토양화학 — 토양학 기출 모아보기

O토양교질에 흡착된 알루미늄이온(Al³⁺)은 칼슘이온(Ca²⁺)과 교환된 후 수산화알루미늄(Al(OH)₃)으로 침전된다.

석회 시용으로 공급된 Ca²⁺가 교질에 흡착된 교환성 Al³⁺를 치환하고, 유리된 Al³⁺는 pH 상승에 따라 Al(OH)₃로 침전되어 활성 산도가 제거된다. 옳은 기작이다.

O토양교질에 흡착된 수소이온(H⁺)은 칼슘이온(Ca²⁺)과 교환된 후 물(H₂O)이 된다.

교질에 흡착된 교환성 H⁺가 Ca²⁺로 치환되어 용액으로 유리되고, 석회의 OH⁻나 CO₃²⁻와 반응해 물이 되어 산도가 중화된다. 옳은 설명이다.

X탄산칼슘(CaCO₃)에 함유된 탄산이온(CO₃²－)은 최종적으로 토양에 잔류한다.

CaCO₃의 CO₃²⁻는 토양의 H⁺와 반응하여 H₂O와 CO₂로 전환되고, CO₂는 기체로 대기 중에 방출된다. 따라서 토양에 잔류하지 않으므로 틀린 설명이다.

O토양교질에 흡착된 칼슘이온(Ca²⁺)은 토양의 염기포화도를 높여서 토양의 pH를 증가시킨다.

교환성 양이온 자리에 Ca²⁺ 같은 염기성 양이온이 채워지면 염기포화도가 높아지고, 상대적으로 교환성 산성 양이온(H⁺, Al³⁺)이 줄어 토양 pH가 상승한다. 옳은 설명이다.

O토양 내 산소가 부족하면 질산이온(NO₃－)은 환원된다.

산소가 고갈된 혐기 조건에서 미생물은 NO₃⁻를 대체 전자수용체로 사용하여 N₂, N₂O 등으로 환원시키는 탈질작용을 한다. 옳은 설명이다.

X철이온(Fe³⁺)이 전자수용체로 이용되어 환원되면 토양의 pH는 감소한다.

Fe³⁺가 Fe²⁺로 환원되는 반응은 H⁺를 소모하는 과정으로(예: Fe(OH)₃ + 3H⁺ + e⁻ → Fe²⁺ + 3H₂O), 수소이온이 소비되어 토양 pH는 오히려 상승한다. 따라서 pH가 감소한다는 설명은 틀리다.

O벼 재배 기간 동안 논토양에 쉽게 분해될 수 있는 유기물이 존재할 때에는 토양의 산화환원전위(Eh)가 낮아진다.

쉽게 분해되는 유기물은 미생물의 전자 공급원이 되어 산소 소비와 환원반응을 촉진한다. 그 결과 토양의 산화환원전위(Eh)가 낮아진다. 옳은 설명이다.

O담수된 논에서 암모늄이온(NH₄⁺)은 질산화와 탈질 반응을 통해 아산화질소(N₂O)로 변환될 수 있다.

담수 논의 산화층에서 NH₄⁺가 질산화로 NO₃⁻가 되고, 이것이 환원층으로 이동해 탈질되면서 중간 산물인 N₂O가 생성될 수 있다. 옳은 설명이다.

X토양 콜로이드에 흡착된 교환성 양이온은 쉽게 용탈된다.

교환성 양이온은 콜로이드 음전하에 정전기적으로 흡착되어 있어 토양수의 용탈로부터 보호되며, 용액 중 자유 이온에 비해 용탈에 저항한다. 이것이 양분 보유의 핵심 기능이다.

O중금속이온(Cd2+, Zn2+, Ni2+, Pb2+)을 흡착하여 오염확산을 방지한다.

양이온교환능을 가진 토양 콜로이드는 양전하를 띤 중금속 양이온을 흡착·보유하여 이동성을 낮추고 지하수 등으로의 오염 확산을 억제한다. CEC가 토양의 완충·정화 기능을 담당한다.

X비료로 시용한 K+과 NH4+의 이동성은 급격하게 증가한다.

K+과 NH4+은 양이온이므로 토양 콜로이드에 흡착되어 오히려 이동성이 억제(고정)된다. 특히 2:1형 점토광물 층간에 고정되어 용탈이 줄어든다.

X산성토양의 pH를 높이기 위한 석회요구량은 양이온교환용량(CEC)이 낮을수록 증가한다.

CEC가 클수록 흡착된 교환성 산도(H+, Al3+)가 많아 완충능이 커지므로 같은 pH 상승에 더 많은 석회가 필요하다. 따라서 석회요구량은 CEC가 높을수록 증가한다.

ONH4+의 질산화작용

질산화작용(NH4+ → NO3- + 2H+)은 수소이온을 방출하여 토양을 산성화시키는 대표적 원인이다.

X황화물 함량이 높은 특이산성토양의 담수화

특이산성토양은 담수(환원) 상태에서 황화물(pyrite)이 안정하여 산성화가 억제되고, 오히려 배수·건조로 산화될 때 황산이 생성되어 강산성화된다. 따라서 담수화는 산성화 원인이 아니다.

O토양 내 식물 뿌리와 미생물의 호흡

뿌리와 미생물의 호흡으로 발생한 CO2가 물과 반응해 탄산(H2CO3)을 형성하고 H+를 방출하여 토양을 산성화시킨다.

O식물 뿌리의 염기성 양이온 흡수

식물 뿌리가 K+, Ca2+, Mg2+ 등 염기성 양이온을 흡수하면서 전하 균형을 위해 H+를 방출하므로 근권이 산성화된다.

