环境化学(戴树桂)课后习题参考答案

中科院研究生院硕士研究生入学考试
《环境化学》考试大纲
1．《环境化学》考试大纲适用于中国科学院研究生院环境科学专业硕士研究生入学考试。

《环境化学》是环境科学与工程类专业的重要基础课程，包括了环境化学研究的内容、特点和发展动向，主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程，典型污染物在环境各圈层中的归趋和效应。

本考试大纲侧重于环境污染化学，着重于各类有害物质在环境介质中的存在、行为、效应以及减少或消除其产生的理论和方法。

主要内容包括水环境化学、大气环境化学、土壤环境化学及化学物质的生物效应与生态效应等经典内容。

对其中有机污染物的归趋模式、金属离子的存在形态及生物效应、化学物质结构与毒性关系，污染物的生物效应和生物浓缩机制以及全球范围内的温室效应、酸雨、臭氧层破坏等环境问题需加以重点掌握。

要求考生掌握基本概念、基本原理和计算方法，并具备综合运用所学知识分析和解决实际环境问题的能力。

考试内容：
环境化学发展及基本内容
1．环境化学基本概念、发展动向、研究内容及热点问题
水环境化学
2．天然水的基本特征组成；
3．水体无机污染物的迁移转化。

着重配合作用、氧化-还原作用、沉淀和溶解、水体颗粒物的吸附作用等基本原理及其实际应用。

4．水体有机污染物的迁移转化：环境行为与归趋模式。

着重分配作用、挥发作用、水解作用等典型机制与迁移转化模式。

5．水体的富营养化问题：水体富营养化；水体富营养化的机理；营养物质的来源；富营养化的影响因素；湖水的营养化程度；水体富营养化的危害及其防治对策。

大气环境化学
6．大气中污染物的特征；
7．大气中污染物的迁移和转化(温室效应；气相大气化学：光化学反应、光化学烟雾、臭氧层的形成与耗损化学；
液相大气化学：酸沉降化学、大气中液相反应；大气颗粒物化学)；
8．重要的大气环境化学问题：光化学烟雾的定义、特征及形成条件；光化学烟雾主要参与物质；光化学烟雾形成机理；光化学烟雾危害及防治；光化学烟雾与硫酸型烟雾的对比；太阳和地球辐射间的能量平衡；温室气体；
温室效应；全球变暖及防治对策；降水的化学组成；酸雨的形成；酸雨的影响因素；酸雨的危害及防治；大气平流层的组成；臭氧层的形成和耗损的化学反应；臭氧洞的危害；臭氧层破坏现状及防治。

土壤环境化学
9．土壤组成与性质(吸附、酸碱性、缓冲性及氧化还原性质)；
10．污染物在土壤-植物体系中的迁移及其机制(重金属、氮磷)；
11．土壤中农药的迁移(典型的迁移过程)。

土壤中农药迁移的基本特性，扩散质体，流动吸附与分配作用，典型农药在土壤中的迁移转化，以及有机氯农药有机磷农药。

化学物质的生物效应与生态效应
12．污染物质在生物体内的转运及消除。

物质透过细胞膜的形式；物质在生物体内的转运，生物转化及消除。

13．污染物质的生物富集、放大和积累。

生物蓄积，生物富集、生物放大和生物积累。

14．有机污染物的生物降解。

耗氧（有机污染物）、有毒有机污染物的生物降解。

15．无机物质的生物转化。

氮硫的微生物转化，重金属元素的微生物转化。

16．污染物质的毒性。

典型污染物在环境各圈层中的转化效应；重金属元素在诸圈层中的转化效应有机污染物在诸圈层中的转化效应。

典型污染物在环境各圈层中的转归与效应
17．重金属元素(汞、砷)形态；
18．微生物对水环境中化学物质的作用；
19．有机污染物(有机卤代物、多环芳烃、表面活性剂)。

考试要求考生应全面系统地了解环境化学的研究内容、特点与发展动向，掌握大气污染物的迁移、转化，天然水
的基本特征及污染物的存在形态、水中无机及有机污染物的迁移转化、土壤的组成与性质、污染物在土壤－植物体系中的迁移及其机制，熟悉污染物在机体内的转运、污染物质的生物富集、放大、和积累，污染物质的生物转化与毒性，了解典型污染物在环境各圈层中的转归与效应、有害废物及放射性固体废物的种类及毒性。

