22년 1회차

산성 화성암류의 특성은 석영 함량이 많다는 것과 석영반암·유문암·화강암이 속한다는 두 진술이다.

산성암은 규산 함량이 높아 석영·정장석 같은 밝은색 광물이 많고, 염기성암은 Ca·Mg·Fe가 많은 어두운색 광물이 우세하다.

• 칼슘·마그네슘 등 2가 양이온이 많은 것은 염기성 화성암류의 특성이다.
• 어두운색 광물이 밝은색 광물보다 많은 것도 염기성 화성암류의 특성이며, 산성암은 밝은색 광물이 많다.

옳지 않은 것은 입자밀도를 무기 입자만의 밀도로 한정한 진술이다.

입자밀도는 공극을 제외한 토양 고상(무기물과 유기물) 자체의 밀도로, 유기물이 많으면 낮아진다.

• 수분 보유 능력은 공극의 크기 분포와 양에 따라 달라진다.
• 입자밀도는 고상의 구성으로 정해지므로 경운·답압 같은 인위적 요인으로 변하지 않는다.
• 용적밀도는 공극을 포함한 값이므로 경운·답압 등으로 쉽게 변한다.

지목이 다른 하나는 유원지로, 토양오염우려기준의 2지역에 속한다.

공장용지·도로·철도용지는 모두 3지역으로 분류되어 가장 완화된 기준이 적용된다.

• 공장용지는 3지역이다.
• 도로는 3지역이다.
• 철도용지는 3지역이다.

설명에 해당하는 영양소는 마그네슘이며, 주로 $\mathrm{Mg^{2+}}$ 형태로 흡수된다.

마그네슘은 Ca·S와 함께 2차 다량 영양소로, 엽록소 분자의 중심 원소이고 ATP와 결합해 인산화 효소를 활성화한다.

• 인은 1차 다량 영양소이며 엽록소의 구성원소가 아니다.
• 붕소는 미량 영양소이다.
• 철은 미량 영양소로, 엽록소 합성에 관여하지만 구성원소는 아니다.

주로 확산으로 공급되는 이온은 인산 이온과 칼륨 이온이다.

인산과 칼륨은 토양에 강하게 흡착되어 용액 농도가 낮으므로 집단류로 오는 양이 적고, 뿌리 주변의 농도 기울기를 따르는 확산이 주된 공급 경로가 된다.

• 칼슘·질산 이온은 용액 농도가 높아 주로 집단류(mass flow)로 공급된다.
• 황산 이온은 주로 집단류로 공급되므로 해당 조합은 맞지 않다.
• 마그네슘·염소 이온도 주로 집단류로 공급된다.

옳지 않은 것은 소성 상태에서 경운해도 입단이 잘 파괴되지 않는다는 진술이다.

수분이 많은 소성 상태에서 경운하면 토양이 이겨지고 압밀되어 입단이 쉽게 파괴된다. 경운은 잘 부서지는(이쇄성) 수분 범위에서 해야 한다.

• 옥시솔은 철·알루미늄 산화물이 결합제로 작용해 매우 안정한 입단을 가진다.
• 나트륨 이온은 수화반지름이 큰 1가 이온이라 점토를 분산시킨다.
• 토양개량제는 교환반응·수소결합·반데르발스힘으로 입자를 결합시켜 입단화를 돕는다.

옳은 것은 매트릭퍼텐셜이 낮아질 때 사양토의 수리전도도가 더 급격히 감소한다는 진술이다.

사양토는 대공극 위주라 건조해지면 물이 빠진 대공극이 흐름에서 제외되며 전도도가 급락하고, 식토는 미세공극에 물이 남아 감소가 완만하다.

• -100 kPa처럼 건조한 불포화 상태에서는 미세공극에 물이 남은 식토의 수리전도도가 사양토보다 오히려 크다.
• 미세공극이 많으면 흐름 저항이 커서 포화 수리전도도는 작다.
• 불포화 토양에서는 대공극이 먼저 비므로 물은 주로 미세공극을 통해 이동한다.

옳은 것은 몰리솔이 칼슘과 유기물이 집적되는 토양에 일부 분포한다는 진술이다.

우리나라에는 인셉티솔이 가장 넓게 분포하며, 몰리솔은 염기와 유기물이 집적된 일부 지역에 소면적으로 나타난다.

• 히스토솔과 울티솔도 면적은 작지만 우리나라에 분포한다.
• 토양통은 정밀 조사가 이루어진 농경지에서 더 많이 설정되어 있다.
• 분포 면적이 가장 넓은 토양목은 엔티솔이 아니라 인셉티솔이다.

조건의 토양은 염류토(saline soil)이므로, 제염해도 개량이 매우 어렵다는 진술이 그 특성이 아니다.

ECe가 4 dS/m를 넘지만 ESP·SAR·pH가 낮아 나트륨 피해가 없는 토양이다. 가용성 염류만 많으므로 관개·배수로 염을 용탈하면 비교적 쉽게 개량된다.