X토양 pH에 변화가 없다.

요소는 가수분해 시 OH⁻/암모니아를 방출해 pH를 올리고, 이후 질산화로 H⁺이 생성되어 pH를 떨어뜨린다. 따라서 pH는 변한다.

O토양 pH가 높아진 후 감소한다.

요소가 우레아제로 가수분해되면서 암모늄과 OH⁻가 생겨 일시적으로 pH가 상승하고, 이어서 NH₄⁺가 질산화(NH₄⁺ → NO₃⁻ + H⁺)되며 H⁺이 방출되어 pH가 다시 감소한다.

X토양 pH가 지속적으로 감소한다.

초기 가수분해 단계에서는 pH가 상승하므로 처음부터 지속적으로 감소하는 것은 아니다. 상승 후 질산화로 감소하는 경시 변화를 보인다.

X토양 pH가 지속적으로 증가한다.

가수분해 직후엔 pH가 오르지만 이후 질산화로 H⁺이 생성되어 pH가 떨어지므로 지속적으로 증가하지 않는다.

O일반적으로 양이온의 함량은 Ca > Mg > Na 순이다.

비염류 토양용액에서 교환성 양이온은 보통 Ca²⁺이 가장 많고 그다음 Mg²⁺, Na⁺ 순으로 나타나는 것이 일반적이다.

O음이온은 NO₃⁻, SO₄²⁻ 등으로 양이온들과 전하 평형을 유지한다.

토양용액은 전기적으로 중성을 유지해야 하므로 NO₃⁻, SO₄²⁻ 등 음이온의 전하 총량이 양이온 전하 총량과 균형을 이룬다.

X영양소의 확산 속도는 H₂PO₄⁻ > K⁺ > Cl⁻ 순이다.

인산(H₂PO₄⁻)은 토양에 강하게 고정·흡착되어 확산계수가 매우 작은 대표적 비이동성 양분이다. 반면 Cl⁻은 거의 흡착되지 않아 확산이 빠르므로 H₂PO₄⁻이 가장 빠르다는 순서는 틀렸다.

OH₂PO₄⁻과 HPO₄²⁻의 농도는 일반적으로 매우 낮다.

인산은 Fe·Al·Ca 등과 결합해 불용성으로 고정되므로 토양용액 중 H₂PO₄⁻·HPO₄²⁻ 농도는 일반적으로 매우 낮게 유지된다.

O유기물 분해 속도가 감소한다.

낮은 pH는 분해를 담당하는 세균·방선균 등 미생물 활성을 억제하므로 산성토양에서는 유기물 분해 속도가 느려진다.

X인산 가용화로 식물 유효도가 증가한다.

산성토양에서는 인산이 철·알루미늄과 결합해 난용성 인산염으로 고정되므로 인산의 식물 유효도는 오히려 감소한다.

X몰리브덴(Mo)의 식물 유효도가 증가한다.

몰리브덴은 다른 미량원소와 달리 pH가 낮을수록 유효도가 떨어지고 pH가 높아질수록 증가한다. 따라서 산성토양에서는 몰리브덴 유효도가 감소한다.

X화강암질 토양은 산성화에 저항하는 능력이 크다.

화강암은 석영·장석 등 규산질 광물이 많아 염기(Ca, Mg 등)가 적고 풍화 시 산을 중화할 능력이 작다. 따라서 산성화에 대한 완충능(저항력)이 작다.

O층상의 점토광물보다 부식에서 크다.

부식(humus)은 카르복실기·페놀기 등 많은 가변전하를 가져 단위 질량당 CEC가 일반 층상 점토광물보다 훨씬 크다.

O버티졸(Vertisol)보다 히스토졸(Histosol)에서 크다.

히스토졸은 유기물이 매우 풍부한 토양으로 부식 기원의 높은 CEC를 가진다. 점토(주로 스멕타이트)가 많은 버티졸보다 단위 질량당 CEC가 크다.

X스멕타이트(Smectite)보다 클로라이트(Chlorite)에서 크다.

스멕타이트는 동형치환에 의한 영구전하가 크고 비표면적이 넓어 CEC가 매우 높다. 클로라이트는 층간이 브루사이트층으로 채워져 CEC가 작으므로, 스멕타이트가 클로라이트보다 CEC가 크다.

OA층의 양이온교환용량은 주로 부식함량에 의해 좌우된다.

표토인 A층은 유기물(부식) 집적이 많아, 부식의 높은 가변전하가 이 층의 CEC를 주로 결정한다.

O점토광물은 풍화 정도가 클수록 증가한다.

풍화가 진행되면 규산이 빠지고 철·알루미늄 산화물이 집적되는데, 이들은 양전하 부지를 제공하므로 AEC가 증가한다.

O흡착순위는 염소 < 황산 < 규산 < 인산 이온이다.

음이온의 흡착 강도는 인산이 가장 강하고, 규산·황산을 거쳐 염소가 가장 약하다. 즉 염소 < 황산 < 규산 < 인산 순으로 흡착력이 커진다.

O철(Fe), 알루미늄(Al) 수산화물은 H +농도가 높을수록 증가한다.

철·알루미늄 수산화물 표면은 H+ 농도가 높은(낮은 pH) 조건에서 양성자화되어 양전하를 더 많이 띠므로 음이온교환용량이 증가한다.

X유기물은 카르복실기(Carboxylic group)가 많을수록 증가한다.

카르복실기는 해리되어 음전하(-COO-)를 띠는 작용기로, 이는 양이온교환용량(CEC)을 키운다. 음이온교환용량을 증가시키지 않으므로 본 설명은 옳지 않다.