第6章土壤环境化学和污染化学课件.ppt

1.2 土壤的结构 分为三层， 腐殖质聚积区，叫做腐殖质层 位于地表最上端，该层受耕作、农业灌溉、施肥影响最大，厚度大约是20cm。 特点：土层疏松、多孔，干湿交替频繁，温度变化小，透气性良好，物质转化快，腐殖质等养分含量高，植物的根系主要集中在这一层。 黏土颗粒物沉积区，叫做淀积层 淀积层厚度大约是20～40cm 特点：黏粒沉积，土质紧密，孔隙度小，通气性差，透水性差，呈片状结构。该层是阻断水、无机盐和有机物向下扩散的重要层。 母质层 它受地表气候影响小，土质坚实，物质转化慢，土壤中含有的营养物质极少， 其他观点： 土壤是由腐殖质表层(A层)、淀积层(B层)、母质层(C层)和风化层(D)构成的。不同土层的物质组成和性质都有很大差异。 2 土壤的组成 (2) 土壤的组成 3 土壤的物理性质 3.1土壤黏粒矿物 由原生矿物经过风化作用生成的各种次生硅铝酸盐颗粒通常叫做黏土矿物。黏土矿物主要有高岭土H2Al2Si2O8·H2O、蒙脱石(AlFe)2Si8O20(OH)2、伊利石K2(Al2FeMg)Si8O20(OH、绿泥石(MgFe)[AlFe(Ⅲ)]2Si3O10(OH)8等等。 硅氧四面体（或简称四面体） ????四面体基本的结构是由一个硅离子（Si4+）和四个氧离子(O2-)所构成。其排列方式是以三个氧离子构成三角形为底，硅离子位于底部三个氧离子之上的中心低凹处，第四个氧则位于硅离子的顶部，恰恰把硅离子盖在氧离子的下面。 象这样的构造单位，如果连接相邻的三个氧离子的中心，可构成假想的四个三角形的面，硅离子位于这四个面的中心，所以我们称这种结构单位为硅氧四面体（或简称四面体）， 铝氧八面体（或简称八面体） 八面体基本的结构是由一个铝离子(Al3+)和六个氧(O2-)离子(或氢氧离子)所构成。六个氧离子（或氢氧离子）排列成两层，每层都由三个氧离子（或氢氧离子）排成三角形，但上层氧的位置与下层氧交错排列，铝离子位于两层氧的中心孔穴内。 象这样的构造单位，如果连接相邻的三个氧离子的中心，可构成假想的八个三角形的面，铝离子位于这八个面的中心，所以我们称这种单位为铝氧八面体（简称八面体）， 四面体片和八面体片 从化学上来看，四面体为(SiO4)4-，八面体为(AlO6)9-，它们都不是化合物，在它们形成硅酸盐粘土矿物之前，四面体和八面体分别各自聚合，聚合的结果，在水平方向上四面体通过共用底部氧的方式在平面两维方向上无限延伸，排列成近似六边形蜂窝状的四面体片（简称硅片）。硅片顶端的氧仍然带负电荷，硅片可用n(Si4O10)4-表示。 八面体在水平方向上相邻八面体通过共用两个氧离子的方式，在平面两维方向上无限延伸，排列成八面体片（简称铝片。铝片两层氧都有剩余的负电荷，铝片可用n(Al4O12)12-。 硅氧四面体在平面图上相互连接成硅片图形 铝氧八面体在平面上相互连接铝片图形 高岭石 埃洛石 蛭石 伊利石 绿泥石 3.2 土壤的电性 硅铝酸盐黏土矿物质是由上千个硅氧四面体层和铝氧八面体层交错叠合而成。 在土壤晶体中，存在着同晶置换作用，即组成矿物质的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。 在硅氧四面体中，硅离子半径为0.041nm，与它接近的铝离子(Al3+)半径为0.050nm。Al3+替换Si4+后，晶体中产生一个永久负电荷。 由于地壳的传热能力很差，每平方厘米地面在千年内从地球内部获得热量不超过226J，所以地热对土壤温度的影响极小。 土壤吸收这些热量以后，一部分用于它本身升温，一部分传递给其邻近土层。土壤对所吸收热量传导到邻近土层的性质称为导热性。 土壤组成不同其导热性也不同，固体部分的热导率最大，大约为0.84～2.5w·(m·K)-1，空气的热导率最小，大约为(2.301～2.343)×10-2w·(m·K)-1。，水的热导率大于空气，大约为(5.439～5.858)×10-1w·(m·K)-1。 所以当土壤干燥缺水时，土壤颗粒之间的土壤孔隙被空气占领，热导率减小；当土壤湿润时，土壤颗粒之间的孔隙被水分占领，热导率增高。 正是因为增加土壤湿度能够提高土壤导热性，所以在自然条件下，白天干燥的表土层温度比湿润表土的温度高，使得表土层的导热性强。白天吸收的热量容易传导到下层，使表层温度不容易升高，夜间下层温度又向上层传递以补充上层热量的散失，使表层温度下降也不至于过低，因而湿润土壤昼夜温差较小，有利于土壤微生物的生存和污染物的降解。 4 土壤的化学性质 4.1土壤的酸碱性 自然条件下土壤的酸碱性主要是由土壤盐基状况所支配，土壤的盐基状况决定于淋溶过程和复合盐基过程的相对强度。 4.1.1土壤的酸性 在多雨的自然条件下，降雨量大大超过蒸发量，土壤以及其母质的淋溶作用非常强烈，土壤