1、第三章水環(huán)境化學(xué)1、什么是表面吸附作用,離子交換吸附作用和專(zhuān)屬吸附作用并說(shuō)明水合氧化物對(duì)金屬離子的專(zhuān)屬吸附和非專(zhuān)屬吸附的區(qū)別.(1) 表面吸附:由于膠體表面具有巨大的比表面和表面能,因此固液界面存在表面吸附作用.膠體表面積越大,吸附作用越強(qiáng).(2) 離子交換吸附:環(huán)境中大部分膠體帶負(fù)電荷,容易吸附各種陽(yáng)離子.膠體每吸附一部分陽(yáng)離子,同時(shí)也放出等量的其他陽(yáng)離子,這種作用稱(chēng)為離子交換吸附作用,屬于物理化學(xué)吸附.該反應(yīng)是可逆反應(yīng),不受溫度影響,交換能力與溶質(zhì)的性質(zhì),濃度和吸附劑的性質(zhì)有關(guān).(3) 專(zhuān)屬吸附:指在吸附過(guò)程中,除了化學(xué)鍵作用外,尚有加強(qiáng)的憎水鍵和范德化力或氫鍵作用.該作用不但可以使表面點(diǎn)

2、荷改變符號(hào),還可以使離子化合物吸附在同號(hào)電荷的表面上.(4) 水合氧化物對(duì)金屬離子的專(zhuān)屬吸附與非金屬吸附的區(qū)別如下表所示.快速可逆請(qǐng)敘述氧化物表面吸附配合模型的基本原理以及與溶液中配合反應(yīng)的區(qū)別。2、已知Fe3+與水反應(yīng)生成的主要配合物及平衡常數(shù)如下：Fe3+H2OFe(OH)2+H+lgK1=-2.16Fe3+2H2OFe(OH)2+2H+lgK2=-6.74Fe(OH)3(s)Fe3+3OH-lgKso=-38Fe3+4H2OFe(OH)4-+4H+lgK4=-232Fe3+2H2OFe2(OH)24+2H+lgK=-2.91請(qǐng)用pc-pH圖表示Fe(0H)3(s)在純水中的溶解度與pH的

3、關(guān)系.解：(1) K1=Fe(OH)2+H+/Fe3+=Fe(OH)2+KW3/KsoH+2pFe(OH)2+=3lgKW-lgKso+2pH-lgK1=2pH-1.84(2) K2=Fe(OH)2+H+2/Fe3+=Fe(OH)2+KW3/KsoH+pFe(OH)2+=3lgKW-lgKso+pH-lgK2=pH+2.74(3) Kso=Fe3+OH-3=Fe3+KW3/H+3pFe3+=3lgKW-lgKso+3pH=3pH-4(4) K4=Fe(OH)4-H+4/Fe3+=Fe(OH)4-H+KW3/KsopFe(OH)4-=3lgKW-lgK4-lgKso-pH=19-pH(5) K=

4、Fe2(OH)24+H+2/Fe3+2=Fe2(OH)24+KW6/Kso2H+4pFe2(OH)24+=6lgKW-lgK-2lgKso+4pH=4pH-5.09用pc-pH圖表示Fe(OH)3(s)在純水中的溶解度與pH的關(guān)系如下4解釋下列名詞：分配系數(shù);標(biāo)化分配系數(shù);辛醇-水分配系數(shù);生物濃縮因子;亨利定律常數(shù);水解速率;直接光解;光量子產(chǎn)率;生長(zhǎng)物質(zhì)代謝和共代謝.(1) 分配系數(shù)：在土壤-水體系中,土壤對(duì)非離子性有機(jī)化合物的吸著主要是溶質(zhì)的分配過(guò)程(溶解),即非離子性有機(jī)化合物可通過(guò)溶解作用分配到土壤有機(jī)質(zhì)中,并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間達(dá)到分配平衡,此時(shí)有機(jī)化合物在土壤有機(jī)質(zhì)和水中含量的比值稱(chēng)為分

5、配系數(shù).(2) 標(biāo)化分配系數(shù)：有機(jī)化合物在顆粒物-水中的分配系數(shù)與顆粒物中有機(jī)碳呈正相關(guān),以固相有機(jī)碳為基礎(chǔ)的分配系數(shù)即標(biāo)化分配系數(shù).(3) 辛醇-水分配系數(shù):有機(jī)化合物的正辛醇-水分配系數(shù)(KOW)是指平衡狀態(tài)下化合物在正辛醇和水相中濃度的比值.它反映了化合物在水相和有機(jī)相之間的遷移能力,是描述有機(jī)化合物在環(huán)境中行為的重要物理化學(xué)參數(shù).KOW與化合物的水溶性，土壤吸附常數(shù)和生物濃縮因子等密切相關(guān).(4) 生物濃縮因子:有機(jī)毒物在生物體內(nèi)濃度與水中該有機(jī)物濃度之比.(5) 亨利定律常數(shù):通常可理解為非電解質(zhì)稀溶液的氣-水分配系數(shù).(6) 水解速率:反映某一物質(zhì)在水中發(fā)生水解快慢程度的一個(gè)參數(shù).

