环境化学随堂作业及答案

判断题
1. HO自由基的光化学生成产率白天低于夜间。

×
2. 大气中存在量最多的烷基是甲基。

√
3. 呼吸道是人体吸收污染物质最主要的途径。

×
4. 污染物质及其代谢物质各机体外转运的器官以肾和肝胆为主。

√
5. 向某一含有碳酸的水体中加入重碳酸盐，水体的CO2酸度增加。

√
6. 碳酸钙对酸雨具有缓冲作用。

√
7. 光化学烟雾是还原型烟雾。

×
8. 主动运转过程与载体的性质和数量有关，不具有选择性。

×
9. 联合作用的毒性小于各毒物单独作用毒性的总和，这种作用称为独立作用。

√
10. 在天然水的碳酸平衡封闭体系中加入强酸或强碱，总碳酸量会发生变化。

×
12.大气中的二元自由基不能氧化SO2。

×
13．土壤的活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。

二者可以互相转化。

√14．分子的离解能越大，自由基越不稳定。

√
15．铝离子对碱缓冲作用，聚合度越大，Ｈ+离子越少，对碱缓冲能力低。

×
16．非脂溶性的污染物质经膜透性好，容易通过血脑屏障，由血液进入脑部。

×
17．干沉降是大气中NOx最主要的消除方式。

×
18．控制臭氧浓度，可以缓解光化学烟雾。

√
19．污染物进入平流层后，则会长期滞留。

√
名词解释
辛醇-水分配系数：达分配平衡时，有机物在辛醇中的浓度和在水中的浓度之比称为有机物的辛醇-水分配系数。

光量子产率：进行光化学反应的光子占吸收总光子数之比称为光量子产率。

土壤的活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称为有效酸度，通常用 pH 表示
血脑屏障：脑毛细血管阻止某些物质（多半是有害的）进入脑循环血的结构。

共代谢：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。

次生矿物：是由原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。

生物浓缩因子：有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比。

土壤的潜性酸度：土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+通过离子交换作用进入土壤溶液之后，增加土壤溶液的H+浓度，是土壤PH降低，这部分酸度称为土壤的潜性酸度
生物富集：指生物通过非吞食方式（吸收、吸附等），从周围环境中蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中浓度的现象。

水体富营养化：指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖、水体溶解氧量下降、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡的现象.
POPs：持久性有机污染物，指通过各种环境介质（大气、水、生物体等）能长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质。

伦敦烟雾：P106
问答题
土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理
答：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H 2CO 3、H 3PO 4、H 4SiO 4、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。

Na 2CO 3 + 2HCl 2NaCl + H 2CO 3
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。

H 2CO 3 + Ca(OH)2CaCO 3 + 2H 2O 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 2O
R
CH
NH 2
COOH
R
CH
NH 2
COONa
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
3) Al 3+
对碱的缓冲作用：在pH 小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al 3+
有6个水分子围绕，
当OH －
增多时，Al 3+
周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H +
，中和OH -： 2Al(H 2O)63＋
+ 2OH －
[Al 2(OH)2(H 2O)8]4+
+ 4H 2O
比较物质通过生物膜方式中被动扩散、被动易化扩散及主动转运三者之间的异同。

答：
1) 被动扩散不会出现特异性选择、竞争性抑制及饱和现象。

被动易化扩散及主动转运则表
现出特异性选择、竞争性抑制及饱和现象。

2) 在浓度传递方向上，被动扩散和被动易化扩散均为浓度差扩散，即从浓度高一侧扩散至
浓度低一侧。

主动转运与前两者相反，即从浓度低一侧扩散至浓度高一侧。

3) 在能量消耗方面，被动扩散和被动易化扩散不需要消耗能量。

而主动转运过程需要消耗
能量。

4) 在是否需要载体某方面，被动扩散不需要载体。

被动易化扩散以及主动转运均需要特异
载体参与。

植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？ 答：
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。

持久性有机污染物的重要特性是什么 答：（1）能在环境中持久存在；（2）能蓄积在食物链中对较高营养等级的生物造成影响；（3）能够经过长距离迁移到达偏远的极地地区；（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害效应。

试述水体富营养化产生的机理以及危害。

答：水体富营养化：指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖、水体溶解氧量下降、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡的现象.
危害：a 使水味变得腥臭难闻；b 降低水体的透明度；c 影响水体的溶解氧；d 向水体释放有毒物质；e 影响供水水质并增加制水成本；f 破坏生态平衡. 简述土壤重金属污染的防治措施。

