水環(huán)境化學(xué)試題

水環(huán)境化學(xué) A卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)2008-2009學(xué)年第一學(xué)期一、填空 (25 分，每個(gè)填空1分)1、天然淡水中含有的主要陽(yáng)離子有 鈣 、 鎂 、 鈉 、 鉀 。2、某水中的優(yōu)勢(shì)陰離子為SO42- ， 優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子為Ca2+， 不含CO32-或HCO3-離子， 該類(lèi)型水用符號(hào)表示為 S CaIV 3、按照阿列金分類(lèi)法，海水一般是 III 型水，淡水一般是 II 型水。4、海水鹽度為 24.7 時(shí)，最大密度時(shí)的溫度等于冰點(diǎn)溫度。5、天然水的鹽度增大會(huì)使蒸汽壓 下降 ，滲透壓 增大 。6、在陸地水水質(zhì)調(diào)查中，K+與Na+含量的測(cè)定方法是計(jì)算陰離子量與Ca2+、Mg2+總量之差。7、海水總堿度可簡(jiǎn)化為 ALK = CHCO3- + C1/2CO32- + CH2BO3- 。8、水中氧氣的來(lái)源主要是水生植物光合作用，水中氧氣的消耗主要是水中微型生物耗氧（水呼吸）。9、貧營(yíng)養(yǎng)型湖泊，夏季形成溫躍層，上層水溫高、氧氣溶解度 低 ，下層水溫低、氧氣溶解度 高 。10、淡水中，pH =8.3 時(shí)，HCO3最多； pH 10.4時(shí)， CO32- 占優(yōu)勢(shì)。隨著海水氯度和溫度增大，二氧化碳系統(tǒng)各分量與pH的關(guān)系曲線向 左 移動(dòng)。11、水的溶氧升高，硫化氫的毒性 減小 ；pH升高，硫化氫的毒性 減小 。12、水中加入1mol/L的碳酸鈉后，水體的碳酸總量增大 1 mol/L，堿度增大 2 mol/L。13、若米氏常數(shù)KM平均為1 umol/L ， 則有效磷濃度應(yīng)不低于 3umol/L 的范圍。14、一般情況下，若天然水或養(yǎng)殖用水中的氧化還原電位為 0.4V 左右時(shí)，可認(rèn)為該水體處于良好的氧化狀態(tài)。三、名詞解釋 ( 10分，每題2分 )1、天然水體的 Eh 值：在一個(gè)氧化-還原系統(tǒng)中，由于電子得失，產(chǎn)生的可被測(cè)量的電位，稱(chēng)為氧化還原電位。反映水的氧化還原狀況，了解水質(zhì)的狀態(tài)，并可作為水體氧化還原能力的度量。2、活性磷化合物：能與酸性鉬酸鹽反應(yīng)的，包括磷酸鹽，部分溶解狀態(tài)的有機(jī)磷，吸附在懸浮物表面的磷酸鹽以及一部分在酸性中可以溶解的顆粒態(tài)無(wú)機(jī)磷等。3、泛池：集約化養(yǎng)殖由于放養(yǎng)密度大、投餌和施肥量較多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧導(dǎo)致水體的嚴(yán)重缺氧，魚(yú)類(lèi)浮頭，甚至窒息死亡的現(xiàn)象。4、暫時(shí)硬度：指碳酸鹽硬度，水加熱煮沸后形成碳酸鈣沉淀而除去。5、BOD：生化需氧量，在規(guī)定條件下，水體中有機(jī)物在微生物作用下進(jìn)行生物氧化時(shí)所消耗的溶解氧的數(shù)量。四、問(wèn)答題（34分）1、含鐵豐富的地下水注入魚(yú)池后水質(zhì)如何變化？（5分） 答案要點(diǎn)：含大量鐵的地下水大量注入魚(yú)池，會(huì)使水質(zhì)狀況發(fā)生一系列變化。首先是Fe2+被氧化成Fe(OH)3，水變混濁，pH值降低：4Fe2+O2+10H2O = 4Fe(OH)3+8H+ 生成的Fe(OH)3絮凝時(shí)會(huì)將水中的藻類(lèi)及懸浮物一并混凝、下沉， 使水又逐漸變清。過(guò)些天浮游植物又繁生，水又漸漸變渾，pH又回升。（3分）大量Fe2+氧化需要消耗水中的溶氧，水中生成的大量Fe(OH)3微粒會(huì)堵塞魚(yú)鰓，聚沉藻類(lèi)。