2011环境化学专业课考研测试题及答案

    2011环境化学专业课考研测试题答案
    
    一 填空题(每题2分，共30分)
    
    1.光子能量公式是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)=[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3-+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-，Ca2+，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。
    
    β氧化途径：指有机物在辅酶的作用下，β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pE0=+20.75
    
    水的氧化限度
    
    水的还原限度：
    
    pE0=0.00
    
    氧饱和时，水中
    
    0.21*105Pa,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/m3与纯水的平衡：
    
    式中，KH—CO2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RO2(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HNO2和H2O2存在，它们的光离解也可以产生HO：
    
    其中，HNO2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FADH2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+]2[S2-]/[H2S]=K1*K2=1.16*10-23
    
    KSP= K1，2*[H2S]=1.16*10-24
    
    pH 值为8.0时，[S2-]=1.16*10-8
    
    [Cd2+]= KSP2/[S2-]=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=α1*[ALK]1
    
    CT2=α2*{[ALK]2+[H+]-[OH-]}
    
    5CT= 2CT1+ 3CT2
    
    5[ALK] = 2[ALK]1+ 3[ALK]2
    
    联立，得：
    
    -[H+]+10-14/[H+]+2.702/α=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。