6、(7) 直接光解:化合物本身直接吸收太陽(yáng)能而進(jìn)行分解反應(yīng).(8) 光量子產(chǎn)率:分子被活化后，它可能進(jìn)行光反應(yīng)，也可能通過(guò)光輻射的形式進(jìn)行"去活化"再回到基態(tài)，進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的光子數(shù)占吸收光子數(shù)之比稱(chēng)為光量子產(chǎn)率.(9) 生長(zhǎng)物質(zhì)代謝和共代謝:生物降解過(guò)程中，一些有機(jī)污染物作為食物源提供能量和提供酶催化反應(yīng)分解有機(jī)物，這稱(chēng)為生長(zhǎng)物質(zhì)代謝.某些有機(jī)污染物不能作為微生物的唯一碳源與能源，必須有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源時(shí)，該有機(jī)物才能被降解，這種現(xiàn)象稱(chēng)為共代謝.5請(qǐng)敘述有機(jī)物在水環(huán)境中的遷移，轉(zhuǎn)化存在哪些重要過(guò)程.(1) 負(fù)載過(guò)程:污水排放速率，大氣沉降以及地表徑流引入

7、有機(jī)毒物至天然水體均將直接影響污染物在水中的濃度.(2) 形態(tài)過(guò)程: 酸堿平衡:天然水中pH決定著有機(jī)酸或堿以中性態(tài)存在的分?jǐn)?shù),因而影響揮發(fā)及其他作用. 吸著作用:疏水有機(jī)化合物吸著至懸浮物上，由于懸浮物質(zhì)的遷移而影響它們以后的歸趨.(3) 遷移過(guò)程: 沉淀-溶解作用:污染物的溶解度范圍可限制污染物在遷移，轉(zhuǎn)化過(guò)程中的可利用性或者實(shí)質(zhì)上改變其遷移速率. 對(duì)流作用:水力流動(dòng)可遷移溶解的或者被懸浮物吸附的污染物進(jìn)入或排出特定的水生生態(tài)系統(tǒng). 揮發(fā)作用:有機(jī)污染物可能從水體進(jìn)入大氣,因而減少其在水中的濃度. 沉積作用:污染物被吸附沉積于水體底部或從底部沉積物中解吸，均可改變污染物的濃度.(4) 轉(zhuǎn)化

8、過(guò)程: 生物降解作用:微生物代謝污染物并在代謝過(guò)程中改變它們的毒性. 光解作用:污染物對(duì)光的吸收有可能導(dǎo)致影響它們毒性的化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生. 水解作用:一個(gè)化合物與水作用通常產(chǎn)生較小的，簡(jiǎn)單的有機(jī)產(chǎn)物. 氧化還原作用:涉及減少或增加電子在內(nèi)的有機(jī)污染物以及金屬的反應(yīng)都強(qiáng)烈地影響環(huán)境參數(shù).(5) 生物累積過(guò)程: 生物濃縮作用:通過(guò)可能的手段如通過(guò)魚(yú)鰓的吸附作用，將有機(jī)污染物攝取至生物體. 生物放大作用:高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物以消耗攝取有機(jī)毒物進(jìn)入生物體低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物為食物,使生物體中有機(jī)毒物的濃度隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)的提高而增大.請(qǐng)敘述有機(jī)物水環(huán)境歸趨模式的基本原理。第四章土壤環(huán)境化學(xué)1什么是土壤的活性酸度與潛性酸度？試用

9、它們二者的關(guān)系討論我國(guó)南方土壤酸度偏高的原因。根據(jù)土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分為活性酸度與潛性酸度兩大類(lèi)。(1) 活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，又稱(chēng)有效酸度，通常用pH表示。(2) 潛性酸度：土壤潛性酸度的來(lái)源是土壤膠體吸附的可代換性H+和A13+。當(dāng)這些離子處于吸附狀態(tài)時(shí)，是不顯酸性的，但當(dāng)它們經(jīng)離子交換作用進(jìn)入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+濃度，使土壤pH值降低。南方土壤中巖石或成土母質(zhì)的晶格被不同程度破壞，導(dǎo)致晶格中A13+釋放出來(lái)，變成代換性A13+，增加了土壤的潛性酸度，在一定條件下轉(zhuǎn)化為土壤活性酸度，表現(xiàn)為pH值減小，酸度偏高。2土壤的緩沖作用

