第4章 土壤环境化学ppt课件.ppt

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1、第一节土壤的组成和性质一、土壤和土壤圈1、土壤是指地球陆地表面具有一定肥力且能生长植物的、有特殊组成成分、结构和功能的疏松层。2、土壤以不完全连续的状态存在于陆地表面，其总体称为土壤圈。土壤圈位于大气圈、水圈和岩石圈的交界处，覆盖在岩石圈上。二、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，它们的相对含量因时因地而异。土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。土壤矿物质占土壤的绝大部分，约占土壤固体总重量的90％以上。土壤有机质约占固体总重量的1％——10％，一般在可耕性土壤中约占5％，且绝大部分在土壤表层。土壤液相

2、是指土壤中水分及其水溶物。土壤中有无数孔隙充满空气，即土壤气相，典型土壤约有35％的体积是充满空气的孔隙。所以土壤具有疏松的结构（如图4—1）。图4-1土壤的三相结构图土壤土壤固相(占容积的50％)空隙矿物质(质量占固相总质量的>90％)有机质和生物（质量占固相总质量的1％～10％）土壤液相土壤气相土壤溶液和空气占土壤总体积的50％，且二者之间经常处于彼此消长的状态。图4——2土壤的剖面结构淋溶（leaching）：是指污染物随渗透水在土壤中沿土壤垂直剖面向下的运动，是污染物在水—土壤颗粒之间吸附—解吸或分配的一种综合行为

3、。淋溶层：是指由于淋溶作用使物质下移所经过的土层，也可称过滤层，是土壤中生物最活跃的一层，有机质大部分在这一层。最大淋溶深度：评价污染物淋溶性能的指标，是指土层中污染物的残留浓度为500ppb时，污染物所能达到的最大深度。原生矿物primaryminerals?岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改变。主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。土壤中1-0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物类、硅酸盐类（占岩浆岩质量的80％以上）。次生矿物secondarymine

4、rals?由原生矿物经化学风化形成。?化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。?分为三类：简单盐类——原生矿物化学风化的最终产物氧化物——硅酸盐矿物彻底风化后的产物次生铝硅酸盐类——伊利石、蒙脱石、高岭石二、土壤的组成1、土壤矿物质Si原子半径0.39埃硅氧四面体片tetrahedralsheet公用底角氧原子铝氢氧八面体中心孔径0.58埃Al离子半径0.57埃化学结构式[AlO6H6]-3H+H+H+H+H+H+铝氢氧八面体片公用上下两层氧原子形成片伊利石蒙脱石结晶构造示意图高岭石2、土壤有机质土壤有机质：土壤中含碳有

5、机化合物的总称。非腐殖质：如蛋白质、糖、有机酸等，占10%-15%。腐殖质：占85%-90%。腐殖质是地表分布最广的天然有机物，是动植物残体在土壤微生物的作用下，通过复杂的反应转化而成的暗色、无定形、难于分解、组成复杂的高分子有机物。包括：富里酸、胡敏酸、胡敏素。其中，富里酸溶于稀酸稀碱；胡敏酸只溶于稀碱，不溶于稀酸；胡敏素不被碱液提取。主要来源于大气降水、灌溉和地下水，土壤水分并非纯水，实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液，即土壤溶液。3、土壤水分1933年Joffe就将土壤溶液比喻成“土体的血液循环”。土壤溶液

6、是土壤与环境间物质交换的载体，是物质迁移与运动的基础，也是植物根系获取养分最基本的途径。由于土壤溶液与土壤固相构成了一动态平衡体系，因此，土壤溶液的组成在一定程度上反映了发生在土壤中的各种反应。土壤溶液的重要意义早已被人们所认识4、土壤空气与大气基本相似，主要成分：O2、N2、CO2不连续体系（土壤是相互隔离的多孔介质）含量差异：由于微生物和植物活动CO2含量比空气中高，O2低于空气中的更高的湿度，水蒸气的含量比大气中高得多有还原性气体和污染物CH4、H2、H2S、NH3几点差异二、粒级分组与质地分组（自学）1、土壤矿物质

7、的粒级划分土壤的机械组成（mechanicalcomposition)：土壤是由粗细不等的土壤颗粒物组成的，这种粗细不等的土粒按不同比例组合称为土壤的机械组成，又称为土壤质地（soiltexture）。2、各粒级的主要矿物成分和理化性质粒级不同，其化学成分有较大的差异。较细粒级中，钙、镁、磷、钾等元素含量增加。不同粒径土粒的化学组成（%）三、土壤吸附性土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物。1、土壤胶体的性质特性：有三个具有较大的比表面和表面能电性：呈现双电层凝聚性分散性双电层结构及扩散双电层模型三、土壤吸附性土壤胶

8、体的凝聚性和分散性2、土壤胶体的离子交换吸附（1）定义：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，称为离子交换。（2）阳离子交换吸附1）受等价交换和质量作用定律支配?2）阳离子交换能力的强弱与电荷数有关A.电荷数越高，阳离子交换能力就越强；B.同价离子中，半径