化学过程与途径的关系

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化学过程与途径的关系范文第1篇

摘要

消落带是陆地与水体(河流、湖泊、水库、湿地以及其它特殊水体)之间的生态过渡带，具有独特的生态水文学和生物地球化学过程，是截留和转化NH4+、NO3-等非点源氮素进入水体的最后一道生态屏障.整合已有相关研究成果发现：1)植物固持作用改变氮素在土壤-植被-土壤-大气中相对存在位置，2)微生物反硝化作用将氮素从系统内永久性地去除，是消落带生态系统氮素截留转化的主要机制，但其相对贡献率仍有很大的不确定性.在不同流域背景条件下，影响消落带生态系统氮素生物地球化学循环的主要生态因子变化较大，很难确定地下水位高低、植被状况、微生物属性和土壤基质等哪一个生态因子是驱动消落带生态系统氮素循环的关键因子.研究方法的局限性、大的时空尺度数据的缺乏以及对植被宽度认识的模糊性，是导致消落带生态系统氮素截留转化结果变异性大的主要原因.因此，应在消落带生态系统具体研究区位环境因子基础上，利用数学模型、GIS、RS等数学分析方法及同位素示踪和气体联用测定等定量分析技术等从不同时空尺度研究消落带生态系统氮素的循环与转化规律，以实现消落带生态系统氮素截留转化最优化，为消落带生态系统的科学管理提供理论基础.

关键词

生物硝化-反硝化作用；生物地球化学过程；富营养化；生态水文过程；植物吸收

消落带，也称河岸带，常被译为riparianbelt、hydro-fluctuationbelt、water-level-fluctuatingzone等，是江河、湖泊、水库等水体因季节性涨落使土地周期性淹没和出露形成的干湿交替的水陆衔接地带[1]，具有独特的生态水文学过程、生物地球化学过程和生物地理区系，是水陆生态系统间生物流、物质流、能量流和信息流的交换场所，对进入消落带生态系统氮、磷、沉积物等非点源截留和去除具有重要的现实价值和潜在价值.国内外相关观测结果表明，消落带生态系统可以显著地降低地表水和地下水中NH4+、NO3-含量，是控制NH4+(铵态氮)、NO3-(硝态氮)等非点源氮素通过消落带缓冲区进入临近水体的最后一道生态屏障[2-5].但过量外源氮素输入将引起流域水体一系列生态和环境问题[6-9]，如何有效地提高消落带生态系统对NH4+、NO3-等非点源污染物的截留和去除效果，降低地下水污染，遏制地表水富营养化趋势，已成为当前水体环境特别是二级水源保护的首要任务之一.

然而，目前有关消落带生态系统氮素截留去除效果的观测结果差异非常大，不同流域消落带生态系统氮素截留去除率有的高达100%(如NorthCarolina[10])，有的低至0%(如Poland[11]).Spruil[10]、King[8]、Knies[9]、Weissteinert等[6]先后对卡罗莱纳州不同植被宽度消落带生态系统氮素截留去除效率进行对比研究发现，即使同一流域消落带生态系统在不同时间、不同研究人员取得的研究结果也不尽相同.这主要归属于影响消落带生态系统氮素截留转化生态因子较多，环境异质性较高，很难确定每个生态因子的相对贡献率.单一实验室模拟和样带原始观测数据积累对系统内氮素发生、转化及其去除过程解释能力很有限，迫切需要将不同来源数据进行整合分析.Mayer等[12]、Zhang等[13]先后就美国、加拿大和欧洲等不同国家和地区消落带氮素截留去除效率及相关生态因子进行多元分析，但仍没有得出明确的结论.有鉴于此，本文就消落带生态系统对氮素的截留转化主要机理及其影响因子进行综合分析，凝练出目前在消落带生态系统氮素截留转化研究过程中存在的一些主要问题，提出了消落带生态系统氮素截留转化研究潜在的几个突破点，以期为深入理解消落带生态系统氮素截留去除规律提供新的思路，为消落带生态系统可持续经营和管理提供科学依据.

1消落带氮素截留转化主要机理

氮素存在-3至+5多个价态，在生态系统内主要以NO3-、NH4+、颗粒氮和其它氮氧化物形式存在.这些氮素在流经消落带生态系统过程中可以通过消落带特定地形、地貌和植被组合对地表径流进行有效拦截，使颗粒性氮素化合物沉积、溶解性氮素化合物渗透、(集水区)淹水氮素化合物富集，进而被植物和微生物吸收、储存、固持、转化、吸附，从而实现系统氮素截留去除的效果.但NO3-、NH4+等非点源性氮素参与生物地球化学过程复杂多样，更与周围环境因子存在多重复杂耦合作用(表1).如溶解性有机氮不能有效地被植物吸收和利用，NH4+具有较强的吸附能力，极易达到饱和状态，而NO3-具有极强的淋溶能力，容易从土体中流失[14].但在不同消落带生态系统内，二者在对土壤氮素截留去除的相对贡献率存在较大的争议.