（2分）2、為什么可以用電導(dǎo)儀來(lái)測(cè)海水的鹽度？（5分）答案要點(diǎn)：根據(jù)海水組成的恒定性原理，海水的總含鹽量或鹽度是可變的，但常量成分濃度之間的比值幾乎保持恒定。（3分）由于海水的主要成分的比例恒定，因此電導(dǎo)率與與鹽度有很精確的關(guān)系，所以可以用電導(dǎo)儀來(lái)測(cè)海水的鹽度。（2分）3、溶氧豐富的水中，投餌后，食物殘?jiān)图S便中的氮是通過(guò)哪些作用在水中逐步轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮？（7分） 答案要點(diǎn)：經(jīng)過(guò)幾種作用：氨化作用，即含氮有機(jī)物在微生物作用下的分解即氨化作用，轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+(NH3)。（2分）亞硝化作用：經(jīng)亞硝化菌的作用，氨可被氧化為NO2-。（2分）硝化作用：在通氣良好的天然水中，經(jīng)硝化菌的作用，進(jìn)一步被氧化為NO3-。（2分）順序?yàn)椋喊被饔脕喯趸饔孟趸饔茫?分）4、二氧化碳體系包括哪些組成與化學(xué)平衡？（7分）答案要點(diǎn)：組成：溶解CO2（H2CO3）、HCO3-、CO32- （2分）包括以下五種平衡：氣態(tài)二氧化碳溶解； 溶解CO2的水合作用； H2CO3的電離平衡； 中和與水解平衡；與碳酸鹽沉淀之間的固液平衡。（5分）5、什么是溫躍層？溫躍層與水產(chǎn)養(yǎng)殖有什么關(guān)系？溫躍層的上層和下層水的水質(zhì)有哪些不同？（10分）答案要點(diǎn)： 夏季或春季如遇連續(xù)多天的無(wú)風(fēng)晴天，就會(huì)使表層水溫有較大的升高，這就增加了上下水混合的阻力。風(fēng)力不足夠大，只能使水在上層進(jìn)行渦動(dòng)混合。造成上層有一水溫垂直變化不大的較高溫水層，下層也有一水溫垂直變化不大的較低溫水層，兩層中間夾有一溫度隨深度增加而迅速降低的水層，即溫躍層。（2分） 溫躍層一旦形成，就象一個(gè)屏障把上下水層隔開(kāi)，使風(fēng)力混合作用和密度對(duì)流作用都不能進(jìn)行到底。（2分） 上水層：溶氧增多，電位升高-Fe()Fe()，Mn()Mn()，NH3NO2-NO3- CO2減少-pH升高，OH-，CO32-濃度變大，析出CaCO3，F(xiàn)e(OH)3 有效N、P、Si、Fe等減少光呼吸增強(qiáng)，光合成效率下降，限制浮游植物繼續(xù)增殖。浮游生物量增加水溫升高，透明度下降。（3分） 底層水：溶氧減少，電位下降-Fe()Fe()，Mn()Mn()， SO42- S，NO3- 脫氮，析出FeS CO2，低級(jí)有機(jī)物增多- pH下降，H+，HCO3- 濃度變大，CaCO3，F(xiàn)e(OH)3等溶解，NH4+，PO43-等解吸，堿度、硬度變大。有機(jī)物分解-植物營(yíng)養(yǎng)鹽再生積累，同時(shí)積累NH3、H2S、有機(jī)酸、胺類(lèi)、CH4等有害物質(zhì)，抑制生物生長(zhǎng)。（3分） 六、分析題（6分）夏季一淡水魚(yú)池，水深1.8米，連續(xù)多天晴天，表水層溶氧達(dá)25mg/L，補(bǔ)償深度為25cm，水體很肥，底泥較厚，每天投喂人工餌料，傍晚一場(chǎng)雷雨后，魚(yú)死亡。請(qǐng)分析魚(yú)死亡原因？答案要點(diǎn)： 夏季晴天：就會(huì)使表層水溫有較大的升高，這就增加了上下水混合的阻力。風(fēng)力不足夠大，只能使水在上層進(jìn)行渦動(dòng)混合。造成上層有一水溫垂直變化不大的較高溫水層，下層也有一水溫垂直變化不大的較低溫水層，兩層中間夾有一溫度隨深度增加而迅速降低的水層，即溫躍層。 （3分） 傍晚下雷陣雨：暴雨強(qiáng)風(fēng)之后，表層水與底層水發(fā)生垂直流轉(zhuǎn)混合，帶起淤泥，這時(shí)水體都有可能出現(xiàn)溶氧最低值。