개념 한 쪽
토양 내 영양 물질은 다양한 화학적 형태와 미생물 반응을 통해 이동·전환되며, 특히 질소는 토양 내에서 유기형과 무기형 사이를 오가며 손실과 축적이 반복되는 핵심 원소라는 사실을 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「영양 물질의 이동」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 질소 형태와 존재 비율 판단 | 1 | 토양 내 유기질소 비중과 무기태 질소의 상대적 비율을 가리기 |
| 질소 전환 반응 조건 구별 | 1 | 질산화·탈질 등 전환 반응의 호기성·혐기성 조건을 구별하기 |
| 질산염의 물리화학적 특성 | 1 | 질산염의 이동성·끓임 처리 불가 같은 성질을 판별하기 |
토양 중 질소는 대부분 유기물 형태로 존재하며 표토층에서는 총질소의 90% 이상이 유기질소 형태로 저장된다는 점을 기억한다. 식물이 직접 흡수할 수 있는 무기태 질소는 전체 질소에서 매우 적은 비율을 차지하므로 식물 영양관리에 주의가 필요하다는 사실을 인지한다.
질소의 무기화(광물화)는 미생물이 유기물을 분해하면서 부수적으로 무기성 질소를 생성하는 과정이며, 이 과정이 식물 가용성 질소를 공급하는 주된 경로임을 이해한다. 반대로 질산화는 암모늄이 산소가 있는 조건에서 질산으로 산화되는 반응이고, 탈질은 질산이 질소가스 등으로 환원되는 반응으로 혐기성 조건에서 진행된다는 점을 명확히 구분한다.
질산이온(NO3-)은 음전하를 띠어 토양 입자에 잘 흡착되지 않으므로 이동성이 크고 용탈에 취약하다는 점을 숙지한다. 이로 인해 질소는 용탈이나 침식, 탈질 등으로 손실될 수 있으며, 물환경과 인체 영향과 연결될 수 있음을 파악한다.
토양 내에서 질소 거동은 다른 원소, 예컨대 인의 불용성 침전 형성과 대비하여 이해해야 한다. 인은 철·알루미늄 산화물과 불용성 침전물을 형성하는 반면, 질소는 이러한 침전 형태를 만들지 않으며 주로 수중 이동이나 기체 변환으로 사라지기 쉽다는 점을 구분한다.
문제 유형에서는 질소 형태별 존재 비율과 전환 조건을 묻는 경우가 많다. 예를 들어 보기에서 '탈질은 호기성 조건에서 일어난다'라고 주장하면 틀린 선택지로 판단한다. 또 다른 예로 질산염을 끓여 제거할 수 있다고 하면 휘발성 물질과 이온성 물질의 성질을 혼동한 것이므로 오답으로 본다. 질소 관련 문제는 '탈질=혐기성', '질산화=호기성', '질산염은 이온성·이동성 큼'을 핵심으로 삼아 소거한다.
다음 토양에서 질소의 순환에 대한 설명 중 맞는 것은?
정답 ④ · 토양 내 질소의 순환 과정을 살펴보면, 표토 부근의 토양에 존재하는 총질소의 90% 이상은 식물 잔재 등에서 유래한 유기질소 형태로 존재합니다. 무기질소인 질산이온은 음전하를 띠어 이동성이 매우 크며, 유기물이 무기화되어 질산으로 변환되는 과정을 광물화(무기화) 작용이라고 합니다.
토양 내 총질소의 90% 이상은 식물 잔해 등 유기물에서 유래한 유기질소 형태로 존재하며, 질산이온은 음이온으로 이동성이 크다.
토양 및 지하수내 질산염과 질소에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?
정답 ② · 문항은 질산염과 질소의 성질 및 인체·환경 영향에 관한 설명 중 옳지 않은 것을 묻고 있다. 질산염 농도가 높은 물은 영유아의 청색증을 유발할 수 있고, 질소는 토양·지하수계에서 미생물에 의해 산화·환원 반응을 거치며 지하수 내 아질산(NO2-) 함량은 일반적으로 소량이다.
질산염(NO3-)은 휘발성이 없어 끓여 제거할 수 없으며, 증발산 등에 의해 농축될 수 있으므로 ②가 옳지 않다.
토양 내 질소 및 순환에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ② · 문항은 토양 내 질소 순환에 관한 설명 중 잘못된 것을 찾으라는 문제이다. 질산성 질소의 탈질(질산염→질소가스)은 혐기성 조건에서 일어나므로 호기성 조건에서 일어난다는 설명은 잘못되었다.
질산성 질소의 환원은 호기성 조건이 아닌 혐기성 조건에서 일어나므로 ②번이 옳지 않다.
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