10、有哪幾種？舉例說(shuō)明其作用原理。土壤緩沖性能包括土壤溶液的緩沖性能和土壤膠體的緩沖性能：(1)土壤溶液的緩沖性能：土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有機(jī)酸等弱酸及其鹽類(lèi)具有緩沖作用。以碳酸及其鈉鹽為例說(shuō)明。向土壤加入鹽酸，碳酸鈉與它生成中性鹽和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。化范圍。Na2CO3+2HCl2NaCl+H2CO3當(dāng)加入Ca(OH)2時(shí)，碳酸與它作用生成難溶碳酸鈣，也限制了土壤堿度的變H2CO3+Ca（0H）2CaCO3+2也0土壤中的某些有機(jī)酸（如氨基酸、胡敏酸等）是兩性物質(zhì)，具有緩沖作用如氨基酸既有氨基，又有羧基，對(duì)酸堿均有緩沖作用。NH2NH3ClCH

11、+HClCHCH+NaOHCOOHH2O2）土壤膠體的緩沖作用：土壤膠體吸附有各種陽(yáng)離子，其中鹽基離子和氫離子能分別對(duì)酸和堿起緩沖作用。對(duì)酸緩沖（M鹽基離子）：M+HCI+MOHH+MCI+h2oA13+對(duì)堿的緩沖作用：在pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中A13+有6個(gè)水分子圍繞，當(dāng)0H-增多時(shí)，A13+周?chē)?個(gè)水分子中有一、二個(gè)水分子離解出H+,中和0H-：2A1（H2O）63+20H-Al2（OH）2（H2O）84+4H2O3植物對(duì)重金屬污染產(chǎn)生耐性作用的主要機(jī)制是什么？不同種類(lèi)的植物對(duì)重金屬的耐性不同，同種植物由于其分布和生長(zhǎng)的環(huán)境各異可能表現(xiàn)出對(duì)某種重金屬有明顯的耐性。（1）植物根系

12、通過(guò)改變根系化學(xué)性狀、原生質(zhì)泌溢等作用限制重金屬離子的跨膜吸收。（2）重金屬與植物的細(xì)胞壁結(jié)合，而不能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)影響細(xì)胞代謝活動(dòng)，使植物對(duì)重金屬表現(xiàn)出耐性。（3）酶系統(tǒng)的作用。耐性植物中酶活性在重金屬含量增加時(shí)仍能維持正常水平，此外在耐性植物中還發(fā)現(xiàn)另一些酶可被激活，從而使耐性植物在受重金屬污染時(shí)保持正常代謝過(guò)程。（4）形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素，使重金屬以不具生物活性的無(wú)毒螯合物形式存在，降低了重金屬離子活性，從而減輕或解除其毒害作用。4舉例說(shuō)明影響農(nóng)藥在土壤中進(jìn)行擴(kuò)散和質(zhì)體流動(dòng)的因素有哪些？（1）影響農(nóng)藥在土壤中擴(kuò)散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、溫度及農(nóng)藥本身的性質(zhì)等： 土壤水

13、分含量：研究表明林丹的汽態(tài)和非汽態(tài)擴(kuò)散情況隨土壤水分含量增加而變化。 吸附：土壤對(duì)農(nóng)藥的吸附改變了其擴(kuò)散的情況，如土壤對(duì)2,4-D的化學(xué)吸附，使其有效擴(kuò)散系數(shù)降低了，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。 土壤緊實(shí)度：土壤緊實(shí)度對(duì)農(nóng)藥的擴(kuò)散的情況有影響是因?yàn)閷?duì)于以蒸汽形式進(jìn)行擴(kuò)散的化合物來(lái)說(shuō)，增加緊實(shí)度就降低了土壤孔隙率，擴(kuò)散系數(shù)就自然降低了。如二溴乙烷、林丹等農(nóng)藥在土壤中的擴(kuò)散系數(shù)隨緊實(shí)度增加而降低。 溫度：溫度增高的總效應(yīng)是使擴(kuò)散系數(shù)增大。 氣流速度：氣流速度可直接或間接地影響農(nóng)藥的揮發(fā)。如果空氣的相對(duì)濕度不是100%，那么增加氣流就促進(jìn)土壤表面水分含量降低，可以使農(nóng)藥蒸汽更快地離開(kāi)土壤表面，同時(shí)使農(nóng)藥蒸汽向

