土壤化学复习题答案终结版Word文档格式.docx

1、常见的矿物有高岭石、埃洛石、珍珠陶土。（2）2：1型单位晶层由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层，晶层的两个面都是氧原子。常见的矿物有蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。（3）2：1：1型单位晶层是在 2：1单位晶层的基础上多了一个八面体水镁片或水铝片，晶层由两个硅片、一个铝片和一个镁片（或铝片）构成。常见的矿物有绿泥石 3简单叙述我国受气候影响的主要地带性土壤中主要粘土矿物的空间分布演变特征？中国科学院南京土壤研究所把全国粘土矿物划分为 7 个区：1.水云母区 包括新疆、内蒙古高原西部、柴达木盆地、青藏高原大部。土壤粘土矿

2、物以水云母为主，其次是蒙脱石和绿泥石。2.水云母-蒙蛭石区 包括内蒙古高原东部、大小兴安岭、长白山地和东北平原大部分。土壤粘粒中蒙脱石明显增多。3.水云母蛭石区 包括青藏高原东北边缘山地、黄土高原和华北平原。西部山地土壤粘粒中多绿泥石，东部多蛭石，华北平原土壤粘粒中蒙脱石也不少。4.水云母-蛭石-高岭区 包括秦岭山地和长江中下游平原，为一狭长的过渡地带在适宜条件下水云母、蛭石和高岭石都可为土壤粘粒中的主要成分。5.蛭石-高龄区 包括四川盆地、云贵高原、喜马拉雅山东南端。土壤粘粒以蛭石和高岭石为主东部蛭石较多，并多三水铝石；西部蛭石较少，氧化物含量高。6.高岭石-水云母区 包括浙、闽、湘、赣大部

3、和粤、桂北部。土壤粘粒部分以高岭石为主。东部不少水云母和蛭石伴存，铁律氧化物含量增多。7.高岭区 包括贵州南部、闽粤东南沿海、海南诸岛及台湾。气候湿热，土壤粘粒矿物以高岭石为主。4根据粘土矿物的性质和您的知识背景，举例说明粘土矿物的利用途径。（1）农业应用：a）复合肥，农药填充料，饲料添加剂 b）改土 c）土壤系统分类矿物指标 饲料添加剂，复合肥填充料，土壤改良，土壤系统分类的矿物指标；（2）工业应用：a）牙膏、化妆品、药物填料 b）石油钻井有机粘土（防热）c）造纸加深不透明度 d）橡胶轮胎增强 e）陶瓷制品 f）建材、涂料（3）环保：吸附剂，过滤，分子筛，去污剂；（4）全球变化：矿物组合、矿

4、物成分。5简述氧化铁形成的机理与性质。原生矿物在风化过程中释放出 Fe3+，发生水解反应形成不同形态的羟基铁，在不同的环境条件下，经过聚合及其它复杂的反应过程，最后形成各种形态的氧化铁。其水解反应如下：Fe3+H2O=Fe（OH）2+H+；Fe（OH）2+H2O=Fe（OH）2+H+；Fe（OH）2+H2O=Fe（OH）3+H+。氧化铁有多种形态，包括无定型态和结晶态，后者如针铁矿、赤铁矿、纤铁矿、磁赤铁矿和水铁矿等。当溶液中 Fe（OH）3 超过一定浓度时，便会聚合成 Fe（OH）3n。已经在实验室条件下证实，Fe（OH）3n 在不同的环境条件下会生成无定形氧化铁、针铁矿、赤铁矿或其它形态氧

5、化铁。1）高温、低 pH有利于生成赤铁矿，而低温、高 pH有利于形成针铁矿。2）淹水条件下，结晶氧化铁减少，无定形氧化铁增多，落干时相反。淹水时有利于针铁矿的形成，水稻土经淹水后赤铁矿逐渐减少，最后消失，针铁矿则相反。3）Fe3+水解速度快形成赤铁矿，慢有利于生成针铁矿。4）有机酸种类对氧化铁形成也有影响。如在 pH为 10-12 时，有柠檬酸，促进生成赤铁矿，而无柠檬酸则形成针、赤铁矿混合物。5）Fe3+/oH的比值小于 3时，产物为针铁矿与赤铁矿的混合物，达到 3：1时为纯赤铁矿。6）有亚铁存在时只能形成针铁矿，不能形成赤铁矿。6试说明环境中影响土壤重金属化学行为的因素有哪些？（1）土壤粘

