

除生活垃圾外，燃料（煤，石油）、枯草败叶（含除草剂）、氯苯类化合物等燃烧过程及森林火灾也会产生PCDD类化合物。

②在苯氧酸除草剂，氯酚，多氯联苯产品和化学废弃物的生产、冶炼、燃烧及使用和处理过程中进入环境。

③另外，还可能来源于一些意外事故和战争。

3、比较下列各对化合物中微生物降解的快慢，指出所依据的定性判别规律。

（1）
（2）CH3(CH2)5CH3 CH3CH2CH3
（3）
答：（1）硝基苯降解要慢于苯酚，根据取代规律，在芳香族化合物中羟基取代基加快其降解，硝基取代基使其降解减缓。

（2）庚烷的降解要快于丙烷，根据链长规律，在一定范围内，碳链越长，降解越快。

（3）前者降解要快于后者，根据链分支规律，在烷基苯磺酸盐中，分支程度越大，降解越慢。

4、植物修复重金属的主要过程是什么？
根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为3种类型。

（1）植物提取：利用重金属超积累植物从土壤中吸取一种或几种重金属，并将其转移、储存到地上部分，随后收割地上部分并集中处理，连续种植这种植物，即可使土壤中重金属含量降低到可接受的水平。

所谓超积累植物（hyperaccumulator），是指对重金属的吸收量超过一般植物100倍以上的植物，超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb含量一般在110mg/ kg(干重) 以上，积累的Mn、Zn含量一般在10mg/ kg(干重)以上。

超积累植物从根际吸收重金属，并将其转移和积累到地上部，这个过程中包括许多环节和调控位点：①跨根细胞质膜运输；②根皮层细胞中横向运输；③从根系的中柱薄壁细胞装载到木质部导管；④木质部中长途运输；⑤从木质部卸载到叶细胞（跨叶细胞膜运输）；⑥跨叶细胞的液泡膜运输。

在组织水平上，重金属主要分布在表皮细胞、亚表皮细胞和表皮毛中；在细胞水平，重金属主要分布在质外体和液泡。

（2）植物稳定：利用耐重金属植物的根际的一些分泌物，增加土壤中有毒金属的稳定性，从而减少金属向作物的迁移，以及被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。

其中包括沉淀、螯合、氧化还原等多种过程。

（3）植物挥发：利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质，释放到大气中，目前这方面研究最多的是类金属元素汞和非金属元素硒。

5、写出Fe－PRB去除重金属的主要机理。

以零价铁为反应活性填料的PRB占整个技术的70％，它可以用于可还原有机污染物、可还原无机阴离子，如硫酸根及硝酸根，及重金属的去除。

它的反应机理非常复杂，包括还原降解；还原沉淀（沉积）；吸附；共沉淀；表面络合等化学过程。

很多场合，即使是对一种污染物，也是多种过程同时起作用。

零价铁PRB技术用于重金属去除最成熟的是对Cr、U和Tc的去除，有较多实际应用的工程实例，去除原理为还原沉淀。

以Cr为例，生成的三价铬，形成氢氧化铬沉淀以及与铁离子形成氢氧化物共沉淀。

Fe0 + CrO42- + 4H2O ＝ FexCr1－x(OH)3(x≤1) ＋ 5 OH－
零价铁作用于重金属其它主要的机理为吸附和共沉淀，零价铁在水中放置过程中，逐渐发生腐蚀反应，生成多种形式的铁的（氢）氧化物沉淀，这些新生的沉淀具有高度反应活性，并具有巨大表面积，可以吸附截留水中的重金属离子。

从热力学角度出发，零价铁对重金属的去除还应包括还原沉积途径，如铜离子可与零价铁发生如下反应：Cu2+ + Fe0 = Fe2+ + Cu0。

6、简述物质通过生物膜的几种方式？
答：1）膜孔滤过直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧静水压及渗透压经膜孔滤过。

2)被动扩散脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧、即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。

扩散速率服从费克定律。

3)被动易化扩散
4)主动转运
5}胞吞和胞饮少数物质与膜上某种蛋白质有特殊亲和力，当其与膜接触后，可改变这部分膜的表面强力，引起膜的外包或内陷而被包围进入膜内，固体物质的这一转运称为胞吞，而液态物质的这一转运称为胞饮。

7、简要叙述生物体内污染物质的运动过程
答：污染物质在机体内的运动过程包括吸收、分布、与蓄积、排泄和生物转化。

前三者统称转运．而排泄与生物转化又称为消除。

8、为什么水体pH较低时，鱼体内积累的甲基汞含量较高？
答：pH对甲基化的影响。

pH较低（＜5.67，最佳pH ＝4.5）时，有利于甲基汞的生成；pH较高时，有利二甲基汞的生成。

由于甲基汞溶于水，pH值较低时以CH3HgCl形式存在，故水体pH较低时，鱼体内积累的甲基汞量较高。

9、简述环境污染物的三致作用。

三致作用定义；（参照教材展开）
致突变作用；
致癌作用；
致畸作用
10、什么是POPs？有什么特点? POPs的判别标准是什么？
答：POPs指通过各种环境介质（大气、水、生物体等）能够长远距离迁移并长期存在于环境，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物。

