某高校环境化学考试试题及答案

一 填空题(每空0.5分,共30分)

1 环境化学是一门研究有害物质在环境介质中的存在 、化学特性、 行为 、 效应及其控制的化学原理和方法的科学。

2 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。

3 诱发沉积物中重金属的释放的主要因素有 盐浓度升高、 氧化还原条件变化 、 降低pH值 、增加水中配合剂的含量。

4 向某一含碳酸的水体加入重碳酸盐，总酸度增加、无机酸度减少、CO2酸度不变、总碱度增加、酚酞碱度不变和苛性碱度减少。

5 组成水中碱度的物质可以归纳为： 强碱、 弱碱、强碱弱酸盐。

6 依据软硬酸碱理论，可以确定天然水中主要的无机配体中硬碱有OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F，软碱有S2-。

7 一般根据腐殖质在碱和酸溶液中的溶解度可以把其分成腐殖酸、富里酸、腐黑物三类。

8光子能量公式为E=hc/λ ，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170.9KJ/mol(h = 6.626*10-34J.s/光量子, c = 2.9979*1010cm/s)。

1

9有毒有机物的生物转化反应的主要类型有氧化反应 、还原反应 、水解反应 、结合反应。

10 能保持土壤缓冲性能的物质有土壤溶液中弱酸及其盐类和两性物质、 土壤胶体 、铝离子三类。

11 环境中有机磷农药的降解过程分为吸附催化水解 、 光降解、生物降解三类。

12 确定生物富集过程中的BCF值的方法有平衡法、 动力学法 。

13 生物转化中的受氢体包括分子氧 、有机底物转化的中间产物 、 无机含氧化合物三类。

14 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烃、NO、NO2、O3、醛类，二次污染物有NO2、O3、醛类。

15含碳化合物的厌氧分解过程中，在产氢菌和产乙酸细菌的作用下，生成乙酸、甲酸、氢气、二氧化碳中间产物，然后在产甲烷细菌的作用下，生成甲烷。

16丙酮酸在有氧条件下，通过NAD+、辅酶A等辅酶，转化为乙酰辅酶A，然后与草酰乙酸反应生成柠檬酸，进入三羧酸循环过程。

17毒作用的生物化学机制包括酶活性的抑制 、 致突变作用 、 致癌作用 、 致畸作用。

18导致臭氧层耗损的典型物质有水蒸气、氮氧化物、氟氯烃。

2

19土壤碱化度为Na+离子饱和度，其产生过程为交换性阳离子的水解作用

20 我国酸雨的关键性离子组分为SO42-、Ca2+、NH4+ 。

二 名词解释(每题2分,共18分)

专属吸附 质子平衡原理 质体流动 异体凝聚 积累稳定常数

二次颗粒物 湿沉降 -氧化途径 环境生物效应

专属吸附：是指吸附过程中，除了化学键的作用外，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。

质子平衡原理：对于酸碱中和反应，反应过程中得到质子的物质的量等于失去质子的物质的量。

质体流动：由水或土壤微粒或者两者共同作用引起的物质流动。

异体凝聚：是指在物质本性不同、粒径不等、电荷符号不同、电位高低不等之类的分散体系中，两个胶体微粒只要其中有一种胶体的稳定性甚低而电位达到临界状态，不论另一种胶体的电位高低如何，都可以发生快速凝聚；或者两个电荷的符号相异的胶体微粒接近时，吸引力总是占优势。

积累稳定常数：在配合反应中，指几个配位体依次与中心金属离子络合形成配合物，每一次配合反应中的络合常数的乘积即为积累稳定常数。

3

二次颗粒物：是指大气中某些污染组分之间，或这些组分与大气成分之间发生反应而产生的颗粒物。

湿沉降：通过降雨降雪等使大气中的颗粒物从大气中去除的过程。

-氧化途径：是脂肪酸氧化分解的主要途径，脂肪酸与辅酶A结合，形成脂酰辅酶A，羧基的β位上的碳原子经历脱氢-加羟-羰基化等氧化过程，然后与辅酶A结合，形成乙酰辅酶A和少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程。

环境生物效应：是指环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果。

三 公式推导(每题6分,共12分)

1推导水的氧化-还原限度，即电子活度(pE)与pH关系图中水的稳定区域界限。并计算在氧饱和时天然水体的电子活度(pE)，相应的氧化反应的pE0 = + 20.75。

参考

110O2HeH2O pE=+20.72 4

14 pEpElg{pO2[H]}

0 pEpH+20.75

4

水的还原限度：

1HeH2 2 pE0=0.00

0pEpElg[H]

pEpH 氧饱和时，水中

pO20.21*105Pa,将[H+]=10-7代入氧化限度式，得，pE13.58

2 推导降水pH值的准确表达式。

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

，

KH根据其

全球大气浓度330mL/m3与纯水的平衡：

CO2(g)H2OCO2•H2OCO2•H2OK1HHCO3

HCO3K2HCO32

式中，KH—CO2水合平衡常数，即亨利系数

5

K1，K2—分别为二元酸CO2•H2O的一级和二级电离常数。

它们的表达式为：

[CO2•H2O]pCO2

KH

[H][HCO3]K1[CO2•H2O]