6、粒矿物 土壤粘粒矿物如层状铝硅酸盐和氧化物显著影响重金属离子的吸附解吸行为及其毒性。土壤中的铁铝氧化物对重金属离子还存在转性吸附。（2）有机质 土壤有机质对重金属离子存在静电吸附和络合作用，影响重金属离子的活性。（3）土壤酸碱性 土壤酸碱性通过影响重金属离子的电荷特性、溶解沉淀、吸附解吸、和络合解络平衡来改变重金属离子的化学行为。（4）土壤氧化还原状况（水分）土壤氧化还原状况会影响重金属离子的电荷特性。如土壤淹水条件下，镉与硫形成形成硫化镉，毒性降低。7土壤中重金属的形态有哪些？如何分析？土壤重金属形态划分有两层含义：一、指土壤中化合物或矿物的类型。二、指操作定义上重金属的形态，它是以特定的提

7、取剂和提取步骤的不同而定义的。而我们常说的重金属形态常指后者。目前常用的重金属形态分析方法有很多，其中 Tessier连续提取法有一定的代表性。主要将重金属分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态，铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态,共五种。另一种操作定义是欧盟提出的 BCR 法，可将土壤重金属分四级提取，其形态分级与 Tessier 法相似。土壤中的重金属元素与不同组分形成不同的化学形态，各种形态的数量多少反映了其土壤的化学性质，也影响其生物有效性。重金属中，砷和铬的操作定义有其特殊性。砷的分级方法多以提取磷的方法为基础修改而成，一般分为吸附态砷、铝型砷、铁型砷、闭蓄型砷（固定在矿物晶格中）。铬一

8、般分为水溶态、交换态、沉淀态、有机结合态、残留态等。8污染土壤中重金属的化学形态及其生物有效性。土壤中重金属的化学形态分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态，铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态,水溶态是指土壤溶液中的重金属离子，可被植物吸收利用，但含量极微，一般将其合并于可交换态中；可交换态是指吸附在土壤胶体表面，能被中性盐取代的重金属离子，易被植物吸收；碳酸盐结合态在石灰性土壤中是一种比较重要形态，受 pH影响很大；铁锰氧化物结合态是被氧化铁锰或黏粒矿物专性吸附的重金属离子，不能被中性盐交换，只能被亲和力相似或更强的金属离子置换；有机结合态是指重金属与土壤有机质结合，也属专性吸附；残留态是指结合

9、在土壤硅酸盐矿物晶格中的金属离子，难以被植物利用。以上各种形态中可溶态和交换态重金属对植物的危害最大。9重金属土壤污染的来源、特点、主要化学过程、环境危害及其调控措施 1）土壤污染的来源：（1）污水灌溉：指利用城市污水、工业废水或混合污水进行农田灌溉，使灌区土壤中有毒有害物质明显累积。（2）固体废弃物的利用：包括工业废渣、污泥、城市垃圾、矿渣等多种来源。（3）农药和化肥的施用：施在作物上的农药有很多会流入到土壤中，化肥污染主要是因为不合理或过量的施用。（4）大气沉降物：工业废气、汽车尾气及其它污染物质进入大气后随干湿沉降进入土壤。2）土壤污染特点：（1）隐蔽滞后性：它往往要通过对土壤样品进行分

10、析化验和对农作物的残留检测，甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。因此，土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞后较长的时间。（2）地域累积性：污染物质在土壤中并不像在大气和水体中那样容易扩散和稀释，因此容易在土壤中不断积累而超标，同时也使土壤污染具有很强的地域性。（3）不可逆转性。重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解。（4）难于治理性。积累在污染土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净化作用来消除。土壤污染一旦发生，仅仅依靠切断污染源的方法往往很难恢复，有时要靠换土、淋洗土壤等方法才能解决问题，其他治理技术可能见效较慢。因此，治理污染土

