环境化学 教学课件 ppt 作者 袁加程 主编第四章土壤环境化学.ppt

第四章 土壤环境化学 目录 第一节 土壤的组成与性质 土壤是由地壳岩石及矿物经过长期风化形成的。 在风化过程中，岩石、矿物变成碎屑（土壤母质），它们在生物及其遗骸、微生物作用下，通过腐殖质形成地表疏松层，它是陆生植物赖以生存的物质基础，是一切农业的基础，除可生产食物外，也是外界同化和代谢物及大部分污染物的承受体，是维持全球人口生存的重要因素。 一、土壤的组成 土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，即： 1．土壤固相 土壤中的固相物质主要包括土壤矿物质和土壤有机质 其中土壤矿物质占土壤固体总重量的90%以上，而土壤有机质占总重量的1％～10％（可耕土壤中约占5％，且绝大部分在土壤表层）。 （1）土壤矿物质 原生矿物——主要四类：硅酸盐类矿物、氧化物类 、矿物、硫化物类矿物、磷酸盐类矿物。 次生矿物——分为三类：简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸盐类。 （2）土壤有机质 是土壤中含碳有机物的总称，主要来源于动植物和微生物残体，可分为非腐殖物质和腐殖质两大类 。 2.土壤液相 指土壤中的水分及其水溶物。主要来自大气降水和灌溉。土壤水分既是植物养分的主要来源，也是进入土壤的各种污染物向其他圈层迁移的媒介。 3．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。 土壤中空气与大气差异： （1）不连续体系； （2）O2和CO2含量差异大； （3）CH4、H2S、H2和NH3等还原性气体； （4）污染物。 二、土壤的粒级分组与质地分组和各粒级的理化特性 1．土壤的粒级分组与各粒级的理化特性 土壤矿物质是以大小不同的颗粒状态存在的。不同粒径的土壤矿物质颗粒（土粒），其性质和成分都不一样。为了研究方便，按粒径的大小将土粒分为若干组，称为粒组或粒级，同组土粒的成分和性质基本一致，组间则有明显差异。 国际上粒级的划分标准及详细程度主要有三种不同的划分：即国际制、前苏联制和美国制，其划分情况见下表。 （1）石块和石砾 多为岩石碎块，直径大于1mm。土壤中含石块和石砾多时，其空隙过大，水分和养分易流失。 （2）砂砾 主要为原生矿物，大多为石英、长石、云母和角闪石等。其中以石英为主。粒径为1~0.05mm。空隙大，通气和透水性强，保水保肥能力弱，营养元素含量少。 （3）粉粒 是原生矿物和次生矿物的混合体，粒径为0.05~0.005mm。物理化学性质介于砂粒与粘粒之间。团聚、胶结性差，分散性强。保水保肥能力较好。 （4）黏粒 主要是次生矿物，粒径＜0.001mm。含黏粒多的土壤，营养元素含量丰富，团聚能力较强，有良好的保水保肥能力，但通气和透水性差。 三、土壤胶体的性质和土壤胶体的离子交换吸附 土壤具有吸收并保持固态、液态、气态物质的能力，称为土壤的吸附性（土壤保肥能力）。 土壤具有吸附性是由土壤本身的性质决定的，土壤中最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物，它们对污染物在土壤中的迁移、转化有重要的作用。土壤胶体以其巨大的比表面积、带电性等性质而使土壤具有吸附性。 1．土壤胶体的性质 （1）土壤胶体具有巨大的比表面和表面能 比表面积越大，表面能越大，胶体的吸附性越大。 （2）土壤胶体的电荷及电性 电荷的数目决定于土壤吸附离子的多少，而电荷的密度决定于离子被吸附的牢固程度。 土壤胶体微粒一般带负电荷，形成一个负离子层（决定电位离子层），其外部由于电性吸引而形成一个正离子层（反离子层或扩散层），即合称双电层。 （3）土壤胶体的凝聚性和分散性 土壤溶液中常见阳离子的凝聚能力顺序： Na+ ＜K+ ＜NH4+＜H+＜Mg2+＜Ca2+＜Al3+＜Fe3+ 影响土壤凝聚性能的主要因素有土壤胶体的电动电位和扩散层厚度。 2．土壤胶体的离子交换吸附 离子交换（或代换）：在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价交换。离子交换作用包括阳离子交换吸附作用和阴离子交换吸附作用。 （1）土壤胶体的阳离子交换吸附 土