.
⑥ 如圖為研究滲透作用的實驗裝置，實驗所用半透膜為玻璃紙，請回答下列問題：（1）漏斗內溶液（S1）和漏斗
（1）一般兩側溶液的濃度並不相等，因為液面高的一側形成的靜水壓，會阻止溶劑由低濃度一側向高濃度一側擴散，故兩者濃度關系仍是S1＞S2．
（2）圖中半透膜模擬成熟植物細胞的原生質層，從功能上，半透膜只是利用孔徑大小控制物質進出；原生質層是選擇透過性膜，靠能量和載體控制物質出入，具有生物活性，可以完成逆濃度梯度的主動運輸，原生質層由細胞膜和液泡膜以及這兩層膜之間的細胞質構成．
（3）①蔗糖分子不能通過半透膜，而KNO3能夠通過半透膜，滲透平衡時裝置X能出現液面差，裝置Y不能出現液面差．故滲透平衡時，X漏斗內的液面高於燒杯里的液面，Y漏斗內的液面等於燒杯里的液面．
②觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞發生質壁分離和復原現象，選潔凈的載玻片分別編號，在載玻片中央分別滴加蒸餾水，製作臨時裝片後觀察洋蔥表皮細胞的初始狀態．用低倍顯微鏡觀察到整個細胞呈現紫色，原因是紫色物質存在於占據了細胞大部分空間的液泡中．
③蔗糖分子不能透過原生質層，蔗糖溶液中的細胞質壁分離後不會自動復原，KNO3能被細胞吸收，導致細胞液和外界溶液的濃度差被消除，從而發生質壁分離自動復原的現象．
（4）上述實驗中最能體現兩種膜功能差異的實驗現象是KNO3溶液中的植物細胞質壁分離後會自動復原．
故答案為：
（1）S1＞S2
（2）原生質層細胞膜和液泡膜以及這兩層膜之間的細胞質
（3）①高於等於
②蒸餾水中央液泡
③發生質壁分離質壁分離後會自動復原
（4）KNO3溶液中的植物細胞質壁分離後會自動復原
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⑧ 淺層粘性土層的阻隔能力實驗研究
以北京地區單店、高安屯、梨園等地的粘性土為實驗研究對象。
一、粘性土滲透系數與土的密度、擊實次數之間的關系
為確定單店粉粘土、高安屯粉粘土、梨園粉粘土在最優含水量下的擊實功、土體密度、滲透系數三者之間關系，採用10-1型單層變體積擊實儀（擊實錘重2.5kg、落距30cm），每次往擊實儀中裝土600g進行不同次數的擊實。擊實後的土樣再拿去作土工試驗和滲透試驗，得到這些土在最優含水量下的擊實功、土體密度、滲透系數數值。經分析，這些土在最優含水量下的擊實功、土體密度、滲透系數三者之間關系如圖6-2和圖6-3。
由圖6-2和6-3可看出，上述三種土層在最優含水量下的干密度隨擊實功的增大而增大，滲透系數則隨擊實功的增大而減小。因此，將土夯實可有效地提高土的防滲能力。
圖6-2 土的密度與擊實功的關系曲線
圖6-3 土的滲透系數與擊實功關系曲線
二、淺層粘性土截污容量的試驗研究方法
（一）試驗研究思路
粘性土對污染質的阻隔或凈化主要是通過機械過濾、物理吸附、陽離子交換、化學反應、生物或生物化學作用來實現。因此，我們在研究粘性土的截污能力時，要研究機械過濾、物理吸附、陽離子交換作用和化學反應和生物或生物化學作用對垃圾污染物的綜合阻隔能力。具體研究思路是，在了解粘性土的物理性質和工程性質的情況下，把土體視為一個黑箱，只關注向該黑箱的輸入輸出因素及其參量之間的相互關系和變化規律，而對污染物在土中的過濾、吸附、陽離子交換等作用的具體方式、作用機制和強度、化學反應、生物或生物化學作用的具體作用機制等不予考慮。這樣便於在分析和解決問題時抓住主要矛盾，揭示問題的實質，研究結果實用。
（二）試驗研究方法
