2011環(huán)境化學(xué)專業(yè)課考研測(cè)試題及答案

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一 填空題(每題2分，共30分)

1 光子能量公式為_______，通常波長(zhǎng)大于_______nm的光就不能引起光化學(xué)離解，此時(shí)對(duì)應(yīng)的化學(xué)鍵能是_______KJ/mol。

2 光化學(xué)煙霧從產(chǎn)生到結(jié)束，其中主要污染物依次出現(xiàn)的順序?yàn)開______，二次污染物有_______。

3 天然水的總含鹽量(TDS)= 。

4 組成水中酸度的三類物質(zhì)為_______、_______、_______。

5 水環(huán)境中膠體顆粒的吸附作用可分為_______、_______、_______。

6 腐殖質(zhì)分為_______、_______、_______三類。

7 天然水中的膠體物質(zhì)分為_______、_______、_______、_______、_______幾類。

8 水環(huán)境中污染物的光解過(guò)程可分為_______、_______、_______三類。

9 我國(guó)酸雨的關(guān)鍵性離子組分為____________________________。

10 大氣顆粒物中粒徑_______的稱為細(xì)粒，其主要的化學(xué)組分為____________________________；粒徑_______的稱為粗粒，其主要的化學(xué)組分為____________________________。

11 絮凝過(guò)程的機(jī)理為________、________、________、________。

12 化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合作用包括________、________、________、________。

13 向某一含碳酸的水體加入重碳酸鹽，總酸度_____、無(wú)機(jī)酸度_____、CO2酸度______、總堿度_____、酚酞堿度_____和苛性堿度_____。

14 含碳化合物的厭氧分解過(guò)程中，在______細(xì)菌的作用下，生成_________________中間產(chǎn)物，然后在______細(xì)菌的作用下，生成______。

15 鹽基飽和度為100%的土壤，其潛性酸度為________。

二 名詞解釋(每題2分，共10分)

電子活度

標(biāo)化分配系數(shù)

光量子產(chǎn)率

b氧化途徑

被動(dòng)擴(kuò)散

三 公式推導(dǎo)(每題7分，共14分)

1推導(dǎo)水的氧化-還原限度，并計(jì)算在氧飽和時(shí)天然水體的pE，相應(yīng)的氧化反應(yīng)的pE0=+20.75。

2 如果只把CO2作為影響天然降水的pH的因素，推導(dǎo)出與大氣中CO2平衡的降水的pH精確計(jì)算式。

四 簡(jiǎn)答題(每題5分，共15分)

1 簡(jiǎn)述生物富集、生物放大和生物積累過(guò)程。

2 大氣中的自由基有哪些，它們的在大氣中的重要性有何區(qū)別？并簡(jiǎn)述大氣中的HO·的來(lái)源。

3 汞在微生物作用下的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

五 計(jì)算題(每題8分，共16分)

1 含鎘廢水通入H2S達(dá)到飽和并調(diào)整pH值為8.0，請(qǐng)算出水中剩余鎘離子的濃度。(已知CdS的溶度積為7.9*10-27，飽和水溶液中H2S濃度保持在0.1mol/L，H2S離解常數(shù)K1=8.9*10-8，K2=1.3*10-15)

2 若有水A，pH為7.5，其堿度為6.38mmol.L-1，水B的pH為9.0，堿度為0.80mmol.L-1，若這兩種水以1:2的體積比混合，問(wèn)混合后的pH是多少。(pH為7.5時(shí)：a0 = 0.06626、a1 = 0.9324、a2 = 0.001383、a = 1.069；pH為9.0時(shí)：a0 = 0.002142、a1 = 0.9532、a2 = 0.04470、a = 0.9592；)

六 綜合題(每題15分，共15分)

具體解釋氮的微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程及其中涉及的硝化、反硝化過(guò)程作用細(xì)菌的特征。

2011環(huán)境化學(xué)專業(yè)課考研測(cè)試題答案

一 填空題(每題2分，共30分)

1.光子能量公式是E=hc/λ,通常波長(zhǎng)大于700nm的光就不能引起光化學(xué)離解，此時(shí)對(duì)應(yīng)的化學(xué)鍵能是167.4KJ/mol。

2.光化學(xué)煙霧從產(chǎn)生到結(jié)束，其中主要污染物出現(xiàn)的順序依次是NO，RO2，RC(O)O2，二次污染物有O3，醛，PAN，過(guò)氧化氫等。

3天然水的總含鹽量(TDS)=[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3-+SO4-+Cl-]

