高等土壤化学复习题及答案完整版2013(土壤所)

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中可发现不溶于水的碱性钾铁硫酸盐。

3)磷酸盐:在酸性土壤中,磷酸和大量的Fe,Al发生沉淀作用,形成磷铝石和磷甲铁铝石,以及无定形的磷酸铁,磷酸铝,在一些温带土壤中,可能首先形成磷甲石。在中性和碱性土壤中,磷主要和碳酸钙反应,这种反应的最初产物主要为二水磷酸二钙,又是也有无水磷酸二钙的产生。由于磷酸在土壤中易于发生沉淀反应,所以磷的有效性降低。

37.将铂电极与饱和甘汞电极按通常方法与mV计相连,测定某一土层的电位,读数E测为150 mV,测定时土温25℃,土壤pH为5.5,试计算Eh7。

答:T=298K, pH=-lg[H+], E参=240mv Eh= Em+E参

=0.15+0.244+0.059lg10 =0.3055(mv)

38在北方干旱地区,含有碳酸盐和硫酸盐的地下水会因毛细管作用上移蒸发,会在土壤剖面中形成白色钙积层,请从沉淀一溶解平衡原理说明钙积层的形成机理,并指出上、下钙积层在化学组成上的差异。

答:由于碳酸钙的溶解度(1.5*10-2g/l)远小于硫酸钙(2.4g/l),土壤剖面中含盐地下水上升过程中,碳酸钙首先沉淀出来,然后才是硫酸钙沉淀于较高的土层中,因此上、下钙积层分别为硫酸钙和碳酸钙。

39.设有一种酸性(pH4.0)土壤施用(NH4)2HPO4后的反应产物为羟基磷灰石和铁铝磷酸盐, 现通过施石灰将土壤pH提高到6.0 (25℃), 试从磷酸盐的沉淀-溶解平衡估算土壤中有效磷(H2PO4)浓度的提升率。

答:从磷酸盐化合物的溶解度曲线可以看出 pH4 pH2PO4=7 (H2PO4)=10 pH6 pH2PO4=5 (H2PO4)=10 10/10=100

40.什么是电导Wien效应? 胶体悬液体系的Wien与电解质溶液体系的Wien效应有什么不同特点? Wien效应有何用途? 答:Wien效应:高场强下电解质溶液的电导增大。这是由于松弛效应和电泳效应大大减少甚至消失而导致的。在胶体体系中这一现象尤为明显。

Wien效应的机制为:1)胶体由无序排列到定性排列; 2)电泳; 3)周围反离子参与电解。

土壤-水体系具有离子交换特性,在土壤中的离子交换速率是随土壤性质、离子类型和浓度而异的。在不同的平衡时间,土壤溶液中的离子浓度不同。因此,土壤胶体悬液体系的Wien效应曲线随着平衡时间而改变。除了悬液的初始电导率随时间而异外,曲线的下凹程度也随时间而不同。在电解质溶液体系中,Wien效应曲线不会随着时间改变。

Wien效应得用途:

1)Wien效应曲线可反映土壤一水体系中离子反应的平衡情况,当Wien效应曲线出现重叠时,说明达到平衡。

2)通过Wien效应曲线可计算土壤粘粒与离子间的平均结合能和吸附能数据。可测定没有离子选择电极的离子的结合能。 41.已知K+饱和黄棕壤粘粒的悬液(10 g/L)的电导率EC0为0.0201 mS/cm, K离子的当量电导为73.52mS/cm×L/mol, 粘粒的阳离子交换量CEC为0.199 mol/kg, 试计算钾离子的平均结合自由能△Gbi。 答:R=8.314JKmol T=? CEC=0.199mol/kg Cp=10g/L=0.01kg/L λ=73.52mS/cm×L/mol=7.352S/m×L/mol EC0=0.0201 mS/cm=0.00201S/m △ Gbi=RTln(2CEC?Cp?λ/EC0)

=8.314JKmol×T×ln(2?0.199mol/kg?0.01kg/L?7.352S/m×L/mol÷0.00201S/m) =6638J mol(设T=25℃,题目中没有告诉温度)

42.谈谈您对土壤环境质量的理解,它对农产品品质有何影响?

土壤环境质量是土壤质量的组成部分,它指土壤对污染物(农药、重金属、有机污染物、固体废弃物、化学肥料、酸沉降)的缓冲、净化能力。土壤的物质组成、含量、物理性质和化学性质等决定了土壤的环境质量。

土壤环境质量可根据土壤的不同用途、保护目标分为三类:一类是针对自然保护区、集中式生活饮用水源地等土壤,要求保持自然背景水平;二类是农田、蔬菜地、果园、牧场等土壤,要求对植物和环境不造成不良影响;三类是林地、矿区等土壤,要求对植物和环境不造成危害和污染。目前,最简单的衡量标准就是土壤污染指数。

土壤环境质量恶化,农产品外观品质不好、营养成分减少、有毒物质积累,品质降低;反之,则得到改善。 43.简述我国土壤化学污染的现状、发展趋势及控制途径。 1)我国土壤化学污染的现状:

随着我国工农业的迅速发展,有毒化学污染物(重金属、有机物污染物、放射性污染源等)已从多渠道进入人们赖以生存的土壤环境,致使土壤和农产品污染日趋严重,并对水体和大气环境质量产生严重影响。近年来,因污染的加剧,粮食和蔬菜等食品中污染物残留超标严重,品质下降,相对安全的地下饮用水水质正在恶化,与其相关的许多疾病直线上升,严重影响