在上述思路的指導下，我們選用了北京地區有代表性的粘性土為研究對象；根據北京地區垃圾淋濾液中主要的污染組分，選用了COD、總氮、氨氮、電導率等幾種污染項目作為研究對象；為研究不同深度、不同厚度、不同密度土的滲透性能、阻隔能力等以及單位重土對土的污染質的截污能力等，製作了如圖6-4所示的系列淋濾試驗模型。
試驗操作和注意事項：①按原地質礦產部《土工試驗規程》，作土工試驗，測試土的物理和工程性質等參數；作擊實試驗，測試擊實後土的密度、容重、比重、滲透系數等參數。②根據上述試驗結果，分別向圖6-4所示的高強度塑料筒（共6個）中按不同的密度裝上，在此過程中，為預防土與塑料壁之間接觸不良或開裂所造成的影響，我們採用了在裝土之前向塑料筒邊壁上先塗抹一層凡士林的辦法，效果很好。③為真實地模擬垃圾滲濾液在土中的運移及研究粘性土的截污能力，我們採用填埋場滲濾液的原液來作系列淋濾凈化試驗。④由於土柱上的淋濾液向土中滲濾，再從土柱上的取樣孔中取出的水之間存在一個時間差，為避免這個時間差造成的誤差，我們在測試從土柱中取出的水的污染組分的同時，也測試土柱之上的淋濾液的相應成分的濃度，通過計算，消除誤差。⑤不同密度土的滲透試驗採用常規的滲透試驗方法。試驗時的實驗室溫度變化范圍用空調器控制在4℃以內，以避免由於熱脹冷縮過大帶來的誤差。由於粘性土中孔隙水滲流量特別小，為避免由於乾燥產生蒸發對觀測流量帶來的誤差，在實驗室安裝了加濕器，以保證室內濕度在90%以上。⑥土柱中水樣的採集採用真空負壓計，保證隨時取到水樣。土柱中淋濾水的污染組分由中國地質科學院水文地質專業測試中心測試。
圖6-4 土體截污能力淋濾試驗裝置
（三）截污容量的計算方法
計算截污容量，要確定凈化率R和截污值S這兩個參數。
（1）凈化率R。
城市垃圾地質環境影響調查評價方法
C原＝原狀滲濾液的濃度，C出＝滲濾液滲過土體後流出水的污染質的濃度。凈化率R是一個衡量粘性土對污染質凈化能力重要指標。當土對污染質的凈化率R=0%時，說明該土已經不再對污染質有凈化能力。在實際使用時，為更有效地保護環境，土不再對污染質有凈化能力的標准可根據具體情況而定，而不一定要求凈化率R=0%，我們認為R可以定在0～25%之間。
（2）截污值S。土的截污值S，指滲濾液經過土體後，留在土中的污染質的量。計算式為：
城市垃圾地質環境影響調查評價方法
V原＝滲濾液的體積為便於在工程實踐中的應用，我們引入單位重土截污值SD的概念，即用土的截污值S除以參與截污值S的土的重量W。計算式子為：
城市垃圾地質環境影響調查評價方法
S、SD單位分別為mg、mg/g。
（3）截污容量SDM的確定。單位重土截污值SD表明每單位重的土裡截留了多少重量的污染質，就同一種土來說，不一定就是一個定值，它的大小與滲濾液的性質、經過土的時間、土本身的性質等有關。對於同一種土來說，在一定時期內，對污染質的凈化作用並非是無限的。換句話說，到一定程度，土中污染質是要達到飽和的，這時，土的截污值為最大截污值或土的飽和截污值SDM，所累積的污染質的總量就是所謂的土的截污容量（用SDM來表示），它是一個主要與土的性質（土的顆粒組成、密實度、礦物成分、有機物成分、滲透性等）和間歇恢復時間有關的參量。
三、有效阻隔層足額厚度的計算
有效阻隔層足額厚度（Hz）的計算，涉及到有效阻隔層的阻隔能力即粘性土的截污容量SDM、填埋場垃圾的種類、填埋垃圾的密實度（孔隙率a）、填埋垃圾的厚度（HL）、垃圾滲濾液中污染物的濃度（C）和垃圾滲濾液量等參數。