1.1植物固持植物吸收是消落带土壤氮素输出的一种主要形式，尤其是处于植物快速生长阶段的轻度富营养化消落带生态系统氮素截留去除的主要途径.植物根系从地下水中吸收氮素，将其转化为各种氨基酸或其它的含氮化合物，随植物的蒸腾拉力或采用主动运输方式运输到植物地上部分，在非木质化生物量部分短期积累、在木质化生物量部分长期积累、或直接被运输到植物叶片被利用形成各种含氮有机化合物或代谢产物[15]，在植物有机体中长期滞留，或以凋落、死亡及其它形式回到土壤[16]，适时收割植物地上部分可以去除生态系统内相当部分的氮素.综述目前的观测结果表明，国内外关于植物对土壤氮素固持能力的争议较大，其相对贡献率为5%至78%不等[15-18]，但大部分低于20%，且多为模拟湿地试验.究其原因在于植物体内氮素积累量是由植物体生物量决定的，随着植物生物量的收获，植被对氮素截留和迁移效果才能增加.但进一步的研究表明，为了保证消落带生态系统相对稳定性，植物的收割(loggingormowing)强度有限，而且只能在远离河岸的地方进行.植物根系对NO3-、NH4+的吸收和中长期储存改变氮素在土壤-植被-大气中的相对存在位置[7]，为系统内不同形态氮素在不同时间尺度和空间尺度再分配提供一种可能.消落带深厚枯枝落叶层和疏松土壤结构可以显著延长NO3-、NH4+在地表和地下径流的水力驻留时间[10]，为植被固持、土壤吸附、微生物转化及其它生物地球化学过程创造了有利条件.

1.2微生物硝化-反硝化作用在消落带生态系统氮素循环和转化过程中，微生物硝化-反硝化作用发挥着重要作用.消落带生态系统含有大量的周期性淹水输入和高地径流输入的不稳定有机化合物，地下水位较高，土壤水分常处于饱和状态，更存在季节性淹水，极易形成好氧-兼氧-厌氧交替的土壤微环境，有利于微生物特别是硝化细菌和反硝化细菌的活动[19]，形成了反硝化作用热点区域(hotspots)(图1)[20].反硝化细菌在厌氧异养条件下将氨化作用、硝化作用产生的NO3-或外源输入的NO3-通过一系列代谢中间产物(NO2-、NO-、NH3OH、NH2OH)还原为气态氮(NO、N2O、N2)而使氮素永久损失的生物化学过程[21-22]，是消落带生态系统氮素截留去除的最佳途径[19,22-25].但影响微生物特别是反硝化细菌群落结构和生物活性的生态因子众多，外因主要有径流中NO3-浓度、O2含量、pH、温度、有机碳的可利用性等[19,26-27]，内因则主要是微生物种群结构组成.外因和内因在不同背景条件下具有很大的不确定性，使得通过单一的研究方法、研究手段或样点研究测得的反硝化速率具有较大的差异.对NO3-贡献率(去除效率)表现为30%至100％不等[24-29].尽管目前植物固持和微生物硝化与反硝化被认为是消落带生态系统NO3-、NH4+截留去除的两种主要途径，但整合已有观测结果却发现，二者在不同背景条件下对系统内氮素截留去除的相对贡献率差异较大，这说明在消落带生态系统内一些生物和非生物因子可以通过直接和间接方式调节植物固持和微生物硝化-反硝化过程，进而以一种非常复杂的网络调控方式影响整个系统对氮素的截留去除效果.

2影响消落带生态系统氮截留去除的生态因子

2.1消落带水文特征消落带中的地表径流和浅层地下水通过水文学过程将水体和邻近的高地联系起来，形成了系列水分梯度和养分梯度，是决定消落带土壤及植被因子能否有效拦截氮素截留转化的关键[30-33]，地下水位的高低及其流动方向在一定程度上决定了NO3-、NH4+等非点源氮素在什么时刻、什么地方发生生物化学转化过程(图1).整合研究发现，消落带地下水位较高，富含氮素水流可以直接通过土壤浅层径流流经消落带进入河流，不均匀分布的植被根系可以短暂地截留大部分氮素化合物，在根际周围形成厌氧-好氧-厌氧交替的微环境，有利于反硝化作用的发生；当浅层地下径流流经植物根际周围时，植物种类越多，根系交错越复杂，微生物对土壤氮素网络调控越强，根系对NO3-、NH4+的利用强度越大[32].Kellogg等[34]发现，NO3-的损失效率与其在地下水的水力驻留时间呈正相关，驻留时间越长，NO3-的损失效率越高.地下水位季节性波动使消落带土壤在地形、地貌和土壤结构等方面发生或多或少的变化，形成了不同形态氮素在氮素截留和转化过程中时空异质性，如Maıt̂re等[35]在研究中指出，消落带在处于落干过程中NO3-的截留去除效果高达93%，而在土壤过饱和阶段则下降至50%.

