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第四章 土壤环境化学

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004.3土壤环境化学-土壤污染(农药)

004.3土壤环境化学-土壤污染(农药)

④磷酰胺和硫代磷酰胺 磷酰胺：磷酸中的羟基被被氨基取代
硫代磷酰胺：磷酰胺中的氧被硫取代。
⑵有机磷农药降解
有机磷农药是为取代有机氯农药而发展起来的， 但其毒性较高，大部分对生物体内胆碱酯酶有抑 制作用
较有机氯农药易降解
有
吸附催化水解
机 非生物降解
磷
光降解
农
绿色木霉
药 土壤微生物降解
降 解
假单胞菌
吸附作用是农药与土壤固相之间相 互作用的主要过程，直接影响其他过程 的发生。如土壤对除草剂2,4-D的化学 吸附，使其有效扩散系数降低。
○阳离子型农药，易溶于水并完全离子化，很快吸附于粘土矿物 ○弱碱性农药，可以接受质子带正电荷，吸附于粘土矿物或有机 质表面 ○酸性农药在水溶液中解离成有机阴离子，不易被胶体吸附，是 靠范德华力和其他物理作用
有机物的离子或基团从自由水向 土壤矿物的亚表面层扩散；离子 或基团以表面反应或进入双电层 的扩散层的方式为土壤矿物质吸 附。
分配作用（partition）
有机化合物在自然环境中 的主要化学机理之一，指 水-土壤（沉积物）中， 土壤有机质对有机化合物 的溶解，或称吸附（ sorption, uptake），用分 配系数 Kd 来描述。
4.光解
4.南方水田里DDT降解快于北方
1.从土壤和空气转入水体 林 2.挥发而进入大气 丹 3.在土壤生物体内积累
4.植物积累
1. 易溶于水 2. 挥发性强，持久性低 3. 在生物体内积累性较DDT低
2.有机磷农药（organophosphorpus pesticides,
ops)
磷酸的脂类或酰胺类化合物
非生物降解 降解
水解反应
(Hydrolysis Reaction)

环境化学课后答案(戴树桂)主编_第二版(4-7章)

环境化学课后答案(戴树桂)主编_第二版(4-7章)

第四章土壤环境化学1．什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。

根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。

（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。

（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。

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

南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性Al3+，增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为pH值减小，酸度偏高。

2．土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。

土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能：（1）土壤溶液的缓冲性能：土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用。

以碳酸及其钠盐为例说明。

向土壤加入盐酸，碳酸钠与它生成中性盐和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。

Na2CO3 + 2HCl2NaCl + H2CO3当加入Ca(OH)2时，碳酸与它作用生成难溶碳酸钙，也限制了土壤碱度的变化范围。

H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O土壤中的某些有机酸（如氨基酸、胡敏酸等）是两性物质，具有缓冲作用，如氨基酸既有氨基，又有羧基，对酸碱均有缓冲作用。

RCHNH2COOH+ HClNH3ClR CHCOOH+ NaOH + H 2ORCHNH 2COOH R CH NH 2COONa（2）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。

对酸缓冲（M －盐基离子）：土壤胶体 M ＋HCl 土壤胶体 H ＋MCl对碱缓冲：土壤胶体 H ＋MOH 土壤胶体 M ＋H 2OAl 3+对碱的缓冲作用：在pH 小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al 3+有6个水分子围绕，当OH －增多时，Al 3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H +，中和OH -：2Al(H 2O)63＋ + 2OH － [Al 2(OH)2(H 2O)8]4+ + 4H 2O3．植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？不同种类的植物对重金属的耐性不同，同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性。

