第四章土壤环境化学

土壤环境化学
土壤环境化学是研究土壤中化学元素、化学反应和化学过程的学科。

土壤是地球上最重要的自然资源之一，它不仅是植物生长的基础，也是生态系统的重要组成部分。

因此，了解土壤环境化学对于保护土壤资源、提高农业生产和维护生态平衡具有重要意义。

土壤中的化学元素是土壤环境化学的重要研究内容之一。

土壤中的化学元素包括有机元素和无机元素。

有机元素主要来自于植物和动物的残体，而无机元素则来自于岩石、土壤和大气等。

土壤中的化学元素对于植物生长和土壤肥力有着重要的影响。

例如，氮、磷、钾等元素是植物生长所必需的营养元素，而铁、锰、铜、锌等微量元素则对植物生长和发育有着重要的作用。

土壤中的化学反应和化学过程也是土壤环境化学的重要研究内容。

土壤中的化学反应和化学过程包括酸碱反应、氧化还原反应、络合反应、离子交换等。

这些反应和过程对土壤的肥力、酸碱度、微生物活动等都有着重要的影响。

例如，土壤的酸碱度对于植物生长和土壤微生物的生长和活动都有着重要的影响。

土壤中的氧化还原反应则对土壤中的有机物质分解和微生物代谢有着重要的作用。

土壤环境化学的研究对于保护土壤资源、提高农业生产和维护生态平衡具有重要意义。

通过研究土壤中的化学元素、化学反应和化学过程，可以制定科学的土壤管理措施，提高土壤肥力和农业生产效益。

同时，也可以减少土壤污染和土地退化，保护生态环境。

因此，
加强土壤环境化学的研究和应用，对于实现可持续发展具有重要的意义。

第四章土壤环境化学名词术语1.土壤化学组成（Chemical composition of soil）指构成土壤的各种化学物质的种类和比例，土壤的化学组成包括①土壤矿物质：包括原生矿物和次生矿物；②土壤有机质，主要源于动植物和微生物残体，包括非腐殖物质和腐殖质；③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；④土壤中的空气。

2.土壤反应（Soil reaction）土壤酸碱性质的量度。

取决于土壤中氢离子浓度的大小，以pH值表示。

氢离子浓度高时，土壤呈酸性反应。

反之，呈碱性反应。

3.盐基饱和度（Base saturation percentage of soil）指土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数，与土壤母质、气候等因素有关4.土壤吸附（Soil adsorption）指土壤矿物质、土壤胶体和土壤有机质通过各种物理化学作用力对外源物质的结合。

土壤吸附能降低污染物的扩散系数，影响其生物可利用性，从而影响污染物在土壤中的行为和生态风险。

5.土壤络合（Soil complex）指土壤中，一些配位体通过配位键结合与进入土壤的物质结合而形成复杂的分子或离子，从而影响土壤中污染物的迁移和转化行为。

6.土壤退化（Soil degradation）又称土壤衰弱，是指土壤肥力衰退导致生产力下降的过程。

是土壤环境和土壤理化性状恶化的综合表征，包括有机质含量下降、营养元素减少、土壤结构遭到破坏、土壤侵蚀，土层变浅，土体板结、土壤盐化、酸化、沙化等。

其中，有机质下降，是土壤退化的主要标志。

在干旱、半干旱地区，原来稀疏的植被受破坏，土壤沙化，就是严重的土壤退化现象。

7.土壤污染源(Soil contaminant source)造成土壤污染的污染物来源，主要为工业和城市的废废弃物堆放、农业用的化肥及农药、污水直接排放、受污染的地表径流、大气沉降、以及放射性物质和有害微生物等。

8.土壤酸化(Soil acidification)土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减少的过程，它又是一种重要的土壤退化形式，对区域食物安全、环境质量及人畜健康产生明显负面影响。

第四章土壤环境化学——污染物在土壤中的迁移转化本节内容要点：土壤污染源、主要污染物，氮和磷的污染及其迁移转化，土壤的重金属污染及其迁移转化，土壤的农药污染及其迁移转化，土壤中温室气体的释放、吸收及传输等。

