西南大学环境化学网上作业及参考答案

1：[论述题](1) 汽车尾气中主要含有哪几种污染物质？(2) 目前计入空气污染指数的项目暂定为哪些？(3) 大气中NO x通过哪些途径转化成硝酸？(4) 大气中二氧化硫通过哪些途径转化成三氧化硫或硫酸？(5) 试写出臭氧在平流层中的产生和消除的主要反应。

(6) 说明大气中臭氧层的位置，臭氧的作用，臭氧层变薄或出现空洞的原因（并写出主要的反应式）以及臭氧浓度降低产生的危害。

参考答案：(1) CO、氮氧化物，碳氢化合物等。

(2)暂定为SO2、 NO2和可吸入颗粒物。

(3) ①均一气相氧化反应：对流层中的NO x直接光氧化或被大气中的O3、HO⎦、HO2⎦、RO2⎦等氧化；②在水相中的氧化反应；③在固体表面的吸附和氧化：NO x 吸附在颗粒物表面后再化学氧化。

(4) SO2在大气中通过以下三类反应途径转化：①均一气相氧化反应：对流层中的SO2直接光氧化或被大气中的HO⎦、HO2⎦、RO2⎦等氧化；②在水溶液中的氧化反应：SO2可溶于云、雾、水滴中，然后被O2、O3、H2O2、HO⎦、HO2⎦等所氧化；在过渡金属离子（如Mn2+、Fe3+等）催化下被氧化。

③在固体粒子表面的氧化反应：SO2吸附在颗粒物表面后再化学氧化。

(5) 臭氧在平流层中的产生和消除都是通过光化学过程进行的，其中的主要反应有：① O2+ hν−→ 2 O；② O + O2 + M −→ O3+ M*; ③ O3+ hν−→ O + O2；④ O3+ O −→ 2 O2（6）位置：平流层中。

作用：阻止过量的紫外线到达地球表面；使平流层中温度上升。

原因：氟氯烃、氮氧化物、HO⎦的破坏作用;火山爆发对臭氧的影响; 大气中氧气的过度消耗。

反应式：Y + O3→ YO + O2YO+ O → Y + O2净结果: O3 + O → 2 O2Y: NO X(NO, NO2),HO X (H, HO, HO2),ClO X (Cl, ClO)危害：①影响人体健康,②影响陆生植物;③破坏水生生态系统;④对材料的影响。

1：[论述题] (1) 评价水体富营养化的指标有哪些？水体富营养化有何危害？(2) 某化工厂的含汞废水经化学处理后排入黄浦江中，排污口附近水中汞的含量为0.4～0.5 mg/L，而在下流500 m处汞的含量只有3～4 μg/L，试分析原因？(3) 试述影响污染物在水体中迁移转化的因素。

参考答案：（1）评价水体富营养化的指标有：总磷，总氮，叶绿素a，透明度, BOD5 和CODcr 等。

水体富营养化的危害主要表现在以下几个方面：消耗水体的DO；向水体释放有毒物质；破坏水体生态平衡；使水味腥臭难闻；降低水的透明度；增加制水成本；使湖泊死亡，水体消失。

(2) ①含汞废水的稀释、扩散；②水体中胶体物质对重金属的吸附作用：无机胶体：次生黏土矿物；铁、铝、硅、锰等水合氧化物；有机胶体：蛋白质、腐殖质。

③氧化－还原转化：各价态之间的相互转化；④溶解和沉淀反应：汞与水中的阴离子生成HgCO3、HgSO4、Hg(OH)2等难溶物；⑤配合反应：无机配体：OH-、Cl-、 CO32-、HCO3-、 F-、S2-；有机配体：氨基酸、糖、腐殖酸、生活废水中的洗涤剂、清洁剂、NTA、EDTA 、农药等; ⑥生物甲基化作用; ⑦生物富集作用。

所以自工厂排放出来的汞主要集中在排污口附近的底泥中，有可能成为次生污染源。

（3）概括起来有三类：①物理因素；②化学因素；③生物因素。

具体的迁移转化过程主要有：沉积、吸附、水解和光分解、配合、氧化还原、生物降解等。

2：[论述题](1) 向烟雾反应器中引入空气、 NO、RCH=CHR′（如CH3CH=CHCH3），然后用紫外光照射，CH3CH=CHCH3的双键被空气中HO 自由基进攻引发光化学反应，随后在与O2、NO等发生反应的情况下，最终产物有NO2, 乙醛和 PAN(过氧乙酰硝酸酯)等，试说明此光化学烟雾的形成过程，并写出反应式。

(2) 光化学烟雾有何危害？参考答案：(1) 光化学烟雾的形成由以下几类反应构成：(1)O3的生成反应；(2)NO向NO2的转化；(3)碳氢化合物等的氧化生成活性氧自由基；(4) PAN和HNO3的生成。

