.
⑥ 如图为研究渗透作用的实验装置，实验所用半透膜为玻璃纸，请回答下列问题：（1）漏斗内溶液（S1）和漏斗
（1）一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散，故两者浓度关系仍是S1＞S2．
（2）图中半透膜模拟成熟植物细胞的原生质层，从功能上，半透膜只是利用孔径大小控制物质进出；原生质层是选择透过性膜，靠能量和载体控制物质出入，具有生物活性，可以完成逆浓度梯度的主动运输，原生质层由细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质构成．
（3）①蔗糖分子不能通过半透膜，而KNO3能够通过半透膜，渗透平衡时装置X能出现液面差，装置Y不能出现液面差．故渗透平衡时，X漏斗内的液面高于烧杯里的液面，Y漏斗内的液面等于烧杯里的液面．
②观察洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离和复原现象，选洁净的载玻片分别编号，在载玻片中央分别滴加蒸馏水，制作临时装片后观察洋葱表皮细胞的初始状态．用低倍显微镜观察到整个细胞呈现紫色，原因是紫色物质存在于占据了细胞大部分空间的液泡中．
③蔗糖分子不能透过原生质层，蔗糖溶液中的细胞质壁分离后不会自动复原，KNO3能被细胞吸收，导致细胞液和外界溶液的浓度差被消除，从而发生质壁分离自动复原的现象．
（4）上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是KNO3溶液中的植物细胞质壁分离后会自动复原．
故答案为：
（1）S1＞S2
（2）原生质层细胞膜和液泡膜以及这两层膜之间的细胞质
（3）①高于等于
②蒸馏水中央液泡
③发生质壁分离质壁分离后会自动复原
（4）KNO3溶液中的植物细胞质壁分离后会自动复原
⑦ 高一生物必修1试题，物理必修2试题
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⑧ 浅层粘性土层的阻隔能力实验研究
以北京地区单店、高安屯、梨园等地的粘性土为实验研究对象。
一、粘性土渗透系数与土的密度、击实次数之间的关系
为确定单店粉粘土、高安屯粉粘土、梨园粉粘土在最优含水量下的击实功、土体密度、渗透系数三者之间关系，采用10-1型单层变体积击实仪（击实锤重2.5kg、落距30cm），每次往击实仪中装土600g进行不同次数的击实。击实后的土样再拿去作土工试验和渗透试验，得到这些土在最优含水量下的击实功、土体密度、渗透系数数值。经分析，这些土在最优含水量下的击实功、土体密度、渗透系数三者之间关系如图6-2和图6-3。
由图6-2和6-3可看出，上述三种土层在最优含水量下的干密度随击实功的增大而增大，渗透系数则随击实功的增大而减小。因此，将土夯实可有效地提高土的防渗能力。
图6-2 土的密度与击实功的关系曲线
图6-3 土的渗透系数与击实功关系曲线
二、浅层粘性土截污容量的试验研究方法
（一）试验研究思路
粘性土对污染质的阻隔或净化主要是通过机械过滤、物理吸附、阳离子交换、化学反应、生物或生物化学作用来实现。因此，我们在研究粘性土的截污能力时，要研究机械过滤、物理吸附、阳离子交换作用和化学反应和生物或生物化学作用对垃圾污染物的综合阻隔能力。具体研究思路是，在了解粘性土的物理性质和工程性质的情况下，把土体视为一个黑箱，只关注向该黑箱的输入输出因素及其参量之间的相互关系和变化规律，而对污染物在土中的过滤、吸附、阳离子交换等作用的具体方式、作用机制和强度、化学反应、生物或生物化学作用的具体作用机制等不予考虑。这样便于在分析和解决问题时抓住主要矛盾，揭示问题的实质，研究结果实用。
（二）试验研究方法
