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《环境化学》戴树桂(第二版)_课后习题答案_图文01-5
16请叙述水环境中促成颗粒物絮凝的机理；20请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用；22请叙述有机配体对重金属迁移的影响；23什么是电子活度pE，以及它和pH的区别；24有一个垂直湖水，pE随湖的深度增加将起什么变；？34请说明湖泊富营养化预测模型的基本原理；？36叙述有机物水环境归趋模式的基本原理；《土壤环境化学》重点习题及参考答案；1．土壤由哪些主要成分？
16请叙述水环境中促成颗粒物絮凝的机理。
20请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用。
22请叙述有机配体对重金属迁移的影响。
23什么是电子活度pE，以及它和pH的区别。
24有一个垂直湖水，pE随湖的深度增加将起什么变化？
？34请说明湖泊富营养化预测模型的基本原理。
？36叙述有机物水环境归趋模式的基本原理
《土壤环境化学》重点习题及参考答案
1．土壤由哪些主要成分？它们对土壤的性质与作用有哪些影响？
1) 土壤矿物质：其是土壤的主要组成部分，占土壤固体总质量的90%，是土壤的骨骼和植物营养元素的重
要供给来源，分为原生矿物质与次生矿物质。原生矿物质主要有硅酸盐矿物，氧化物类矿物，硫化物好磷酸盐类矿物。次生矿物质主要有高岭石、蒙脱石、伊利石类，很多重要的物理化学过程和性质都和土壤所含黏土矿物种类和数量有关。
2) 土壤有机质：一般占土壤固相总质量的10%以下，是土壤的重要组成部分，是土壤形成的重要标志，
在土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面有重要作用。
3) 土壤水分：是植物营养的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他环境圈层迁移的的媒介。
4) 土壤中的空气：土壤空气使土壤具有疏松的结构。
2．什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。
根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。
（1）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，又称有效酸度，通常用pH表示。
（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。
南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性Al3+，增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为pH值减小，酸度偏高。
3．土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。
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H2CO3、H3PO4、H4SiO4、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。
Na2CO3 + 2HCl2NaCl + H2CO3
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。
H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O
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。
COOH+ HClRCH
COOH NH3Cl
COOH+ NaOHRCHNH2+ H2O
）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＋土壤胶体
对碱缓冲： 土壤胶体＋3+ Al对碱的缓冲作用：在pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al有6个水分子围绕，当OH3+
－土壤胶体＋H2O增多时，Al3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H+，中和OH-：
2Al(H2O)63＋ + 2OH－ [Al2(OH)2(H2O)8]4+ + 4H2O
4.什么是盐基饱和度？它对土壤性质有何影响？
盐基饱和度：在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数成为土壤的盐基饱和度。盐基饱和度越高，土壤对酸的缓冲能力越大；土壤的盐基饱和度越低，土壤对碱的缓冲能力越大。
5.试比较土壤阳、阴离子交换吸附的主要作用原理与特点？
阳离子交换吸附作用原理：以离子价为为依据，受质量作用定律支配，土壤胶体吸附的阳离子与土壤溶液中的阳
离子进行等价交换。