人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象即为土壤污染。

土壤与水体和大气环境有诸多不同，它在位置上较水体和大气相对稳定，污染物易于集聚，故有人认为土壤是污染物的“汇”。

污染物可通过各种途径进入土壤。

若进入污染物的量在土壤自净能力范围内，仍可维持正常生态循环。

土壤污染与净化是两个相互对立又同时存在的过程。

如果人类活动产生的污染物进入土壤的数量与速度超过净化速度，造成污染物在土壤中持续累积，表现出不良的生态效应和环境效应，最终导致土壤正常功能的失调，土壤质量下降，影响作物的生长发育，作物的产量和质量下降，即发生了土壤污染。

土壤污染可从以下两个方面来判别：(1)地下水是否受到污染；(2)作物生长是否受到影响。

土壤受到污染后，不仅会影响植物生长，同时会影响土壤内部生物群的变化与物质的转化，即产生不良的生态效应。

土壤污染物会随地表径流而进入河、湖，当这种径流中的污染物浓度较高时，会污染地表水。

例如，土壤中过多的N、P，一些有机磷农药和部分有机氯农药、酚和氰的淋溶迁移常造成地表水污染。

因此，污染物进入土壤后有可能对地表水、地下水造成次生污染。

土壤污染物还可通过土壤植物系统，经由食物链最终影响人类的健康。

如日本的“痛痛病”就是土壤污染间接危害人类健康的一个典型例子。

1）土壤污染源土壤污染源可分为人为污染源和自然污染源。

人为污染源：土壤污染物主要是工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物、生物残体及大气沉降物等。

污水灌溉或污泥作为肥料使用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。

工业及城市固体废弃物任意堆放，引起其中有害物的淋溶、释放，也可导致土壤及地下水的污染。

现代农业大量使用农药和化肥，也可造成土壤污染。

第四章土壤环境化学——土壤的农药污染及其迁移转土壤的农药污染是由施用杀虫剂、杀菌剂及除草剂等引起的。

农药大多是人工合成的分子量较大的有机化合物(有机氯、有机磷、有机汞、有机砷等)。

目前全世界有机农药约1000余种，常用的约200种，其中杀虫剂100种、杀菌和除草剂各50余种。

到1988年止，我国已批准登记的农药产品和正在试验的农药新产品，共有248种、435个产品。

施于土壤的化学农药，有的化学性质稳定，存留时间长，大量而持续使用农药，使其不断在土壤中累积，到一定程度便会影响作物的产量和质量，而成为污染物质。

农药还可以通过各种途径，挥发、扩散、移动而转入大气、水体和生物体中，造成其他环境要素的污染，通过食物链对人体产生危害。

因此，了解农药在土壤中的迁移转化规律以及土壤对有毒化学农药的净化作用，对于预测其变化趋势及控制土壤的农药污染都具有重大意义。

农药在土壤中保留时间较长。

它在土壤中的行为主要受降解、迁移和吸附等作用的影响。

降解作用是农药消失的主要途径，是土壤净化功能的重要表现。

农药的挥发、径流、淋溶以及作物的吸收等，也可使农药从土壤转移到其他环境要素中去。

吸附作用使一部分农药滞留在土壤中，并对农药的迁移和降解过程产生很大的影响。

●土壤对化学农药的吸附作用自然界中农药的行为受土壤影响很大，其中土壤的吸附作用影响最大。

土壤胶体的吸附作用影响着农药在土壤的固、液、气三相中的分配，是影响土壤中农药迁移转化及毒性的重要因素之一。

土壤对农药的吸附可分为物理吸附、离子交换吸附、氢键吸附分配作用等，其中离子交换吸附较重要。

土壤对农药的吸附作用，符合弗莱特利希和朗格缪尔等温吸附方程式。

(1)物理吸附：土壤对农药的物理吸附作用，主要是胶体内部和周围农药的离子或极性分子间的偶极作用。

物理吸附的强弱决定于土壤胶体比表面的大小。

例如，无机黏土矿物中，蒙脱石和高岭石对丙体六六六的吸附量分别为10.3 mg/g和2.7 mg/g；有机胶体比无机胶体对农药有更强的吸附力；许多农药如林丹、西玛津和2，4D等，大部分吸附在有机胶体上；土壤腐殖质对马拉硫磷的吸附力较蒙脱石大70倍。