在上述思路的指导下，我们选用了北京地区有代表性的粘性土为研究对象；根据北京地区垃圾淋滤液中主要的污染组分，选用了COD、总氮、氨氮、电导率等几种污染项目作为研究对象；为研究不同深度、不同厚度、不同密度土的渗透性能、阻隔能力等以及单位重土对土的污染质的截污能力等，制作了如图6-4所示的系列淋滤试验模型。
试验操作和注意事项：①按原地质矿产部《土工试验规程》，作土工试验，测试土的物理和工程性质等参数；作击实试验，测试击实后土的密度、容重、比重、渗透系数等参数。②根据上述试验结果，分别向图6-4所示的高强度塑料筒（共6个）中按不同的密度装上，在此过程中，为预防土与塑料壁之间接触不良或开裂所造成的影响，我们采用了在装土之前向塑料筒边壁上先涂抹一层凡士林的办法，效果很好。③为真实地模拟垃圾渗滤液在土中的运移及研究粘性土的截污能力，我们采用填埋场渗滤液的原液来作系列淋滤净化试验。④由于土柱上的淋滤液向土中渗滤，再从土柱上的取样孔中取出的水之间存在一个时间差，为避免这个时间差造成的误差，我们在测试从土柱中取出的水的污染组分的同时，也测试土柱之上的淋滤液的相应成分的浓度，通过计算，消除误差。⑤不同密度土的渗透试验采用常规的渗透试验方法。试验时的实验室温度变化范围用空调器控制在4℃以内，以避免由于热胀冷缩过大带来的误差。由于粘性土中孔隙水渗流量特别小，为避免由于干燥产生蒸发对观测流量带来的误差，在实验室安装了加湿器，以保证室内湿度在90%以上。⑥土柱中水样的采集采用真空负压计，保证随时取到水样。土柱中淋滤水的污染组分由中国地质科学院水文地质专业测试中心测试。
图6-4 土体截污能力淋滤试验装置
（三）截污容量的计算方法
计算截污容量，要确定净化率R和截污值S这两个参数。
（1）净化率R。
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
C原＝原状渗滤液的浓度，C出＝渗滤液渗过土体后流出水的污染质的浓度。净化率R是一个衡量粘性土对污染质净化能力重要指标。当土对污染质的净化率R=0%时，说明该土已经不再对污染质有净化能力。在实际使用时，为更有效地保护环境，土不再对污染质有净化能力的标准可根据具体情况而定，而不一定要求净化率R=0%，我们认为R可以定在0～25%之间。
（2）截污值S。土的截污值S，指渗滤液经过土体后，留在土中的污染质的量。计算式为：
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
V原＝渗滤液的体积为便于在工程实践中的应用，我们引入单位重土截污值SD的概念，即用土的截污值S除以参与截污值S的土的重量W。计算式子为：
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
S、SD单位分别为mg、mg/g。
（3）截污容量SDM的确定。单位重土截污值SD表明每单位重的土里截留了多少重量的污染质，就同一种土来说，不一定就是一个定值，它的大小与渗滤液的性质、经过土的时间、土本身的性质等有关。对于同一种土来说，在一定时期内，对污染质的净化作用并非是无限的。换句话说，到一定程度，土中污染质是要达到饱和的，这时，土的截污值为最大截污值或土的饱和截污值SDM，所累积的污染质的总量就是所谓的土的截污容量（用SDM来表示），它是一个主要与土的性质（土的颗粒组成、密实度、矿物成分、有机物成分、渗透性等）和间歇恢复时间有关的参量。
三、有效阻隔层足额厚度的计算
有效阻隔层足额厚度（Hz）的计算，涉及到有效阻隔层的阻隔能力即粘性土的截污容量SDM、填埋场垃圾的种类、填埋垃圾的密实度（孔隙率a）、填埋垃圾的厚度（HL）、垃圾渗滤液中污染物的浓度（C）和垃圾渗滤液量等参数。