14、土壤表面運(yùn)動(dòng)的速度加快。 農(nóng)藥種類(lèi)：不同農(nóng)藥的擴(kuò)散行為不同。如有機(jī)磷農(nóng)藥樂(lè)果和乙拌磷在Broadbalk粉砂壤土中的擴(kuò)散行為就是不同的。（2）影響農(nóng)藥在土壤中質(zhì)體流動(dòng)的因素有農(nóng)藥與土壤的吸附、土壤種類(lèi)和農(nóng)藥種類(lèi)等。 農(nóng)藥與土壤吸附：非草隆、滅草隆、敵草隆、草不隆四種農(nóng)藥吸附最強(qiáng)者移動(dòng)最困難，反之亦然。 土壤種類(lèi)：土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，農(nóng)藥在土壤中滲透深度減小；增加土壤中粘土礦物的含量，農(nóng)藥的滲透深度也減小。 農(nóng)藥種類(lèi)：不同農(nóng)藥在土壤中通過(guò)質(zhì)體流動(dòng)轉(zhuǎn)移的深度不同。如林丹和DDT。5比較DDT和林丹在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化與歸趨的主要途徑與特點(diǎn)。DDT和林丹遷移轉(zhuǎn)化、歸趨主要途徑與特點(diǎn)比較如下表所示：遷

15、移轉(zhuǎn)化、歸趨途徑特點(diǎn)DDT1）在土壤中移動(dòng)不明顯，易被吸附2）通過(guò)根系滲入植物體1）不溶于水，高親脂性，易通過(guò)食物鏈放大，積累性強(qiáng)3）在土壤中按還原、氧化和脫氯化氫等機(jī)理被微生物降解4）光解2）揮發(fā)性小，持久性高3）在缺氧和高溫時(shí)降解速度快4）南方水田里DDT降解快于北方林丹1）從土壤和空氣轉(zhuǎn)入水體2）揮發(fā)而進(jìn)入大氣3）在土壤生物體內(nèi)積累4）植物積累1）易溶于水2）揮發(fā)性強(qiáng)，持久性低3）在生物體內(nèi)積累性較DDT低6試述有機(jī)磷農(nóng)藥在環(huán)境中的主要轉(zhuǎn)化途徑，并舉例說(shuō)明其原理。有機(jī)磷農(nóng)藥在環(huán)境中轉(zhuǎn)化途徑有非生物降解和生物降解。（1）有機(jī)磷農(nóng)藥的非生物降解吸附催化水解：吸附催化水解是有機(jī)磷農(nóng)藥在土壤中降

16、解的主要途徑。如地亞農(nóng)等硫代硫酸酯的水解反應(yīng)如下/S盧（RO）2p/+蚩（R0）2P+R一OHOR，（H+或OH-）'oh光降解：有機(jī)磷農(nóng)藥可發(fā)生光降解反應(yīng)，如辛硫磷在253.7nm的紫外光下照射30小時(shí)，其光解產(chǎn)物如下ZCN（C2H5O）2PONC（辛硫磷）空。）2幾畀O»（c2h5o）2POP（oc2h5）2OS”（c2h5o）2pp（oc2h5）2OC1（C2H5O）2OC（辛硫磷感光異構(gòu)體）（特普）（一硫代特普）（辛氧磷）（2）有機(jī)磷農(nóng)藥的生物降解有機(jī)磷農(nóng)藥在土壤中被微生物降解是它們轉(zhuǎn)化的另一條重要途徑。化學(xué)農(nóng)藥對(duì)土壤微生物有抑制作用。同時(shí)，土壤微生物也會(huì)利用有機(jī)農(nóng)藥

17、為能源，在體內(nèi)酶或分泌酶的作用下，使農(nóng)藥發(fā)生降解作用，徹底分解為CO2和h2o。如馬拉硫磷被綠色木霉和假單胞菌兩種土壤微生物以不同方式降解，其反應(yīng)如下:SH2°(理0礦-SH+HACHC00qH5CH2COOqH5SII(CH3O)2PSCHCOO(2H5CH2COOqH5綠色木霉CH3OS-schcooc2h5HOch2co°C2h5SS>(CH3°)2PSCHC°OH>(%0丹嚴(yán)00日CH2COOC2H5ch2c°°h第五章生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及毒性1、在試驗(yàn)水中某魚(yú)體從水中吸收有機(jī)污染質(zhì)A的速率常數(shù)為18.76

18、h-1，魚(yú)體消除A的速率常數(shù)為2.38X10-2h-i；設(shè)A在魚(yú)體內(nèi)起始濃度為零，在水中的濃度可視作不變。計(jì)算A在該魚(yú)體內(nèi)的濃縮系數(shù)及其濃度達(dá)到穩(wěn)定濃度95%時(shí)所需的時(shí)間。0CF=CI7QA/=ka/keABCF=kke=18_7&2.38XIO=7B8.2；OggVk二1_噸旳)也得：0.95二1一exp(-2.38X10旳0.05二exp(-2.38X10-2t)兩邊取In得占-2.996=-2.38X10-M,解得：t=125.88(h)=5.25(d)2、已知氨氮硝化數(shù)學(xué)模式適用于某一河段，試從下表中該河段的有關(guān)數(shù)據(jù)，寫(xiě)出這一模式的具體形式。河段設(shè)置的斷面流經(jīng)時(shí)間(h)氨氮濃度