2.2消落带植被植被演替与土壤氮素有效性已成为消落带生态系统氮素截留转化的焦点.研究发现，植被组成、植被盖度、种类多度影响着水流通过消落带的途径和速度，调控着地下径流与植物根系及土壤颗粒的接触程度，影响着氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌的作用强度[8-9,15].在氮素截留去除方面，消落带植被区显著高于消落带区[13,36]，森林高于草地[13]，复合植被高于单一植被[13].这是因为以森林为主的消落带生态系统存在较密的根茎和根系分布、更久的氮素滞留时间、更高的NO3-含量，在土壤透气性、持水性、入渗性等方面显著地高于草本.不同的植被区系，对NO3-、NH4+的需求和转运能力不同，其生长速率也表现出一定的差异，但一般认为植物会优先选择NH4+，以降低能量损耗.植物多样性和植被盖度增加有助于土壤在长时期内维持较高的有机质[37]，增加了根际微生物代谢活动和代谢多样性[13]，为硝化和反硝化过程创造了有利的环境[38].

2.3土壤微生物土壤微生物是驱动土壤氮素循环重要的因子，参与氨化作用、硝化作用、反硝化作用和生物固氮等生物地球化学过程（表1），是消落带氮素截留转化的最关键因子.微生物群落大小、微生物酶活性、以及微生物参与生物地球化学过程受制于其特定生境中土壤质地、pH值、Eh(氧化还原电位)、有机碳含量、通气情况等[26-27,39]，并在不同程度上调控着土壤氮素的截留去除效率.研究发现，土壤微生物多样性越高，地下资源整合效率越强，土壤氮素截留去除效果越大.地下水位和氮素含量在不同土层周期性波动，形成了土壤微生物在不同位点分布的不均匀性和成层性.不同种群微生物生理生化作用过程的多样性加强了微生物对不同形态氮素的协同利用强度，形成了反硝化作用的热点时刻和热点位点[40]，使更多的外源性氮素在系统内不断地分解和转化，最后以N2形式永久性地损失.2.4消落带土壤基质土壤的某些理化因子，如温度、湿度、溶氧量、有效碳氮含量可以直接或间接地影响植物生长状况和土壤微生物硝化-反硝化作用，是控制消落带氮素截留去除的主要生态因子.这是因为消落带土壤可以通过自身的一些物理和化学性质(如过滤、吸收、吸附、离子交换等)来实现对NO3-、NH4+的截留去除，但这种过程是快速可逆的，很容易达到平衡状态[14,41]；消落带土壤基质也为植物、微生物生长提供载体，为NO3-、NH4+等含氮化合物在其中的渗流提供良好的水力条件，促进植物和微生物引导的一系列物理的和生物地理化学的过程[32].土壤有效碳氮含量也在一定程度上决定着氮素截留去除效率.如Lowrance等[16]在研究中发现，在可利用碳、氮较为缺乏的消落带，土壤反硝化的去氮速率为1.4kg•hm-2•a-1；而在碳、氮富集的消落带，土壤反硝化的去氮速率为31kg•hm-2•a-1.King[7]、Knies[8]更在研究中发现，土壤对NO3-、NH4+截留转化主要集中在土壤表层(0~10cm)，随着土壤层次的加深，反硝化作用呈直线下降，这可能与土壤表层较为丰富的浅层地下径流和深厚的有机质有关.整合分析导致消落带生态系统氮素截留去除的差异因素，生态因子的非线性的网络调控发挥着重要的作用，但单一研究方法的局限性、研究区位的尺度效应和对消落带宽度认识的模糊性也是不可忽略的.

