北京林业大学2002年环境化学期末考试试题A.pdf

北京林业大学 2002年环境化学期末考试试题A 一 填空题 (每题 2 分,共 30 分) 1光子能量公式为 _ ， 通常波长大于 _nm的光就不能引起光化学 离解，此时对应的化学键能是_KJ/mol。 2光化学烟雾从产生到结束，其中主要污染物依次出现的顺序为 。 3天然水的总含盐量 (TDS) = 。 4组成水中酸度的三类物质为 _ 、 _ 、 _ 。 5水环境中胶体颗粒的吸附作用可分为_ 、 _ 、 _ 。 6腐殖质分为 _ 、 _ 、 _ 三类。 7天然水中的胶体物质分为 _ 、_ 、_ 、_ 、_ 几类。 8水环境中污染物的光解过程可分为_ 、 _ 、 _ 三类。 9我国酸雨的关键性离子组分为_。 10 大气颗粒物中粒径 _ 的称为细粒，其主要的化学组分为 _；粒径_ 的称为粗粒，其主要的化学组分为 _。 11 絮凝过程的机理为 _ 、 _ 、 _ 、 _ 。 12 化学物质的联合作用包括 _ 、 _ 、 _ 、_ 。 13 向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐，总酸度_ 、无机酸度 _ 、CO2酸 度_ 、总碱度 _ 、酚酞碱度 _ 和苛性碱度 _ 。 14 含碳化合物的厌氧分解过程中，在_ 细菌的作用下，生成 _中间产物，然后在 _ 细菌的作用下，生成 _ 。 15 盐基饱和度为 100% 的土壤，其潜性酸度为 _ 。 二 名词解释 (每题 2 分,共 10 分) 电子活度标化分配系数光量子产率氧化途径被动扩散 三 公式推导 (每题 7 分,共 14 分) 1 推导水的氧化 -还原限度，并计算在氧饱和时天然水体的pE，相应的氧化 反应的 pE0 = + 20.75 。 2 如果只把 CO2作为影响天然降水的pH 的因素，推导出与大气中CO2平 衡的降水的 pH 精确计算式。 四 简答题 (每题 5 分,共 15 分) 1简述生物富集、生物放大和生物积累过程。 2大气中的自由基有哪些， 它们的在大气中的重要性有何区别？并简述大气 中的 HO 的来源。 3汞在微生物作用下的转化过程。 五 计算题 (每题 8 分,共 16 分) 1 含镉废水通入 H2S 达到饱和并调整 pH 值为 8.0，请算出水中剩余镉离子的 浓度。 (已知 CdS 的溶度积为 7.9*10 -27 ， 饱和水溶液中 H2S浓度保持在 0.1mol/L ， H2S 离解常数 K1=8.9*10 -8，K2=1.3*10-15 ) 2 若有水 A，pH 为 7.5，其碱度为 6.38mmol.L -1 ，水 B 的 pH 为 9.0，碱度为 0.80mmol.L -1，若这两种水以 1:2 的体积比混合，问混合后的 pH 是多少。 (pH 为 7.5 时： 0 = 0.06626 、1 = 0.9324 、2 = 0.001383、 = 1.069 ；pH 为 9.0 时：0 = 0.002142、1 = 0.9532 、2 = 0.04470 、 = 0.9592 ；) 六 综合题 (每题 15 分,共 15 分) 具体解释氮的微生物转化过程及其中涉及的硝化、反硝化过程作用细菌的特 征。 北京林业大学环境化学环境科学 00 级 环境规划 01 级试卷 A 标准答案 一 填空题 (每题 2 分,共 30 分) 1.光子能量公式是E=hc/ ,通常波长大于700nm 的光就不能引起光化学离解，此时对应的化学键能是 167.4KJ/mol。 2.光化学烟雾从产生到结束，其中主要污染物出现的顺序依次是NO，RO2，RC（O）O2，二次污染物有 O3，醛， PAN，过氧化氢等。 3 天然水的总含盐量（TDS）=Ca 2+ +Mg 2+ +Na +K+HCO 3 - +SO4-+Cl - 4.组成水中酸度的三类物质为强酸、弱酸、强酸弱碱盐 5.水环境中胶体颗粒的吸附作用可分为表面吸附、离子交换吸附、专属吸附。 6. 腐殖质可分为腐殖酸，富里酸，腐黑物。 7.天然水中的胶体物质分为矿物微粒和粘土矿物、金属水合氧化物、腐殖质、水体悬浮沉积物几类。 8.水环境中污染物的光解过程可分为直接光解，敏化光解，氧化反应三类。 9.我国酸雨的关键性离子组分为SO42-，Ca 2+ ，NH4+ 10. 大气颗粒物中粒径小于2um 的称为细粒子，其主要的化学组分为硫酸根，氨离子，硝酸根离子，炭黑， 痕量金属；粒径大于2um 的称为粗粒子，其主要的化学组分为铁，钙，硅，钠，铝，镁，钛等。 11. 絮凝过程的机理分为压缩双电层、专属吸附、粘结架桥、絮团卷扫。 12.化学物质的联合作用包括协同作用，独立作用，相加作用，拮抗作用。 13.向某一含炭酸的水中加入重碳酸盐，总酸度增大，无机酸度减小，CO2 酸度不变，总碱度不变，酚酞 碱度不变，苛性碱度减小。 14. 含炭化合物的厌氧分解过程中，在产酸细菌的作用下，生成有机酸，醇等中间产物，然后在产氢菌及产 乙酸菌的作用下，生成甲烷。 15. 盐基饱和度为100% 的土壤，其潜性酸度为0。 二 名词解释 (每题 2 分,共 10 分) 电子活度：将氧化剂和还原剂定义为电子给予体和电子接受体，上式中表示水溶液中 电子的活度。是平衡状态下（假想）的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势，在还原性 很强的溶液中，其趋势是给出电子。 光量子产率：吸收光子过程产生的激发态分子数目与吸收光子数目的比率。 标化分配系数：有机毒物在沉积物与水之间的分配比率用分配系数表示，分配系数与沉积物中有机碳的质 量分数的比值称为标化分配系数。 氧化途径：指有机物在辅酶的作用下， 位上的氧原子被氧化的现象。 