一個垃圾填埋場的填埋容量是一定的，其所產生的污染物的總量也是一定的。按照截污容量的定義，當垃圾場下面有效阻隔層的土量一定時，在一定時期內，它對污染物的阻隔能力也是一定的，當垃圾場下面的有效阻隔層截污總量（SMt）大於或等於垃圾填埋場所產生的污染物的總量（SMw），即當SMt≥SMw時，此垃圾場的污染物不會遷移污染含水層中。當SMt=SMw時，計算得到的有效阻隔層厚度為臨界有效阻隔層足額厚度。這個臨界有效阻隔層足額厚度H：計算推導過程如下：
城市垃圾地質環境影響調查評價方法
式中：Wt＝有效阻隔層土的質量（kg）,SDM＝截污容量（kg/kg）,Dt＝有效阻隔層土的密度（kg/m3）,Vt＝有效阻隔層土的體積（m3）,St＝有效阻隔層土的面積（m2）,Hz＝有效阻隔層足額厚度為（m）。
由於填埋場垃圾中的污染物總量SMw的計算在世界各國都是一個難題，至今還未得到很好的解決。事實上，我們沒有必要計算填埋場垃圾中的污染物總量SMw，而只需計算垃圾處置場滲入阻隔層中的污染物總量S'Mw，即可。實際上，填埋場中的垃圾污染物在使用期滿封場後，其中的垃圾污染物不斷從有機固體物的降解中，進入垃圾滲濾液中來。同時，垃圾滲濾液中的有機污染物又在微生物的作用下不斷分解和轉化成為非污染物，因而有機污染物濃度隨時間的推移逐漸衰減。而其中的無機污染物也在不斷的化學反應下轉化成非污染物，無機污染物濃度隨時間的推移逐漸衰減（圖6-5），即填埋場滲濾液中的污染物（不論是有機污染物或是無機污染物）濃度在場地使用的初期往往是最高的。因此，我們在計算垃圾處置場滲入阻隔層中的污染物總量S'Mw時，為使所計算的有效阻隔層足額厚度在使用時放心，採用了非常保守的方法，用填埋場垃圾滲濾液最大濃度C與填埋場垃圾滲濾液體積的積作為垃圾處置場滲入阻隔層中的污染物總量S'Mw，而填埋場垃圾滲濾液體積等於填埋場垃圾的體積VL與垃圾孔隙率a的積。
所以：
城市垃圾地質環境影響調查評價方法
當SMt=S'Mw，時，Hz×St×Dt×SDM=HL×SL×a×C，則
城市垃圾地質環境影響調查評價方法
在上述（6-5）、（6-6）中，VL＝填埋垃圾的體積（m3）,SL＝填埋垃圾的面積（m2）,HL＝垃圾填埋厚度（m）,C＝填埋場垃圾滲濾液最大濃度（kg/m3）,a＝垃圾孔隙率（%），其餘同前。
圖6-5 某填埋場中污染物濃度隨時間的推移逐漸衰減規律
如圖6-6所示，設填埋場底下面有效阻隔層足額厚度為Hz，垃圾填埋厚度為HL，在對本區進行垃圾處置場區的選擇規劃時，在單位面積上，先假定SL=St=1，則（6-6）式變成：
城市垃圾地質環境影響調查評價方法
並且，根據北京市平原區現有負地形的一般深度和我們調查中的現有垃圾場的堆放或填埋厚度及機械挖掘的可能深度，我們可初步認為北京未來的垃圾填埋場填埋垃圾的厚度大約為12m，即HL=12m。
a＝填埋垃圾的孔隙率（%），根據城市垃圾的成分和壓實程度，其孔隙率通常取40%～52%。為便於計算，我們取45%。
把a=45%、HL=12m代入（6-7），則（6-7）式變成（6-8）：
城市垃圾地質環境影響調查評價方法
圖6-6 有效阻隔層足額厚度Hz的計算示意圖
四、粘性土層阻隔能力的實驗研究結果
根據前述實驗研究結果及相關資料的核查，北京地區的粘性土層的截污容量（SDM）、填埋場垃圾滲濾液的最大濃度C、有效阻隔層土的密度Dt等值及利用（6-8）式對有效阻隔層足額厚度Hz計算結果如表6-1。
五、認識和討論
歸納總結上述，可以得出下列初步認識：
（1）廢物處置場的襯墊層目的從「禁止滲濾液向地下水中滲漏」到「隔離污染物，可允許水進入地下水」的理念的轉變，為新的污染物隔離理論創新奠定了基礎。新的襯墊隔離理論來源於對地質隔離層中的物理、力學、化學和土壤微生物學性質等的正確認識和利用；由此，使傳統的處置場隔離理念得到了更新，墊層理論實現了突破。
