環(huán)境化學(xué)課后答案(戴樹桂)主編_第二版(1-7章)(共15頁)

1、 水環(huán)境(hunjng)化學(xué)什么是表面吸附(xf)作用,離子交換吸附作用和專屬吸附作用 并說明水合氧化物對(duì)金屬離子的專屬吸附和非專屬吸附的區(qū)別.(1)表面吸附:由于膠體表面具有(jyu)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,容易吸附各種陽離子.膠體每吸附一部分陽離子,同時(shí)也放出等量的其他陽離子,這種作用稱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)專屬吸附:指在吸附過程中,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.

2、該作用不但可以使表面點(diǎn)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。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+

3、 + 2H+ lgK= - 2.91請(qǐng)用pc-pH圖表示Fe(OH)3(s)在純水中的溶解度與pH的關(guān)系.解:(1)K1=Fe(OH)2+H+/ Fe3+=Fe(OH)2+KW3/KsoH+2pFe(OH)2+=3 lgKW - lgKso + 2 pH - lgK1=2 pH - 1.84(2)K2=Fe(OH)2+H+2/ Fe3+=Fe(OH)2+KW3/KsoH+pFe(OH)2+=3 lgKW - lgKso + pH - lgK2=pH + 2.74(3)Kso=Fe3+OH-3=Fe3+KW3/H+3pFe3+=3 lgKW - lgKso + 3 pH=3 pH - 4(4)K

4、4=Fe(OH)4-H+4/ Fe3+=Fe(OH)4-H+KW3/ KsopFe(OH)4-=3 lg KW - lgK4 - lgKso - pH=19 - pH(5)K=Fe2(OH)24+H+2/ Fe3+2=Fe2(OH)24+KW6/ Kso2H+4pFe2(OH)24+=6 lg KW - lgK - 2 lgKso + 4 pH=4 pH - 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

5、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)的分配過程(溶解),即非離子性有機(jī)化合物可通過溶解作用分配到土壤有機(jī)質(zhì)中,并經(jīng)過一定時(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為分配系數(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)

6、.(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?？衫斫鉃榉请娊赓|(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).(7)直接光解:化合物本身直接吸收太陽能而進(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

7、碳源或能源時(shí),該有機(jī)物才能被降解,這種現(xiàn)象稱為共代謝.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(zhngyo)過程.(1)負(fù)載過程:污水排放速率,大氣沉降(chnjing)以及地表徑流引入有機(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)(xngti)過程: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

8、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)化過程:生物降解作用:微生物代謝污染物并在代謝過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)生物累積過程:生物濃縮作用:通過可能的手段如通過魚鰓的吸附作用,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

9、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)(huxu)1什么(shn me)是土壤的活性酸度與潛性酸度？試用它們二者的關(guān)系討論我國(guó)南方土壤酸度偏高的原因。根據(jù)(gnj)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。（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，又稱有效酸度，通常用pH表示。（2）潛性酸度：土壤潛性酸度的來源是土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+。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

10、度，使土壤pH值降低。南方土壤中巖石或成土母質(zhì)的晶格(jn )被不同程度破壞，導(dǎo)致晶格(jn )中Al3+釋放出來，變成代換(di hun)性Al3+，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土壤的緩沖作用有哪幾種？舉例說明其作用原理。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)酸等弱酸及其鹽類具有緩沖作用。以碳酸及其鈉鹽為例說明。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。Na2CO3 + 2HCl2NaCl + H2CO

11、3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化范圍。H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O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。（2）土壤膠體的緩沖作用：土壤膠體吸附有各種陽離子，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）：對(duì)堿緩沖：Al3+對(duì)堿的緩沖作用：在pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al3+有6個(gè)水分子圍繞，當(dāng)OH增多時(shí)，Al3+周圍的6個(gè)水分子中有一、二個(gè)水分子離解出H+，中和OH-：2Al(H2O)63 + 2OH Al2(OH)2(

