土壤学练习试题.doc

一、名词解释（每小题 5分，共50分） 1. 阳离子交换容量（CEC）：土壤的矿质和有机质颗粒都带负电，为达到电性平衡，在其外部形成一个阳离子层作为电荷补偿，这些补偿离子可以和土壤溶液中的阳离子以离子价为依据进行等价交换；每千克土壤所吸附的可交换态阳离子的总量即为该土壤的阳离子交换容量。2. 阳离子交换作用：土壤胶体上吸附的阳离子与周围溶液中的阳离子进行得等当量交换过程叫阳离子交换作用。3. 零电荷点（零电点，ZPC）：在某个pH值时，粘土矿物表面上即不带正电荷，也不带负电荷，其表面电荷等于零，此时的pH值称为电荷零点（ZPC或PZC 有时也称为pH0）。4. 同晶取代现象：粘土矿物晶架结构中原子被另外一个大小相近、典型相同的离子代替，但不破坏晶架结构的现象，一般发生在大小相近、电性相同原子之间。5. 土壤的活性酸度：土壤中氢离子活度的直接反应，用pH表示。6. 潜在酸性 ：指由土壤胶体上吸附的氢离子、铝离子和羟基离子所可能产生的酸度7. 富铝化作用：脱硅富铝化过程是在湿热条件下的主要成土过程，形成具有富铝化特征的土壤（红、黄壤，砖红壤等）。分为三步：1、脱盐基：由原生矿物变成次生矿物。在热带、亚热带高温多雨，并有一定的干湿季节条件下，铝硅酸盐类发生强烈分解，释放出大量盐基物质，风化液呈中性或碱性反应。2、脱硅：随着盐基离子大量淋失，硅大量淋失（硅的溶解度大），从2:1型变为1:1型，硅铝比例下降3、富铁、铝：矿物分解，硅酸淋溶，铁铝沉积（溶解度小），滞于原土层而相对富积，使土体呈现鲜红色。8. 盐基饱和度： 在土壤胶体上所吸附的阳离子中，盐基离子的数量占所吸附交换性阳离子总量的百分比，叫盐基饱和度。 9. 脱钙和积钙过程: 指碳酸盐在土体中的淋溶淀积过程。土壤中的钙质CaCO3经过碳酸的溶解成为Ca2+ （CaCO3(淀积) CO2 + H2O Ca2+2HCO3-），被淋出土体，这即是脱钙过程。在半湿润、半干旱带，钙自土体上层向底层移动也很明显，有时在其下层积聚为碳酸钙淀积层，是为积钙过程。10. 土壤环境容量：土壤环境容量是指土壤环境中允许承纳污染物的最大负荷量。11. 土壤背景值是指土壤不受或少受人为污染的情况下，即人类活动已经参与土壤表层的自然生态平衡但未破坏自然生态平衡，土壤环境本身的化学成分的含量和存在形式。12. 土壤污染：指人类的生产和生活活动过程中向环境排放的物质（污染物），通过大气，水体和生物体直接或间接进入土壤，其数量和速度超过土壤本身的容纳能力或自净速度，从而破坏当地的生态系统的平衡，引起土壤系统结构和功能的恶化，造成土壤的生产能力和农产品的质量下降，并通过食物链直接或间接危害人类健康。13. 硝化过程：在好氧的调节下，亚硝酸盐氮在硝化微生物Nitrobacter的作用下被氧化成硝酸盐氮的过程。14. 土壤中磷的释放：有机态磷和难溶性磷酸盐在一定条件，转化为植物可以吸收利用的水溶性的磷酸盐或弱酸溶性的磷酸盐的过程是其有效性提高的过程，通常称之为磷的释放。二、填空或选择（30分）：1. 土壤的固相组成包括矿物质和（有机质），其中矿物质根据成发展程度又可分为（原生矿物）和（次生矿物）。其中，（原生矿物）构成土壤的骨架。2. 土壤中腐殖质按其在酸碱中的溶解性可以分为（富里酸）、（胡敏酸）和 (腐殖素） 三种，其中（富里酸）既溶于酸又溶与碱。3. 土壤腐殖质、粘土、砂土缓冲能力大小的顺序为（腐殖质)最大， (粘土) 次之，(砂土)最弱。4. 蒙脱石的晶层结构为（2:1型）, 晶层之间为(分子键)，有外表面，又有丰富的内表面。5. 土壤胶体的电荷包括两种, （永久电荷）和（可变电荷），前者主要是由于矿物晶格的同晶取代现象产生的。6. 盐基饱和度都受土壤pH值影响，一般的酸性土壤的盐基饱和度相对较（小）7. 土壤阴离子的吸附机理包括（阴离子的静电吸附），（阴离子负吸附），以及（阴离子专性吸附）。8. 19世纪未，俄国土壤学家B.B.道库恰耶夫提出土壤的五大成土因素分别为（气候），（母质），（生物），（地形）、时间。9. 粘化就是(矿物质土粒由粗变细而形成粘粒的过程)，分为(残积粘化)，(淋淀粘化)两种过程。10. 在中国温带东部湿润区，由北而南热量递增，土壤分布依次为：（暗棕壤）、（棕壤褐土）、（黄棕壤）、（黄壤）、（红壤）和（砖红壤）。