环境化学课件——土壤环境化学

环境化学课件——土壤环境化学

一、土壤组成
4. 土壤中的空气
土壤空气组成与大气基本相似，主要成分都是 N2、O2和CO2。 差异：①土壤空气存在于相互隔离的土壤孔隙中， 是一个不连续的体系；
②在O2和CO2含量上有很大的差异。土壤空气 中CO2含量比大气中高得多。氧的含量低于大气。
土壤空气中还含有少量还原性气体，如CH4、 H2S、H2、NH3等。如果是被污染的土壤，其空 气中还可能存在污染物。
角闪石等，其中以石英为主，粒径为1-0.05mm。在冲
积平原土壤中常见。土壤含砂粒多时，孔隙大，通气 和透水性强，毛管水上升高度很低(小于33cm)，保 水保肥能力弱，营养元素含量少。
(3)粘粒：主要是次生矿物，粒径小于0.001mm。含粘粒 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，但土壤的通气和透水性较差。
第四章 土壤环境化学
第一节 土壤的组成与性质
第二节 污染物在土壤—植物体系中
的迁移及其机制
第三节 土壤中农药的迁移转化
第一节 土壤的组成与性质
一、土壤组成 二、土壤的粒级分组与质地分组 三、土壤吸附性 四、土壤酸碱性 五、土壤的氧化还原性
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，它们的相对含量因时因 地而异。
(2)土壤胶体的电性
土壤胶体微粒具有双电层； 微粒的内部称微粒核，一般带负电荷，形成一个负离子层(即决定 电位离子层)，其外部由于电性吸引，而形成一个正离子层(又称反
离子层，包括非活动性离子层和扩散层)，即合称为双电层。
1．土壤胶体的性质
(3)土壤胶体的凝聚性和分散性 胶体的凝聚性: 由于胶体的比表面和表面能都很大，为减
下水和空气中水蒸气遇冷凝成为土壤水分。 ❖ 土壤颗粒表面的吸附力和微细孔隙的毛细管力，可将—部分水保

004.2土壤环境化学-土壤污染(重金属)

004.2土壤环境化学-土壤污染(重金属)

而不同种类的重金属，在土壤和农作物系统中迁移转化规律明 显不同。
重金属在土壤中的含量和植物吸收累积研究的结果为： Cd、As较易被植物吸收， Cu、Mn、Se、Zn等次之， Co、Pb、Ni等难于被吸收， Cr极难被吸收。
研究春麦受重金属污染状况后发现， Cd是强积累性元素， 而Pb的迁移性则相对较弱； 铬和铅是生物不易积累的元素。������
5
（3）土壤环境容量：
土壤环境单元所容许承纳的污染物质的最大 允许量或负荷量(土壤环境静容量).
土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准， 既保证农产品产量和生物学质量，同时也不使环 境污染时，土壤所能允许承纳的污染物的最大数 量或负荷量(土壤环境动容量)。
6
（4）当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能 力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化， 微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在 土壤中逐渐积累，通过“土壤→植物→人体”， 或通过“土壤→水→人体” 间接被人体吸收，达 到危害人体健康的程度，就是土壤污染。
4.放射性污染物
9
（6）重金属污染土壤的特点：
重金属不被土壤微生物降解，可在土壤中 不断积累，也可以为生物所富集，并通过食物 链在人体内积累，危害人体健康。
重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的 清除。日本的“痛痛病”，我国沈阳郊区张 士灌区的“镉米”事件等是重金属污染的典 型实例。
10
•克山病 •大骨节病 •水俣病 •痛痛病 •黑脚病
第四章 土壤环境化学
Chapter 4. Soil Environmental Chemistry
补充掌握
土壤污染概述
（1）土壤背景值 土壤本身含有微量的金属元素，其中很
多是作物生长必需的微量营养元素，如Mn、 Zn、Cu等。不同地区土壤中重金属的种类和 含量也有很大差别。

环境化学课件(第四章 土壤环境化学)

环境化学课件(第四章 土壤环境化学)
第四章 土壤环境化学
土壤是地球陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，
是由岩石经风化发育而成的历史自然体。
土壤的两个重要功能： （1）肥力作用：土壤具有供应与调控植物根系所 需水、气、热和养料的能力； （2）净化作用：土壤具有同化和代谢外界进入土 壤中的物质的能力，所以土壤又是保护环境的重要 净化剂。 土壤环境化学主要介绍土壤的形成、组成和性质， 污染物在土壤-植物系统中的迁移、转化、降解与归 趋。其重点是研究和掌握污染物在土壤中的分布、 迁移、转化和归趋的规律，为防治土壤污染奠定理 论基础。

⑵水铝片：铝八面体（或称铝氧八面体）是由一个 铝原子和六个氧原子或氢氧原子团构成的。铝原子 在中央，上下各为三个氧原子或氢氧原子团交错排 列，构成一个八面体。在同一平面上，由许多相邻 的铝八面体通过共用氧原子相联结，形成铝八面体 层，称水铝片，水铝片也是晶层的基本单元。
层状硅酸盐矿物种类： 1:1型矿物:由一片硅氧片和一片水铝片叠合而成，主要为高岭 石类矿物； 2:1型矿物:由两片硅氧片中间夹一片水铝片叠合而成。这类矿 物又分为膨胀型（蒙脱石类和蛭石）和非膨胀型矿物（主要有 水云母类）。 （1）高岭石：风化程度极高的矿物，主要见于湿热的热带地 区的土壤中，在花岗岩残积母质上发育的土壤中含量也较高。 颗粒粗大，厚0.1~5.0 m；比表面小，膨胀性小，阳离子代换 量低；富含高岭石的土壤，透水性良好，植物可获得的有效水 分多，但供肥、保肥能力低，植物易感养分不足； （2）蒙脱石：基性岩在碱性环境条件下形成的，在湿带干旱 地区的土壤中含量较高。其颗粒直径小于1 m，阳离子代换量 极高。植物难以利用它所吸收的水分，因此富含蒙脱石的土壤， 植物易感水分缺乏，同时干裂现象严重而不利于植物生长。 （3）水云母：一种风化程度较低的矿物，一般土壤中均有分 布，但以湿带干旱地区的土壤中含量最多。其颗粒直径小于2 m，膨胀性较小，具有较高的阳离子代换量，并富含钾 （K2O 4~7%）。

