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。