“土壤化学”复习题20.doc

“土壤化学”复习题（2013-06-04）一、解释名词1、电荷零点（ZPC）: 土壤颗粒表面所带净电荷为零时溶液的pH值。2、粘粒矿物的永久电荷和可变电荷: 主要来自矿质胶体内的同晶置换，而不随环境pH而改变的电荷。由于环境pH改变，胶体表面电荷的数量和符号发生变化。如在低pH时表面羟基质子化带正电荷，在高pH时H+解离，表面带负电荷。3、土壤中养分离子的交换吸附和专性吸附: 交换吸附:由库仑引力引起, 这种吸附是可逆的，并遵守质量作用定律，故又称为交换吸附。专性吸附: 也称化学吸附或强选择性吸附，是指在吸附自由能中非静电因素的贡献比静电因素的贡献大时，这种吸附作用可称之为专性吸附。5、双电层: 电极与电解质溶液界面上存在的大小相等符号相反的电荷层。带有电荷的土壤胶体表面，吸引相邻液相的反号离子，在胶粒周围形成带反号电荷的离子层，它与胶粒表面的电荷层一起构成了双电层。6、土壤有机质的矿质化与腐殖质化: 有机质在微生物作用下，分解成简单的无机物同时释放矿质营养的过程. 腐殖质化: 指矿质化过程的某些中间产物再合成或在原植物组织中聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物腐殖质的过程7、土壤酸化和碱化: 土壤酸化是指土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程。土壤碱化过程是土壤胶体与其接触的可溶性盐离子间的交换的过程。8、氧化还原过程:在氧化还原反应中，电子从还原剂（电子供体）转入氧化剂（电子受体），它不会在土壤溶液中游离存在，且电子供体的氧化反应必须与电子受体的还原反应相伴存在，两者共同构成一个完整的氧化还原过程。9/混层矿物：在土壤中存在较普遍。系指两种以上的层状硅酸盐矿物，由于环境条件的变化，层状硅酸盐发生离子代换，形成新的矿物；新矿物和原来的矿物混在一起，即产生混层矿物。10/自由基：也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。如氢自由基（H，即氢原子）、氯自由基（Cl，即氯原子）、甲基自由基（CH3）二、论述题1、土壤有机质在土壤肥力和生态环境保护中的作用是什么？答：（一）有机质在土壤肥力上的作用1、提供植物需要的养分：直接提供：土壤有机质是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各种养分的主要来源。间接作用：多种有机酸和腐殖酸对土壤矿质部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于某些养料的有效化。一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性。2、 改善土壤物理化学性质：物理性质：土壤团聚体的形成过程和稳定性方面起着重要作用。改善土壤结构，使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境有所改善。腐殖物质具有巨大的比表面积和亲水基团，吸水量是粘土矿物的5倍，能改善土壤有效持水量，使得更多的水能为作物所利用。颜色与热性质：由于腐殖质是一种深色的物质，深色土壤吸热快，在同样日照条件下，其土温相对较高。化学性质：土壤中养料含量与保肥能力在酸性土壤中，有机质通过与单体铝的复合，降低土壤交换性铝的含量，从而减轻铝的毒害。养分的有效性：如增加土壤中磷的有效性和提高磷肥的利用率、增加土壤微量元素的有效性。提高土壤腐殖物质含量，就增强土壤对酸碱度变化的缓冲性能。3、生物性质土壤微生物生命活动所需养分和能量的主要来源，没有土壤有机质则不会有土壤中的所有生物化学过程。蚯蚓通过掘洞、消化有机质、排泄粪便等直接改变土壤微生物和植物的生存环境。通过刺激微生物和动物的活动还能增加土壤酶的活性，从而直接影响土壤养分转化的生物化学过程。腐殖酸被证明是一类生理活性物质，它能加速种子发芽，增强根系活力，促进作物生长。对土壤微生物而言，腐殖酸也是一种促进其生长发育的生理活性物质。（二）、有机质在生态环境上的作用1.影响全球的碳平衡土壤有机质也是全球碳平衡过程中非常重要的碳库。土壤有机质的损失对地球自然环境具有重大影响。据估计全球土壤有机质的总碳量在14-15 1017g，大约是陆地生物总碳量（5.6 1017 g）的2.5-3倍， 每年因土壤有机物质生物分解释放到大气的总碳量为68 1015g，全球每年因焚烧燃料释放到大气的碳远低得多，仅为6 1015g，是土壤呼吸作用释放碳的8-9%。土壤碳库的较小变化可对大气碳库产生较大影响。2.减少土壤中农药的残留量和重金属的毒害1、有机质与重金属离子的作用土壤腐殖物质含有多种功能基，这些功能基对重金属离子有较强络合和富集能力。2、有机物质对农药等有机污染物的固定作用土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降 解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。 