3研究消落带生态系统氮素截留转化过程中存在主要问题

3.1消落带生态系统氮素截留转化研究方法氮气通量法、硝酸盐剩余法、乙炔抑制法、气压过程分离技术等方法从不同侧面上揭示了消落带植被、土壤、微生物之间的相互关系，但由于单一研究技术、研究手段和研究方法的局限性，大多数研究仅针对消落带生物地球化学循环某一或某几个过程，未能从根本解决土壤氮素转化的测量定量问题.从研究技术应用强度来看，乙炔抑制法所占相对比例为36%，同位素示踪法为29%，N2产量直接测定法为20%，质量平衡法为10%，而其他技术则仅为5%[42].从研究技术应用范围来看，不同研究方法都有其特定阈值，使得测得氮素截留去除效率差异较大[43].如乙炔抑制法中乙炔既可作为碳源参与生物化学反应[44]，也可能引起土壤微尺度原有气体组分的改变[45].吕海霞等[46]在研究中发现，乙炔对NH4+的抑制作用随着NO3-含量的下降而逐渐减弱，反硝化反应强度更有可能被低估30%至50%.添加外源15N与原有土壤原有14N之间存在生物交换作用[47]，加之微生物对土壤氮素的利用更趋向于14N[48]，测得的氮素截留去除效率显著偏低.在不同消落带生态系统，NH4+、NO3-与周围环境因子的相互作用过程复杂，硝化作用、反硝化作用中间产物和最终产物具有很大的不确定性，单一的研究技术、研究手段很难真实地模拟消落带的自然演替过程，建立一个准确的、直接的、简单易行的、能够定量测定的野外原位试验，适时地对环境变化做出响应成为大势所趋.研究发现，Nielsen等[45]提出的15N同位素示踪技术与气体定量技术的联用能够从多层次、多角度对比研究氮素在植物吸收、代谢、微生物固持、转化(硝化、反硝化)、土壤吸附及其它生物化学过程中的组分及其分量，结果精确稳定，不易造成二次污染，可能是精确定量研究消落带生态系统氮素截留转化规律的最佳方法.

3.2消落带生态系统氮素截留转化研究区位整合国内外已有研究表明，消落带生态系统氮素截留转化主要零散地集中在某些特定的样点和样带，缺乏对流域尺度、景观尺度长时间的、系统的、连续的监测，很难揭示消落带生态系统在演替过程中氮素截留转化内在动态变化及影响机制.在流域尺度上，消落带生态系统土壤水分含量高、土地肥沃、含有大量的不稳定的有机物质，是农业生产的理想区域[33]，但土地利用方式、人为干扰强度等严重影响着系统对NO3-、NH4+等非点源性氮素在消落带生态系统的搬运及再分配过程.如以农田为背景的人为强力干扰的消落带土壤中存有大量的NO3-和充沛的下渗水流，NO3-极易发生淋溶[14]，进入临近水体，影响河流的水质.在景观尺度上，消落带生态系统周期性水位波动形成水流形式、土壤湿度、土壤有机质等的周期性变化，形成了土壤氮素在流经高地、集水区、水陆交接地的截留和转运过程中的热点时刻和热点位点，为微生物作用特别是反硝化作用创造了有利的条件.在样点尺度上，消落带生态系统土壤有机质或腐殖质成块状分布，并伴有时间变化，如靠近植被根系和有机碎屑处土壤碳、氮相对集中，容易形成斑块，有利于微生物分解和转化，而远离植被根际NO3-、NH4+含量较高.在实验室模拟湿地试验上，土壤氮素截留去除效果较好，试验周期较短，但自然消落带生态系统生态和环境属性是不可控的，是非线性的，单一的实验室模拟湿地试验很难真实地反映自然消落带生态系统氮素截留转化的生物地球化学过程.研究表明，国内外关于消落带氮素截留去除研究多为短期的、静态的研究，未能从消落带生态系统内在发展和演替角度对氮素截留转化进行深入的揭示[49].因此，利用文献收集、数学模型、地理信息系统和遥感等数字手段从基于样点的监测过渡到整个流域或景观尺度对消落带的生态水文化学、生物地球化学等过程进行系统的跟踪，找出不同背景条件下影响消落带生态系统氮素截留转化的关键因子，对控制流域甚至区域尺度氮污染具有重要的生态学意义.

3.3消落带生态系统氮素截留转化的最适植被宽度消落带植被宽度适宜与否是直接或间接影响氮素截留转化的关键因子，但在不同背景条件下消落带生态系统所得出的植被宽度及其氮素截留去除效率差异较大(表2).消落带最有效的植被宽度应是由不少于30m的本地植物、微生物区系组成的，且应用于流域内的所有河流，包括最小的支流[10]；在植被组成方面，应至少包括3个植被带，即靠近流域森林带、灌木带和草地带，其中森林带宽度是固定不变的，不能低于15m[4]；在不同流域要根据特定的水文动态、土壤特性、植被类型、气候状况等生态和环境属性对宽度大小进行修正[11,50].韩状行等[42]在研究中指出20~30m植被宽度可以有效地拦截高地坡面水流，降低NH4+、NO3-等含氮化合物向河流的输入。Mayer等[12]对欧洲和美洲多个流域不同植被宽度消落带截留去氮能力进行整合分析发现：30m宽植被宽度可以截留去除52%以上氮素(P<0.01)，进一步研究表明，10、20、35m植被宽度可以分别去除进入消落带生态系统73%、88%、92%径流氮素.这是因为植被宽度的增加直接或间接地拓宽土壤-植被-大气连续体对不同形态氮的吸收、固持、转化和吸附的时空范围[42]，但过宽的植被缓冲区会降低消落带生态系统的潜在价值，不能被当地土地拥有者所接受，也不能被当地决策者所采纳.因此，结合文献整合分析和长期野外实地监测观察研究，平衡消落带复杂的人地矛盾，权衡消落带生态与环境和经济需求，澄清植被宽度认识的模糊性，找出实现氮素截留去除的最优化植被宽度，可能是消落带生态系统氮素科学管理的重要工作。

