第4章-土壤环境化学.ppt

第四章 土壤环境化学 内容提要： 掌握土壤的组成与性质，土壤的粒级与质地分组特性。 了解污染物在土壤-植物体系中迁移的特点、影响因素及作用机制。 掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性。 了解农药在土壤中的迁移原理与主要影响因素。 第一节 土壤的组成与性质 一、土壤组成 土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。 土壤矿物质 90% （土壤固体总质量） 土壤固相 土壤有机质 1％－10％（可耕土壤中约占5％，且绝大 部分在土壤表层）（土壤固体总质量） 土壤液相：指土壤中的水分及其水溶物。 土壤气相：指土壤中有无数的空隙充满空气，典型土壤约35%的 体积是充满空气的。 图4－1 土壤固、液、气相结构图 图4－2 自然土壤的综合剖面图 1.土壤矿物质 ※按成因类型可将土壤矿物分为两类：原生矿物和次生矿物. 原生矿物：各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变。（物理风化是一种机械崩解）。 次生矿物：大多数是由原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。0.25μm。 原生矿物 原生矿物主要有： 石英、长石类、云母类、辉石、角闪石橄榄石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等。其中前五种最常见。 岩石风化： 岩石风化主要分为三个历程：即氧化、水解和酸性水解。 岩石风化 以橄榄石为例，其化学组成为（Mg、Fe）SiO4，其中Fe （Ⅱ）可以氧化为Fe（Ⅲ）。 氧化： 2（Mg、Fe）SiO4（s）＋1/2O2（g）＋5H2O Fe2O3?3 H2O(s )＋Mg2SiO4（s）＋H4SiO4（aq） 岩石风化 水解： 2（Mg、Fe）SiO4（s）＋4H2O 2Mg2＋（aq） ＋4OH－（aq）＋Fe2SiO4（s）＋H4SiO4（aq） 酸性水解： 2（Mg、Fe）SiO4（s）＋4H＋ （aq） 2Mg2＋（aq）＋Fe2＋（aq）＋H4SiO4（aq） 土壤中最主要的原生矿物 土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类矿物、氧化物 类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。 （1）硅酸盐类矿物 长石类、云母类、辉石类和闪角石类等矿物，容易风化而释放出K、Na、Ca、Fe、Mg和Al等元素可供植物吸收，同时形成新的次生矿物。 （2）氧化物类矿物 石英(SiO2)、赤铁矿(Fe2O3)、金红石(TiO2) 、蓝晶石(Al2SiO5)等。 土壤中最主要的原生矿物 （3）硫化物类矿物 土壤中通常只有铁的硫化物，即黄铁矿和白铁矿，二者是同质异构物，分子式均为Fe2S，极易风化，成为土壤中硫元素的主要来源。 （4）磷酸盐类矿物 土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰石两种，其次是磷酸铁、铝以及其它磷的化合物，是土壤中无机磷的重要来源。 次生矿物 简单盐类 根据其性质与结构可分为三类 三氧化物类 次生铝硅酸盐类 次生铝硅酸盐类： 又称粘土矿物或粘粒矿物，可分为三大类， 即伊利石、蒙脱石 和高岭石。 薄片层状结构 重点、难点 伊利石（水云母）[(OH)4Ky(Al4?Fe4?Mg4?Mg6)(Si8-y?Aly)O20]，风化程度较低温带干旱地区的土壤中含量较多，粒径2μm，膨胀性小，具有较高的阳离子代换量，并富含钾（K2O4%-7%）。属2：1型晶格，两晶层之间通过K离子连接，晶格中硅铝原子可发生同晶取代，但不显著。 蒙脱石[Al4Si8O20(OH)4]，温带干旱地区土壤中含量较高。粒径1μm膨胀性大，阳离子代换量极高（80－100毫克当量/100克土）。吸水性强，但植物难以吸收，不利于植物生长。属2：1型晶格，晶层间主要靠弱的分子间力连接，同晶代换容易。 高岭石[Al4Si4O10(