同时具有应用环境化学的基本理论去解决一些较复杂的环境问题的能力，具有一定的研究性思维和潜力，并且对环境化学的热点领域研究的最新发展有一定了解。

主要参考书目
《环境化学》，南京大学出版社，王晓蓉编著，1993
《环境化学》，高等教育出版社，戴树桂，1997年3月第一版，2004年2月第九次印刷
环境化学课后习题答案戴树桂第一章绪论
2、根据环境化学的任务、内容和特点以及发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课？
环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特征、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。

环境化学以化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新型科学。

其内容主要涉及：有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态，潜在有害物质的来源，他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性；有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。

环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。

目前，国界上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化学循环及其相互偶合的研究；重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。

当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。

3、环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？
按环境要素可分为：大气污染物、水体污染物和工业污染物。

按污染物的形态可分为：气态污染物、液态污染物和固体污染物；
按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物和生物污染物。

主要化学污染物有：
1.元素:如铅、镉、准金属等。

2.无机物：氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等
3.有机化合物及烃类：烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、PAH等；
4.金属有机和准金属有机化合物：如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等；
5.含氧有机化合物：如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等；
6.含氮有机化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等；
7.有机卤化物：四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛；
8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等；
9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。

第二章：大气环境化学
4.影响大气中污染物迁移的主要因素是什么?
主要有：（1）空气的机械运动如风和大气湍流的影响；
（2）天气和地理地势的影响；（3）污染源本身的特性。

7.大气中有哪些重要自由基?其来源如何?
大气中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2
HO的来源：①O3的光解：O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2
O+H2O 2HO
②HNO2的光解：HNO2 +ｈr HO +NO
③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO
HO2的来源：①主要来自醛特别是甲醛的光解
H2CO +ｈr H + HCO
HO2 + M
H + O2 + M
HCO + O2 +M HO2 + CO + M
CH3O + NO
②亚硝酸酯的光解：CH3ONO +ｈr
CH3O + O2HO2 + H2CO
③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO
HO + H2O2HO2 + H2O
R的来源：RH + O R + HO
RH + HO R + H2O
CH3的来源：CH3CHO的光解 CH3CHO +ｈr C H3 + CHO
CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +ｈr CH3 + CH3CO
CH3O的来源：甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO +ｈr CH3O + NO
甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 +ｈr CH3O + NO2
RO2的来源：R + O2 RO2
9.叙述大气中NO转化为NO2的各种途径。

①NO + O3NO2 + O2
②HO + RH R + H2O
R + O2 RO2
NO + RO2 NO2 + RO
R`CHO + HO2（R`比R少一个C原子）
RO + O2
NO + HO2NO2 + HO
13.说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。

烷烃可与大气中的HO和O发生摘氢反应。

RH + HO R + H2O
RH + O R + HO
R + O2RO2
RO2+ NO RO + NO2
RO + O2R`CHO + HO2
RO + NO2 RONO2
另外：RO2 + HO2 ROOH + O2
ROOH +ｈr RO + HO
稀烃可与HO发生加成反应，从而生成带有羟基的自由基。

它可与空气中的O2结合成相应的过氧自由基，由于它有强氧化性，可将NO氧化成NO2，自身分解为一个醛和CH2OH。

如乙烯和丙稀。

CH = CH + HO CH2CH2OH
CH3CH = CH2CH3CHCH2OH + CH3CH(OH)CH2
CH2CH2OH + O2 CH2(O2)CH2OH
CH2(O2)CH2OH + NO CH2(O)CH2OH + NO2
CH2(O)CH2OH CH2O + CH2OH
CH2(O)CH2OH + O2HCOCH2OH + HO2
CH2OH + O2H2CO + HO2
稀烃还可与O3发生反应，生成二元自由基，该自由基氧化性强，可氧化NO和SO2等生成相应的醛和酮。