特征：国际上公认POPs具有四个特征：
(1) 能在环境中长期存在。

由于POPs对生物降解、光解及化学降解作用有较高抵抗力，一旦排放到环境中，就难以分解，可以在水体、土壤、沉积物等环境介质中滞留数年甚至更长时间。

(2) 可蓄积于食物链中，对高营养级生物造成影响。

因POPs具有低的水溶性、高脂溶性特点，导致POPs从周围环境介质中富集到生物体内，并可通过食物链生物放大达到中毒浓度。

(3) 能够通过长远距离迁移达到偏远的极地地区。

POPs具有半挥发性使得它能够以蒸气形式存在或吸附在大气颗粒物，便于在大气中做长距离迁移，并可通过“蚱蜢跳效应”、“全球蒸馏”等迁移到偏远的地区。

(4) 在一定的浓度下会对接触它的生物体造成有毒或有害的影响，如可以产生致癌、致畸和致突变效应及内分泌干扰效益等。

判别标准：(1) 能在环境中持久地存在。

在空气中的半衰期大于2天，在水中的半衰期大于2个月，在土壤或沉积物中半衰期大于6个月。

(2) 能蓄积在食物链中，对较高营养等级的生物造成影响。

一般其生物富集因子(BCF 或者BAF)大于5000；其辛醇/水分配系数K OW>105。

(3) 能够经过长远距离迁移到达偏远的地区，一般在空气中的半衰期大于2天。

(4) 在相应环境浓度下会对接触该物质的生物造成有害或有毒效应。

五、论述题
1、在水体底泥中有下图所示反应发生，填写图中和有关分解反应中所缺的化学式或辅酶简式。

图中的转化对汞的毒性有何影响。

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
2、论述PCBs的结构、来源、性质、主要迁移转化途径及生物毒性。

答：结构：PCBs (Polychlorinated Biphenyls)
(1)结构见教材
（2）来源：变压器和电容器内的绝缘流体；在热传导系统和水力系统中作介质；在配制润滑油、油墨中作添加剂；在塑料中作增塑剂。

(3)性质
随Cl原子数增加，粘稠度也相应增加，呈树脂状。

纯品溶解度取决于分子中取代的氯原子数，数目增加，溶解度降低。

蒸汽压小，溶解度小，故主要为吸附态，易被颗粒物吸附，多沉积物中。

易通过食物链传递。

(4)转化
a.光化学分解
b.生物转化含氯数目越少，越易被降解。

（5）毒性
水中PCBs会抑制水生植物的生长，引起光合作用减少。

而较低浓度的PCBs就可改变物种的群落结构和自然海藻的总体组成。

大多数鱼种在其生长的各个阶段对PCBs都很敏感。

鸟类吸收PCBs后可引起肾、肝的扩大和损坏，内部出血，脾脏衰弱等。

PCBs还可使水中的家禽的蛋壳厚度变薄。

PCBs对哺乳动物的肝脏可诱导出一系列症状，如腺瘤及癌症的
发展。

PCBs进入人体后，可引起皮肤溃疡、痤疮、囊肿及肝损伤、白细胞增加等症，而且除可以致癌外，还可以通过母体转移给胎儿致畸。

3．微生物修复所需的环境条件是什么？
微生物修复技术是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。

它包括自然和人为控制条件下的污染物降解或无害化过程。

在自然修复过程（natural attenuation）中，利用土著微生物（indigenous microorganism）的降解能力，但需要有以下环境条件：①有充分和稳定的地下水流；②有微生物可利用的营养物；③有缓冲pH的能力；④有使代谢能够进行的电子受体。

如果缺少一项条件，将会影响生物修复的速率和程度。

特别是对于外来化合物，如果污染新近发生，很少会有土著微生物能降解它们，所以需要加入有降解能力的外源微生物（exogenous microorganism）。

4、试论述汞在土壤中的迁移转化途径？
答：汞的氧化还原特征
土壤中汞形态分为：金属汞，无机结合汞，有机结合汞
无机汞：HgS，HgO，HgCO3，HgSO4，HgCl2，Hg(NO3)2
有机汞：甲基汞，土壤腐殖酸结合态汞，有机汞农药，醋酸苯汞
土壤环境的Eh、PH决定着汞的存在形态，三价态相互之间的转化反应为：
氧化作用：Hg0→Hg22++Hg2+
歧化作用：Hg22+→Hg2++Hg0
土壤微生物作用：Hg2+→Hg0。