19、（mg/L）被硝化的氨氮濃度(mg/L)IIIIII02.378.772.862.040.1500.632.653、用查到的新資料，說(shuō)明毒物的聯(lián)合作用。4、試說(shuō)明化學(xué)物質(zhì)致突變、致癌和抑制酶活性的生物化學(xué)作用機(jī)理。答：(1)致突變作用機(jī)理:致突變性是指生物體中細(xì)胞的遺傳性質(zhì)在受到外源性化學(xué)毒物低劑量的影響和損傷時(shí),以不連續(xù)的跳躍形式發(fā)生了突然的變異.致突變作用發(fā)生在一般體細(xì)胞時(shí),則不具有遺傳性質(zhì),而是使細(xì)胞發(fā)生不正常的分裂和增生,其結(jié)果表現(xiàn)為癌的形成.致突變作用如影響生殖細(xì)胞而使之產(chǎn)生突變時(shí),就有可能產(chǎn)生遺傳特性的改變而影響下一代,即將這種變化傳遞給子細(xì)胞,使之具有新的遺傳特性.(2) 致癌機(jī)

20、理:致癌是體細(xì)胞不受控制的生長(zhǎng).其機(jī)理一般分兩個(gè)階段:第一是引發(fā)階段,即致癌物與DNA反應(yīng),引起基因突變，導(dǎo)致遺傳密碼改變第二是促長(zhǎng)階段，主要是突變細(xì)胞改變了遺傳信息的表達(dá),增殖成為腫瘤,其中惡性腫瘤還會(huì)向機(jī)體其他部位擴(kuò)展.(3) 抑制酶活性作用機(jī)理:有些有機(jī)化合物與酶的共價(jià)結(jié)合,這種結(jié)合往往是通過(guò)酶活性?xún)?nèi)羥基來(lái)進(jìn)行的;有些重金屬離子與含硫基的酶強(qiáng)烈結(jié)合;某些金屬取代金屬酶中的不同金屬.5、解釋下列名詞概念：被動(dòng)擴(kuò)散；主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)；腸肝循環(huán)；血腦屏障；半數(shù)有效劑量(濃度)；閾劑量(濃度)；助致癌物；促癌物；酶的可逆和不可逆抑制劑。答：答:(1)被動(dòng)擴(kuò)散:脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè),即順濃度梯度

21、擴(kuò)散通過(guò)有類(lèi)脂層屏障的生物膜.(2) 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn):在需要消耗一定代謝能量下,一些物質(zhì)可在低濃度側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合,通過(guò)生物膜,至高濃度側(cè)解離出原物質(zhì).(3) 腸肝循環(huán):有些物質(zhì)由膽汁排泄,在腸道運(yùn)行中又重新被吸收,該現(xiàn)象叫腸肝循環(huán).(4) 血腦屏障:腦毛細(xì)血管阻止某些物質(zhì)(多半是有害的)進(jìn)入腦循環(huán)血的結(jié)構(gòu).(5) 半數(shù)有效劑量(濃度):毒物引起受試生物的半數(shù)產(chǎn)生同一毒作用所需的毒物劑量(濃度).(6) 閾劑量(濃度):在長(zhǎng)期暴露毒物下,會(huì)引起機(jī)體受損害的最低劑量(濃度).(7) 助致癌物:可加速細(xì)胞癌變和已癌變細(xì)胞增殖成瘤塊的物質(zhì).(8) 促癌物:可使已經(jīng)癌變細(xì)胞不斷增殖而形成瘤塊

22、.(9) 酶的可逆和不可逆抑制劑:抑制劑就是能減小或消除酶活性,而使酶的反應(yīng)速率變慢或停止的物質(zhì).其中,以比較牢固的共價(jià)鍵同酶結(jié)合,不能用滲析,超濾等物理方法來(lái)恢復(fù)酶活性的抑制劑,稱(chēng)為不可逆抑制劑;另一部分抑制劑是同酶的結(jié)合處于可逆平衡狀態(tài),可用滲析法除去而恢復(fù)酶活性的物質(zhì),稱(chēng)為可逆抑制劑.6、試簡(jiǎn)要說(shuō)明氯乙烯致癌的生化機(jī)制，和在一定程度上防御致癌的解毒轉(zhuǎn)化途徑。第六章典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)1、為什么Hg2+和CH3Hg+在人體內(nèi)能長(zhǎng)期滯留？舉例說(shuō)明它們可形成哪些化合物。答：這是由于汞可以與生物體內(nèi)的高分子結(jié)合,形成穩(wěn)定的有機(jī)汞絡(luò)合物,就很難排出體外.此外,烷基汞具有高脂溶性，且