一个垃圾填埋场的填埋容量是一定的，其所产生的污染物的总量也是一定的。按照截污容量的定义，当垃圾场下面有效阻隔层的土量一定时，在一定时期内，它对污染物的阻隔能力也是一定的，当垃圾场下面的有效阻隔层截污总量（SMt）大于或等于垃圾填埋场所产生的污染物的总量（SMw），即当SMt≥SMw时，此垃圾场的污染物不会迁移污染含水层中。当SMt=SMw时，计算得到的有效阻隔层厚度为临界有效阻隔层足额厚度。这个临界有效阻隔层足额厚度H：计算推导过程如下：
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
式中：Wt＝有效阻隔层土的质量（kg）,SDM＝截污容量（kg/kg）,Dt＝有效阻隔层土的密度（kg/m3）,Vt＝有效阻隔层土的体积（m3）,St＝有效阻隔层土的面积（m2）,Hz＝有效阻隔层足额厚度为（m）。
由于填埋场垃圾中的污染物总量SMw的计算在世界各国都是一个难题，至今还未得到很好的解决。事实上，我们没有必要计算填埋场垃圾中的污染物总量SMw，而只需计算垃圾处置场渗入阻隔层中的污染物总量S'Mw，即可。实际上，填埋场中的垃圾污染物在使用期满封场后，其中的垃圾污染物不断从有机固体物的降解中，进入垃圾渗滤液中来。同时，垃圾渗滤液中的有机污染物又在微生物的作用下不断分解和转化成为非污染物，因而有机污染物浓度随时间的推移逐渐衰减。而其中的无机污染物也在不断的化学反应下转化成非污染物，无机污染物浓度随时间的推移逐渐衰减（图6-5），即填埋场渗滤液中的污染物（不论是有机污染物或是无机污染物）浓度在场地使用的初期往往是最高的。因此，我们在计算垃圾处置场渗入阻隔层中的污染物总量S'Mw时，为使所计算的有效阻隔层足额厚度在使用时放心，采用了非常保守的方法，用填埋场垃圾渗滤液最大浓度C与填埋场垃圾渗滤液体积的积作为垃圾处置场渗入阻隔层中的污染物总量S'Mw，而填埋场垃圾渗滤液体积等于填埋场垃圾的体积VL与垃圾孔隙率a的积。
所以：
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
当SMt=S'Mw，时，Hz×St×Dt×SDM=HL×SL×a×C，则
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
在上述（6-5）、（6-6）中，VL＝填埋垃圾的体积（m3）,SL＝填埋垃圾的面积（m2）,HL＝垃圾填埋厚度（m）,C＝填埋场垃圾渗滤液最大浓度（kg/m3）,a＝垃圾孔隙率（%），其余同前。
图6-5 某填埋场中污染物浓度随时间的推移逐渐衰减规律
如图6-6所示，设填埋场底下面有效阻隔层足额厚度为Hz，垃圾填埋厚度为HL，在对本区进行垃圾处置场区的选择规划时，在单位面积上，先假定SL=St=1，则（6-6）式变成：
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
并且，根据北京市平原区现有负地形的一般深度和我们调查中的现有垃圾场的堆放或填埋厚度及机械挖掘的可能深度，我们可初步认为北京未来的垃圾填埋场填埋垃圾的厚度大约为12m，即HL=12m。
a＝填埋垃圾的孔隙率（%），根据城市垃圾的成分和压实程度，其孔隙率通常取40%～52%。为便于计算，我们取45%。
把a=45%、HL=12m代入（6-7），则（6-7）式变成（6-8）：
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
图6-6 有效阻隔层足额厚度Hz的计算示意图
四、粘性土层阻隔能力的实验研究结果
根据前述实验研究结果及相关资料的核查，北京地区的粘性土层的截污容量（SDM）、填埋场垃圾渗滤液的最大浓度C、有效阻隔层土的密度Dt等值及利用（6-8）式对有效阻隔层足额厚度Hz计算结果如表6-1。