光化学反应的链引发反应主要是NO2的光解，而烷烃和稀烃均能使NO转化为NO2，因此烃类物质在光化学反应中占有很重要的地位。

19 论述影响酸雨形成的因素
答影响酸雨形成的因素主要有：
（1）酸性污染物的排放及其转化条件。

（2） 大气中NH 3的含量及其对酸性物质的中和性。

（3） 大气颗粒物的碱度及其缓冲能力。

（4） 天气形势的影响。

20 什么是大气的三模态？如何识别各种粒子膜？
答 （1）依据大气颗粒物按表面积与粒径分布关系得到了三种不同类型的粒度模，并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿，即爱根核模，积聚模，粗粒子模。

爱根模：Dp ＜0.05μM
积聚模：0.05＜Dp ＜2μM
粗粒子模：Dp ＞2μM 。

第三章 水环境化学（P195）
4. (1) 查表知pH = 6.5时, α= 1.710
C T = [碱度]×α = 1.6×1.710 mmol/l = 2.736mmol/l 。

设加入的Na 2CO 3为n mmol/l
查表知：当pH = 8.0时, α` = 1.018
C T ` = C T + n ----------(1) C T `= [碱度]`×α` --------(2) [碱度]`= 1.6 +2 n --------(3)
由 (1)、（2）和（3）解得：n = 1.07 mmol/l 。

（2）∵加入NaOH 后C T 不变 L mmol C T
/688.2028
.1736.2][===α碱度 碱度的增加值就应是加入的NaOH 的量。

△A = [碱度]` － [碱度] = 2.688 － 1.6 = 1.088mmol/l
5. 解:当pH = 7.00时,CO 3-的浓度与 HCO 3-的浓度相比可以忽略,查表pH = 7.00时, α= 1.224,
则[HCO 3-] = [碱度] = 2.00×10-3mol/l/l 。

[H +] = [OH -] = 10-7 mol/l 。

[HCO 3※] = [H +][HCO 3-]/K 1 = 1.00×10-7×2.00×10-3/(4.55×10-7) = 4.49×10-4mol/l 。

[CO 3-] = K 2[HCO 3-]/[H +] = 4.69×10-11×2.00×10-3/(1.00×10-7) = 9.38×10-7 mol/l 。

6.解: 查表 pH =
7.5时, α1 = 1.069, pH = 9.0时, α2 = 0.9592;
C T1 = [碱度]×α1 = 6.38×1.069 = 6.82 mmol/l
C T2 = [碱度]×α2 = 0.80×0.959 = 0.767 mmol/l;
L mmol C C C T T T /79.32
77.082.6221=+=+=混合后 L mmol /59.32
80.038.6][=+=碱度 005.159
.379.3][===碱度T C α 查表知pH = 7.58 7.解：由题意知 [Fe 3+] + [Fe(OH)2+] + [Fe(OH)2+] = 1.00×10-4 mol/l ； （1）
[Fe(OH)2+][H +]/[Fe 3+] = 8.9×10-4 (2)
[Fe(OH)2+][H +]2/[Fe 3+] = 4.9×10-7 (3)
SP W K H K Fe OH Fe ==++
-+33333][][]][[Θ
查表知Fe(OH)3的K SP = 3.2×10-38
代入(1)得[H +] = 1.9×10-3mol/l (∵pH =2.72)
∴[Fe 3+] = 3.2×104[H +]3 = 3.2×104×1.9×10-3×3 = 6.24×10-5 mol/l ；
[Fe(OH)2+] = 4.9×10-7[Fe 3+]/[H +]2 = 4.9×10-7 K SP [H +]/ K W 3 = 15.68×10-3×1.9×10-3 = 8.47×10-6mol/l ；
[Fe(OH)2+] = 8.9×10-4[Fe 3+]/[H +] = 8.9×10-4 K SP [H +]2/ K W 3 = 28.48×(1.9×10-3)2 = 2.92×10-5mol/l 。