23、它在生物體內(nèi)分解速度緩慢(其分解半衰期約為70d)，因而會(huì)在人體內(nèi)長(zhǎng)期滯留.Hg2+和CH3Hg+可以與羥基,組氨酸，半胱氨酸，白蛋白形成絡(luò)合物甲基汞能與許多有機(jī)配位體基團(tuán)結(jié)合，如一COOH,NH2,SH,以及一0H等.2、砷在環(huán)境中存在的主要化學(xué)形態(tài)有哪些？其主要轉(zhuǎn)化途徑有哪些？答：砷在環(huán)境中存在的主要化學(xué)形態(tài)有五價(jià)無(wú)機(jī)砷化合物,三價(jià)無(wú)機(jī)砷化合物,一甲基胂酸及其鹽,二甲基胂酸及其鹽,三甲基胂氧化物,三甲基胂,砷膽堿,砷甜菜堿,砷糖等.砷的生物甲基化反應(yīng)和生物還原反應(yīng)是砷在環(huán)境中轉(zhuǎn)化的重要過(guò)程.主要轉(zhuǎn)化途經(jīng)如下:3、試述PCDD是一類(lèi)具有什么化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物？并說(shuō)明其主要污染來(lái)源。答：1)PC

24、DD這類(lèi)化合物的母核為二苯并一對(duì)二惡英,具有經(jīng)兩個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)的二苯環(huán)結(jié)構(gòu).在兩個(gè)苯環(huán)上的1,2,3,4,6,7,8,9位置上可有1-8個(gè)取代氯原子,由氯原子數(shù)和所在位置的不同可能組合成75種異構(gòu)體,總稱(chēng)多氯聯(lián)苯并一對(duì)二惡英.其結(jié)構(gòu)式如右:(2)來(lái)源:在焚燒爐內(nèi)焚燒城市固體廢物或野外焚燒垃圾是PCDD的主要大氣污染源例如存在于垃圾中某些含氯有機(jī)物,如聚氯乙烯類(lèi)塑料廢物在焚燒過(guò)程中可能產(chǎn)生酚類(lèi)化合物和強(qiáng)反應(yīng)性的氯,氯化氫等,從而進(jìn)一步生產(chǎn)PCDD類(lèi)化合物的前驅(qū)物.除生活垃圾外,燃料(煤,石油),枯草敗葉(含除草劑),氯苯類(lèi)化合物等燃燒過(guò)程及森林火災(zāi)也會(huì)產(chǎn)生PCDD類(lèi)化合物.在苯氧酸除草劑,氯酚,多

25、氯聯(lián)苯產(chǎn)品和化學(xué)廢棄物的生產(chǎn)，冶煉，燃燒及使用和處理過(guò)程中進(jìn)入環(huán)境另外，還可能來(lái)源于一些意外事故和戰(zhàn)爭(zhēng).4、簡(jiǎn)述多氯聯(lián)苯PCBs在環(huán)境中的主要分布、遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律。答：(1)分布:由于多氯聯(lián)苯揮發(fā)性和水中溶解度較小,故其在大氣和水中的含量較少.近期報(bào)導(dǎo)的數(shù)據(jù)表明，在地下水中發(fā)現(xiàn)PCBs的幾率與地表水中相當(dāng).此外，由于PCBs易被顆粒物所吸附，故在廢水流入河口附近的沉積物中,PCBs含量較高.水生植物通常可從水中快速吸收PCBs，其富集系數(shù)為1x1041X105.通過(guò)食物鏈的傳遞，魚(yú)體中PCBs的含量約在l7mg/kg范圍內(nèi)(濕重).在某些國(guó)家的人乳中也檢出一定量的PCBs.(2) 遷移:PCB

