地下水污染与防治复习题.docx

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地下水污染与防治复习题

地下水污染与防治复习题

第一章绪论

略

第二章表生环境中元素的迁移与分布

1、彼列尔曼的风化壳元素水迁移序列等级是如何划分的？

各等级的代表性元素主要有那些？

彼列尔曼建议采用“水迁移系数”（Kx）来表示元素迁移的强度，并测得了风化壳中元素的水迁移序列。

他将这些元素分为强烈淋出的（C1、Br、I、S）；易淋出的（Ca、Mg、Na、K、F等）；活动的（Cu、Ni、Co、Mo，V、Si等）；惰性的与实际上不活动的（Fe、Al、Ti和Zr等）五个等级。

2、化学键的性质对元素的迁移有何影响？

化学键分为离子键和共价键两种基本类型。

一般来说离子键型矿物比共价键型矿物更容易溶解，所以也就更易迁移。

电负性差别大的元素键合时，多形成离子键型化合物，易溶于水，迁移性好。

溶于水时，电负性高的元素为阴离子，电负性低的为阳离子。

如NaCl，其电负性Na为0.9，C1为3.0，钠为阳离子，氯为阴离子。

电负性相近的元素键合时，多形成共价键型化合物，如CuS、FeS2、PbS等（S、Cu，Fe、Pb的电负性分别为2.5、1.9、1.8、1.8），不易溶于水，迁移性差。

3、元素的化合价、离子半径、离子势对元素的迁移有何影响？

原子价亦称化合价。

化合价愈高，溶解度就愈低。

例如：

NaCl，Na2S04等一价阳离子碱金属化合物极易溶解，而CaCO3，MgCO3等二价碱土金属化合物就相对较难溶解。

阴离子也有类似的规律。

如氯化物（C1-）较硫酸盐（SO42-）易溶解；硫酸盐较磷酸盐（P043-）易溶解。

同一元素的化合价不同，迁移能力也不同，低价元素化合物的迁移能力大于高价元素的化合物。

如：

Fe2+＞Fe3+；V3+＞V5+；Ti2+＞Ti4+；Cr3+＞Cr6+；Mn2+＞Mn4+；S2+＞S6+；U3+＞U4+等。

原子半径与离子半径是元素重要的地球化学特性，影响土壤对阳离子的吸附能力。

土壤对同价阳离子的吸附能力随离子半径增大而增大。

就化合物而言，相互化合的离子半径差别愈小，溶解度也愈低。

如BaSO4、PbSO4、SrSO4的溶解度都较小（离子半径：

Ba，1.29Å（1Å=10-10m）；Pb，1.26Å；Sr，1.10Å；SO4，2.25Å）。

离子半径的差别愈大，溶解度亦愈高，如MgSO4（Mg，0.65Å）。

离子势是离子的电价与离子半径的比值。

它的高低影响天然水的酸碱度和形成络合离子的能力。

对元素的迁移能力有着重要的影响。

离子势高，对水分子的极化能力强，形成络阴离子迁移；离子势低，对水分子极化能力弱，形成简单的阳离子迁移，如K、Na、Cs、Ca、Sr、Ba等。

离子势高的阳离子在溶液中存在的形式取决于溶液的pH值。

当pH值较低，H+可以把O吸引过来，而使金属元素呈离子状态存在，并使溶液呈弱碱性。

如果pH值较高，则阴离子可以把O吸引过来而形成络阴离子（如BO33-、CO32-、NO3-、PO43-、AsO43-、SO42-、和SiO44-等），并使溶液呈弱酸性。