• 증발량이 강수량보다 많은 건조·반건조 지역에서 주로 생성된다.
• 염화물·황산염·질산염 같은 가용성 염류가 많이 집적되어 있다.
• 높은 염류농도로 토양수의 삼투퍼텐셜이 낮아져 대부분의 식물이 정상 생육하기 어렵다.

옳지 않은 것은 pH가 등전점보다 높을 때 토양표면이 양전하를 갖는다는 진술이다.

pH가 등전점보다 높으면 표면 수산기에서 수소이온이 떨어져 음전하를 띠고, 등전점보다 낮을 때 양전하를 띤다.

• pH가 높아질수록 양전하가 줄어 음이온 교환용량은 감소한다.
• 질산·염소 이온은 음이온 교환으로 보유되었다가 식물에 공급될 수 있다.
• 인산은 산화물 표면에 리간드 교환으로 특이 흡착되면 잘 탈착되지 않아 식물이 이용하기 어렵다.

생볏짚을 넣은 담수 논에서는 인산의 유효도가 증가한다.

볏짚 분해로 산소가 빠르게 소모되어 환원이 촉진되고, 3가 철이 2가 철로 환원·용해되면서 철과 결합해 있던 인산이 방출된다.

• 질산화작용은 산소가 필요해 환원 조건에서 억제된다.
• 유기물 분해로 산소가 고갈되어 산화환원전위는 낮아진다.
• 철은 환원되어 용해도가 커지므로 침전량은 오히려 줄어든다.

유기물 함량을 늘리는 방법이 아닌 것은 경운이다.

경운은 입단을 깨뜨리고 통기를 높여 미생물의 유기물 분해를 촉진하므로 유기물 함량을 줄인다.

• 녹비작물 재배는 식물체를 토양에 환원해 유기물을 공급한다.
• 퇴비 시용은 유기물을 직접 투입한다.
• 작물잔사 환원도 유기물의 투입원이다.

옳지 않은 것은 균근균이 식물의 양분흡수율을 감소시킨다는 진술이다.

균근균의 균사는 뿌리가 닿지 않는 범위까지 뻗어 인산 등 양분 흡수를 증가시킨다.

• 균사와 글로말린 같은 분비물이 토양 입자를 묶어 입단화를 촉진한다.
• 균사가 흡수 면적을 넓혀 수분 흡수도 늘어난다.
• 외생균근은 뿌리 표면을 균투(mantle)로 감싸 병원균 등으로부터 뿌리를 보호한다.

풍식에 가장 약한 토성은 미사토이다.

미사는 점토처럼 응집하지 않으면서 모래보다 가벼워 바람에 쉽게 떠오르거나 튀어 이동하므로 풍식 가능성이 크다.

• 식양토는 점토가 입자를 결합시켜 바람에 덜 날린다.
• 사토는 굵은 입자가 많아 미사보다 이동시키는 데 더 큰 풍속이 필요하다.
• 양토는 점토가 섞여 있어 미사토보다 응집력이 크다.

유기물의 기능으로 옳지 않은 것은 보수력 감소이다.

유기물은 자기 무게의 몇 배에 이르는 물을 흡수하고 입단을 발달시켜 보수력을 증가시킨다.

• 유기물은 알루미늄 이온과 착화합물을 형성해 산성토양에서 알루미늄 독성을 완화한다.
• 유기물의 카복실기·페놀기가 수소이온을 주고받아 pH 완충능을 높인다.
• 유기물은 단위 무게당 음전하가 많아 양이온 교환용량을 크게 높인다.

옳지 않은 것은 1:1형 광물이 가변전하보다 영구전하를 더 많이 가진다는 진술이다.

카올리나이트 같은 1:1형 광물은 동형치환이 거의 없어 영구전하가 적고, 결정 가장자리의 pH 의존(가변) 전하가 상대적으로 크다.

• 스멕타이트 같은 팽창성 광물은 층간 내부 표면까지 노출되어 비표면적이 매우 크다.
• 영구전하는 동형치환으로 생기므로 pH의 영향을 받지 않는다.
• 알로판은 비정질 광물로 표면 수산기에 의한 pH 의존 전하를 가진다.

메탄 생성 억제 방법이 아닌 것은 메탄영양 세균의 활성 억제이다.

메탄영양 세균은 생성된 메탄을 산화해 대기 방출을 줄이므로, 그 활성을 억제하면 메탄 배출이 오히려 증가한다.

• 간단관개는 주기적으로 물을 떼어 토양을 산화시켜 메탄 생성균을 억제한다.
• 황산이온 환원균은 메탄 생성균과 수소·아세트산 같은 기질을 두고 경쟁해 메탄 생성을 줄인다.
• 메탄은 강한 환원 조건에서 생성되므로 산화환원전위를 0 mV 이상으로 유지하면 억제된다.

옳은 것은 망간의 용해도가 환원상태(2가)에서 증가한다는 진술이다.