[H][CO32]K2[HCO] 3

各组分在溶液中的浓度为：

[CO2•H2O]KHpCO2

K1[CO2•H2O]K1KHpCO2[HCO3][H][H]



[CO32K2[HCO3]K2KHK1pCO2][H][H]2

按电中性原理，有：

6

2[H][OH][HCO]2[CO] 33

上述方程联立，得：

KHK1pCO22KHK1K2pCO2KW[H]2[H][H][H]

式中：

pCO2[H]3(KwKHK1pCO2)[H]2KHK1K2pCO20

_ 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简述生长代谢和共代谢的区别。

答：1、在生长代谢过程中，有毒物质作为微生物培养的唯一碳源，微生物可对有毒物质进行较彻底的降解或矿化。而在共代谢过程中，有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源与能源时，该有机物才能被降解。

2、生长代谢一般有2-50天的滞后期，而共代谢没有滞后期。

7

3、共代谢的降解速度一般比完全驯化的生长代谢慢。

4、共代谢不提供微生物体任何能量，不影响种群多少，但其速率直接与微生物种群的多少成正比。

2简述大气中HO•、HO2•自由基的主要来源。

答：HO•自由基的来源：对于清洁大气而言，O3的光离解是HO•的重要来源，对于污染大气，HNO2和H2O2的光离解也可产生HO•，其中HNO2的光离解是HO•的重要来源。（列出典型公式）公式如下：

对于清洁大气而言，O3的光离解是大气中HO的重要来源；

OO2 O3hv

2HO OH2O

对于污染大气，如有HNO2和H2O2存在，它们的光离解也可以产生HO：

HONO HNO2hv

2HO H2O2hv

其中，HNO2的光离解是大气中HO的重要来源。

8

HO2•自由基的来源：醛的光解尤其是甲醛的光解是大气中HO2•的主要来源，亚硝酸酯和H2O2的光解也可导致生成HO2•，含氧烃类物质在氧气的存在下发生抽氢反应也能生成HO2•。（列出典型公式）公式略。

3 简述P450对底物的催化氧化过程。

答：在酶促反应中，首先氧化型P450（Fe3+）结合底物，再接受从混合功能氧化酶中NADPH+H+传来的一个电子，成为底物-还原型P450结合物。后者与被激活的分子氧形成底物-还原型P450-氧三体结合物。此时三体结合物接受NADPH+H+传来的第二个电子，使所结合的分子氧中一个氧原子得到电子成为O2-，与辅酶Ⅱ游离出来的H+结成水，并使另一个氧原子转于底物形成含氧底物。在水和含氧底物相继析出来之后，三体结合物又恢复为氧化型P450（Fe3+），重新催化新来底物的氧化。

五 计算题(第1题9分, 第2题6分,共15分)

1水样A的pH为7.5，碱度为5.38mmol.L-1，水样B的pH为9.0，碱度为0.70mmol.L-1，若这两种水样以3:2的体积比混合，计算混合后水样的pH和其中的Ca2+浓度(化简到有关H+的方程)。(碳酸电离的平衡常数为：pK1=6.35，pK2=10.33；CaCO3的Ksp=10-8.32)

[总碱度] = CT(α1 +α2) + Kw/[H+] –[H+]

CT = [1/(α1 +2α2)][总碱度] + [H+] –[OH-]

令 α = 1/(α1 +2α2)

9

当pH值在5-9范围内，[总碱度]≧1.0mmol/L时，[H+] 、[OH-]项可以忽略不计，CT值与总碱度之间存在简化关系：

CT =α [总碱度]

依据题意，这两种水以2：3的体积比混合时，总碱度和碳酸盐总量不变

[总碱度]混合 = （2[总碱度] pH=7.5 + 3[总碱度] pH=9.0）/5

CT混合= （2CT pH=7.5 + 3CT pH=7.5）/5

计算出[总碱度]混合 和CT混合

[总碱度]混合 = CT混合(α1混合+α2混合) + Kw/[H+]混合–[H+]混合

将α1混合和α2混合用H+的方程表示，即最终的表达式也就可以表示出来。

Ca2+浓度根据溶度积规则将其表示成Ksp、CO32-离子浓度的形式，然后将CO32-离子浓度用上边的CT混

合和α2混合的

H+的方程表示出来。

该题不用计算结果，化简到有关H+的方程即可。

2 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

10

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)

H2S2HS2解：

K1，2=[H+]2[S2-]/[H2S]=K1*K2=1.16*10-23

[S2-]= K1，2*[H2S]/[H+]2

KSP= [Cd2+]*[S2-]

[Cd2+]= KSP/[S2-]= KSP/ K1，2*[H2S]/[H+]2

pH 值为8.0时，

[Cd2+]= KSP/[S2-]= KSP/ K1，2*[H2S]/10-16

具体结果略。

六 综合题(每题10分,共10分)

讨论pc-pH图、pc-pE图、pE-pH图的含义、画法以及区别。

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综合题答案略

主要将这3种图的含义表述清楚，列出其画法的具体步骤。关键通过学习和思考，将他们之间的区别找出来。

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