可溶性腐殖物质能增加农药从土壤向地下水的迁移能更有效地迁移农药和其它有机物质 腐殖物质还能作为还原剂而改变农药的结构、活性降低毒性2、土壤胶体电荷零点（PZC）的意义是什么？金属离子价数和土壤离子专性吸附对PZC有何影响？3、什么是土壤酸化？其主要影响因素有那些？答：土壤酸化是指土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程1、 自然酸化植物吸收养分引起的土壤酸化：一方面，植物对土壤中阴、阳离子的吸收不是按阴、阳离子等电荷性进行的，比如植物从土壤中吸收NH4+时，就向土壤中分泌出H+；从土壤中吸收NO3-时，就向土壤中分泌OH-或HCO3-。另一方面，在土壤植物系统中，通常植物从土壤吸收了养分，根系就向外分泌酸性物质，对根系附近的土壤进行酸化，随着作物收获物不断被带走，作物根系就不断向外分泌酸性物质，从而使土壤不断酸化。土壤中生物的代谢活动：生物代谢不断产生CO2、可溶性有机酸等弱酸性物质，它们解离出的质子可以与土壤胶体上吸附的盐基离子交换，被交换出的盐基离子进入土壤溶液，再以盐的形式从土壤中淋洗掉，从而造成土壤酸化。还原态N和S的氧化：土壤中还原态难溶性硫化物，曝露于空气中，就可被氧气氧化成硫酸；闪电能使大气中氮气氧化成一氧化氮，再进一步氧化成二氧化氮和硝酸。2、 施肥引起的酸化氮肥的施用：氮肥比如硝酸铵、硫酸铵等，作物吸收NH4+的同时释放出一个H+，导致土壤酸化过磷酸钙的施用：长期施用过磷酸钙，一方面，其中含有的游离酸会逐渐酸化土壤；另一方面，H2PO4-水解产生的H+对土壤也有酸化作用。其它：施入土壤的含硫肥料，硫逐渐被氧化为硫酸，并与Al3+或Fe3+形成硫酸盐，如果这些硫酸盐水解生成氢氧化物沉淀，则形成的H+将导致土壤酸化：4、试论述土壤酸碱缓冲性的影响因素及其实际应用。土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定，为植物生长和土壤生物的活动创造比较稳定的生活环境，所以土壤的缓冲性能是土壤的重要性质之一。土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能就越强。因此，砂土掺粘土及施用各种有机肥料，都是提高土壤缓冲性能的有效措施。在代换量相等的条件下，盐基饱和度愈高，土壤对酸的缓冲能力愈大；反之，盐基饱和度愈低，土壤对碱的缓冲能力愈大。5、什么是土壤盐化？试根据土壤盐分运移的基本规律分析说明盐土改良利用的措施有哪些？答：土壤盐化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，是指易溶性盐在土壤表层积累的现象或过程。当表层土壤中的可溶性盐类的质量分数超过0.1%时，便开始对作物生长有抑制作用，从而影响作物的产量，这样的土壤称为盐化土壤。 措施：1、科学调控水资源。明沟或暗沟排水，井灌井排、洗盐、放淤压盐、种植水稻等水资源调控措施排出土壤盐分，抑制土壤返盐。实施合理的灌溉制度，有条件的地方应发展滴灌、喷灌、渗灌等节水防盐的灌溉技术。2建立生态农业结构。对潜在盐化严重的土壤，应因地制宜改水田为旱田，改种植业为牧业，既节省了水资源，又发展了多种经营，可发挥最佳效益。3、 合理耕作。平整土地、深耕深翻、适时耕肥等耕作改良措施可以改善土壤结构，提高土壤肥力，巩固土壤改良结果，防治土壤盐渍化。秸秆覆盖防止蒸发。4、 增施有机肥料。改善土壤结构，提高地温，增加土壤的保蓄性和通透性，加强淋盐作用，减少蒸发，抑制返盐。有机质分解过程中产生的有机酸既可中和碱性，又能使土壤中的钙活化，消除盐碱害。6、土壤污染物主要有那几类？它们在土壤中的环境化学行为如何？土壤中污染重金属主要防治措施有哪些？主要类型1.大量污染物，如过量施用磷肥和氮肥；2.无机污染物，如铅、铜、镉、锌、镍、铬、钴、汞和氟等；3.非农药类污染物，如工业产品及废物，城市污物和突发的化学事件；4.农药残留及其污染物，这类化合物包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂和杀螨剂等。环境行为：（1）被土壤胶粒及有机质吸附（2）被作物及杂草吸收（3）随地表水径流或向深层土壤淋溶（4）向大气扩散、光解（5）被土壤化学降解或微生物降解 （土壤吸附是导致农药在土壤中残留污染的主要行为防治措施：可以分为两大类:物理化学法和生物学修复技术。物理化学方法又可分为隔离包埋技术，固化稳定技术，热冶分离技术，化学稳定技术和电动修复技术等。生物学修复技术又可分为微生物修复技术和植物修复技术等。7、试论述土壤自净能力的含义及其应用。概念：是指土壤对进入土壤中的污染物通过复杂多样的物理过程、化学及生物化学过程，使其浓度降低、毒性减轻或者消失的性能。类型：物理自净；化学自净；物理化学自净；生物自净。故土壤具有容纳消化污染物的性能，即土壤环境容量。土壤自净能力是有限的，如果利用不当，例如生产生活产生的