19.解：Hg 2+ +2H 2O = 2H + + Hg(OH)2 lg K= -6.3 得: K = 10-6..3
][)([][2022++=Hg OH Hg H K 得 ]
)([][10][0223.62OH Hg Hg H +-+= （1） 由物料守恒得：[Hg 2+] + [Hg(OH)20] = 1.0×10-5 mol/l (2)
由电荷守恒得：[H +] + 2[Hg 2+] = [ClO 4-] + [OH -]
∵Hg 2+水解体系显酸性,∴[OH -]＜10-7,与[ClO 4-]的浓度相比可忽略不计。

可得：[H +] + 2[Hg 2+]≈[ClO 4-] = 2×10-5 （3）
（1）、（2）、（3）联立求解得：[H +] = 10-4.7；则pH = -lg[H +] = -lg10-4.7 = 4.7。

21.解：已知 PbCO 3(S) + HT 2- = PbT - + HCO 3- K = 4.06×10-2
][]][:23---=HT HCO PbT K 可得 （1）；由（1）可得：K HCO PbT HT ][]
[][32---= （2） %99.210
25.11006.41025.1][][][][][2323
3322=⨯+⨯⨯=+=+--------HCO K HCO HT PbT HT ）得：由（ 25.解：∵水中的溶解氧为：0.32mg/l,故其p O 2 = 0.32×105 Pa
天然水的pE = 20.75 + lg{( p O 2/1.103×105)0.25 ×[H +]}
= 20.75 + lg{(0.32×105/1.103×105)0.25 ×1.0×10-7} = 20.75 + (-0.54－7) = 13.21。

氧化还原式：1/2O 2 + 2H + (10-7mol/l)+ 2e － = H 2O E 0 = 0.815V
根据Nernst 方程式，上述反应可写成：
]
[][Re lg 303.20x h O d nF RT E E -= 在湖中H 2O 可看作是常量,lg([Red]/[Ox]),在方程中为1。

069
.0303.2lg 0
0nE RT F nE K ==根据 得：F = 2.303RT/0.059,将E 0 = 0.815和F = 2.303RT/0.059代入Nernst 方程式得:
E h = E 0 － 0.059/2 = 0.815 － 0.03 = 0.785V
27.解：（1）SO 42- + 9H + + 8e = HS - + 4H 2O （t ）
∵ ▽G 0 = 12.6 － 237.2×4 + 742.0 = －194.2 ( kj)
又∵ ▽G 0 = －2.303nRT(pE 0)
25.4298314.88303.22.194303.200
=⨯⨯⨯--=-∆=nRT G pE Θ 8924]
[]][[][e H SO HS K +--= ∵lgK = lg[HS -] －lg[SO 42-] －lg[H+]9－lg[e]8
又∵lgK = npE 0
8 pE 0 = lg[HS -] －lg[SO 42-] + 9×10.0 + 8pE
∴ lg[HS -] －lg[SO 42-] + 8pE = 8×4.25 － 90 = －56
[HS -] + [SO 42-] = 1.0×10-4
10 当 pE ＜＜pE 0 时,溶液给出电子的倾向很高。

∴ [HS -] ≈ C 总 = 1.0×10-4 mol/l 。

∴ lg[HS -] = －4.0 由(1)得lg[SO 42-] = 52 + 8 pE 。

20当 pE ＞＞pE 0 时, 溶液接受电子的倾向很强。

∴ [SO 42-] ≈ C 总 = 1.0×10-4 mol/l 。

∴ lg[SO 42-] = －4.0 由(1)得lg[HS -] = -60－ pE 。

29.解：已知苯并[a]芘 Kow = 106
Koc = 0.63Kow = 0.63×106 = 6.3×105
Kp = Koc[0.2(1－f)X S OC + fX f OC ] = 6.3×[0.2(1－0.7)×0.05 + 0.70×0.10] = 4.6×104
30.解：已知 K a = 0, [H +] = 10-8.4 K n = 1.6 K b = 4.9×10-7
K h = K a [H +] + K n + K b K w /[H +] = 0 + 1.6 + 4.9×10-7×10-5.6 = 1.6 (d -1)
32.解：Koc = 0.63Kow
Kp = Koc[0.2(1－f)X S OC + fX f OC ] = 0.63×3.0×105[0.2(1－0.70)×0.02 + 0.70×0.05] = 6.84×103
P
P T W C K C C +=1Θ 42.01084.61000.211113
6=⨯⨯⨯+=+==∴-P P T W W C K C C α K h = K n +αw(K A [H +] + K B [OH -]) = 0.05 + 0.42×(1.7×10-8 + 2.6×106×10-6) = 1.14 (d -1)
K T = K h + K p + K B = 1.14 + 24×0.02 + 0.2 = 1.82 (d -1)。