12、H2O)84+ + 4H2O3植物對(duì)重金屬污染(wrn)產(chǎn)生耐性作用的主要機(jī)制是什么？不同種類的植物對(duì)重金屬的耐性不同，同種植物由于其分布(fnb)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）植物根系通過改變(gibin)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

13、性的無毒螯合物形式存在，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)散的化合物來說，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

14、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)藥蒸汽更快地離開土壤表面，同時(shí)使農(nóng)藥蒸汽向土壤表面運(yùn)動(dòng)的速度加快。農(nóng)藥種類：不同農(nóng)藥的擴(kuò)散行為不同。如有機(jī)磷農(nóng)藥樂果和乙拌磷在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)(lidng)的因素有農(nóng)藥與土壤的吸附、土壤(trng)種類和農(nóng)藥種類等。農(nóng)藥與土壤(trng)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：土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，農(nóng)藥在土壤中滲透

15、深度減??；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：不同農(nóng)藥在土壤中通過質(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）通過根系滲入植物體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）光解不溶于水，高親脂性，易通過食物鏈放大，積累性強(qiáng)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）植物積累易溶

16、于水揮發(fā)性強(qiáng)，持久性低在生物體內(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)如下光降解：有機(jī)磷農(nóng)藥可發(fā)生(fshng)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(chnw)如下（2）有機(jī)磷農(nóng)藥(nngyo)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?；瘜W(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)藥為能源，在體內(nèi)酶或分泌酶的作用下，

17、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：第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性在試驗(yàn)水中某魚體從水中吸收有機(jī)污染質(zhì)A的速率常數(shù)為18.76 h-1，魚體消除A的速率常數(shù)為2.3810-2h-1；設(shè)A在魚體內(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。已知氨氮硝化數(shù)學(xué)(shxu)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（mg/L）被硝化的氨氮濃度（mg/L）02.8602.372.040.6

18、38.770.152.653、用查到的新資料，說明(shumng)毒物的聯(lián)合作用。4、試說明(shumng)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)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

19、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)合往往是通過酶活性內(nèi)羥基來進(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(mng c)概念：被動(dòng)(bidng)擴(kuò)散；主動(dòng)(zhdng)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),即順濃度梯度擴(kuò)散通過有類脂

20、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.(9)酶的可逆和不可逆抑制

21、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,超濾等物理方法來恢復(fù)酶活性的抑制劑,稱為不可逆抑制劑;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),稱為可逆抑制劑.6、試簡(jiǎn)要說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)為什么Hg2+和CH3Hg+在人體內(nèi)能長(zhǎng)期滯留？舉例說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,且它在生物體內(nèi)分解速度緩慢(其分

22、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COOH,NH2,SH,以及OH等.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)無機(jī)砷化合物,三價(jià)無機(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)化的重要過程.主要轉(zhuǎn)化途經(jīng)如下:試述PCDD是一類具有什么化學(xué)結(jié)構(gòu)(jigu)的化合物？并說明其主要污染來源。答：1)PCDD這類化合物的母核為二苯

23、并一對(duì)二惡英,具有經(jīng)兩個(gè)(lin )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,總稱多氯聯(lián)苯并一對(duì)二惡英.其結(jié)構(gòu)式如右:(2)來源(liyun):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,如聚氯乙烯類塑料廢物在焚燒過程中可能產(chǎn)生酚類化合物和強(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),氯苯類化合物等燃燒過程及森林火災(zāi)也會(huì)產(chǎn)生PCDD類化合物.在苯氧酸除草劑,氯酚,

24、多氯聯(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程中進(jìn)入環(huán)境.另外,還可能來源于一些意外事故和戰(zhàn)爭(zhēng).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?？蓮乃锌焖傥誔CBs,其富集系數(shù)為1l04ll05.通過食物鏈的傳遞,魚體中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:PCBs主要