表6-1 北京市平原區粘性土對垃圾污染物的阻隔能力
（2）粘性土隔離層既具有防滲作用，又具有截污作用。充分利用其截污作用，通過對隔離層截污容量的試驗研究、計算方法的探索，研究出了地質隔離層「截污容量」、「有效隔離層足額厚度」等新的表徵阻隔能力和特性的參數。理論推導和實際例子表明，其理論及計算方法是可靠和可行的。
（3）從Hz=5.4C/（Dt×SDM）計算式子看出，有效隔離層足額厚度Hz的計算確定是應用該理論的關鍵，而計算Hz需要的一個基本參數SD M的准確求取又很重要。本文用隔離層對COD及TDS的截污容量來分別代表有機或無機污染物的截污容量SDM，是在受現有實驗條件、測試技術等的限制和垃圾中的污染成分狀況出發作出的選擇；但有害廢物中的有害物質成分十分復雜，不同的隔離層對不同的污染成分的截污作用或截污能力是不一樣的，究竟用那種（些）污染成分的截污容量來代表廢物污染物的截污容量最合適，還要做大量的探索性研究工作。
（4）從Hz=5.4C/（Dt×SDM）計算式子還可看出，有效隔離層足額厚度與其密度Dt、截污容量SDM成反比，與滲濾液污染物濃度成正比，要使隔離層比較薄的地區能填埋處置廢物，有三種辦法：一是對垃圾進行分選，盡量減少廢物中的污染物；二是對隔離層夯實，增大密度Dt；三是增大隔離層的截污容量SDM。
（5）增加隔離層對垃圾污染物的凈化或截留能力即能增大隔離層的「截污容量」SDM的方法，為此，筆者已經作了較成功的系列性探索。這些方法有：①通過在隔離層中加入微生物菌液體，增強土壤微生物對污染物的降解作用；②在隔離層中按一定比例加入強吸附材料膨潤土；③在隔離層中按一定比例加入強吸附材料風化煤粉；④利用天然泥炭層作為隔離層。
⑨ 下圖是實驗室製取氧氣和二氧化碳的裝置圖，請根據要求回答問題： （1）寫出圖中帶序號儀器的名稱：①___
（1）通過觀察圖，不難發現①是試管，②是錐形瓶；
（2）A裝置是給固體加熱產生氣體的裝置，對於用固體和液體常溫下製取氣體的反應不適用，
A、高錳酸鉀是固體，制氧氣需要加熱，故A適用，
B、雙氧水即過氧化氫，是液體，二氧化錳是固體，故B不適用，
C、石灰石是固體，稀鹽酸是液體，故C不適用，
故答案選B、C；
（3）石灰石的主要成分是碳酸鈣，與鹽酸反應後生成氯化鈣、水和二氧化碳，故化學方程式為：CaCO 3 +2HCl=CaCl 2 +H 2 O+CO 2 ↑，由於二氧化碳是可溶於水的，通常不用排水集氣法，又因為二氧化碳的密度比空氣大，所以收集二氧化碳通常用向上排空氣法，故選F裝置；要檢驗二氧化碳是否收集滿了，可用燃著的木條放在集氣瓶口，如果熄滅，說明二氧化碳已經滿了，否則就沒有滿，這是利用二氧化碳不支持一般可燃物的燃燒，另外要注意不能把木條插到瓶內；
（4）C裝置適用於固液常溫型制氣體，如果用該裝置制氧氣，就應該用過氧化氫和二氧化錳來製取，故化學方程式為：2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑；如果該裝置反應速度過快，可以通過調節裝置上的分液漏斗開關，使進入的過氧化氫少一點，故答案選A；
（5）由於氧氣和二氧化碳都是無色無味的氣體，要區別氧氣和二氧化碳就要通過實驗，並且實驗現象要有明顯的不同，
A、燃著的木條，在氧氣中會燃燒更旺，在二氧化碳中會熄滅，故A可以，
B、紫色石蕊試液，石蕊是酸鹼指示劑，與氧氣不反應，由於二氧化碳能與水反應生成碳酸，碳酸呈酸性，能使石蕊變紅，現象不同，故B可選，