26、s主要在使用和處理過(guò)程中，通道揮發(fā)進(jìn)入大氣，然后經(jīng)干,濕沉降轉(zhuǎn)入湖泊和海洋轉(zhuǎn)入水體的PCBs極易被顆粒物所吸附，沉入沉積物，使PCBs大量存在于沉積物中雖然近年來(lái)PCBs的使用量大大減少,但沉積物中的PCBs仍然是今后若干年內(nèi)食物鏈污染的主要來(lái)源.(3) 轉(zhuǎn)化:PCBs由于化學(xué)惰性而成為環(huán)境中持久性污染物，它在環(huán)境中主要轉(zhuǎn)化途徑是光化學(xué)分解和生物轉(zhuǎn)化.PCBs在紫外光的激發(fā)下碳氯鍵斷裂，而產(chǎn)生芳基自由基和氯自由基,自由基從介質(zhì)中取得質(zhì)子，或者發(fā)生二聚反應(yīng).PCBs生物降解時(shí),含氯原子數(shù)目越少,越容易降解.5、根據(jù)多環(huán)芳烴形成的基本原理，分析討論多環(huán)芳烴產(chǎn)生與污染的來(lái)源有哪些？表面活性劑有哪些類(lèi)

27、型？對(duì)環(huán)境和人體健康的危害是什么？第七章受污染環(huán)境的修復(fù)1微生物修復(fù)所需的環(huán)境條件是什么？微生物修復(fù)技術(shù)是指通過(guò)微生物的作用清除土壤和水體中的污染物，或是使污染物無(wú)害化的過(guò)程。它包括自然和人為控制條件下的污染物降解或無(wú)害化過(guò)程。在自然修復(fù)過(guò)程(naturalattenuation)中，利用土著微生物(indigenousmicroorganism)的降解能力，但需要有以下環(huán)境條件：有充分和穩(wěn)定的地下水流；有微生物可利用的營(yíng)養(yǎng)物；有緩沖pH的能力；有使代謝能夠進(jìn)行的電子受體。如果缺少一項(xiàng)條件，將會(huì)影響生物修復(fù)的速率和程度。特別是對(duì)于外來(lái)化合物，如果污染新近發(fā)生，很少會(huì)有土著微生物能降解它們，所以

28、需要加入有降解能力的外源微生物(exogenousmicroorganism)。2請(qǐng)列舉幾種強(qiáng)化微生物原位修復(fù)技術(shù)。原位強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)包括生物強(qiáng)化法、生物通氣法、生物注射法、生物沖淋法及生物翻耕法等。(1) 生物強(qiáng)化法是指在生物處理體系中投加具有特定功能的微生物來(lái)改善原有處理體系的處理效果，如對(duì)難降解有機(jī)物的去除等。投加的微生物可以來(lái)源于原來(lái)的處理體系，經(jīng)過(guò)馴化、富集、篩選、培養(yǎng)達(dá)到一定數(shù)量后投加，也可以是原來(lái)不存在的外源微生物。(2) 生物通氣法(bioventing)用于修復(fù)受揮發(fā)性有機(jī)物污染的地下水水層上部通氣層(VadoseZone)土壤。這種處理系統(tǒng)要求污染土壤具有多孔結(jié)構(gòu)以利于微生物

29、的快速生長(zhǎng)。另外，污染物應(yīng)具有一定的揮發(fā)性，亨利常數(shù)大于1.01325Pam3mol-i時(shí)才適于通過(guò)真空抽提加以去除。生物通氣法的主要制約因素是影響氧和營(yíng)養(yǎng)物遷移的土壤結(jié)構(gòu)，不適的土壤結(jié)構(gòu)會(huì)使氧和營(yíng)養(yǎng)物在到達(dá)污染區(qū)之前被消耗。(3) 生物注射法(biosparging)又稱(chēng)空氣注射法，這種方法適用于處理受揮發(fā)性有機(jī)物污染的地下水及上部土壤。處理設(shè)施采用類(lèi)似生物通氣法的系統(tǒng)，但這里的空氣是經(jīng)過(guò)加壓后注射到污染地下水的下部，氣流加速地下水和土壤有機(jī)物的揮發(fā)和降解。也有人把生物注射法歸入生物通氣法。(4) 生物沖淋法(bioflooding)將含氧和營(yíng)養(yǎng)物的水補(bǔ)充到亞表層，促進(jìn)土壤和地下水中的污染物

30、的生物降解。生物沖淋法大多在各種石油烴類(lèi)污染的治理中使用，改進(jìn)后也能用于處理氯代脂肪烴溶劑，如加入甲烷和氧促進(jìn)甲烷營(yíng)養(yǎng)菌降解三氯乙烯和少量的氯乙烯。(5) 土地耕作法(landfarming)就是對(duì)污染土壤進(jìn)行耕犁處理。在處理過(guò)程中施加肥料，進(jìn)行灌溉，施加石灰，從而盡可能為微生物代謝污染物提供一個(gè)良好環(huán)境，使其有充足的營(yíng)養(yǎng)、水分和適宜的pH值，保證生物降解在土壤的各個(gè)層面上都能發(fā)生。3請(qǐng)列舉幾種強(qiáng)化微生物異位修復(fù)技術(shù)。異位生物修復(fù)主要包括堆肥法、生物反應(yīng)器處理、厭氧處理。(1) 堆肥法(composting)是處理固體廢棄物的傳統(tǒng)技術(shù)，被用于受石油、洗滌劑、多氯烴、農(nóng)藥等污染土壤的修復(fù)處理，取

