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第四章 土壤环境化学 第一节 土壤的组成与性质 教学目的与要求： 了解土壤的组成； 掌握土壤的粒级分组和质地分组。 教学重点、难点： 土壤的粒级分组和质地分组。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：土壤的组成有哪些？ 讨论：土壤不同的质地分组有什么异同？ 课堂练习、作业： 叙述我国土壤的粒级分组和质地分组分别是什么？ 本次课教学内容小结： 土壤环境尽管就在我们周围，但是我们要很好的了解它是比较复杂的，这缘于土壤本身的复杂性。我们这节课从土壤的组成着手，再谈到土壤的粒级分组和质地分组，然后又对照不同的分类方法，其目的是为了以后的学习有个大概的认识。 教 学 内 容 （讲稿） 简介：土壤圈的位置；两大功能：农业生产的基础，净化剂。 全球范围的土壤环境问题：1、酸化，碱化，污染；2、沙漠化（石漠化）；3、植被破坏；4、水土流失。 一、土壤的组成 土壤由固体、液体和气体组成： 土壤固体相（土壤矿物质、土壤有机质） 孔隙液相 （水分－溶液） 气相（空气）空气20～30%； 矿物质45%；水20～30%；有机体5% 土壤矿物质 土壤矿物质是岩石经过物理和化学风化的产物，主要元素 O、Si,Al、 Fe、C、Ca、K、Na、Mg、Ti、N、S、P等。 原生矿物 各种岩石受到程度不同的物理风化而来，未经化学风化的产物，化学组成和晶体结构没有改变。主要种类有： 硅酸盐类：长石 KAlSi3O8 云母K(Si3Al)Al2O10(OH)2 辉石(Mg,Fe)SiO3 角闪石(Mg,Fe)7(Si4O11)2(OH)2 橄榄石 (Mg,Fe)2SiO4等。 特点：大多不稳定，易风化。 氧化类：石英 SiO2 金红石 TiO2 赤铁矿 Fe2O3 特点：相当稳定，不易风化。 硫化物类：黄铁矿、白铁矿 FeS2 特点：极易风化，是土壤中硫元素主要来源。 磷酸盐类：氟磷石 Ca5(PO4)3F 氯磷灰石 Ca(PO4)3Cl 特点：易风化，是土壤中氟元素的主要来源。 例如：橄榄石的风化历程： 次生矿物 由原生矿物经化学风化后而转化形成新矿物，化学组成和晶体结构都有许改变。 简单盐类：方解石 CaCO3 白云石 （Ca,Mg）(CO3)2 石膏 CaSO4.2H2O 泻盐：MgSO4.7H2O 岩盐 NaCl 芒硝 Na2SO4.10H2O 三氧化物类：针铁矿Fe2O3.H2O 褐铁矿 2Fe2O3.3H2O 冰钻石 Al2O3.3H2O 次生硅酸盐类： 伊利石 Al0.66(OH)Si4O10 特点：粒径小于2μm，风化程度较低，膨胀性较小，富含钾（K2O），具有较高的阳离子代换量，晶格中的硅、铝原子可发生同晶取代，但不显著。 蒙脱石 Al2(OH)2Si4O10 特点：粒径小于1μm，阳离子代换量极高，晶格中的硅、铝原子易发生同晶取代；但它吸收的水分植物难以利用，不利于植物的生长。 高岭石 Al2(OH)4SiO5 特点：粒径较大，为0.1－5.0μm，膨胀性小，阳离子代换量也低，极少发生同晶取代。透水性好但保肥能力低。 (3) 土壤有机质 一般占固体质量的10％以下。 非腐殖质 不含N的有机化合物，如树脂、脂肪；含N的有机化合物，如蛋白质；灰分物质，植物体燃烧后的残余物质。 腐殖质 动植物残体在微生物作用下转变成难以分解的高分子有机化合物。 土壤水分 土壤中含水量约2.4×1023m3，不及水圈，含水总量的0.02% 毛细水 潜水 矿物结合水等形式存在 土壤水分的意义：土壤水分既是植物营养物的来源，也是污染物向其他圈层迁移的媒介 土壤水分存在的形式：土壤颗粒表面有很强的粘附力，土壤颗粒吸附的水分称吸着数层水分子，几乎不移动，结构与冰相似，不被植物吸收，对植物无效。超过颗粒吸引力范围以外的水分子借内聚力（水分子间的氢键）被保持在水膜中，外层的膜状水称内聚水或毛细管水，是植物生长的主要水源。 土壤空气 以O2、NH3 H2 CH4 NO2 CO等。 特性：不连续性，存在于土粒间隙之间； 湿度更高； O2少 ，CO2多，有机质