阳离子交换吸附作用特点：1离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。
2同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。
3土壤中一些常见阳离子的交换能力顺序：Fe3+错误！未找到引用源。Al3+错误！未
找到引用源。H+错误！未找到引用源。Ba2+错误！未找到引用源。Sr2+错误！未
找到引用源。Ca2+错误！未找到引用源。Mg2+错误！未找到引用源。Cs+错误！
未找到引用源。Rb+错误！未找到引用源。NH4+错误！未找到引用源。K+错误！
未找到引用源。Na+错误！未找到引用源。Li+
阴离子交换吸附作用原理：带正电荷的胶体所吸附的阴离子与溶液中阴离子进行交换。
阴离子交换吸附作用特点：（1）土壤阴离子与胶体微粒或溶液中的阳离子形成难溶性沉淀而被强烈地吸附。
（2）各种阴离子被土壤胶体吸附的顺序如下：
F-＞草酸根＞柠檬酸根＞＞硅酸根＞CH3COO-＞SCN-＞Cl-
6.土壤中重金属向植物迁移的主要方式及影响因素有哪些？
土壤中重金属向植物迁移的主要方式为跨膜吸收，影响因素主要有土壤的理化性质、重金属种类、浓度及在土壤中的存在形态，植物种类、生长发育期，复合污染，施肥等。
（1） 土壤的理化性质
土壤的理化性质主要通过影响重金属在土壤中存在形态而影响重金属的生物有效性，其主要包括pH、土壤质地、土壤的氧化还原电位、土壤中有机质的含量等。
（2） 重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态
重金属对植物的毒害程度首先取决于土壤中重金属的存在形态，其次才取决于该元素的数量。从总量上来看随着土壤中重金属含量的增加，植物体内各部分的积累量也相应增加。重金属的存在形态可分为交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态，交换态的重金属迁移能力最强，具有生物有效性。
（3） 植物的种类、生长发育期
植物的种类和生长发育期影响着重金属在土壤-植物体系中的迁移转化。植物的种类不同，其对重金属的富集规律不同；植物的生长发育期不同，其对重金属的富集量也不同。
（4） 复合污染
在复合污染状况下，影响重金属迁移转化的因素涉及污染物因素（包括污染物的种类、性质、浓度、比
例和时序性）、环境因素（包括光、温度、pH、氧化还原条件等）和生物种类、发育阶段及所选择指标等。
（5） 施肥
施肥可以改变土壤的理化性质和重金属的存在形态，并因此而影响重金属的迁移转化。由于肥料、植物和重金属种类的多样性以及重金属行为的复杂性，施肥对土壤-植物体系中重金属迁移转化的影响机制十分复杂。
7．植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？
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。
8．举例说明影响农药在土壤中进行扩散和质体流动的因素有哪些？
（1）影响农药在土壤中扩散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、温度及农药本身的性质等：
①土壤水分含量：研究表明林丹的汽态和非汽态扩散情况随土壤水分含量增加而变化。
②吸附：土壤对农药的吸附改变了其扩散的情况，如土壤对2,4-D的化学吸附，使其有效扩散系数降低了，两者呈负相关关系。
③土壤紧实度：土壤紧实度对农药的扩散的情况有影响是因为对于以蒸汽形式进行扩散的化合物来说，增加紧实度就降低了土壤孔隙率，扩散系数就自然降低了。如二溴乙烷、林丹等农药在土壤中的扩散系数随紧实度增加而降低。
④温度：温度增高的总效应是使扩散系数增大。
⑤气流速度：气流速度可直接或间接地影响农药的挥发。如果空气的相对湿度不是100%，那么增加气流就促进土壤表面水分含量降低，可以使农药蒸汽更快地离开土壤表面，同时使农药蒸汽向土壤表面运动的速度加快。
⑥农药种类：不同农药的扩散行为不同。如有机磷农药乐果和乙拌磷在Broadbalk粉砂壤土中的扩散行为就是不同的。
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(5)K=[Fe2(OH)24+][H+]2/ [Fe3+]2=[Fe2(OH)24+]KW6/ Kso2[H+]4
p[Fe2(OH)24+]=6 lg KW - lgK - 2 lgKso + 4 pH=4 pH - 5.09
用pc-pH图表示Fe(OH)3(s)在纯水中的溶解度与pH的关系如下
17、 已知Hg2??2H2O?2H??Hg(OH)2，溶液中存在[H+]、[OH-]、lgK??6.3。0
[Hg2+]、[Hg(OH)20]和[ClO4-]等形态,且忽略了[Hg(OH) +]和离子强度效应，求1.0×10-5mol/L的Hg(ClO4)2溶液在25℃时的pH值。
18、 请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用。
19、 在pH=7.00和[HCO3-]=1.25×10-3mol/L的介质中，HT2-与固体PbCO3(s)平衡，其反
PbCO3(s)?HT2??PbT??HCO3,K?4.06?10?2 ?