由于白天水的熱阻力大，上層池水不易對(duì)流，上層過(guò)飽和的高氧水就無(wú)法及時(shí)輸送到下層，到傍晚上層水大量過(guò)飽和的溶氧逸出水面而白白浪費(fèi)掉。至夜間發(fā)生對(duì)流時(shí)，上層水中溶氧本已大量減少，此時(shí)還要通過(guò)密度流將上層溶氧輸送至下層，由于下層水的耗氧因子多，致使夜間實(shí)際耗氧量增加，使溶氧很快下降。這就加速了整個(gè)池塘溶氧的消耗速度，容易造成池塘缺氧，引起魚(yú)類(lèi)浮頭，甚至窒息死亡。 （3分）七、計(jì)算題（10分）1、某湖水的pH7.0，CO2為5.49mmol/L，現(xiàn)有一造紙廠的廢水要排入到湖中，該紙廠的廢水含有4.0mmol/L的NaOH。假如要控制該池塘水體pH不得上升到8.0以上，問(wèn)每升湖水中最多可以排入多少這種廢水？（pH = 7.0時(shí)，a = 1.22；pH = 8.0時(shí)，a = 1.02）（5分）解：加入NaOH前后的CO2不變, CO2 = a1Alk1 （1分） Alk1 = CO2/a1= 5.49/1.22 = 4.50mmol/L （1分） Alk2= CO2/ a2 = 5.49/1.02 = 5.38 mmol/L （1分） Alk = Alk2 Alk1 = 5.38 - 4.50 = 0.88 mmol/L （1分）每升湖水中最多可以排入廢水體積為V = 0.88/4.0 = 0.22L 。（1分）2、某魚(yú)池水溫為15，pH = 7.80，總氨氮為1.50mol/L，求該魚(yú)池中分子態(tài)氨氮UIA為多少mol/L？分子態(tài)氨氮在總氨氮中所占的比例UIA%為多少？已知15時(shí)反應(yīng)NH4+ + H2O = NH3 + H3O+ 的pKa9.574，水中氫離子的活度系數(shù)可近似為1.0。 （5分）解：CNH3 = aNH3 CT = K a/(aH+/H+ + K a) CT = 0.0248mol/L （3分） UIA% 0.0248/1.50100% = 1.65% （2分）1、晴天時(shí)，養(yǎng)殖池水白天的硬度比夜晚的硬度低。( )3、 魚(yú)池塘泥的氧化還原電位(Eh) 隨底泥深度的加深Eh值升高。 ( )3、水中加入氫氧化鈉時(shí)，堿度也隨之增大。 ( )4.生石灰對(duì)海水消毒不起效果的原因是海水中有大量的鈣離子。 ( )5、氣體在水中的溶解度是在該溫度和壓力下氣體在水中所能溶解的最大量。（ )6、海水含鹽量高，所以海水中溶氧含量比淡水低。( )7、鹽度變化一個(gè)單位比溫度變化1引起的密度變化值大許多。( ) 8、在碳酸鹽類(lèi)水中不可能有型水，在硫酸鹽與氯化物類(lèi)的鈣組和鎂組中不可能有型水。( )9、大型水庫(kù)開(kāi)閘溢洪時(shí)河道下游的魚(yú)易發(fā)生氣泡病。 ( )10、開(kāi)放體系的堿度與碳酸總濃度無(wú)關(guān)，與pH有關(guān)，當(dāng)達(dá)到平衡后，pH高的，堿度大。( )11、DO 的飽和度是飽和量與實(shí)際含氧量之差( )12、魚(yú)池水中溶氧主要為養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)所消耗( ) 13、某養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)日晝夜氣溫均為2，風(fēng)力較強(qiáng)，某日突然暖流來(lái)臨，氣溫劇增至5，且?guī)缀鯚o(wú)風(fēng)，因此池水相應(yīng)轉(zhuǎn)為全同溫期。 ( )14、水中藻類(lèi)光合作用，使水的pH增加，堿度也增加。 ( )15、海水的氯度和含鹽量之間存在恒定性關(guān)系。