答：①控制农药的适用②合理适用化学肥料③加强污染物的监测和管理④排土、客土改良⑤施加抑制剂
大气颗粒物的三模态：Aitken 核模（D p <0.05μm ）、积聚模（0.05μm<D p <2μm ）和粗粒子模（D p >2μm ）
世界环境日：6月5日 世界水日：3月22日
物质通过生物膜的方式：膜孔滤过、被动扩散、被动易化扩散、主动转运、胞吞和胞饮
1、解：碳酸化合态各种形体占各种碳酸化合态总量的比值称为分布系数，用 表示。

各种碳酸化合态总量用CT 表示。

(1) 封闭体系
在封闭体系中不考虑溶解性CO2与大气交换过程，CT 保持不变。

[]
[][][][]
[][][]
[][][][][]
[][]
[][][][]
[]2
1
12
2
123
3
3
223
22
1
1
2
123
3
3
2312
1
1
2
2
233323203
3
3
2K K
H
K H K K CO
HCO CO H CO K K
H K H H K CO
HCO CO H CO H K K
H K H
H CO HCO CO H CO H CO H CO
CO H
++=
++=
++=++=
++=
++=
+
+
-
--+++-
--+
+
+
---αααααα＝＝＝
在封闭体系中，各形体的分布系数只是氢离子浓度的函数，与总浓度无关。

(2) 开放体系
此时考虑CO2在气相和液相之间的平衡: [CO2(aq) ]= KHPCO2
[][][][][]22
2
12022321
20
1
3
2
CO H 2(aq)2
02T P K =] [CO 1C CO H CO H CO H CO H CO H P K H K K P K CO P K H K P K HCO P K CO ⋅=⋅=⋅=
⋅=⋅⋅==+-+=αααα
αα
对于封闭体系，CT 保持不变、而［CO2 ]［HCO32- ]、[ CO32- ]均随pH 而变化。

对于开放体系而言，［CO2 ]总与大气保持相平衡的数据，CT 、［HCO32- ]、[ CO32- ]均随pH 而变化。

计算题：
在一个pH 为6.5、碱度为1.6 mmol/L 的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少 mmol/L 的碳酸钠才能使水体 pH 上升至8.0。

若用NaOH 强碱进行碱化，又需加多少碱？
解：总碱度 ＝ [HCO 3- ] + 2 [CO 3-2 ] + [OH - ]-[ H + ] ＝ C T ( (α1 +2α2 ) + Kw/[H+]-[ H+ ]
在pH 为6.5、碱度为1.6 mmol/L 的水体中，总碱度计算可忽略 [OH - ] 和 [ H + ]两项。

所以：总碱度 ＝ [HCO 3- ] + 2 [CO 3-2 ] = CT (α1 +2α2 )
[]
[]
总碱度令总碱度αααααα=
+=+=
T T C C 2
1
2
1
21
21
查表3－3（P.110）：pH = 6.5 时, α = 1.710 所以：C T = 1.710×1.6 = 2.736 (mmol/L)
设加入B mmol/L 的Na 2CO 3使pH = 8.0, 此时, α= 1.018 C T + B = 1.018×[1.6 + 2 B]
1.036 B = 1.106 B = 1.067 (mmol/L)
若加入NaOH 至 pH = 8.0 此时CT 值并不变化，因此： ［碱度］＝ C T ／α＝2.736／1.018 = 2.688 (mmol/L)
碱度的增加值即为NaOH 加入量：2.688－1.6 = 1.088 (mmol/L) 2、若有水Ａ，pH 为7.5，其碱度为6.38 mmol/L ，水Ｂ的pH 为9.0，碱度为0.80 mmol/L ，若以等体积混合，问混合后的pH 值是多少？
解：pH 为7.5， 查表3－3： α= 1.069 α0 = 0.06626 α1 = 0.9324 α2 = 1.38×10-3 ; C A = α[碱度] = 1.069×6.38= 6.82 (mmol/L)
pH 为9.0：α= 0.9592 α0 = 0.002142 α1 = 0.9532 α2 = 4.47×10-2 ; C B = α[碱度] = 0.9592×0.8 = 0.7674 (mmol/L) 等体积混合后:
[H 2CO 3 ] = 0.5×[0.06626×6.82 + 0.002142×0.7674]= 0.225(mmol/L) [HCO 3- ] = 0.5×[0.9324×6.82 + 0.9532×0.7674] = 3.545 (mmol/L)
55
.7225.0545
.3lg 35.6][][lg 3231=+=+=-CO H HCO pk pH。