被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧、基舜浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。 三 公式推导 (每题 7 分,共 14 分) 1. 计算水的氧化还原限度，并计算在氧饱和时天然水体的pE，相应的氧化反应的pE 0=+20.75 水的氧化限度 水的还原限度： pE 0=0.00 氧饱和时，水中0.21*10 5Pa,将H+=10-7 代入氧化限度式，得， 2.如果只把 CO2 作为影响天然降水的pH 的因素， 推导出与大气中CO2 平衡的降水的pH 值精确计算式。 在未被污染的大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是二氧化碳，如果只把其作为影响天然降水pH 的因素，根据其全球大气浓度330mL/m 3与纯水的平 衡： 式中， KHCO2水合平衡常数，即亨利系数 K1，K2分别为二元酸的一级和二级电离常数。 它们的表达式为： 各组分在溶液中的浓度为： 按电中性原理，有： 上述方程联立，得： 式中：_ CO2在大气中的分压 Kw 水的离子积 四 简答题 (每题 5 分,共 15 分) 1. 简述生物富集、生物放大、生物积累过程。 生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周 围环境中浓度的现象。 生物放大是指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解的物质，使 其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。 生物放大或生物富集都是属于生物积累的一种情况。所谓生物积累，就是生物在周围环境或者食物链蓄积 某种元素或难降解物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。 2. 大气中的自由基有哪些，它们在大气中的重要性有何区别？并简述大气中自由基的主要来源。 自由基在其电子壳层的外层有一个不成对的电子，因而具有很高的活性，具有强氧化作用。大气中存在的 重要自由基有HO 、HO2、R（烷基）、 RO （烷氧基）和RO 2（过氧烷基）等。其中HO和 HO2更为重要。 对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO的重要来源； 对于污染大气，如有HNO 2和 H2O2存在，它们的光离解也可以产生HO ： 其中， HNO 2的光离解是大气中HO的重要来源。 3. 简述汞在微生物作用下的转化过程。 微生物参与汞形态转化的主要途径是汞的甲基化作用。 辅酶为甲基钴铵素，此辅酶把负甲基离子传递给汞离子形成甲基汞，本身变为水合钴氨素，后者由于其中 的钴被辅酶 FADH 2还原， 并失去水而转变为五个氨配位的一价钴氨素， 最后， 辅酶甲基四叶氢酸将正甲基 离子转于五配位钴氨素，并从其一价钴上取得二个电子，以负甲基离子与之络合，完成甲基钴铵素的再生， 使汞的甲基化能够顺利进行。 五 计算题 (每题 8 分,共 16 分) 1. 含镉废水通入H2S 达到饱和并调整pH 值为 8.0 时水中剩余镉离子的浓度。 K1，2=H +2S2- /H2S=K1*K2=1.16*10 -23 KSP= K1，2*H2S= 1.16*10 -24 pH 值为 8.0 时， S 2-=1.16*10-8 Cd2+= KSP2/S 2-=6.8*10-19 2.若有水 A，pH 为 7.5，其碱度为 5.38m mol/L,水 B 的 pH 为 9.0 ，碱度为 0.70m mol/L，若这两种水以 2：3 的体积比混合，问混合后pH 的表达式方程。 这两种水以 2：3 的体积比混合时，总碱度不变，所含碳酸盐总量不变 依据题意，列方程如下： CT1=1*ALK1 CT2=2*ALK2+H +-OH- 5CT= 2CT1+ 3CT2 5ALK = 2ALK1+ 3ALK2 联立，得： -H +10-14 /H + +2.702/ =2.572 六 综合题 (每题 15 分,共 15 分) 具体解释氮的微生物转化过程及其中涉及的硝化、反硝化过程作用细菌的特征。 硝化分下列两个过程进行： 硝酸盐在通气不良条件下，通过微生物作用而还原的过程称为反硝化。反硝化通常有三种情形： 第一种情形，包括细菌、真菌和放线菌在内的多种微生物，能将硝酸盐还原成亚硝酸。 第二种情形，兼性厌氧假单胞菌属、色杆菌属等能使硝酸盐还原成氮气，其基本过程是： 第三种情形，梭状芽孢杆菌等常将硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨，其基本过程是： 通过微生物的作用把分子氮转化为氨的过程称为固氮。固氮必须在固氮酶催化下进行，其反应可表示为： 硝化过程中细菌均为以二氧化碳为碳源进行生活的化能自养型细菌，对环境条件呈现高度敏感型；严格要 求高水平的氧， 需要中性至微碱性条件，当 pH 值=9.5 以上时硝化细菌受到抑制，而在 pH 值=6.0 以下时 亚硝化细菌受到抑制；最适宜温度为30，低于 5或高于 40时便不能活动；参与硝化的细菌虽为自养 型细菌，但在环境中必须在有机质存在条件下才能活动。 微生物进行反硝化的重要条件是厌氧环境，环境氧分压越低，反硝化越强。但是在某些通气情况下，例如 在疏松土壤或曝气的活性污泥池中，除有硝化外，还有反硝化发生。这两种作用长联在一起发生，很可能 是环境中的氧气分布不均匀所致。反硝化要求的其他条件是：有丰富的有机物作为碳源和能源；硝酸盐作 为氮源； pH一般是中性至微碱性；温度多为25左右。