31、得了很好的處理效果。堆肥過(guò)程中，將受污染土壤與水(達(dá)到至少35%含水量)、營(yíng)養(yǎng)物、泥炭、稻草和動(dòng)物肥料混合后，使用機(jī)械或壓氣系統(tǒng)充氧，同時(shí)加石灰以調(diào)節(jié)pH。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)酵處理，大部分污染物被降解，標(biāo)志著堆肥完成。經(jīng)處理消除污染的土壤可返回原地或用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。堆肥法包括風(fēng)道式堆肥處理、好氣靜態(tài)堆肥處理和機(jī)械堆肥處理。(2) 生物反應(yīng)器處理(bioreactor)是把污染物移到反應(yīng)器中完成微生物的代謝過(guò)程。這是一種很有價(jià)值和潛力的處理技術(shù)，適用于處理地表土及水體的污染。生物反應(yīng)器包括土壤泥漿生物反應(yīng)器(soilslurrybioreactor)和預(yù)制床反應(yīng)器(preparedbedreacto

32、r)。(3)厭氧處理對(duì)某些具有高氧化狀態(tài)的污染物的降解，如三硝基甲苯、多氯取代化合物(PCBs等)等，比耗氧處理更為有效。但總的來(lái)說(shuō)，在生物修復(fù)中好氧方法的使用要比厭氧方法廣泛得多。主要原因是，嚴(yán)格的厭氧條件難于達(dá)到，厭氧過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些毒性更大、更難降解的中間代謝產(chǎn)物。此外，厭氧發(fā)酵的終產(chǎn)物h2s和ch4也存在毒性和風(fēng)險(xiǎn)。4植物修復(fù)重金屬的主要過(guò)程是什么？根據(jù)其作用過(guò)程和機(jī)理，重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分為3種類(lèi)型。(1)植物提取：利用重金屬超積累植物從土壤中吸取一種或幾種重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存到地上部分，隨后收割地上部分并集中處理，連續(xù)種植這種植物，即可使土壤中重金屬含量降低到可接受

33、的水平。所謂超積累植物(hyperaccumulator),是指對(duì)重金屬的吸收量超過(guò)一般植物100倍以上的植物，超積累植物積累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb含量一般在llOmg/kg(干重)以上，積累的Mn、Zn含量一般在10mg/kg(干重)以上。超積累植物從根際吸收重金屬，并將其轉(zhuǎn)移和積累到地上部，這個(gè)過(guò)程中包括許多環(huán)節(jié)和調(diào)控位點(diǎn)：跨根細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)輸；根皮層細(xì)胞中橫向運(yùn)輸；從根系的中柱薄壁細(xì)胞裝載到木質(zhì)部導(dǎo)管；木質(zhì)部中長(zhǎng)途運(yùn)輸；從木質(zhì)部卸載到葉細(xì)胞(跨葉細(xì)胞膜運(yùn)輸)；跨葉細(xì)胞的液泡膜運(yùn)輸。在組織水平上，重金屬主要分布在表皮細(xì)胞、亞表皮細(xì)胞和表皮毛中；在細(xì)胞水平，重金屬主要分布在質(zhì)外體和液泡。

34、(2) 植物穩(wěn)定：利用耐重金屬植物的根際的一些分泌物，增加土壤中有毒金屬的穩(wěn)定性，從而減少金屬向作物的遷移，以及被淋濾到地下水或通過(guò)空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。其中包括沉淀、螯合、氧化還原等多種過(guò)程。(3) 植物揮發(fā)：利用植物的吸收、積累和揮發(fā)而減少土壤中一些揮發(fā)性污染物，即植物將污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中，目前這方面研究最多的是類(lèi)金屬元素汞和非金屬元素硒。5請(qǐng)說(shuō)明臭氧與有機(jī)污染物反應(yīng)的主要機(jī)理。(l)臭氧分子的直接氧化反應(yīng)臭氧的分子結(jié)構(gòu)呈三角形，中心氧原子與其它兩個(gè)氧原子間的距離相等，在分子中有一個(gè)離域n鍵，臭氧分子的特殊結(jié)構(gòu)使得它可以作為偶極試劑、親電試劑和親核試劑。與有機(jī)物的直接反應(yīng)機(jī)理可以分為三類(lèi)： 打開(kāi)雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)。由于臭氧具有一種偶極結(jié)構(gòu)，因此可以同有機(jī)物的不飽和鍵發(fā)生1，3