33.解：12.22102160000500101050005
40=+⨯⨯=+⨯+⨯=q Q q Q L 由Tomas 模型知：
L = L 0exp[-（k 1 + k 3）x/u] = 22.12exp[-(0.94+0.17)×6×103/4.6×103] = 19.14mg/l 。

L mg C /805510
216000095.8216000050=+⨯= 查表知: 13℃时,C 饱和 = 10.60mg/l ； 14℃时，C 饱和 = 10.37mg/l 。

由间插法计算13.6℃时的C 饱和。

（1）10.60－(10.60－10.37)×6/10 = 10.46
(2) 10.37+(10.60－10.37)×4/10 = 10.46
D 0 = C 饱和－C 0 = 10.46－8.55 = 1.91(mg/l)
D = D 0exp(- k 2x/u )－[k 1 L 0/(k 1+k 3-k 2)][exp{- (k 1+k 3)x/u}－exp(- k 2 x/u )]
= 1.91×exp{-(1.82×6)/46}－[(0.94×22.12)/(0.94+0.17－1.82)][exp{-(0.94+0.17)×6/46}－exp(-1.82×6/46) = 3.7mg/l 。

第四章 土壤环境化学
1.土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物。

2.物体表面的分子与该物体内部的分子所处的条件是不相同的。

物体内部的分子在各方面都与它相同的分子相接触，受到的吸引力相等；而处于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，
3. 即合称为双电，决定电位层与液体间的电位差通常叫做热力电位，在一定的胶体系统内它是不变的；
4.在非活动性离子层与液体间的电位差叫电动电位，它的大小视扩散层厚度而定，随扩层厚度增大而增加。

5. 由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。

在土壤溶液中，胶体常常带负电荷，即具有负的电动电势，所以胶体微粒又因相同电荷而互相排斥，电动电位越高，胶体微粒呈现出的分散性也越强。

影响土壤凝聚性能的主要因素是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度， 在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价交换，称为离子交换 土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系， 胶体具有吸附性的原因是什么？物体表面的分子与该物体内部的分子所处的条件是不相同的。

物体内部的分子在各方面都与它相同的分子相接触，受到的吸引力相等；而处于表面的分子所受到的吸引力是不相等的，表面分子具有一定的自由能，即表面能。

物质的比表面积越大，表面能也越大。

吸附性能越强当土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种土壤为盐基不饱和土壤。

在土壤交换性阳离子中，盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度： 细胞壁对金属离子的固定作用不是植物的一个普遍耐性机制 植物对重金属污染产生耐性由植物的生态学特性、遗传学特性和重金属的物理化学性质等因素所决定， 土壤中污染物主要是通过植物根系根毛细胞的作用积累于植物茎、叶和果实部分。

由于该迁移过程受到多种因素的影响，污染物可能停留于细胞膜外或穿过细胞膜进入细胞质。

16. 污染物由土壤向植物体内迁移的方式主要包括被动转移和主动转移两种。

17. 现已证明，MT 是动物及人体最主要的重金属解毒剂。

18.农药在土壤中的迁移主要是通过扩散和质体流动两个过程。

在这两个过程中，农药的迁移运动可以蒸汽的和非蒸汽的形式进行。

风速、湍流和相对湿度在造成农药田间的挥发损失中起着重要的作用。

生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成 一般，脂/水分配系数越大，扩散系数也越大，而容易扩散通过生物膜。

机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。

物质在生物作用下经受的化学变化，称为生物转化或代谢。

生物转化、化学转化和光化学转化构成了污染物质在环境中的三大主要转化类型。

酶是一类由细胞制造和分泌的，以蛋白质为主要成分的，具有催化活性的生物催化剂。

在酶催化下发生转化的物质称为底物或基质酶催化作用的三个特点： (1).催化具有专一性 一种酶只能对一种底物或一种底物起催化作用，促进一定的反应，生成一定的代谢产物。