从“棕壤褐土、暗棕壤、黄壤、黄棕壤砖红壤，红壤”中选择。11. 农药在土壤中的迁移转化包括(吸附 )、挥发、（淋溶）、吸收、扩散、（降解）。12. 土壤氮素的有效化过程包括（有机态氮的矿化过程)、（氨化过程）、（硝化过程）三种。13. 土壤修复技术根据是否将土壤挖掘出来，可以分为（原位修复）和（异位修复）两类，针对后者，根据处理工艺是否在污染现场又可以分为：现场（on site）/ 非现场(off site)。 一般的蒸气抽提属于（原位修复）技术。它是一种（利用抽气产生真空而随压力或浓度梯度产生气流及扩散至抽气裝置将其抽除）的技术，主要是用来去除（挥发性或半挥发性）的污染物。植物修复修复污染土壤的作用机理有（植物提取），（植物降解）、（植物稳定）、（植物挥发）。土壤生物修复技术是利用微生物来降解土壤或地下水中的(可生物降解的)污染物的修复技术。二、简答题（每小题 10分，共80分） 1. 土壤具有巨大的缓冲能力，其主要的作用机理有哪些？土壤溶液中含有碳酸、硅酸、腐殖酸以及其它有机酸等弱酸及其盐类。在土壤溶液中构成了缓冲体系。土壤胶体的阳离子交换作用能有效的吸附土壤溶液中的氢离子或将吸附的氢离子解析到土壤溶液中，从而使得当少量的酸或碱加入到到土壤里，其pH值的变化不大。酸性土壤中活性铝离子或交换性铝离子对碱的缓冲作用。2. 交换性Al3是南方土壤酸化的主要原因，其主要作用机理是什么?Al3+H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+ H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+H2O Al(OH)3+H+3. 什么是灰化过程， 其发生的前提什么？灰化过程是在土体亚表层（A2）SiO2残留，R2O3淋溶、淀积的过程。灰化过程发展的前提是：充沛的淋洗水分；强酸性腐殖质；以及一些多酚类等有机络合物的存在。4. 简单说明污染地下水的抽水处理（pump and treat）修复技术的主要流程以及适用条件。污染地下水通过抽提井被泵从地下抽提出来，在地上经过处理后在回灌到地下。该修复技术适合于去除水力传导系数较高的含水层中的溶解性的污染物。5. 简单叙述植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制。植物根系通过改变根系化学性状，原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收。重金属和植物的细胞壁结合酶系统的作用，使得耐性植物在收到重金属污染后保持正常的代谢。形成重金属硫蛋白或植物络合物。6. 简述高岭石的结构特征晶层结构为1:1型，Sa值=SiO2/Al2O3=2，晶层之间为H键，胀缩性小。只有外表面，无内表面。7. 什么是土壤的专性吸附和非专性吸附，举例说明异同点土壤的非专性吸附是指带电的土壤胶体,为达到电性平衡, 在其外部因静电作用吸附一个带不同电荷的离子层作为电荷补偿的过程。这些补偿离子也可以和土壤溶液中的离子进行等当量交换过程。土壤的专性吸附是指离子通过交换配位体在土壤矿物晶格上形成共价键而被土壤胶体吸附的现象。项目非专属吸附专属吸附发生吸附的表面净电荷金属离子所起的作用吸附时发生的反应发生吸附时体系的PH值吸附发生的位置对表面电荷的影响反离子阳离子交换零电位点PZC扩散层无、0、配位离子配位体交换任意值Stern层负电荷减少，正电荷增多8. 土壤有机质转化过程（矿质化过程和腐殖化过程）土壤有机物质的转化过程包括矿质化过程和腐殖化过程，有机物质在微生物的作用下分解成无机营养元素的过程。矿质化作用为作物生长释放出了营养元素-有效化过程，并且为腐殖质形成提供了基本材料，成为腐殖化的前提。腐殖化过程就是有机物质在分解转化过程中，又重新合成腐殖质的过程，是有机碳从一种有机碳形式转化为另一种有机碳形式，也叫有机碳的周转。9. 什么是土壤酸度？其包括哪两种类型,其作用机理如何？土壤酸度是指土壤来中和OH的能力，包括活性酸度，和潜性酸度。土壤活性酸度，是指土壤溶液中的氢离子浓度。而指由土壤胶体上吸附的氢离子、铝离子和羟基离子所可能产生的酸度。10. 什么是盐化和碱化？盐化过程就是地表积盐过程。