4、酸性环境有利与哪些元素迁移？

碱性环境有利与哪些元素迁移？

在酸性、弱酸性水的环境中，有利于Ca、Sr、Ra、Cu、Zn、Cd、Cr3+、Mn2+、Fe2+、Co、Ni等元素的迁移。

在碱性水中（pH＞8），Fe2+、Mn2+、Ni等元素很少迁移，而V、As、Cr6+、Se、Mo等元素却易于迁移。

5、随pH值的变化土壤有哪几种酸碱类型？

土壤的pH值通常在3—11之间。

可分为强酸性土、酸性土、弱酸性土、中性土、弱碱性土、碱性土和强碱性土七个等级。

6、举例说明氧化还原电位对元素迁移的影响。

V、Cr、S等元素在以氧化作用占优势的干旱草原和荒漠环境中形成易溶性的铬酸盐、钒酸盐和硫酸盐而富集于土壤和水中。

在以还原作用占优势的腐殖环境中，上述元素便形成难溶的化合物，不易迁移。

但是，Fe2+、Mn2+则形成易溶的化合物，强烈迁移。

7、胶体对元素迁移的影响主要表现在哪些方面？

胶体对元素迁移的影响主要表现为吸附作用。

胶体带有电荷，并具有巨大的比表面。

因此，能够强烈地吸附各种离子和分子。

胶体可分为有机胶体和无机胶体，由有机和无机混合组成的复合胶体。

粘土矿物是表生带中无机胶体的主要成分。

粘土矿物是原生矿物在风化过程中形成的，其主要成分为富含铁铝的硅酸盐。

在无机胶体中，除粘土矿物外还有含水的氧化物和含水的氢氧化物。

如褐铁矿（Fe2O3·nH2O），针铁矿（Fe2O3·H2O），水铝氧石（Al（OH）3），水铝石（Al2O3）·H2O），三水铝石（Al2O3·3H2O），水锰矿［MnO2·Mn（OH）2]等。

这些胶体主要分布于红壤和砖红壤地区。

氢氧化铁、氢氧化锰可作为湿热气候环境的标志。

8、离子交换吸附能力与其哪些性质有关？

离子交换吸附的能力与离子的电价和离子半径有关。

在一般情况下，离子交换吸附能力的大小与离子的电价和电负性成正比。

在同价离子中与离子半径成反比。

但是，低价阳离子如浓度较大，可以交换吸附高价的阳离子。

9、腐殖质对元素的迁移与聚集作用主要表现在哪些方面？

①有机胶体的交换吸附作用；

②腐殖酸对元素的螯合作用和络合作用；

③絮凝作用和胶溶作用。

10、试述不同气候条件对元素迁移的影响。

1、在寒带化学反应十分微弱，元素的生物地球化学循环很缓慢，多为强还原环境。

2、在温暖潮湿气候带植被繁茂，原生矿物多高度分解，淋溶作用十分强烈，元素较强烈地迁移，土壤中元素较贫乏，腐殖质富集，水土呈酸性、弱酸性反应，为还原环境。

3、湿热气候带化学反应迅速，淋溶作用更为强烈，在各种母岩上都可形成盐基缺乏的红壤。

甚至，在石灰岩地层上可以发育缺乏Ca、Mg的红壤。

水土呈酸性反应，以氧化作用为主，局部有沼泽和泥炭分布地带可为还原环境。

4、在干旱草原、荒漠气候带，淋溶作用微弱，腐殖质贫乏，元素富集，水、土呈碱性、弱碱性反应。

在干旱荒漠带富集氯化物，硫酸盐。

许多微量元素都大量富集。

以Ba、S、Mo、Pb、Zn、As、Se、B等最显著，为强氧化环境。

植被本来就稀少，经彻底分解，很少有腐殖质堆积。

只有在局部低洼湿润的环境中可以形成沼泽和泥炭。

第三章土壤的环境特征

1、简述土壤的物质与矿物质组成情况。

土壤是固、液、气三相物质组成的疏松多孔体。

1）土壤矿物分类

（1）原生矿物：

是在地壳中最早形成的，虽经风化作用仍遗留在土壤层中的矿物。

主要有石英、长石类、云母、辉石、角闪石、橄榄石等等，它们不仅是构成土壤骨架的重要物质，而且通过风化和溶解等作用还会释放出各种元素。

如正长石释放出钾；斜长石释放出钾、钙、镁；云母能释放出钾、钙、镁、铁；角闪石和辉石能释放出钙、镁、铁、锰等。

（2）次生矿物：

是在土壤形成过程中，由原生矿物转化而形成的新矿物。

主要有简单盐类（碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐和氯化物），二、三氧化物（R2O3·XH2O，如三水铝石A12O3·3H2O，针铁矿Fe2O3·H2O，褐铁石2Fe2O3·3H2O等），次生铝硅酸盐（如伊利石、蒙脱石、高岭石）等等。

2）粘土矿物

（1）高岭土组

（2）蒙脱土组（3）水化云母土组：

主要是伊利石（4）氧化物组：

包括各种铁、铝氧化物及硅的水化氧化物。

2、试述各类粘土矿物的特性。

（1）高岭土组：

包括高岭石、珍珠陶土、埃洛石等。

其典型的分子式为：

Al4Si4Ol0（OH）3，是水铝片与硅氧片相间重迭组成的1:

1粘土矿物。

（2）蒙脱土组：

包括蒙脱石、绿脱石、拜来石等，其典型的分子式为A14Si8O20（OH）4，这是由两片硅氧片中间夹一水铝片组成的（如图3-3）。

由于层间没有（OH）原子组，只靠分子吸力连接，故层间距离变动范围在9.6—21.4Å之间，膨胀度达90—100%，这类矿物颗粒小（0.01—1.0μm），比表面积大，为700—800m2／g，而且有巨大的内表面。

加之这类矿物普遍有同晶替代现象，能产生大量的负电荷，故有较强的吸引阳离子的能力，阳离子交换量800—1000meq／kg土。

此类矿物在东北、华北的土壤中广泛分布。

（3）水化云母土组：

主要是伊利石，其分子式为（OH）4Ky（3A14•Fe4•Mg6）（Si8-y•Aly）O20。

这类矿物与蒙脱土组不同之处是在相邻晶层之间有K+存在，因而膨胀性小，其颗粒直径，比表面积、带负电荷的数量等都介于高岭土组与蒙脱土组之间。

如阳离子交换量为150—400meq／kg土。

伊利石广泛存在我国各种土壤之中，华北干旱地区含量较高，南方土壤中含量稍低。

（4）氧化物组：

包括各种铁、铝氧化物及硅的水化氧化物。

这是一类既带有负电荷又带有正电荷的矿物，所以它们既可吸附阳离子也可吸附阴离子，在中性环竟中对阳离子和阴离子的吸附容量分别为200—500meq／kg（土）和50—300meq／kg（土）。

此类矿物在南方土壤中含量较高，而在北方土壤中含量较低。

3、土壤矿物质中的主要化学组成成份有哪些？

土壤矿物质中化学组成以SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO等含量较多，前三者占总量的75%以上。

4、试述我国土壤分级。

颗粒名称

粒径（mm）

石块

＞10

砾石

粗砾

10—3（10-5）

细砾

3—1（5-2）

砂粒

粗砂粒

1—0.25（2-0.25）

细砂粒

0.25—0.05

粉粒

粗粉粒

0.05—0.01

细粉粒

0.01—0.005

粘粒

粗粘粒

0.005—0.001

细粘粒

＜0.001

5、我国土壤质地是如何划分的？

质地组

质地名称

颗粒组成（粒径mm）（%）

砂粒l—0.05

粗粉粒0.05—0.01

粉粒＜0.001

砂土

粗砂土

细砂土

面砂土

>70

60—70

50——60

壤土

砂粉土

粉土

粉壤土

＞20

＜20

＜50

＞40

＜40

＞30

＜30

粘土

粉粘土

壤粘土

粘土

30—50

35—40

>40

6、土壤中的微生物包括哪些？

（1）细菌（糖类分解细菌，氨化细菌，硝化细菌和反硝化细菌，硫酸菌和硫酸盐还原菌，固氮细菌，病原菌）

（2）真菌（腐生真菌，寄生真菌，共生真菌，捕食作用真菌）

（3）放线菌（4）藻类（5）土壤病毒

7、什么是土壤有机质？

土壤中非腐殖质的化学组分有哪些？

土壤有机质是土壤层中各种含碳有机化合物的总称

2）、土壤中非腐殖质的化学组成与性质

（1）糖类化合物：

一般占土壤中有机质总量的5—20%。

其中双糖是形成土壤结构的良好胶结剂，又是土壤微生物的主要能源。

（2）含氮化合物：

土壤中有95%以上的氮素是以有机态氮素存在的。

分解速率的大小顺序为：

新鲜植物残体＞生物体＞吸收在胶体上的微生物代谢产物和细胞壁的成分＞成熟的极其稳定的腐殖质，

（3）有机磷和有机硫化合物：

土壤有机质中含有少量比例不一致的有机磷。

各种不同的土壤中有机磷的含量差别较大，如种水稻的土壤中有机磷一般占土壤中总磷量的20—50%，东北黑土中的有机磷可达总磷的2／3以上。

8、试述胶体微粒的构造特征。

9、试述土壤的pH值和酸碱性反应分级。

土壤pH

＜4.5

4.5—5.5

5.5—6.5

6.5—7.5

7.5—8.5

＞8.5

反应级别

极强酸性

强酸性

微酸性

中性

微碱性

强碱性

10、何谓土壤的酸度和碱度。

11、土壤酸碱度对土壤的环境影响表现在哪些方面？

1）土壤的酸碱性影响土壤层中进行的各项化学反应，包括吸附—解吸、氧化—还原、络合—解离以及溶解和沉淀等一系列的化学平衡，都在不同程度上受pH值的影响。

2）土壤的酸碱性对土壤养分的有效性影响十分明显。

例如，在酸性土壤中，由于Fe、Mn、Al的大量存在