《环境化学》戴树桂第一版课后答案.docx

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《环境化学》戴树桂第一版课后答案

习题 

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  

② HNO 2的光解：

   HNO 2 +ｈr            HO +NO 

③ H2O2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 

           H + O2 + M             HO2 + M 

           HCO + O2 +M            HO2 + CO + M 

           ② 亚硝酸酯的光解：

CH3ONO +ｈr             CH3O + NO 

           CH3O + O2             HO2 + H2CO 

           ③ H2O2的光解：

H2O2 +ｈr           2HO 

           HO + H2O2            HO2 + H2O 

R 的来源：

RH + O           R + HO 

         RH + HO           R + H2O 

CH3的来源：

CH3CHO的光解 CH3CHO +ｈr          CH3 + CHO  

           CH3COCH3的光解 C H3COCH3 +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 + O 2             RO2 

9.叙述大气中NO 转化为NO2 的各种途径。

① NO + O 3               NO2 + O2 

② HO + RH              R + H2O 

   R + O2             RO2 

NO + RO 2           NO2 + RO 

RO + O 2            R`CHO + HO2 （R`比R少一个C原子） 

NO + HO 2         NO2 + 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 +  O 2              RO2 

RO2 + NO             RO + NO2

RO + O 2                R`CHO + HO2 

RO + NO 2             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 = CH2             CH3CHCH2OH + CH3CH（OH）CH2

CH2CH2OH + O 2           CH2（O2）CH2OH 

CH2（O2）CH2OH + NO          CH2（O）CH2OH + NO2  

CH2（O）CH2OH               CH2O + CH2OH 

CH2（O）CH2OH + O 2            HCOCH2OH + HO2

CH2OH +  O 2                 H2CO + 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  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NH3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 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 

CT = [碱度]×α = 1.6×1.710 mmol/l = 2.736mmol/l 。

设加入的Na2CO3为n mmol/l 

查表知：

当pH = 8.0 时, α` = 1.018  

CT ` = CT + 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CT不变 

 Lmmol

CT /688.2

028.1

736.2

][ ===

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,CO3

-的浓度与 HCO3

-

的浓度相比可以忽略,查表pH = 7.00 时, α= 1.224, 

则[HCO3

-] = [碱度] = 2.00×10

-3

mol/l/l。

[H

+

] = [OH-

] = 10-7

 mol/l。

[HCO3

※

] = [H+][HCO3

-]/K1 = 1.00×10

-7

×2.00×10

-3

/（4.55×10

-7

） = 4.49×10-4

mol/l。

[CO3

-] = K2[HCO3

-

]/[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; 

CT1 = [碱度]×α1 = 6.38×1.069 = 6.82 mmol/l 

CT2 = [碱度]×α2 = 0.80×0.959 = 0.767 mmol/l; 

Lmmol

CC

C TT

T /79.3

2

77.082.6

2

21 =

+

=

+

=混合后  

Lmmol /59.3

2

80.038.6

][ =

+

=碱度  

005.1

59.3

79.3

][

===

碱度

TC

α       查表知pH = 7.58 

7.解：

由题意知 [F e3+] + [Fe（OH）2+] + [Fe（OH）2

+] = 1.00×10-4 mol/l；    

（1） 

                [Fe（OH）2+][H+]/[Fe3+] = 8.9×10-4                    

（2） 

                [Fe（OH）2

+][H+]2/[Fe3+] = 4.9×10-7                    （3） 

SP

W K

HK

FeOHFe == +

+〓+

3

3

333

][

][]][[Q  

查表知Fe（OH）3的KSP = 3.2×10-38

代入

（1）得[H+] = 1.9×10-3mol/l  （∵pH =2.72） 

∴[Fe3+] = 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[Fe3+]/[H+]2 = 4.9×10-7 KSP[H+]/ KW

3 = 15.68×10-3×1.9×10-3 = 8.47×10-6mol/l； 

  [Fe（OH）2+] = 8.9×10-4[Fe3+]/[H+] = 8.9×10-4 KSP[H+]2/ KW

3 = 28.48×（1.9×10-3）2 = 2.92×10-5mol/l。

19.解：

Hg2+ +2H2O = 2H+ + Hg（OH）2    lg K= -6.3 得:

 K = 10-6..3

][

）（[][

2

02

2

+

+

=

Hg

OHHgH

K       得   

]）（[

][10

][ 02

23.6

2

OHHg

Hg

H

+〓

+ =         

（1） 

由物料守恒得：

[Hg2+] + [Hg（OH）2

0] = 1.0×10-5 mol/l                

（2） 

由电荷守恒得：

[H+] + 2[Hg2+] = [ClO4

-] + [OH-]  

∵Hg2+水解体系显酸性,∴[OH-]＜10-7,与[ClO4

-]的浓度相比可忽略不计。

可得：

[H+] + 2[Hg2+]≈[ClO4

-] = 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） + HT2- = PbT- + HCO3

-   K  = 4.06×10-2

][

]][

:

 2

3

〓

〓〓

=

HT

HCOPbT

K可得       

（1）；由

（1）可得：

K

HCO

PbTHT ][

][

][ 3

2 〓

〓〓

=         

（2） 

%99.2

1025.11006.4

1025.1

][

][

][][

][

2 32

3

3

3

2

2

=

×+×

×

=

+

=

+ 〓〓

〓

〓

〓

〓〓

〓

HCOK

HCO

HTPbT

HT

）得：

由（  

25.解：

∵水中的溶解氧为：

0.32mg/l,故其pO2 = 0.32×105 Pa 

天然水的pE = 20.75 + lg{（ pO2/1.103×105）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：

1/2O2 + 2H+ （10-7mol/l）+ 2e

－

 = H2O  E0 = 0.815V 

根据Nernst 方程式，上述反应可写成：

][

][Re

lg

303.20

x

h

O

d

nF

RT

EE 〓=  

在湖中H2O可看作是常量,lg（[Red]/[Ox]）,在方程中为1。

069.0303.2

lg

00 nE

RTFnE

K ==根据  

得：

F = 2.303RT/0.059,将E0 = 0.815 和F = 2.303RT/0.059 代入Nernst方程式得:

Eh = E0 － 0.059/2 = 0.815 － 0.03 = 0.785V                 

27.解：

（1）SO4

2- + 9H+ + 8e = HS- + 4H2O（t） 

  ∵ ▽G0 = 12.6 － 237.2 ×4 + 742.0 = －194.2 （ kj） 

又∵ ▽G0 = －2.303nRT（pE0） 

25.4

298314.88303.2

2.194

303.2

0

0 =

×××〓

〓

=

〓

Δ

=

nRT

G

pEQ  

8924 ][]][[

][

eHSO

HS

K +〓

〓

=  

∵lgK = lg[HS-] －lg[SO4

2-] －lg[H+]9－lg[e]8

又∵lgK = npE0

8 pE0 = lg[HS-] －lg[SO4

2-] + 9×10.0 + 8pE 

∴ lg [HS-] －lg[SO4

2-] + 8pE  =  8×4.25 － 90 = －56       

   [HS-] + [SO4

2-] = 1.0×10-4

10 当 pE ＜＜pE0 时,溶液给出电子的倾向很高。

∴ [H S-] ≈ C总 = 1.0×10-4 mol/l。

∴ lg [HS-] = －4.0  由

（1）得lg[SO4

2-] = 52 + 8 pE。

20当 pE ＞＞pE0 时, 溶液接受电子的倾向很强。

∴ [S O4

2-] ≈ C总 = 1.0×10-4 mol/l。

∴ lg [SO4

2-] = －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）XS

OC + fXfOC] = 6.3×[0.2（1－0.7）×0.05 + 0.70×0.10] = 4.6×104

30.解：

已知 Ka = 0, [H+] = 10-8.4  Kn = 1.6  Kb = 4.9×10-7

Kh = Ka[H+] + Kn + KbKw/[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）XS

OC + fXfOC] = 0.63×3.0×105[0.2（1－0.70）×0.02 + 0.70×0.05] = 6.84×103

PPT

W

CKC

C

+

=

1

Q  

42.0

1084.61000.21

1

1

1

36 =

×××+

=

+

==∴ 〓

PPTW

W

CKCC

α  

Kh = Kn +αw（KA[H

+] + KB[OH-]） = 0.05 + 0.42×（1.7×10

-8

 + 2.6×10

6×10

-6

） = 1.14 （d-1

） 

KT = Kh + Kp + KB = 1.14 + 24×0.02 + 0.2 = 1.82 （d ）。

 B

-1

33.解：

12.22

102160000

50010105000

5

4

0 =

+××

=

+

×+×

=

qQ

qQ

L  

由Tomas 模型知：

L = L0exp[-（k1 + k3）x/u] = 22.12exp[-（0.94+0.17）×6×103/4.6×103] = 19.14mg/l。

LmgC /8055

102160000

95.82160000

50 =

+×

=  

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 

D0 = C饱和－C0 = 10.46－8.55 = 1.91（mg/l） 

D = D0exp（- k2x/u ）－[k1 L0/（k1+k3-k2）][exp{- （k1+k3）x/u}－exp（- k2 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 = Cf/Cw = ka/ke  

∴ BCF = ka/ke = 18.76/2.38×10-2 = 788.2； 

）]exp（1[ tk

kCk

C e

e

Wa

f 〓〓=Q         稳态浓度为 

e

WakCk

e

Wa

e

e

Wa

kCk

tk

kCk

）]exp（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） CO2 ；

（2） CH3COOH ； （3） NH3； （4） CoASH; （5） H2O； （6） CH3COSCoA ； （7） HOOCCH2-COCOOH ； 

（8） H2O ； （9） CoASH ； （10）   CH2COOH ；（11）三羧酸循环；（12） NO 2

- ；（13）硝化。

HOCCOOH 

CH2COOH 

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