4结语

化学过程与途径的关系范文第2篇

1 要求化学教师掌握普通高中化学新课程的特点

新课程下的高中化学特点有：一是鲜明的时代性。由于过去的20世纪科学技术的迅猛发展，化学科学无论在基础研究上还是在工业生产中都发生了深刻变革，因此新教材中增加了一些对大家发展有用的化学研究中的新成果、新进展。突出的时代特征还体现在“以人为本”的发展理念上，师生的关系将构建为一种新型的民主、尊重、教学相长的关系；突出的时代特征还体现在对我们“终生学习意识”的培养上。因此新课程中要求同学更主动、更积极地投身到化学学习中。多实验、多思考、多探究、多开展研究性学习应该是高中化学学习的最鲜明的时代特征。二是坚实的基础性。由于高中教育已经转变为面向全体的大众教育，化学学习的目的不再是仅仅塑造化学方面的“专长”，为进一步学习高深的学科理论和从事化学事业做准备，更重要的是要通过化学教学全面提高大家的化学学科素养。新教材共8个模块：必修的《化学1》和《化学2》是面向全体的，另6个选修模块是：《化学与生活》、《化学与技术》、《有机化学基础》、《物质结构与性质》、《化学反应原理》、《实验化学》。前两个模块的特点是十分重视运用化学基本原理解决生产和生活实际问题，这样的特点决定了学生应该在社会生活这一大课堂中，采用自主、探索、合作的学习方式进行研究性学习。后四个模块主要是渗透化学思想的教育，同时主动进行实验探究。后6个选修模块不是每个学生都要选择，如果发展方向是化学的学生则在6个模块中选择要求的几个，而非化学方向的学生则需要再完成1个模块（2个学分）即可。三是突出的选择性。课程要求给了学生、教师更多的自主空间，评价方式多样化、习题类型多样化、获取资源的方式多样化等，为突出课程的开放性创造了良好的条件。

2 要求教师重视概念的科学探究，在理解的层面形成知识体系，树立新的教育观念

科学探究是人们认识客观世界、获取科学知识的重要途径。传统化学课程内容的选择更多地关注了知识结论，而忽视了获得知识结论的过程与方法，化学新课程将科学探究作为重要的课程内容，把科学探究过程和方法作为学生学习的对象，充分体现了基础教育改革从“以知识为中心 ”转变为“以学生发展为本”的理念，有利地促进了学生学习方式的转变，将科学知识的学习与科学方法的学习以及科学本质的学习联系了起来，充分发挥了科学探究对于学生科学素养发展的不可替代的价值。故需要做到：

2.1 增强课程意识，树立新的课程观。教师要不断增强自己的课程意识，在大课程观的指导下进行教材研究和教法研究。教师要正确认识自己在课程实施中的地位和作用，自觉实现角色的转变，即从单纯的课程的执行者和使用者，转变为课程的开发者和研究者。

2.2 树立正确的质量观。长期以来，受“应试教育”思想的影响，我们在学校教育中一味偏重智育。往往今生知识的学习而忽视智力的开发和能力的提高，导致“高分低能”现象的出现。这种模式下培养出来的学生，无法适应社会发展的需求。教师要树立提高学生综合素质、充分发展学生个性特长的质量观。

2.3 树立正确的教育教学观。在课改实施中，教师要以现代教学观为指导，尽快实现思想上的几个转变，从偏重知识传授向重视能力的转变，从偏重教法研究向学法研究转变，从重视单一认知向重视全面发展转变，从重视学习结果向重视学习过程转变，从重视成果继承向重视发现、创新转变。