4.組成水中酸度的三類物質(zhì)為強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)酸弱堿鹽

5.水環(huán)境中膠體顆粒的吸附作用可分為表面吸附、離子交換吸附、專屬吸附。

6. 腐殖質(zhì)可分為腐殖酸，富里酸，腐黑物。

7.天然水中的膠體物質(zhì)分為礦物微粒和粘土礦物、金屬水合氧化物、腐殖質(zhì)、水體懸浮沉積物幾類。

8.水環(huán)境中污染物的光解過(guò)程可分為直接光解，敏化光解，氧化反應(yīng)三類。

9.我國(guó)酸雨的關(guān)鍵性離子組分為SO42-，Ca2+，NH4+

10.大氣顆粒物中粒徑小于2um的稱為細(xì)粒子，其主要的化學(xué)組分為硫酸根，氨離子，硝酸根離子，炭黑，痕量金屬；粒徑大于2um的稱為粗粒子，其主要的化學(xué)組分為鐵，鈣，硅，鈉，鋁，鎂，鈦等。

11.絮凝過(guò)程的機(jī)理分為壓縮雙電層、專屬吸附、粘結(jié)架橋、絮團(tuán)卷掃。

12.化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合作用包括協(xié)同作用，獨(dú)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鹽，總酸度增大，無(wú)機(jī)酸度減小，CO2酸度不變，總堿度不變，酚酞堿度不變，苛性堿度減小。

14.含炭化合物的厭氧分解過(guò)程中，在產(chǎn)酸細(xì)菌的作用下，生成有機(jī)酸，醇等中間產(chǎn)物，然后在產(chǎn)氫菌及產(chǎn)乙酸菌的作用下，生成甲烷。

15.鹽基飽和度為100%的土壤，其潛性酸度為0。

二 名詞解釋(每題2分，共10分)

電子活度：

將氧化劑和還原劑定義為電子給予體和電子接受體，上式中

表示水溶液中電子的活度。

是平衡狀態(tài)下(假想)的電子活度，它衡量溶液接收或遷移電子的相對(duì)趨勢(shì)，在還原性很強(qiáng)的溶液中，其趨勢(shì)是給出電子。

光量子產(chǎn)率：吸收光子過(guò)程產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)分子數(shù)目與吸收光子數(shù)目的比率。

標(biāo)化分配系數(shù)：有機(jī)毒物在沉積物與水之間的分配比率用分配系數(shù)表示，分配系數(shù)與沉積物中有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值稱為標(biāo)化分配系數(shù)。

β氧化途徑：指有機(jī)物在輔酶的作用下，β位上的氧原子被氧化的現(xiàn)象。

被動(dòng)擴(kuò)散：脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)、基舜濃度梯度擴(kuò)散通過(guò)有類脂層屏障的生物膜。

三 公式推導(dǎo)(每題7分，共14分)

1.計(jì)算水的氧化還原限度，并計(jì)算在氧飽和時(shí)天然水體的pE，相應(yīng)的氧化反應(yīng)的pE0=+20.75

水的氧化限度

水的還原限度：

pE0=0.00

氧飽和時(shí)，水中

0.21*105Pa,將[H+]=10-7代入氧化限度式，得，

2.如果只把CO2作為影響天然降水的pH的因素，推導(dǎo)出與大氣中CO2平衡的降水的pH值精確計(jì)算式。

在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是二氧化碳，如果只把其作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)其全球大氣濃度330mL/m3與純水的平衡：

式中，KH—CO2水合平衡常數(shù)，即亨利系數(shù)

K1，K2—分別為二元酸

的一級(jí)和二級(jí)電離常數(shù)。

它們的表達(dá)式為：

各組分在溶液中的濃度為：

按電中性原理，有：

上述方程聯(lián)立，得：

式中：

_ CO2 在大氣中的分壓

Kw 水的離子積

四 簡(jiǎn)答題(每題5分，共15分)

1.簡(jiǎn)述生物富集、生物放大、生物積累過(guò)程。

生物富集是指生物通過(guò)非吞食方式，從周圍環(huán)境蓄積某種元素或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過(guò)周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。

生物放大是指在同一食物鏈上的高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物，通過(guò)吞食低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物蓄積某種元素或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)提高而增大的現(xiàn)象。

生物放大或生物富集都是屬于生物積累的一種情況。所謂生物積累，就是生物在周圍環(huán)境或者食物鏈蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過(guò)周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。