11、壤通常成本较高、治理周期较长。3）主要化学过程：（1）吸附和解吸附：因为这些离子能进入氧化物中金属原子的配位基团-OH或-OH2，并通过共价键或配位键结合在固体表面。阳离子价态越高，电荷越多，与土壤之间的作用力越大，结合越强；而具有相同价态的阳离子，则主要决定于离子的水合半径，即离子半径较大者水合半径相对较小，易被吸附；而在土壤的金属氧化物和有机质表面，则可发生重金属的专性吸附。（2）沉淀和溶解：pH控制着重金属的沉淀-溶解平衡。在高 pH条件下，重金属将会发生水解反应，形成重金属沉淀。不同重金属具有不同的水解常数。（3）氧化和还原：氧化还原电位变化，将使土壤溶液中的水溶性重金属形态发生变化，

12、从而影响重金属的行为。通常情况下，氧化还原电位增加，重金属移动性增强。（4）配位作用：重金属可以与土壤中的各种无机、有机配体发生配位作用，若产生可溶性有机配合物则会降低重金属的吸附，若形成难溶性配合物甚至沉淀则会增加重金属的吸附。应用：有机配合物诱导重金属从固相向液相释放，从而修复重金属污染土壤。环境危害：（1）污染地表水与地下水；（2）磷的生物有效性降低，酶活性降低，生物区系减少；（3）农产品产量和质量下降。（4）通过食物链，影响人畜健康。调控措施：发展清洁工艺、控制污染排放、使用改良剂、提高土壤自净力、加强水分管理、采用客土、换土、水洗、电化学修复和生物修复等措施。10重金属的土壤化学平衡

13、及其环境意义。1）酸碱平衡：土壤 pH值不但影响土壤溶液的离子组成，而且使土壤胶体上代换性离子组成不同，从而影响重金属离子与其它离子间的相互作用。如在碱性土壤中，由于碳酸钙的大量存在，土壤中的锰与之发生共沉淀，大大降低其生物有效性。2）溶解-沉淀平衡：具有较高毒性的重金属离子与土壤溶液中的阴（或阳）离子形成沉淀，使其不被植物吸收，也不能转移到地下水中，而是固定于土壤中，使其毒性减弱或解除。3）络合-解络平衡：在土壤中施用螯合剂以增加重金属对植物的供应，提高了植物修复效果，但是同时也提高了土壤溶液中重金属螯合物的移动性，对地下水造成威胁。4）氧化-还原平衡：在无机砷中三价砷比五价砷的生物毒性大几

14、倍甚至几十倍，可以采取措施如改变土壤 pH和 Eh条件来改变其价态，改变其对生物的毒性。5）吸附-解吸平衡：土壤中的有机质、CEC、粘粒含量越高，土壤对重金属的吸附量越大，降低了溶液中的重金属离子浓度，从而暂时降低了植物对重金属的吸收。Cu、Pb离子以专性吸附反应为主，Zn、Cb 则非专性吸附占一定的比例。6）生物有机反应：有机物质影响重金属的氧化还原过程；还有有机物的螯合作用促使重金属溶解，从而改变重金属的存在形态，促进植物对它的吸收，降低对土壤的污染。11叙述土壤元素背景值和土壤环境容量的概念。土壤环境背景值：土壤在自然成土过程中所形成的固有地球化学组成和含量。土壤环境容量：一定环境单元在

15、一定时限内，遵循环境质量标准，既保证土壤质量，又不产生次生污染时，土壤所能容纳污染物的最大负荷量。由于影响因素的复杂性，土壤环境容量不是一个固定值而是一个范围值。12目前的中国土壤环境质量标准主要有哪些缺点或不足?。1）一级标准过分强调统一：我国地域辽阔，气候类型复杂多样，因而各地土壤性质差异较大。同样的污染物进入不同土壤，其迁移转化规律必然不同，很难用一种标准来界定某种污染物质的临界含量。国家土壤一类标准要求全国采用统一的背景值，在实际应用时会出现有许多地区土壤背景值高于国家标准值，即使在土壤没有受到任何污染的情况下就已超出标准，而被认为不符合一类土地的使用标准；而有些地方背景值低于国家标准的土壤可能已有污染物累积，但却仍未超出标准，而被误认为无污染。2）二级标准难以操作：二级标准值只是从全国众多土壤类型中选最小的土壤环境临界含量综合考虑而制定的。这样一般来说，低于