环境化学答案完整版

环 境 化 学 课 后 答 案

第一章绪论

1．如何认识现代环境问题的发展过程？

环境问题不止限于环境污染，人们对现代环境问题的认识有个由浅入深，逐渐完善的发展过程。

a、在20世纪60年代人们把环境问题只当成一个污染问题，认为环境污染主要指城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声污染。对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视，明显没有把环境污染与自然生态、社会因素联系起来。

b、1972年发表的《人类环境宣言》中明确指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度，而且表现在对生态的破坏和资源的枯竭；也宣告一部分环境问题源于贫穷，提出了发展中国家要在发展中解决环境问题。这是联合国组织首次把环境问题与社会因素联系起来。然而，它并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径，没明确解决环境问题的责任，没强调需要全球的共同行动。

c、20世纪80年代人们对环境的认识有新的突破性发展，这一时期逐步形成并提出了持续发展战略，指明了解决环境问题的根本途径。

d、进入20世纪90年代，人们巩固和发展了持续发展思想，形成当代主导的环境意识。通过了《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》等重要文件。它促使环境保护和经济社会协调发展，以实现人类的持续发展作为全球的行动纲领。这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。

3．你对于氧、碳、氮、磷、硫几种典型营养性元素循环的重要意义有何体会？

（1）氧的循环：

（2）碳的循环：

（3）氮的循环

（4）磷的循环

（5）硫的循环

（6）体会：氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环是地球系统的主要构成部分，它涉及地层环境中物质的交换、迁移和转化过程，是地球运动和生命过程的主要营力。

4．根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？

（1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以

污染物在水中的浓度. (2)形态过程:

①酸碱平衡:天然水中pH决定着有机酸或碱以中性态存在的分数,因而影响挥发及其他作用. ②吸着作用:疏水有机化合物吸着至悬浮物上,由于悬浮物质的迁移而影响它们以后的归趋. (3)迁移过程:

①沉淀-溶解作用:污染物的溶解度范围可限制污染物在迁移,转化过程中的可利用性或者实质上改变其迁移速率.

②对流作用:水力流动可迁移溶解的或者被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定的水生生态系统.

③挥发作用:有机污染物可能从水体进入大气,因而减少其在水中的浓度.

④沉积作用:污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸,均可改变污染物的浓度. (4)转化过程:

①生物降解作用:微生物代谢污染物并在代谢过程中改变它们的毒性.

②光解作用:污染物对光的吸收有可能导致影响它们毒性的化学反应的发生. ③水解作用:一个化合物与水作用通常产生较小的,简单的有机产物.

④氧化还原作用:涉及减少或增加电子在内的有机污染物以及金属的反应都强烈地影响环境参数.

(5)生物累积过程:

①生物浓缩作用:通过可能的手段如通过鱼鳃的吸附作用,将有机污染物摄取至生物体. ②生物放大作用:高营养级生物以消耗摄取有机毒物进入生物体低营养级生物为食物,使生物体中有机毒物的浓度随营养级的提高而增大.请叙述有机物水环境归趋模式的基本原理。 ？36叙述有机物水环境归趋模式的基本原理 第四章 土壤环境化学

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Al。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Al释放出来，变成代换性Al，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。

NH2RCHCOOH+ HClRCHCOOH NH3Cl3+

3+

+

+

3+

+

NH2RCHCOOH+ NaOHRCHNH2+ H2OCOONa

（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＋MOH3+

土壤胶体 M＋H2O

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OH增多时，Al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)6 + 2OH

3＋

－

－

3+

+

-4+

3+

[Al2(OH)2(H2O)8] + 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+Al3+H+Ba2+

Sr2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+Na+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。

（2）影响农药在土壤中质体流动的因素有农药与土壤的吸附、土壤种类和农药种类等。

①农药与土壤吸附：非草隆、灭草隆、敌草隆、草不隆四种农药吸附最强者移动最困难，反之亦然。

②土壤种类：土壤有机质含量增加，农药在土壤中渗透深度减小；增加土壤中粘土矿物的含量，农药的渗透深度也减小。

③农药种类：不同农药在土壤中通过质体流动转移的深度不同。如林丹和DDT。 9．比较DDT和林丹在环境中的迁移、转化与归趋的主要途径与特点。

DDT和林丹迁移转化、归趋主要途径与特点比较如下表所示： 迁移转化、归趋途径 1）在土壤中移动不明显，易被吸附 2）通过根系渗入植物体 DDT 3）在土壤中按还原、氧化和脱氯化氢等机理被微生物降解 4）光解 1）从土壤和空气转入水体 林丹 2）挥发而进入大气 3）在土壤生物体内积累 4）植物积累 特点 1） 不溶于水，高亲脂性，易通过食物链放大，积累性强 2）挥发性小，持久性高 3）在缺氧和高温时降解速度快 4）南方水田里DDT降解快于北方 1） 易溶于水 2） 挥发性强，持久性低 3） 在生物体内积累性较DDT低 10．试述有机磷农药在环境中的主要转化途径，并举例说明其原理。

有机磷农药在环境中转化途径有非生物降解和生物降解。

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