五、认识和讨论
归纳总结上述，可以得出下列初步认识：
（1）废物处置场的衬垫层目的从“禁止渗滤液向地下水中渗漏”到“隔离污染物，可允许水进入地下水”的理念的转变，为新的污染物隔离理论创新奠定了基础。新的衬垫隔离理论来源于对地质隔离层中的物理、力学、化学和土壤微生物学性质等的正确认识和利用；由此，使传统的处置场隔离理念得到了更新，垫层理论实现了突破。
表6-1 北京市平原区粘性土对垃圾污染物的阻隔能力
（2）粘性土隔离层既具有防渗作用，又具有截污作用。充分利用其截污作用，通过对隔离层截污容量的试验研究、计算方法的探索，研究出了地质隔离层“截污容量”、“有效隔离层足额厚度”等新的表征阻隔能力和特性的参数。理论推导和实际例子表明，其理论及计算方法是可靠和可行的。
（3）从Hz=5.4C/（Dt×SDM）计算式子看出，有效隔离层足额厚度Hz的计算确定是应用该理论的关键，而计算Hz需要的一个基本参数SD M的准确求取又很重要。本文用隔离层对COD及TDS的截污容量来分别代表有机或无机污染物的截污容量SDM，是在受现有实验条件、测试技术等的限制和垃圾中的污染成分状况出发作出的选择；但有害废物中的有害物质成分十分复杂，不同的隔离层对不同的污染成分的截污作用或截污能力是不一样的，究竟用那种（些）污染成分的截污容量来代表废物污染物的截污容量最合适，还要做大量的探索性研究工作。
（4）从Hz=5.4C/（Dt×SDM）计算式子还可看出，有效隔离层足额厚度与其密度Dt、截污容量SDM成反比，与渗滤液污染物浓度成正比，要使隔离层比较薄的地区能填埋处置废物，有三种办法：一是对垃圾进行分选，尽量减少废物中的污染物；二是对隔离层夯实，增大密度Dt；三是增大隔离层的截污容量SDM。
（5）增加隔离层对垃圾污染物的净化或截留能力即能增大隔离层的“截污容量”SDM的方法，为此，笔者已经作了较成功的系列性探索。这些方法有：①通过在隔离层中加入微生物菌液体，增强土壤微生物对污染物的降解作用；②在隔离层中按一定比例加入强吸附材料膨润土；③在隔离层中按一定比例加入强吸附材料风化煤粉；④利用天然泥炭层作为隔离层。
⑨ 下图是实验室制取氧气和二氧化碳的装置图，请根据要求回答问题： （1）写出图中带序号仪器的名称：①___
（1）通过观察图，不难发现①是试管，②是锥形瓶；
（2）A装置是给固体加热产生气体的装置，对于用固体和液体常温下制取气体的反应不适用，
A、高锰酸钾是固体，制氧气需要加热，故A适用，
B、双氧水即过氧化氢，是液体，二氧化锰是固体，故B不适用，
C、石灰石是固体，稀盐酸是液体，故C不适用，
故答案选B、C；
（3）石灰石的主要成分是碳酸钙，与盐酸反应后生成氯化钙、水和二氧化碳，故化学方程式为：CaCO 3 +2HCl=CaCl 2 +H 2 O+CO 2 ↑，由于二氧化碳是可溶于水的，通常不用排水集气法，又因为二氧化碳的密度比空气大，所以收集二氧化碳通常用向上排空气法，故选F装置；要检验二氧化碳是否收集满了，可用燃着的木条放在集气瓶口，如果熄灭，说明二氧化碳已经满了，否则就没有满，这是利用二氧化碳不支持一般可燃物的燃烧，另外要注意不能把木条插到瓶内；
（4）C装置适用于固液常温型制气体，如果用该装置制氧气，就应该用过氧化氢和二氧化锰来制取，故化学方程式为：2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑；如果该装置反应速度过快，可以通过调节装置上的分液漏斗开关，使进入的过氧化氢少一点，故答案选A；
（5）由于氧气和二氧化碳都是无色无味的气体，要区别氧气和二氧化碳就要通过实验，并且实验现象要有明显的不同，
A、燃着的木条，在氧气中会燃烧更旺，在二氧化碳中会熄灭，故A可以，