3 要求教师激发学生学习兴趣

兴趣是最好的老师，学生只有对化学的学习产生了浓厚的兴趣，才能激起求知的强烈愿望，因此化学课的教学要增强趣味性。考虑到高中化学课及高一新生的特点，在第一堂课上，我设计了几个魔术实验：“吹气点火”、“滴水生火”、“空瓶生烟”。在上“物质的分离和检验”时，我先让学生看了幻灯片：一是牛振华酒后驾车出车祸，交警如何检验司机是否喝酒；二是奥运会期中兴奋剂的检验情况。让学生知道如果想了解化学更多的奥秘，就必须努力学好化学。这极大地调动了学生学习化学的积极性。在以后的授课过程中，我经常给学生讲一些化学史和前沿科学知识，并从化学与生活、化学与社会的结合点激活学生原有的知识经验，让学生对化学始终充满一种神秘感，保持其浓厚的学习兴趣。平时总是多鼓励学生，每次测验后，总要表扬两类同学，一类是成绩优异的同学，另一类是进步较大的同学；在平时作业的批改中，经常写一些激励的评语，对于学习上信心不足的学生，我在他们的作业后写上如下一些评语：“不怕基础差，就怕不努力”、“只要肯努力，定有好成绩”、“世上无难事，只要肯登攀”。对作业一向潦草马虎的学生，只要出现一次较认真的情况，就在他们作业后批注：“认真是进步的开始”，“只要坚持不懈，定能取得好成绩。”每当批改完试卷时，我常在一些同学的卷首写上如下一些评语：“有进步，希继续努力”，“苦尽甘来日，方知苦是功”。在教学中如果某位同学的方法特别简单实用，就把这种方法叫“×××解法”，让这位同学好不自豪；另外我还采用目标激励法，我向学生提出目标要求和激励办法：会用一种解法的及格，二种的良好，三种以上的优秀。实践证明，学生一旦达到目标，就会从成功的喜悦中增强对化学的学习兴趣。教师再及时抓住机会给予表扬和鼓励。鼓励他们努力学习，不断提出新问题，解决新问题，并坚持不懈，定会逐步实现自己的目标。教师的一两次鼓励可能会成为中差生转化的起点，成为他们急起直追的动力。对于优等生，也会“更上一层楼”，最终实现自己的远期目标。

4 要求化学教师重视高中化学学习方法指导

4.1 学好化学的关键是实验，实验的核心是学会观察。一般的观察方法有：一是顺序观察法：按一定的顺序进行观察。二是特征观察法：根据现象的特征进行观察。三是对比观察法：对前后几次实验现象或实验数据的观察进行比较观摩。四是全面观察法：对现象进行全面的观察，了解观察对象的全貌。

4.2 学好化学的核心是分析，分析的重点是思路。一是分析化学过程的最基本方法，就是把复杂的问题层次化，把它化解为多个相互关联的“子过程”来研究。二是探明中间状态：有时阶段的划分并非易事，还必须探明决定化学现象从量变到质变的中间状态（或过程），正确分析化学过程的关键环节。三是理顺制约关系：有些综合实验题所述化学问题是诸多因素互相依存、互相制约的“综合效应”，要正确分析，就是全方位、多角度地进行观察和分析，从内在联系上把握规律、理顺关系，寻求解决方法。四是区分变化条件：化学问题都是在一定条件下发生发展的。条件变化了，化学过程也会随之而发生变化。在分析问题时，要特别注意区分条件变化而引起的化学过程的变化，避免把形同质异的问题混为一谈。

4.3 掌握化学双基，提高解决问题的效率。⑴注意观察生活中的各种现象，并争取用学到的知识予以初步解释；⑵通过课外书、电视、科教电影的观看来得到；⑶要重视实验现象、方法、装置、原理等的积累。

化学过程与途径的关系范文第3篇

现精选了2012年化学高考题作为例题解析，在2013年高考即将来临之际，以求对我们的广大考生有所帮助。

一、元素守恒法

质量守恒定律的内容，从宏观上阐述是：“参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和”；从微观领域阐述则是：“在一切化学反应中，反应前后原子的种类个数（物质的量）、原子质量前后没有变化，因此，质量守恒”。在一些多步复杂的化学过程中，虽然发生的化学反应多，但某些元素的物质的量始终没有发生变化，整个过程中元素守恒。

例题 （2012・四川理综化学卷13）向27。2 Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0。 5L，固体物质完全反应，生成NO和Cu（NO3）2。在所得溶液中加入1。0 mol/L 的NaOH溶液1。0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39。2 g。下列有关说法不正确的是

二、电子守恒法

电子守恒，是指在氧化还原反应中氧化剂得到电子总数跟还原剂失电子总数必须相等，表现在化合价上就有被氧化元素化合价升高的价数必定跟被还原元素化合价降低的价数相等。

例题 （2012・海南化学卷6）将0。195 g锌粉加入到200 mL的0。100 mol・L-1 MO2+溶液中，恰好完全反应，则还原产物可能是

巧解 根据得失电子守恒，可得：1 mol CH4～8 mol e-～4 mol Cl2，故若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），生成4 L Cl2；电解池通过的电量为1 L 22。4 L/mol×8×9。65×104C・mol-1=3。45×104C（题 中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算）。

三、电荷守恒法

化学过程与途径的关系范文第4篇

Abstract: In this paper the cement and concrete (negative temperature in winter concrete) under the condition of hydration mechanism, and put forward the concrete conditions of temperature negative construction ways.