发生条件：1.蒸发量大于降雨量； 2.滨海盐化的地下水位高（滨海滩涂地区：海水的入侵）；3. 矿化度高的地下水（每升水中盐分离子总量。g/l）土壤碱化是指土壤中Na富集过程，使得钠的饱和度很高。钠化度20%。11. 什么是斑毡化和泥炭化，它们之间有何区别？斑毡化是指森林植被下，由于环境凉湿，植物残体分解不彻底，形成腐殖化程度低的粗腐殖质，呈斑毡状。泥炭化是指在低温或过高湿度条件下，植物残体呈半分解状态，大多仅有颜色的改变，植物组织仍保持原状。在低洼过湿条件下形成泥炭层，在高寒条件下形成毡状草皮层。 其环境条件和分解程度各不相同。12. 土壤磷的无效化过程的主要机理有哪些？（1）化学沉淀机制（2）表面反应机制（3）闭蓄机制（4）生物固定13. 提高土壤磷有效性的途径有哪些，其主要机理是什么？保持pH6.5-6.8之间为宜，可减少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。增加土壤有机质：使得有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少了土壤对磷的吸附。同时，有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固定态磷释放为可溶态，分解产生的CO2,溶于水形成H2CO3,增加钙、镁、磷酸盐的溶解度。另外，腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对磷酸根的吸附。土壤淹水：在酸性土壤中，pH上升促使铁、铝形成氢氧化物沉淀，减少了它们对磷的固定；碱性土壤pH有所降，能增加磷酸钙的溶解度；反之，若淹水土壤落干，则导致土壤磷的有效性下降。 土壤氧化还原电位(Eh)下降，高价铁还原成低价铁,磷酸低铁的溶解度较高，增加了磷的有效度。包被于磷酸表面铁质胶膜还原，提高了闭蓄态磷的有效度。14. 简单说明热解析处理技术的特点和适应性。热解析处理技术是利用加热大大提高土壤中挥发性或者半挥发性有机污染的挥发的速度，而被去除。该修复技术适合于去除含水量不高的包气带中的污染土壤，其目标污染物需要有一定的可挥发性。三论述题（每小题 20分，共80分） 1论述土壤氮素转化过程。土壤氮素转化过程包括土壤氮素的有效化过程和无效化过程。土壤氮素的有效化过程包括有机态氮的矿化过程、氨化过程、硝化过程三种。有机态氮的矿化过程是指含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简单的氨态氮的过程。氨化过程是指含胺有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简单的氨态氮的过程。硝化过程是指氨、胺、酰胺在好氧条件下由亚硝化微生物，硝化微生物菌降解为硝态氮化合物。有效化过程包括，溶解性的含氮化合物被淋溶的过程，含氮化合物被反硝化变成氮气或氨化后在碱性条件下变成氨气而挥发的过程，以及铵（NH4+）被土壤粘土矿物晶格固定的过程。2论述灰白土的成土因素、形成过程、与土壤性状的关系。 灰白土主要通过土壤的灰化过程而产生。灰化过程是在土体亚表层（A2）SiO2残留，Al2O3，Fe2O3等淋溶、淀积的过程。灰化过程发展的前提是：充沛的淋洗水分；强酸性腐殖质；以及一些多酚类等有机络合物的存在。该过程主要发生在寒湿、郁闭的针叶林植被下，真菌分解凋落物，产生酸性很强的有机酸（富里酸），有机酸溶液在下渗过程中，使上部土体中的碱金属和碱土金属淋失。由于酸性很强， 便破坏矿物晶格，土壤矿物中的硅、铝、铁发生分离。Fe、Al随溶液淋溶淀积于土层下部（B层），而SiO2则残留在土体亚表层（SiO2溶解度小），从而在亚表层形成灰白色淋溶层次，称灰化层。其下是红棕色的铁铝淀积层。3论述农药在土壤中的迁移转换过程。农药在土壤中的迁移转化包括吸附、挥发、淋溶、吸收、扩散、降解。4. 以汞为例，谈谈重金属污染的特点。n 形态多变n 金属有机态毒性大于无机态n 价态不同毒性不同n 金属羰基化合物常剧毒n 迁移化形式多n 物理化学行为多具可逆性，属于缓冲型污染n 产生毒性效应的浓度范围低n 微生物不能降解，反而会毒害微生物或者使之有机化，增强毒性n 对人体的毒性是积累性的