(2).酶催化效率高 一般酶催化反应的速率比化学催化剂高107—1013倍。

(3).酶催化需要温和的外界条件 如强酸、强碱、高温等都能使酶催化剂失去活性。

受氢体如果为细胞内的分子氧，就是有氧氧化，而若为非分子氧的化合物就是无氧氧化。

就微生物来说，好氧微生物进行有氧氧化，厌氧微生物进行无氧氧化。

环境中污染物质的微生物转化速率，决定于物质的结构特征和微生物本身的特征，同时也与环境条件有关。

毒理学把毒物剂量(浓度)与引起个体生物学的变化，如脑电、心电、血象、免疫功能、酶活性等的变化称为效应； 把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。

把引起群体的变化，如肿瘤或其他损害的发生率、死亡率等变化称为反应。

阈剂量(浓度)是指在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量(浓度)。

最高允许剂量(浓度)是指长期暴露在毒物下，不引起机体受损害的最高剂量(浓度)。

第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
1.在试验水中某鱼体从水中吸收有机污染物质A 的速率常数为18.76h -1,鱼体消除A 的速率常数为
2.38×10-2h -1；设A 在鱼体内起始浓度为零，在水中的浓度可视作不变。

计算A 在该鱼体内的浓缩系数及其浓度达到稳态浓度95%时所需的时间。

（788.2；5.24d ）
解：∵A 在鱼体内的起始浓度为零，且在水中的浓度可视为不变，相当于t →∞时，
BCF = C f /C w = k a /k e
∴ BCF = k a /k e = 18.76/2.38×10-2 = 788.2；
)]ex p(1[t k k C k C e e W a f --=Θ 稳态浓度为 e
W a k C k e
W a e e W a k C k t k k C k )]ex p(1[95.0--=∴ 得：0.95 = 1－ exp(-2.38×10-2t) 0.05 = exp(-2.38×10-2t)
两边取ln 得：-2.996 = - 2.38×10-2 t ,解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。

2.
(1) CO 2 ；(2) CH 3COOH ； (3) NH 3； (4) CoASH; (5) H 2O ； (6) CH3COSCoA ； (7) HOOCCH 2-COCOOH ；
(8) H 2O ； (9) CoASH ； (10) CH 2COOH ；(11)三羧酸循环；（12） NO 2- ；（13）硝化。

HOCCOOH
CH 2COOH
《土壤环境化学》重点习题及参考答案
1．什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。

根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。

（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH 表示。

（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。

当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH 值降低。

南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性Al3+，增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为pH 值减小，酸度偏高。

2．土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。

土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能：
（1）土壤溶液的缓冲性能：土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用。

以碳酸及其钠盐为例说明。

向土壤加入盐酸，碳酸钠与它生成中性盐和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。

Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2CO3
当加入Ca(OH)2时，碳酸与它作用生成难溶碳酸钙，也限制了土壤碱度的变化范围。

H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O
土壤中的某些有机酸（如氨基酸、胡敏酸等）是两性物质，具有缓冲作用，如氨基酸既有氨基，又有羧基，对酸碱均有缓冲作用。

R
CH
NH 2
COOH + HCl NH 3Cl
R CH
COOH + NaOH + H 2
O
R CH
NH 2
COOH R CH NH 2COONa
（
2）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。

对酸缓冲（M －盐基离子）：
土壤胶体 M ＋HCl 土壤胶体
H ＋MCl
对碱缓冲： 土壤胶体 H ＋MOH 土壤胶体 M ＋H 2O
Al3+对碱的缓冲作用：在pH 小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al3+有6个水分子围绕，当OH －增多时，Al3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H+，中和OH-：2Al(H2O)63＋ + 2OH － [Al2(OH)2(H2O)8]4+ + 4H2O
3．植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？
不同种类的植物对重金属的耐性不同，同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐
性。