25、在使用和處理過程中,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.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)生與污染的來源有哪些？表面活性劑有哪些類型？對(duì)環(huán)

26、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)(xif)1微生物修復(fù)所需的環(huán)境(hunjng)條件是什么？微生物修復(fù)技術(shù)是指通過微生物的作用清除土壤和水體(shu t)中的污染物，或是使污染物無害化的過程。它包括自然和人為控制條件下的污染物降解或無害化過程。在自然修復(fù)過程（natural attenuation）中，利用土著微生物（indigenous microorganism）的降解能力，但需要有以下環(huán)境條件： = 1 * GB3 有充分和穩(wěn)定的地下水流； = 2 * GB3 有微生物可利用的營(yíng)養(yǎng)物； = 3 * GB3 有緩沖pH的能力； = 4 * GB3 有使代謝能夠進(jìn)行的電子受

27、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，所以需要加入有降解能力的外源微生物（exogenous microorganism）。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(ky)來源于原來的處理體系，經(jīng)過馴化、富集、篩選、培養(yǎng)達(dá)到一定數(shù)量后投加，也可以是原來不存在的外源微生物。（2）生物通氣法（bioventi

28、ng）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（Vadose Zone）土壤。這種處理系統(tǒng)要求污染土壤具有多孔結(jié)構(gòu)以利于微生物的快速生長(zhǎng)。另外(ln wi)，污染物應(yīng)具有一定的揮發(fā)性，亨利常數(shù)大于1.01325Pam3mol-1時(shí)才適于通過(tnggu)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)施采用類似生物通氣法的系統(tǒng)，但這里的空氣是經(jīng)過加壓后注射到污染地下水的下部，氣流加速地下水和

29、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的生物降解。生物沖淋法大多在各種石油烴類污染的治理中使用，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（land farming）就是對(duì)污染土壤進(jìn)行耕犁處理。在處理過程中施加肥料，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

30、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，取得了很好的處理效果。堆肥過程中，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程。這是一種很有價(jià)值和潛力(qinl)的

31、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（soil slurry bioreactor）和預(yù)制床反應(yīng)器（prepared bed reactor）。（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。但總的來說，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(d do)，厭氧過程中會(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(cnzi)毒性和風(fēng)險(xiǎn)。4植物修復(fù)重金屬的主要過程是什么？根據(jù)其作用過程和機(jī)理，重金屬污染土壤的植物

32、修復(fù)技術(shù)可分為3種類型。（1）植物提?。豪弥亟饘俪e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的水平。所謂超積累植物（hyperaccumulator），是指對(duì)重金屬的吸收量超過一般植物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110mg/ 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)過程中包括許多環(huán)節(jié)和調(diào)控位點(diǎn)： = 1 * GB3 跨根細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)輸； = 2 * GB

33、3 根皮層細(xì)胞中橫向運(yùn)輸； = 3 * GB3 從根系的中柱薄壁細(xì)胞裝載到木質(zhì)部導(dǎo)管； = 4 * GB3 木質(zhì)部中長(zhǎng)途運(yùn)輸； = 5 * GB3 從木質(zhì)部卸載到葉細(xì)胞（跨葉細(xì)胞膜運(yùn)輸）； = 6 * GB3 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。（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)

34、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金屬元素汞和非金屬元素硒。5請(qǐng)說明臭氧(chuyng)與有機(jī)污染物反應(yīng)的主要機(jī)理。（1）臭氧分子的直接氧化(ynghu)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(xingdng)，在分子中有一個(gè)離域鍵，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： 打開雙鍵發(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偶極環(huán)加成反應(yīng)，形成臭氧化的中間產(chǎn)物，并進(jìn)一步分解形成醛、酮等羰基化合物和水。例如：R1C=CR2+O3 R1C(-OOH, G)+R2C=O式中的G代表OH，OCH3，OC(O)CH3基 親電反應(yīng)親電反應(yīng)發(fā)生在分子中電子