4가 망간 산화물은 난용성이지만 환원되어 2가 이온이 되면 용해도가 커지며, 과잉 시 망간 독성이 나타날 수 있다.

• 알루미늄의 용해도와 독성은 알칼리 토양이 아니라 산성 토양에서 커진다.
• 비소는 환원상태인 3가가 5가보다 독성과 이동성이 커서 담수된 논에서 피해가 크다.
• pH 8 이상에서는 인산이 칼슘과 결합해 난용성 인산칼슘이 되므로 이용률이 떨어진다.

식물체 중 Ca 함량은 1.5%이다.

용액 속 Ca 총량
$15\ \mathrm{mg/L} \times 0.5\ \mathrm{L} = 7.5\ \mathrm{mg}$

건조 식물체 0.5 g(500 mg)에 대한 비율
$\dfrac{7.5\ \mathrm{mg}}{500\ \mathrm{mg}} \times 100 = 1.5\%$

희석 부피 500 mL를 L로 환산하고 시료 무게를 mg으로 맞추지 않으면 10배·100배 어긋난 값이 나온다.

암모니아 휘산이 잘 일어나는 조건은 알칼리성 밭토양과 조류의 이산화탄소 흡수가 활발한 논토양이다.

암모늄이 암모니아로 바뀌는 평형은 pH가 높을수록 암모니아 쪽으로 기운다. 조류가 광합성으로 이산화탄소를 흡수하면 논물의 pH가 올라가 휘산이 커진다.

• 2:1형 점토가 우세한 식양토는 양이온 교환용량이 커서 암모늄을 흡착·고정하므로 휘산이 줄어든다.
• 유기물이 많은 표토도 교환능이 커서 암모늄을 붙잡아 휘산을 줄인다.
• 토양온도가 낮으면 요소 가수분해와 휘산 속도가 모두 느려진다.

강우 침식이 잘 일어나는 조건은 토양피각 형성과 팽창성 점토광물이 많은 것이다.

피각은 표면 공극을 막아 침투를 줄이고 유거수를 늘린다. 팽창성 점토는 젖으면 팽윤해 공극을 막고 입단이 분산되기 쉽다.

• 철·알루미늄 산화물은 입단을 안정시켜 침식 저항성을 높인다.
• 유기물은 입단 안정성과 침투능을 높여 침식을 줄인다.
• 토심이 깊으면 빗물을 많이 저장해 유거수가 줄어든다.

옳은 것은 유효수분함량이 미사질양토에서 가장 높다는 진술이다.

유효수분은 포장용수량과 위조점 사이의 물로, 미사질양토는 포장용수량이 높으면서 위조점은 식토보다 낮아 그 차이가 가장 크다.

• 모세관수는 포장용수량부터 흡습계수까지로, 위조점에서 끝나는 유효수분보다 범위가 넓다.
• 흡습계수는 위조점보다 훨씬 건조한 쪽에 있어 유효수분 범위 밖이다.
• 중력수는 포장용수량을 넘는 물로 빠르게 배수되어 유효수분에 넣지 않는다.

옳지 않은 것은 카올리나이트의 양이온교환용량이 버미큘라이트보다 크다는 진술이다.

카올리나이트는 동형치환이 거의 없는 1:1형 광물로 교환용량이 매우 작고, 버미큘라이트는 동형치환이 많은 2:1형 광물로 교환용량이 가장 큰 축에 속한다.

• 비료로 준 칼륨·암모늄 이온은 교환 자리에 흡착되어 이동성이 줄어든다.
• 수화반지름이 작은 양이온일수록 표면에 가까이 접근해 강하게 흡착된다.
• 교환 반응은 농도에 따라 양방향으로 진행되는 가역 반응이다.

우려기준이 없는 물질로만 짝 지은 것은 과산화수소 – 스트론튬이다.

두 물질 모두 토양환경보전법령의 토양오염물질에 포함되지 않아 우려기준이 정해져 있지 않다.

• 비소는 우려기준이 정해진 토양오염물질이다.
• 시안은 우려기준이 정해진 토양오염물질이다.
• 석유계총탄화수소와 다이옥신은 모두 우려기준이 정해져 있다.

필요한 탄산칼슘 양은 3,000 kg이다.

토양 무게
$10^4\ \mathrm{m^2} \times 0.1\ \mathrm{m} \times 1.5\ \mathrm{t/m^3} = 1.5 \times 10^6\ \mathrm{kg}$

중화할 산의 양
$1.5 \times 10^6\ \mathrm{kg} \times 0.04\ \mathrm{mol_c/kg} = 6 \times 10^4\ \mathrm{mol_c}$

탄산칼슘 1 mol(100 g)은 2가라 2 mol을 중화하므로 당량은 50 g이다.
$6 \times 10^4\ \mathrm{mol_c} \times 50\ \mathrm{g/mol_c} = 3 \times 10^6\ \mathrm{g} = 3000\ \mathrm{kg}$