普考申論題
106年
[環保技術] 環境化學概要
第 一 題
📖 題組：
土壤為由不同粒徑大小的固體顆粒所組成，其組成分包含氣相、液相及固相三大部分，其中又以固相的組成分與吸附反應最為重要。請回答下列問題：
土壤為由不同粒徑大小的固體顆粒所組成，其組成分包含氣相、液相及固相三大部分，其中又以固相的組成分與吸附反應最為重要。請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請說明何謂土壤質地（soil texture）及土壤質地中礦物顆粒的種類與粒徑大小關係。（10 分）
思路引導 VIP
看到本題，應先明確定義「土壤質地」是指土壤中不同粒徑礦物顆粒（砂粒、坋粒、黏粒）的相對重量比例。接著，依據國際通用標準（如 USDA 美國農業部標準）精確列出這三種顆粒的粒徑範圍，並可結合題意，點出粒徑越小（如黏粒）比表面積越大，其吸附污染物的能力越強。
小題 (二)
土壤礦物中二氧化矽（SiO2）與氧化鋁（Al2O3）組合方式的差異，可分為 1：1 結構（如高嶺土（kaolinite））與 2：1 結構（如蒙脫石（montmorillonite）），請說明此兩種結構礦物對重金屬吸附能力的差異及可能原因。（8 分）
思路引導 VIP
看到比較 1:1 與 2:1 黏土礦物，應直覺聯想其「同晶置換程度」、「層間鍵結」與「比表面積」這三大微觀結構差異。接著將這些晶體特徵連結至巨觀的「陽離子交換容量（CEC）」，即可順利推導出兩者對帶正電重金屬離子吸附能力的強弱與背後機制。
小題 (三)
一般微生物與土壤顆粒的表面多為負電荷，但多數土壤微生物仍能附著於土壤顆粒表面生長，請說明土壤微生物附著於土壤顆粒表面的可能機制。（7 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應立刻聯想到「同性相斥」的靜電障礙，思考如何克服此化學能障。解題關鍵在於引入環境化學中的「陽離子橋接效應」，以及生物學上微生物分泌的「胞外聚合物（EPS）」與物理性的「凡得瓦力」，說明兩者如何產生跨越排斥力的鍵結。