关键词: 砼冬季施工;措施

Key words: concrete winter construction;the measures

中图分类号:TU742 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)20-0065-01

0引言

高寒地区冬季时间长,昼夜温差大,按常规的施工方法,冬季施工混凝土由于负温的作用,往往满足不了设计的要求,形成质量隐患,甚至出现事故,给国民经济带来损失,因此正确了解负温条件下混凝土的物理―力学性质和冬季施工方法就显得十分重要。

1水泥及砼(混凝土)在负温条件下的水化机理

1.1 砼早期受冻结构损坏的原因我们知道,冻结不仅能造成水泥水化临时中断,水泥结构局部或全部破坏,最主要的是使骨料粘结力减弱,损坏的原因有以下三点:①受冻时砼内部水的体积增大,形成固体结晶,这是生成内应力并造成骨料与水泥颗粒之间相对移动的起因;②水份从内部温度处向冷却面渗透,从而导致生成体及毛细管增大和结构局部松解;③在最低温的骨料四周形成冷的水层,影响砼中砂浆与粗骨料间的粘着力;据有关测定,当W/C= 0.45,温度在-2℃～20℃时,砼中含水率达5～20%,其余水仍长时间呈液体存在。

事实证明:W/C水灰比愈大,毛细管孔隙率与总孔隙率就愈大,砼的冻害就愈严重。负温的影响主要取决于结构的形成状态,即生成程度。水灰比越小,水泥石强度越高,与骨料粘结力越大,混凝土强度越高。

根据工程实践经验,可建立混凝土强度与水泥实际强度及灰水比等因素之间的线性经验公式:

f=a•f-a

式中f――混凝土强度,MPa;a、a――粗估聊回归系数(应根据所使用的水泥和粗、细骨料通过实验建立的灰水比与混凝土强度关系式来确定。若无上述实验统计资料,对碎石混凝土a=0.46,a=0.07,对卵石混凝土可取a=0.48,a=0.33);――灰水比;f――水泥28d抗压强度实测值,MPa。

在无法取得水泥实测强度时,可用下式计算:f=γ•f

式中f――水泥强度等级值,MPa;γ――水泥强度等级值的富余系数,该值应按各地区实际统计资料确定。一般取1.13。

1.2 水的因素①实际施工中往往W/C人为增大来使砼的和易性良好;②水泥水化所占的体积小于水与水泥未水化前实际体积之和,故在水化后出现了气孔;③砼在拌和、运输、浇筑中所混入的空气,不可能完全因振捣而驱出;④多于水化的水形成自由水,它是害处所在。

2负温对砼(混凝土)的影响分类

在砼结构尚未形成,拌和料依然是塑性状态的整体,固有的成份在外力的作用下可能有位移,由于负温作用的影响可使砼松懈,最后导致达不到高强密实的结构;当结构有些生成,抵制膨胀会出现内应力,同样可带来最后的强度下降;假使结构已经形成,即其时孔壁与毛细管孔均能抵制由于成形出现的压力,膨胀和应力于是不再发生,这种情况就要求砼在受冻前就得不低于必备的强度值。砼的密实度、孔隙率和孔隙构造、孔隙的充水程度是影响抗冻性的主要原因。低灰水比、迷失的混凝土和具有封闭孔隙的砼(如引气砼)抗冻性较高。掺入引气剂、减水剂和防冻剂可有效提高砼的抗冻性。

2.1 允许受冻临界强度问题据有关实际结果表明:一般不掺化学防冻、早强剂的砼,受冻临界强度应不低于50%RR28。

需要保养时间视W/C 而定:

W/C = 0.45～ 0.5温度20℃养护48小时

W/C = 0.6～ 0.7温度20℃养护72小时

W/C = 0.8～ 0.9温度20℃养护150小时

2.2 砼受冻的过程试验表明:马上受冻的砼,在0℃下10天内水化释放热为20℃时正常放热的59%,温度低于-10℃时新拌和砼热效应不再出现。在低温寒冷情况下生成的水化物具有高分散性且含有吸附水份,从中能生成大量的密实微晶物。随水泥水化渗入程度不同,温度条件变化及内应力存在状况,砼强度有时会下降。水在冰冻时体积胀大约9%左右,这就促使固相发生位移,结构酥松。消除这种状况的惟一方法是使用融化时重振工艺。砼许多性能如物理力学性能、耐久性等均不只受水化的化学过程决定,水化产物的物理结构同样很重要。早期受冻再融化的砼后期强度可下降40%,但此与化学过程进行无关,而主要是结构上受物理损害所影响。所以冬季施工时,要特别注意保温养护,以免混凝土早期受冻破坏。为了避免大体积结构中出现裂纹,应优先采用使中心部分砼边缘区迅速升温的方法,这在砼硬化阶段,可以造出适宜的热应力状态。对于体积不大的结构,外形复杂的结构,变断面的结构,为增加其抗裂性应先采用使整个结构都能保证受热的方法。

3负温条件下砼的施工途径

砼冬季施工方法,取决于工程的具体条件,如气温、工期、材料的性能、加热费用、保温材料的费用等。这就不存在适用于各种工程通用的某一种方法。概括起来有三种途径:①采用早强水泥与化学外加剂;②采用蓄热法;③采用加热法。