(2) ①危害人体健康；②伤害植物叶片；③降低大气能见度；④影响材料质量：使橡胶开裂等。

1：[论述题](1) 有机物好氧降解的最终产物有哪些？(2) 有机物厌氧降解的最终产物有哪些？(3) 指出引起土壤污染的主要化学物质。

(4) 土壤对农药吸附的机理是什么？(5) 农药在土壤中的降解有哪几种方式？(6) 过量施用NH4NO3肥料，对于翻耕情况良好，且富有好氧细菌的土壤的酸度会有什么影响？试说明这种影响的原因。

(7) 试分析土壤中有机物质和粘土矿物能交换阳离子的原因。

参考答案：(1) CO2、H2O、SO42-、NO3-等。

(2) 有机酸、乙醇、CO2、CH4、H2O、H2、H2S、硫醇、吲哚、NH3等。

(3) 农药、化肥和重金属等。

(4) ①物理吸附：（范德华力（London-Van derwalls)②由于离子交换引起的静电键合：静电引力③氢键结合④作土壤矿物中金属的配体：共同键合、配位键(5) 化学降解；光化学降解；生物降解。

(6) 酸度增加。

因为好氧细菌在有氧的情况下将NH4+氧化为NO3-时会产生H+。

(7) ①对有机物：是因为带有羧酸根基团和其它碱性基团。

①对粘土矿物： A：同晶替代。

B：电离，如高岭土H或OH电离。

2：[论述题](1) 假设可使纯空气与25℃纯水达到平衡，那么，在这种水中CO2的浓度为多少？(2) 在上述平衡状态下，水中的pH值是多少？(已知干燥空气中CO2占体积的0.033%，水在25℃时蒸汽压为0.0313 atm，而25℃时CO2的亨利常数K HA 是3.36×10-7mol・L-1 ・Pa-1。

CO2的一级离解平衡常数K c1是4.45×10-7(3) 到达地球表面的太阳辐射最短波长为290 nm，问大气中NO2分子在吸收该波长光量子后，能否引起分子中N-O键断裂？（已知此N-O键的键能为3.01 ⨯105 J/mol。

）参考答案：解：(1) Pco2 = (1.0000-0.0313) ⨯ 330 ⨯ 10-6 = 3.20 ⨯ 10-4(atm)= 32.42 (Pa)［CO2(aq)］= K HC Pco2= 3.36 ⨯ 10-7⨯ 32.42= 1.089 ⨯ 10-5（mol/L)（2）根据CO2溶于水中部分离解，产生相等浓度的H+和HCO3-，求出pH值：CO2 (aq) + H2O ⇔ H+ + HCO3-pH = 5.65(3) 使用Einstein公式可求得相应于290 nm波长的光子能量。

根据 E= N A hν = N A hc/λE = (6.022 ⨯1023 ⨯ 6.626⨯10-34⨯2.9979⨯1010⨯107) /λ若λ = 290 nmE = (6.022 ⨯1023 ⨯ 6.626⨯10-34⨯2.9979⨯1010⨯107) /290= 4.12 ⨯ 105 J/mol因为290 nm波长的光子能量（4.12 ⨯105 J/mol）大于N-O键的键能（3.01 ⨯ 105 J/mol），所以，290 nm波长的光能引起N-O键断裂。

答：(1) CO2浓度为： [CO2(aq)] = 1.089 ⨯ 10-5（mol/L) ; (2) pH = 5.65; (3)290 nm波长的光能引起N-O键断裂。

1：[论述题] （1）废水水样在20o C条件下测得BOD5 = 200 mg/L，求BOD u值。

已知耗氧速率k1 = 0.23/天。

(2) 上述废水水样的BOD1值是多少？参考答案：解：（1）BOD u = BOD5/(1? e?5k1)=293 （mg/L）(2) BOD1 = BOD u (1? e?k1)= 60 （mg/L）答：(1) BOD u值为293 mg/L; (2) BOD1值为60 mg/L.2：[论述题]（1）在pH = 8.0的天然水中，当总碱度[Alk] =1.00 × 10 3 mol[H+]/L，温度为25℃时，碳酸氢根离子浓度是多少？（在25℃时，CO2 在水中的一级和二级电离平衡常数K C1和K C2分别为4.45 ×10-7和4.09 × 10-11）（2）在上述天然水中，碳酸根离子浓度是多少？（3）在上述同样条件下，水中二氧化碳浓度是多少？参考答案：解：[Alk] = [HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]- [H+]（1）在pH = 8.0 时，[Alk] ≈[HCO3-][HCO3-] = 1.00 × 10-3（mol/L)（2）根据：K C2 = [H+] [CO32-]/ [HCO3-][CO32-] = [HCO3-]×K C2/[H+]=（1.00 × 10-3 × 4.69 × 10-11）/(1.00 × 10-8)= 4.69 × 10-6（mol]/L）（3）根据：K C1 = [H+] [HCO3-] /[CO2][CO2] = [H+] [HCO3-]/ K C1=（1.00 × 10-8 × 1.00 ×10-3）/( 4.45 × 10-7)= 2.25 × 10-5（mol]/L）答：（1）碳酸氢根离子浓度是1.00 × 10-3mol/L；（2）碳酸根离子浓度是4.69 × 10-6 mol]/L；（3）水中二氧化碳浓度是2.25 × 10-5mol]/L。