B、紫色石蕊试液，石蕊是酸碱指示剂，与氧气不反应，由于二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸呈酸性，能使石蕊变红，现象不同，故B可选，
C、无色酚酞试液，是酸碱指示剂，与氧气不反应，即使遇到酸也不变色，都无明显现象，故C不能鉴别，
D、澄清石灰水，与氧气不反应，遇到二氧化碳会变浑浊，现象不同，故D可以用，
故答案选A、B、D．
故答案是：
（1）①试管②锥形瓶；（2）BC；
（3）CaCO 3 +2HCl=CaCl 2 +H 2 O+CO 2 ↑、F、用燃着的木条放在瓶口；
（4）2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑、A；
（5）ABD． |
⑩ 实验Ⅱ 渗流槽剖面二维流实验
一、实验目的
1.观察有入渗补给条件下潜水二维稳定流的渗流现象及特征。
2.求降雨入渗强度W值，并和实测值进行比较。
3.求含水层的渗透系数K值。
二、实验装置
图Ⅱ-1为二维渗流砂槽示意图，其长为380cm，宽50cm，槽内装有均匀的砂，顶部设有模拟降雨装置，由转子流量计（M）测定总降雨量。
砂槽的两端装有活动的溢水装置，分别用来稳定河A和河B的水位，升、降可以控制两侧水位的高低，并通过进水阀门K控制供水水源。
图Ⅱ-1 二维渗流实验装置示意图
槽底和后壁面沿流向按一定间距设有多组测压管（水平方向共24组，编号依次是A，B，C，…，W，X；每组铅直断面6个测点，编号依次为1，2，3，4，5，6）。用软管连接测压管孔和测压管板，可以测定渗流场中144个点的测压水头。
三、实验步骤
（1）领取量筒和秒表。
（2）检查并排除测压管内可能存在的气泡。
（3）观察有入渗补给、两河水位相等（HA＝HB）条件下，河间地块分水岭的位置及潜水面的形状。
（4）测定向河流的排泄量（用体积法），以求得W值。
（5）由转子流量计（M）读降雨量QM。
（6）升降溢水装置A或B，使HA>HB（高差不要太大），观察测压管水位变化及分水岭移动情况，待稳定后记录各测压管读数。
（7）重复步骤（4）和步骤（5）。
四、实验成果
1.实验数据记录
含水层宽度B＝ cm，长度L＝ cm，面积A＝ cm2，底板高程Z0＝ cm。其他数据记入表Ⅱ-1，表Ⅱ-2，表Ⅱ-3。
2.数据计算（选择合适的公式和数据进行计算，结果填入表Ⅱ-4）。
表Ⅱ-1 实验Ⅱ综合数据记录表
表Ⅱ-2 实验Ⅱ测压水头记录表（HA>HB）
续表
表Ⅱ-3 实验Ⅱ测压水头记录表（HA＝HB）
注：表头为测压管编号，括号内数据表示测点到坐标零点的距离；x以A河右壁为零点，Z以含水层底板为零点。
表Ⅱ-4 实验Ⅱ数据计算成果表
3.在方格纸上绘制实测潜水面、计算潜水面以及剖面流网。
4.问题讨论
（1）同一铅直面上，各测压管水头是否相等？试用流网分析为什么？
（2）分析计算的W值的误差来源？
（3）进行步骤（6）时，假如使两侧河流水位高差很大时，渗流可能出现什么现象？
（4）实验装置中A，B，…，W，X共24根测压管沿流向布置；1～6的6根沿铅直方向布置，表Ⅱ-2，表Ⅱ-3所记录的测压管读数中，哪一排读数的连线最接近潜水面？
（5）试分析计算的分水岭位置a和观测的分水岭位置a数值不一致的原因。
（6）在以上计算中，选哪些断面、哪些测压管的数据，计算结果最符合实际？
五、试验性实验设计参考
（1）分段降雨条件下的剖面二维渗流实验。调节降雨进水阀，形成分段降雨稳定入渗条件，观察两河水位相等条件下，河间地块分水岭位置、潜水面形状、水头分布及流网特征等。
（2）河岸出渗面及地表径流的观测。调节降雨进水阀逐渐加大或减小降雨强度，观察不同降雨条件下地表产流情况及河岸出渗面现象。