2.大氣中的自由基有哪些，它們?cè)诖髿庵械闹匾�性有何區(qū)別？并簡(jiǎn)述大氣中

自由基的主要來(lái)源。

自由基在其電子殼層的外層有一個(gè)不成對(duì)的電子，因而具有很高的活性，具有強(qiáng)氧化作用。大氣中存在的重要自由基有HO、HO2、R(烷基)、RO(烷氧基)和RO2(過(guò)氧烷基)等。其中HO和HO2更為重要。

對(duì)于清潔大氣而言，O3的光離解是大氣中HO的重要來(lái)源；

對(duì)于污染大氣，如有HNO2和H2O2存在，它們的光離解也可以產(chǎn)生HO：

其中，HNO2的光離解是大氣中HO的重要來(lái)源。

3. 簡(jiǎn)述汞在微生物作用下的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

微生物參與汞形態(tài)轉(zhuǎn)化的主要途徑是汞的甲基化作用。

輔酶為甲基鈷銨素，此輔酶把負(fù)甲基離子傳遞給汞離子形成甲基汞，本身變?yōu)樗�合鈷氨素，后者由于其中的鈷被輔酶FADH2還原，并失去水而轉(zhuǎn)變?yōu)槲鍌�(gè)氨配位的一價(jià)鈷氨素，最后，輔酶甲基四葉氫酸將正甲基離子轉(zhuǎn)于五配位鈷氨素，并從其一價(jià)鈷上取得二個(gè)電子，以負(fù)甲基離子與之絡(luò)合，完成甲基鈷銨素的再生，使汞的甲基化能夠順利進(jìn)行。

五 計(jì)算題(每題8分，共16分)

1. 含鎘廢水通入H2S達(dá)到飽和并調(diào)整pH 值為8.0時(shí)水中剩余鎘離子的濃度。

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

KSP= K1，2*[H2S]=1.16*10-24

pH 值為8.0時(shí)，[S2-]=1.16*10-8

[Cd2+]= KSP2/[S2-]=6.8*10-19

2.若有水A，pH為7.5，其堿度為5.38m mol/L,水B的pH為9.0，堿度為0.70m mol/L，若這兩種水以2：3的體積比混合，問(wèn)混合后pH的表達(dá)式方程。

這兩種水以2：3的體積比混合時(shí)，總堿度不變，所含碳酸鹽總量不變

依據(jù)題意，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

聯(lián)立，得：

-[H+]+10-14/[H+]+2.702/α=2.572

六 綜合題(每題15分，共15分)

具體解釋氮的微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程及其中涉及的硝化、反硝化過(guò)程作用細(xì)菌的特征。

硝化分下列兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行：

硝酸鹽在通氣不良條件下，通過(guò)微生物作用而還原的過(guò)程稱為反硝化。反硝化通常有三種情形：

第一種情形，包括細(xì)菌、真菌和放線菌在內(nèi)的多種微生物，能將硝酸鹽還原成亞硝酸。

第二種情形，兼性厭氧假單胞菌屬、色桿菌屬等能使硝酸鹽還原成氮?dú)�，其基本過(guò)程是：

第三種情形，梭狀芽孢桿菌等常將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽和氨，其基本過(guò)程是：

通過(guò)微生物的作用把分子氮轉(zhuǎn)化為氨的過(guò)程稱為固氮。固氮必須在固氮酶催化下進(jìn)行，其反應(yīng)可表示為：

硝化過(guò)程中細(xì)菌均為以二氧化碳為碳源進(jìn)行生活的化能自養(yǎng)型細(xì)菌，對(duì)環(huán)境條件呈現(xiàn)高度敏感型；嚴(yán)格要求高水平的氧，需要中性至微堿性條件，當(dāng)pH值=9.5以上時(shí)硝化細(xì)菌受到抑制，而在pH值=6.0以下時(shí)亞硝化細(xì)菌受到抑制；最適宜溫度為30℃，低于5℃或高于40℃時(shí)便不能活動(dòng)；參與硝化的細(xì)菌雖為自養(yǎng)型細(xì)菌，但在環(huán)境中必須在有機(jī)質(zhì)存在條件下才能活動(dòng)。

微生物進(jìn)行反硝化的重要條件是厭氧環(huán)境，環(huán)境氧分壓越低，反硝化越強(qiáng)。但是在某些通氣情況下，例如在疏松土壤或曝氣的活性污泥池中，除有硝化外，還有反硝化發(fā)生。這兩種作用長(zhǎng)聯(lián)在一起發(fā)生，很可能是環(huán)境中的氧氣分布不均勻所致。反硝化要求的其他條件是：有豐富的有機(jī)物作為碳源和能源；硝酸鹽作為氮源；pH一般是中性至微堿性；溫度多為25℃左右。