C、無色酚酞試液，是酸鹼指示劑，與氧氣不反應，即使遇到酸也不變色，都無明顯現象，故C不能鑒別，
D、澄清石灰水，與氧氣不反應，遇到二氧化碳會變渾濁，現象不同，故D可以用，
故答案選A、B、D．
故答案是：
（1）①試管②錐形瓶；（2）BC；
（3）CaCO 3 +2HCl=CaCl 2 +H 2 O+CO 2 ↑、F、用燃著的木條放在瓶口；
（4）2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑、A；
（5）ABD． |
⑩ 實驗Ⅱ 滲流槽剖面二維流實驗
一、實驗目的
1.觀察有入滲補給條件下潛水二維穩定流的滲流現象及特徵。
2.求降雨入滲強度W值，並和實測值進行比較。
3.求含水層的滲透系數K值。
二、實驗裝置
圖Ⅱ-1為二維滲流砂槽示意圖，其長為380cm，寬50cm，槽內裝有均勻的砂，頂部設有模擬降雨裝置，由轉子流量計（M）測定總降雨量。
砂槽的兩端裝有活動的溢水裝置，分別用來穩定河A和河B的水位，升、降可以控制兩側水位的高低，並通過進水閥門K控制供水水源。
圖Ⅱ-1 二維滲流實驗裝置示意圖
槽底和後壁面沿流向按一定間距設有多組測壓管（水平方向共24組，編號依次是A，B，C，…，W，X；每組鉛直斷面6個測點，編號依次為1，2，3，4，5，6）。用軟管連接測壓管孔和測壓管板，可以測定滲流場中144個點的測壓水頭。
三、實驗步驟
（1）領取量筒和秒錶。
（2）檢查並排除測壓管內可能存在的氣泡。
（3）觀察有入滲補給、兩河水位相等（HA＝HB）條件下，河間地塊分水嶺的位置及潛水面的形狀。
（4）測定向河流的排泄量（用體積法），以求得W值。
（5）由轉子流量計（M）讀降雨量QM。
（6）升降溢水裝置A或B，使HA>HB（高差不要太大），觀察測壓管水位變化及分水嶺移動情況，待穩定後記錄各測壓管讀數。
（7）重復步驟（4）和步驟（5）。
四、實驗成果
1.實驗數據記錄
含水層寬度B＝ cm，長度L＝ cm，面積A＝ cm2，底板高程Z0＝ cm。其他數據記入表Ⅱ-1，表Ⅱ-2，表Ⅱ-3。
2.數據計算（選擇合適的公式和數據進行計算，結果填入表Ⅱ-4）。
表Ⅱ-1 實驗Ⅱ綜合數據記錄表
表Ⅱ-2 實驗Ⅱ測壓水頭記錄表（HA>HB）
續表
表Ⅱ-3 實驗Ⅱ測壓水頭記錄表（HA＝HB）
註：表頭為測壓管編號，括弧內數據表示測點到坐標零點的距離；x以A河右壁為零點，Z以含水層底板為零點。
表Ⅱ-4 實驗Ⅱ數據計算成果表
3.在方格紙上繪制實測潛水面、計算潛水面以及剖面流網。
4.問題討論
（1）同一鉛直面上，各測壓管水頭是否相等？試用流網分析為什麼？
（2）分析計算的W值的誤差來源？
（3）進行步驟（6）時，假如使兩側河流水位高差很大時，滲流可能出現什麼現象？
（4）實驗裝置中A，B，…，W，X共24根測壓管沿流向布置；1～6的6根沿鉛直方向布置，表Ⅱ-2，表Ⅱ-3所記錄的測壓管讀數中，哪一排讀數的連線最接近潛水面？
（5）試分析計算的分水嶺位置a和觀測的分水嶺位置a數值不一致的原因。
（6）在以上計算中，選哪些斷面、哪些測壓管的數據，計算結果最符合實際？
五、試驗性實驗設計參考
（1）分段降雨條件下的剖面二維滲流實驗。調節降雨進水閥，形成分段降雨穩定入滲條件，觀察兩河水位相等條件下，河間地塊分水嶺位置、潛水面形狀、水頭分布及流網特徵等。
（2）河岸出滲面及地表徑流的觀測。調節降雨進水閥逐漸加大或減小降雨強度，觀察不同降雨條件下地表產流情況及河岸出滲面現象。