-1-1

-1-1

-1

-5

-7

---5

---7

-

-1.5

3+

3+

=0.15+0.244-1.5*0.059

我国人民的身体健康,成为公众关注的焦点。土壤和农产品污染已成为限制我国农业可持续发展的主要障碍之一,同时也是我国急待解决的重大环境与健康问题之一。 2)我国土壤污染的发展趋势:

由于土壤污染具有潜在性和缓冲性,是一个逐步积累过程,因而目前一些未明显污染的危害的地区在今后10-20年内可能造成环境污染。在今后随工业发展的同时,污水将大量增加,稀土工业和稀土微肥的发展也是一个值得重视的问题,可能造成较重的环境辐射污染。稀土工业造成的放射性污染,可导致白血病和癌症。稀土微肥其可溶性盐类的毒性较高,这些元素进入环境和食品链后有可能危害人何等健康,例如:钪可致畸,铈可能致癌。总体来看,我国的土壤污染将进一步由点源污染发展为面源污染,由城市污染扩展到乡村污染。 3)我国土壤化学污染的控制途径:

加强资金投入,加大科研支持力度;制定标准、法规,加强宣传;健全监测网络,控制污染物的排放,发展循环经济;加强水、肥、药管理;改良土壤,提高土壤自净能力;采取物理、化学、生物、工程修复措施。 44.简要分析我国经济快速发展地区土壤化学污染态势及其相应的控制修复技术发展策略. 答:土壤化学污染态势: 1) 污染面积在扩大 污染区域包括

1、重污染企业及周边地区2、工业企业遗留或遗弃场地3、油田、采矿区(有色金属、煤矿)及周边

4、工业(园)区及周边5、固体废物集中填埋、堆放、焚烧等场地及周边6、污水灌溉区7、城郊主要蔬菜基地和畜禽养殖场周边8、大型交通干线两侧及加油站附近9、废旧电子产品处理处置场、汽车等拆解场地、大型木材防腐处理场地及其影响区等 2)污染物种类在增多,并快速积累,出现高风险区

有的地区在1990年到2002年的12年内出现突然中镉、砷、铜、氟等15中元素累计明显。局域农田突然发现多达16 种多环芳烃、100多种多氯联苯及10余种二恶英类剧毒物质。土壤中的污染物正从常量污染物转向微量持久性毒害污染物,尤其在一些电子产品废弃物的粗放式回收利用区。 3)污染类型在叠加

一些地区从重金属、农药和POPs等有毒有害污染发展为有毒有害污染与氮磷营养过剩以及酸化和次生盐碱化等交叉,形成点源与面源污染共存,生活污染、农业污染、养殖污染和工业污染叠加、各种新旧污染与中间产物污染负荷或混合的态势。 4)从工矿型向农业、企业型并重转变,城郊向农村延伸,局部蔓延的区域。当前的土壤环境污染问题同社会经济发展模式紧密相连。

土壤修复技术的研发目标是研发能适应原位或异味、现场或离场的技术设备,形成能针对不同土地利用方式和不同类型及其程度的修复技术,发展高效、快速、廉价、安全、能使土地增值的绿色修复技术。修复是修污染、复质量的过程。 土壤污染控制修复技术发展策略有:

完善修复技术应用的规范、基金和立法管理;重视场地土壤污染调查工作,加强土壤污染检测监控能力;加强土壤污染机制和修复技术的研究;开展土壤污染物的源识别、解析及其空间分布规律的研究;土壤污染过程及其对生物、环境和健康影响的机理研究;土壤环境质量的评价方法和指标体系的研究;土壤污染诊断、毒害污染物鉴别。复合/混合污染的联合修复技术的进一步研究。土壤修复材料、工艺和设备的研发和应用。

45请分别从有机污染物污染土壤和重金属污染土壤的修复2方面,谈谈你对生物修复技术的看法。

生物修复技术具有广阔的应用前景,但应用范围有一定的限制。实践表明,微生物技术如与物理和化学技术配套使用,通常会取得更好的效果。20世纪80年代提出的植物修复技术,已逐步发展成为当前污染修复领域的研究热点。植物修复所具有的治理效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性、后期处理的简易性等特点,预示其将发展成为污染治理领域的朝阳产业。但是,目前植物修复技术大多停留于实验室模拟研究阶段,尚需进行较大规模的现场实验。 46.污染土壤修复技术有哪些? 各有何优缺点?

1)物理修复:翻土、客土、热处理、淋洗、固化、填埋等。 2)化学修复:钝化、淋洗/萃取、电动修复。

3)生物修复:原位(异位)微生物修复、植物修复(吸收/代谢、萃取、挥发、钝化)。 4)农业生态措施。

化学修复:时间短、见效快;但不稳定、会产生严重的二次污染;

物理修复:效果较为彻底、稳定;但其工程量较大、投资大,且容易引起土壤肥力减弱,目前仅适用于小面积的污染区 微生物修复:降解较为完全、二次污染问题较小、处理形式多样、操作相对简单、对环境的扰动较小;但不能从根本上解决污染问题;

植物修复:治理效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性、后期处理的简易性等特点,修复过程一般无二次污染,甚至可回收利用某些金属元素,极具潜力。

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