( )水環(huán)境化學(xué) B卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)2008-2009學(xué)年第一學(xué)期1、淡水中的主要陰離子成分有HCO3, CO3 2, SO42, Cl 2、某水中的優(yōu)勢(shì)陰離子為Cl - ，優(yōu)勢(shì)陽(yáng)離子為Mg2+， CO32- = 0，HCO3- = 0， 該類(lèi)型水用符號(hào)表示為 Cl MgIV 。3、海水鹽度為24.7時(shí)，最大密度時(shí)的溫度 等于 冰點(diǎn)溫度。4、海水的鹽度原來(lái)是用氯度來(lái)表示，現(xiàn)在不用氯度的原因是 現(xiàn)在用電導(dǎo)率來(lái)測(cè)鹽度 。5、天然水的依數(shù)性表現(xiàn)在 蒸汽壓下降 、 沸點(diǎn)上升 、 凝固點(diǎn)下降 。6、在天然水正常pH條件下，淡水的總堿度可簡(jiǎn)化為ALK = CHCO3- + C1/2CO32- 。7、晴天時(shí)，養(yǎng)殖池水白天的硬度比夜晚的硬度 低 。8、水中溶氧的主要來(lái)源有： 大氣中氧的溶解 、 光合作用、 水體補(bǔ)給 。9、海水溶氧最小層通常出現(xiàn)在 密度躍層 ，再往深處, 溶氧濃度又開(kāi)始回升, 其回升原因是 大洋下面潛 流著極區(qū)下沉而來(lái)的寒冷富氧的巨大水團(tuán)所造成的。10、在淡水中， pH10.4時(shí)， CO32- 占優(yōu)勢(shì)。11、水的溶氧升高，硫化氫的毒性 減小 ，分子氨的毒性 減小 。12、水中加入1mol/L的碳酸氫鈉后，水體的碳酸總量增大 1 mol/L，堿度增大 1 mol/L。13、反映水中有機(jī)物污染指標(biāo)有 COD ，BOD ， TOD ， TOC 。 三、名詞解釋(共10分每題2分)1、水體自凈：天然水體對(duì)排入其中的某些物質(zhì)有一定的容納程度，在這個(gè)范圍內(nèi)，天然水體能通過(guò)物理的、化學(xué)的和生物的作用過(guò)程，使排入的物質(zhì)濃度自然降低，不致引起危害。2、水呼吸：水中浮游生物、微生物呼吸以及有機(jī)物氧化分解等物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)所消耗的溶解氧。3、海水組成的恒定性原理：海水的總含鹽量或鹽度是可變的，但常量成分濃度之間的比值幾乎保持恒定。4、非碳酸鹽硬度：對(duì)應(yīng)于硫酸鹽和氯化物的硬度，即由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物形成的硬度。5、COD：化學(xué)耗氧量，在一定條件下，用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)，所消耗的氧化劑量或相當(dāng)于氧的量。四、問(wèn)答題（34分）1、什么是泛池？造成泛池的原因有哪些？ （6分）答案要點(diǎn)：集約化養(yǎng)殖由于放養(yǎng)密度大、投餌和施肥量較多，加之浮游生物的突然大量死亡，可分解耗氧導(dǎo)致水體的嚴(yán)重缺氧，魚(yú)類(lèi)浮頭，甚至窒息死亡的現(xiàn)象稱(chēng)為泛池。（2分）泛池的原因：a、溫躍層消失；b、浮游植物大量死亡；c、水質(zhì)過(guò)肥；d、氣象條件不佳，如連綿陰雨或大霧，光照條件差，浮游植物光合作用弱。（4分）2、夏季晴朗無(wú)風(fēng)天氣，池塘中2030公分以上水層與底層水在化學(xué)成分上有哪些區(qū)別？哪些因素造成了這種差異？（10分）答案要點(diǎn)：上水層：溶氧增多，電位升高-Fe()Fe()，Mn()Mn()，NH3NO2-NO3- CO2減少-pH升高，OH-，CO32-濃度變大，析出CaCO3，F(xiàn)e(OH)3 有效N、P、Si、Fe等減少光呼吸增強(qiáng)，光合成效率下降，限制浮游植物繼續(xù)增殖。浮游生物量增加水溫升高，透明度下降。4分） 底層水：溶氧減少，電位下降-Fe()Fe()，Mn()Mn()， SO42- S，NO3- 脫氮，析出FeS CO2，低級(jí)有機(jī)物增多- pH下降，H+，HCO3- 濃度變大，CaCO3，F(xiàn)e(OH)3等溶解，NH4+，PO43-等解吸，堿度、硬度變大。