（1）植物根系通过改变根系化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收。

（2）重金属与植物的细胞壁结合，而不能进入细胞质影响细胞代谢活动，使植物对重金属表现出耐性。

（3）酶系统的作用。

耐性植物中酶活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，此外在耐性植物中还发现另一些酶可被激活，从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常代谢过程。

（4）形成重金属硫蛋白或植物络合素，使重金属以不具生物活性的无毒螯合物形式存在，降低了重金属离子活性，从而减轻或解除其毒害作用。

4．举例说明影响农药在土壤中进行扩散和质体流动的因素有哪些？
（1）影响农药在土壤中扩散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、温度及农药本身的性质等：
①土壤水分含量：研究表明林丹的汽态和非汽态扩散情况随土壤水分含量增加而变化。

②吸附：土壤对农药的吸附改变了其扩散的情况，如土壤对2,4-D的化学吸附，使其有效扩散系数降低了，两者呈负相关关系。

③土壤紧实度：土壤紧实度对农药的扩散的情况有影响是因为对于以蒸汽形式进行扩散的化合物来说，增加紧实度就降低了土壤孔隙率，扩散系数就自然降低了。

如二溴乙烷、林丹等农药在土壤中的扩散系数随紧实度增加而降低。

④温度：温度增高的总效应是使扩散系数增大。

⑤气流速度：气流速度可直接或间接地影响农药的挥发。

如果空气的相对湿度不是100%，那么增加气流就促进土壤表面水分含量降低，可以使农药蒸汽更快地离开土壤表面，同时使农药蒸汽向土壤表面运动的速度加快。

⑥农药种类：不同农药的扩散行为不同。

如有机磷农药乐果和乙拌磷在Broadbalk粉砂壤土中的扩散行为就是不同的。

（2）影响农药在土壤中质体流动的因素有农药与土壤的吸附、土壤种类和农药种类等。

①农药与土壤吸附：非草隆、灭草隆、敌草隆、草不隆四种农药吸附最强者移动最困难，反之亦然。

②土壤种类：土壤有机质含量增加，农药在土壤中渗透深度减小；增加土壤中粘土矿物的含量，农药的渗透深度也减小。

③农药种类：不同农药在土壤中通过质体流动转移的深度不同。

如林丹和DDT。

5．比较DDT和林丹在环境中的迁移、转化与归趋的主要途径与特点。

DDT和林丹迁移转化、归趋主要途径与特点比较如下表所示：
6．试述有机磷农药在环境中的主要转化途径，并举例说明其原理。

有机磷农药在环境中转化途径有非生物降解和生物降解。

（1）有机磷农药的非生物降解
①吸附催化水解：吸附催化水解是有机磷农药在土壤中降解的主要途径。

如地亚农等硫代硫酸酯的水解反应如下
（RO）2P
S
OR，
+H2O
(H)
（RO）2P
S
+ R，OH
②光降解：有机磷农药可发生光降解反应，如辛硫磷在253.7nm的紫外光下照射30小时，其光解产物如下
(C2H5O)2P S
ON C
CN
(C2H5O)2P
O
SN
CN
(C2H5O)2P
O
O
O
(OC2H5)2
(C2H5O)2P
O
2
H5)2
S
(辛硫磷）
（辛硫磷感光异构体）
（特普）
（一硫代特普）
（辛氧磷）
(C2H5O)2P
O
ON
CN
（2）有机磷农药的生物
降解
有机磷农药在土壤中被微生物降解是它们转化的另一条重要途径。

化学农药对土壤微生物有抑制作用。

同时，土壤微生物也会利用有机农药为能源，在体内酶或分泌酶的作用下，使农药发生降解作用，彻底分解为CO2和H2O。

如马拉硫磷被绿色木霉和假单胞菌两种土壤微生物以不同方式降解，其反应如下：
(CH3O)2
S
SCHCOOC2H5
CH2COOC2H5
3
O)2P
S
SH+ HO CHCOOC2H5
2
COOC2H5
S
P
CH3O
HO
SCH
CH2COOC2H5
COOC2H5
3
O)2
S
SCHCOOH
CH2COOC2H5
(CH3O)2
S
SCHCOOH
CH2COOH。