第四章土壤环境化学——污染物在土壤中的迁徙转变本节内容重点：土壤污染源、主要污染物，氮和磷的污染及其迁徙转变，土壤的重金属污染及其迁徙转变，土壤的农药污染及其迁徙转变，土壤中温室气体的开释、汲取及传输等。

人类活动产生的污染物进入土壤并积累到必定程度，惹起土壤质量恶化的现象即为土壤污染。

土壤与水体和大气环境有诸多不一样，它在地点上较水体和大气相对稳固，污染物易于集聚，故有人以为土壤是污染物的“汇”。

污染物可经过各样门路进入土壤。

若进入污染物的量在土壤自净能力范围内，仍可保持正常生态循环。

土壤污染与净化是两个互相对峙又同时存在的过程。

假如人类活动产生的污染物进入土壤的数目与速度超出净化速度，造成污染物在土壤中连续积累，表现出不良的生态效应和环境效应，最后以致土壤正常功能的失调，土壤质量降落，影响作物的生长发育，作物的产量和质量降落，即发生了土壤污染。

土壤污染可从以下两个方面来鉴别：(1)地下水能否遇到污染；作物生长能否遇到影响。

(2)土壤遇到污染后，不单会影响植物生长，同时会影响土壤内部生物群的变化与物质的转变，即产生不良的生态效应。

土壤污染物会随处表径流而进入河、湖，当这类径流中的污染物浓度较高时，会污染地表水。

比如，土壤中过多的N、P，一些有机磷农药和部分有机氯农药、酚和氰的淋溶迁徙常造成地表水污染。

所以，污染物进入土壤后有可能对地表水、地下水造成次生污染。

土壤污染物还可经过土壤植物系统，经由食品链最后影响人类的健康。

如日本的“痛痛病”就是土壤污染间接危害人类健康的一个典型例子。

）土壤污染源土壤污染源可分为人为污染源和自然污染源。

人为污染源：土壤污染物主假如工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲口排泄物、生物残体及大气沉降物等。

污水浇灌或污泥作为肥料使用，常使土壤遇到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。

工业及城市固体荒弃物随意堆放，惹起此中有害物的淋溶、开释，也可以致土壤及地下水的污染。

现代农业大量使用农药和化肥，也可造成土壤污染。

第四章土壤环境化学一、名词解释1、土壤环境背景值：是指在不受或很少受人类活动影响和不受或很少受现代工业污染与破坏的情况下，土壤原来固定有的化学组成和结构特征。

2、原生矿物与次生矿物：地壳中最先存在的，经风化作用后任然遗留在土壤中的一类矿物，其原有的化学组成和晶体结构均未改变。

主要的原生矿物有：石英、长石类、云母类、辉石、角闪石、橄榄石、方解石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等；在土壤的形成过程中，由原生矿物转化形成的新矿物，统称次生矿物。

包括各种简单的盐类（碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐和氯化物）、游离硅酸、三氧化物（R2O3•XH2O）；次生铝硅酸盐（蒙脱石、伊利石、高岭石）等。

或原生矿物是指各种岩石受到不同程度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原有的化学组成和结晶构造均未改变。

次生矿物是在岩石或矿石形成之后，其中的矿物遭受化学变化而改造成的新生矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物。

3、活性酸度：土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，通常用pH表示。

活性酸度的来源主要是CO2溶于水形成的碳酸和有机物质分解产生的有机酸，以及土壤中矿物质氧化产生的无机酸，还有施用的无机肥料中残留的无机酸，如硝酸、硫酸和磷酸等。

此外，由于大气污染形成的大气酸沉降，也会使土壤酸化，所以它也是土壤活性酸度的一个重要来源。

潜性酸度：土壤潜性酸度是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+的反映。

当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。

只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度，其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。

活性酸度与潜性酸度的关系：活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。

二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。

土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。

土壤胶体是H+和Al3+的贮存库，潜性酸度则是活性酸度的贮备，土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多，二者的比例，在砂土中约为1000；在有机质丰富的粘土中则可高达1×104—1×105。