实际施工中,往往根据工程具体条件将两种或几种方法结合使用。目前国内采用最多的是化学外加剂与蓄热法结合使用,具有较好的技术经济效果,这里主要介绍这种方法:

外加剂的作用可获得多种效能:降低冰点,快速硬化,提高抗性及和易性。拌入抗冻剂以降低拌和水的冰点,促使在负温条件下,水泥仍能水化;拌入早强剂,加速水泥硬化速度,使之快硬、早强,在砼内温度降到零下之前已达到临界强度。

不同设计温度下常用抗冻外加剂用量可参照有关资料及产品说明书。当砼成型后,应采取保温的措施,可采用覆盖或搭棚升火保温,电热线加温或电热毯方法等,均可起到良好的效果。

化学过程与途径的关系范文第5篇

【关键词】 土壤 肥料

1.创新投入机制

土肥技术推广工作是一项社会公益性事业,培肥土壤是一项强农富民工程,政府、集体、个人都应积极投入。通过增加农技、土肥推广机构的事业经费投入,使农技推广机构和技术人员有实力从事推广工作,加快科技成果的转化速度;通过增加重大项目的研究、开发与推广经费,以推动技术推广工作蓬勃开展;进一步完善投入机制,广辟投资渠道,形成以财政资金为引导,以农民、企业等经营者投资为主体,以金融部门支持为依托,以社会资金及外资为补充的投入机制,增强土肥事业发展后劲。

2.研制新型化肥,改进施肥技术,提高化肥利用率

常规化肥利用率低带来高环境风险一直是影响农业发展的重要因素,世界各国都在积极探索提高肥料利用率的有效途径。当前以缓/控释肥料为代表的新型肥料成为研究与开发的热点。缓/控释肥料主要优点是养分释放与作物吸收同步,一次性施肥能够满足作物整个生长期的需要,减少肥料损失、提高肥料利用率,且对环境友好。众多专家预言,缓/控释肥料将是2l世纪肥料产业的重要发展方向。利用3S(GIS,GPS,RS)技术对农田养分精准管理和精准施肥技术在发达国家发展很快,按照田间每一操作单元上的具体条件,可以相应地调整投入物资的施入量,达到减少浪费、增加收入、保护农业资源和改善环境质量的目的。科技部2004年开始实施的“测土配方施肥”工程,因土因作物合理施肥,既可培肥改良土壤,又能提高肥料利用率,推动了农业的发展。

3.有机肥料使用安全性

通常认为有机肥料是安全的。一些西方发达国家的有机农业实践中,提倡使用有机肥料而拒绝化学肥料。国内在制定绿色食品的肥料标准中也规定只允许施用有机肥料和微生物肥料。然而,有机肥料与化学肥料一样,使用不当和过量施用,同样会带来硝酸盐淋失、温室气体排放等生态风险。因此,西方一些发达国家通过立法的形式控制和指导农田有机肥料的使用。我国是传统有机肥料使用大国,传统观点还是有机肥料多多益善,鼓励农民多施有机肥料,但却没有通过立法来控制和指导有机肥料的使用。近年来,我国有机肥料在城郊和保护地农业中出现无节制施用的现象,并且我国规模化养殖业迅速发展。畜禽粪便中重金属、抗生素等含量增加,有机肥料质量的安全性也存在隐患,因此,加强有机肥料安全性研究和管理已迫在眉睫。

4.土壤生物肥力培育

土壤生物肥力是指生活在土壤中的生物有机体促进和满足植物生长、繁殖和优良品质所需的营养需求的能力,并且这一生物学过程对土壤的物理学和化学过程可以产生积极影响。土壤生物是土壤中有生命的成分,对土壤扰动和污染反应极为敏感,土壤生物是评价土壤污染与扰动极其重要的指标。土壤的生物多样性及合理种群结构,在维持土壤生态系统平衡、土壤退化修复中亦具有十分重要的作用。土壤生物及其过程一旦受到严重干扰和损害,土壤养分转化循环的生物化学过程受阻,资源转化和利用效率下降,土壤退化和环境功能衰退,病虫害加剧,影响到土壤的持续利用及农业可持续发展。保护土壤生物和改善土壤生物肥力,是耕地质量保育和建设的基础与核心。

现代集约农业依赖于发展灌溉、大量投入农用化学品、发展机械化、高产品种、单一种植、提高用地强度等,对农田生态系统的干扰越来越强烈,导致土壤生物种群破坏、数量减少、生物多样性下降,工业排放“三废”大量进入农田污染土壤,加剧了这一过程。土壤生态系统遭到严重损伤。最近50年,全球约有30%的耕地严重退化,生产力急剧下降。土壤生物肥力的研究在国外越来越受到重视,认为土壤生物多样性和生物肥力是农业可持续发展的“根”。

5.开展长期土壤肥力监测与预警