问作为HT2-形态占NTA的分数。
21、 请叙述有机配体对重金属迁移的影响。 什么是电子活度pE，以及它和pH的区别。
23、 有一个垂直湖水，pE随湖的深度增加将起什么变化？ 从湖水中取出深层水，其pH=7.0，含溶解氧浓度为0.32mg/L，请计算pE和Eh。
24、 在厌氧消化池中和pH=7.0的水接触的气体含65%的CH4和35%的CO2，请计算
25、 在一个pH为10.0的SO42-―HS-体系中（25℃），其反应为：
SO42??9H??8e?HS??4H2O(l)
已知其标准自由能Gf0值（kJ/mol）SO42-：-742.0，HS-：12.6，H2O(l):-237.2，水溶液中质子和电子的Gf0值为零。
⑴请给出该体系的pE0。
⑵如果体系化合物的总浓度为1.0×10-4mol/L，那么请给出下图中①、②、③和④的lgc-pE
26、 解释下列名词:分配系数;标化分配系数;辛醇-水分配系数;生物浓缩因子;亨利定律
常数;水解速率;直接光解;光量子产率;生长物质代谢和共代谢.
(1)分配系数:在土壤-水体系中,土壤对非离子性有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程(溶解),即非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中,并经过一定时间达到分配平衡,此时有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数.
(2)标化分配系数:有机化合物在颗粒物-水中的分配系数与颗粒物中有机碳呈正相关,以固相有机碳为基础的分配系数即标化分配系数.
(3)辛醇-水分配系数:有机化合物的正辛醇-水分配系数(KOW)是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值.它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力,是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数.KOW与化合物的水溶性,土壤吸附常数和生物浓缩因子等密切相关.
(4)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.
(5)亨利定律常数:通常可理解为非电解质稀溶液的气-水分配系数.
(6)水解速率:反映某一物质在水中发生水解快慢程度的一个参数.
(7)直接光解:化合物本身直接吸收太阳能而进行分解反应.
(8)光量子产率:分子被活化后,它可能进行光反应,也可能通过光辐射的形式进行&去活化&再回到基态,进行光化学反应的光子数占吸收光子数之比称为光量子产率.
(9)生长物质代谢和共代谢:生物降解过程中,一些有机污染物作为食物源提供能量和提供酶催化反应分解有机物,这称为生长物质代谢.某些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或能源时,该有机物才能被降解,这种现象称为共代谢.
27、 某水体中含有300 mg/L的悬浮颗粒物，其中70%为细颗粒（d&50μm），有机碳含
量为10%，其余的粗颗粒有机碳含量为5%。已知苯并[α] 芘的KOW为106，请计算该有机物的分配系数。
28、 一个有毒化合物排入至pH=8.4，T=25℃水体中，90%的有毒物质被悬浮物所吸着，
已知酸性水解速率常数Ka=0，碱性催化水解速率常数Kb=4.9×10-7L/(d.mol)，中性水解速率常数Kh=1.6d-1,请计算化合物的水解速率常数。
29、 某有机污染物排入pH=8.0，T=20℃的江水体中，该江水中含悬浮颗粒物500mg/L，
其有机碳含量为10%。
⑴若该污染物分子量为129，溶解度为611 mg/L，饱和蒸汽压为1.21Pa(20℃)，请计算该化合物的亨利定律常数（Pa.m3/mol），并判断挥发速率是受液膜控制或气膜控制。 ⑵假定Kg=3000cm/h，求该污染物在水深1.5m处挥发速率常数（Kv）。
30、 某有机污染物溶解在一个含有200 mg/L悬浮物、pH=8.0和T=20℃水体中，悬浮
颗粒物中细粒为70%，有机碳含量为5%，粗颗粒有机碳含量为2%，已知此时该污染物的中性水解速率常数Kh=0.05d-1, 酸性水解速率常数Ka=1.7 L/(d.mol)，碱性催化水解速率常数Kb=2.6×106L/(d.mol)，光解速率常数Kp=0.02 h-1,污染物的辛醇-水分配系数KOW=3.0×105，并从表中查到生物降解速率常数KB=0.20 d-1，忽略颗粒物存在对挥发速率和生物降解速率的影响，求该有机污染物在水体中的总转化速率常数。
31、 某河段流量Q=/d，流速为46km/d，T=13.6℃，耗氧系数K1=0.05d-1，复
氧系数K2=1.82d-1，BOD沉浮系数K3=0.17d-1，起始断面排污口排放的废水约为10×104 m3/d，废水中含BOD5500mg/L，溶解氧为0 mg/L，上游河水中BOD5为0mg/L，溶解氧为8.95 mg/L，求排污口下游6km处河水中的BOD5和氧亏值。
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