有機(jī)物分解-植物營(yíng)養(yǎng)鹽再生積累，同時(shí)積累NH3、H2S、有機(jī)酸、胺類(lèi)、CH4等有害物質(zhì)，抑制生物生長(zhǎng)。（4分） 造成這種差異的因素：密度環(huán)流與風(fēng)動(dòng)環(huán)流（2分）3、海水魚(yú)種在冬季冰下越冬時(shí)常因低溫而死亡，請(qǐng)你提出保護(hù)海水魚(yú)冰下安全越冬的措施并說(shuō)明理由6分）答案要點(diǎn)：（海水冰點(diǎn)-1.9，最大密度溫度-3.5）為了在底層保持較高的水溫，應(yīng)該使上下鹽度有差異 依靠底層水較高的鹽度來(lái)維持較高水溫（用增加鹽度的“增密”補(bǔ)償升高溫度的“降密”）。（3分） 所以室外海水越冬池底層保溫的關(guān)鍵是添加低鹽度的海水或者淡水。（3分）4、說(shuō)明池水中起緩沖作用的因子？（6分）答案要點(diǎn)：碳酸的一級(jí)與二級(jí)電離平衡CO2H2O HCO3H HCO3 CO32-+H+ （2分） CaCO3的溶解、沉積平衡Ca2+CO32- CaCO3（s）（2分） 離子交換緩沖系統(tǒng) 水中的粘土膠粒表面一般都有帶電荷的陰離子或陽(yáng)離子，這些表面帶負(fù)電的基團(tuán)可以吸附水中的陽(yáng)離子（如K、Na+、Ca2+、Mg2+、H+等），建立離子交換吸附平衡。（2分）5、溶氧最小值通?？赡艹霈F(xiàn)于什么條件？（6分）答案要點(diǎn)： 溶氧最小值通常出現(xiàn)于 黎明或日出前的表層尤其底層水中；（2分） 夏季停滯期長(zhǎng)期保持分層狀態(tài)的底層水及上風(fēng)沿岸的底層水及中層水；（2分） 水質(zhì)過(guò)肥、放養(yǎng)太密、投餌施肥過(guò)多、水底淤泥很厚的魚(yú)池，遇上夏季天氣悶熱、氣壓低、暴雨強(qiáng)風(fēng)之后，表層水與底層水發(fā)生垂直流轉(zhuǎn)混合，帶起淤泥，這時(shí)水體都有可能出現(xiàn)溶氧最低值。（2分）五、分析題（6分）冬季抽取地下井鹽水存于室外儲(chǔ)水池中，到第二年3月中旬化凍后（室外溫度0左右）泵此水到室內(nèi)育苗室養(yǎng)親蟹（室內(nèi)水溫18左右），后發(fā)現(xiàn)親蟹鰓上全是紅棕色的沉淀物，有親蟹死亡，水也發(fā)紅有紅棕色沉淀。請(qǐng)分析上述現(xiàn)象原因，并說(shuō)明應(yīng)如何避免此類(lèi)事故的發(fā)生？ 答案要點(diǎn)：含鐵地下水接觸空氣后，有以下反應(yīng)：4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+ 大量Fe2+氧化需要消耗水中的溶氧，生成的大量Fe(OH)3微粒沉淀在親蟹鰓上，堵塞其鰓，水色變渾、發(fā)紅, pH降低。（4分）鐵的去除：曝氣，絮凝，過(guò)濾或靜置。（2分）六、計(jì)算題（10分）1、有一養(yǎng)魚(yú)池，面積為1.00 hm2，水深平均為1.5m。池水pH9.5，AT2.00mmol/L，現(xiàn)擬用濃度為12mol/L的濃鹽酸將池水pH中和到9.0，問(wèn)需用多少升的濃鹽酸？（pH = 9.0時(shí) = 0.959；pH = 9.5時(shí) = 0.886） 解：水量V 1.00104m21.5m=1.5104m3 ，（1分）CT = AT ; （1分）AT= CT/ = AT / =2 mmol/L0.886/0.959= 1.85 mmol/L （1分）AT = AT - AT = ( 2.00 1.85 ) mmol/L = 0.15 mmol/L （1分）VHCl =ATV / CHCl = 0.15mmol/m31.5104m3 / 12 mol/L = 188 L （1分）需要濃鹽酸188 L2、某對(duì)蝦池水的Cl = 19.00，pH = 9.00，總銨氮NH3-Nt =1.60mm