第四篇土壤环境化学课件

第四篇土壤环境化学课件
土壤污染修复技术的选择应根据污染物的种类、污染程度、土壤性质和修复目标等因素来确 定。
农业面源污染控制
农业面源污染是指农业生产过 程中由于不合理的管理措施而 导致的污染物排放，如化肥、 农药、畜禽粪便等。
控制农业面源污染的措施包括 优化施肥方式、推广环保型农 业技术、建设生态拦截工程等 。
农业面源污染控制对于保护农 村生态环境、保障农产品安全 和人体健康具有重要意义。
土壤的性质
01
02
03
04
土壤质地
指土壤中矿物质颗粒的大小和 比例，影响土壤的透气性、保
水能力和肥力。
土壤结构
指土壤颗粒的排列和连接方式 ，良好的土壤结构有助于保持
水分和空气。
土壤酸碱度
指土壤的酸碱反应，影响土壤 中养分的有效性以及植物的生
长。
土壤肥力
指土壤提供养分的能力，与土 壤有机质、矿物质和微生物活
06 未来展望与挑战
未来研究重点与方向
土壤环境化学过程与机制
深入研究土壤中化学物质的迁移、转化、归 趋等过程，揭示其内在机制。
土壤质量与农产品安全
研究土壤质量与农产品安全的关系，保障食 品安全和人类健康。
土壤污染修复与治理
发展高效、环保的土壤污染修复技术，实现 土壤污染的源头控制和生态恢复。
土壤环境与全球变化
利用和改良提供依据。
03 土壤污染与自净
土壤污染的定义与来源
土壤污染的定义
土壤污染是指人类活动产生的有害物质进入土壤，导致土壤质量下降，影响生 物生长和人体健康的现象。
土壤污染的来源
土壤污染主要来源于工业生产、农业生产、城市垃圾和污水等。工业排放的废 气、废水和废渣，农业生产中使用的化肥、农药，城市垃圾和污水的不合理排 放等，都会导致土壤污染。

第四章 土壤环境化学习题解答

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。

环境化学第四章土壤


价交换和受质量作用定律支配外，各种阳离子交换能力的强
弱，主要依赖于以下因素： 电荷数，离子电荷数越高，阳离子交换能力越强；
离子半径及水化程度，同价离子中，离于半径越大，水
化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。
第二节 土壤的性质
土壤中一些常见阳离子的交换能力顺序如下： Fe3+＞Al3+＞H+＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Ru+＞
第二节 土壤的性质
b.潜性酸：
其来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。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。据测定土壤潜性酸
②水解性酸度： 用弱酸强碱盐 (如醋酸钠)淋洗土壤，溶液中金属离子可
以将土壤胶体吸附的 H+ 、 A13+ 代换出来，同时生成某弱酸
(醋酸)。此时，所测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。
第二节 土壤的性质
③活性酸与潜性酸的关系：
土壤的活性酸与潜性酸是同一个平衡体系的两种强度，
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
第二节 土壤的性质
一般土壤缓冲能力的大小顺序是： 腐殖质土＞枯土＞砂土。 土壤的可变电荷越多，缓冲能力越强。土壤缓冲能力 越大，对酸碱污染物的容量就越大。但是，土壤的缓冲能 力的大小是有一定限度的，超出这个限度，土壤的酸碱度 会发生强烈的变化。
1 2 3 4 5 6

04土壤环境化学

Al对土壤的危害：三价Al与土壤胶体结合能力 强，易排挤其它阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋 溶损失；研究表明，土壤对植物的酸害实际是铝害， 过多的铝离子抑制植物生长。
五、土壤的氧化还原性
(Oxidation and Reduction of Soil)
土壤氧化还原能力的大小可以用 土壤的氧化还原电位（Eh）来衡量。
|土壤胶体|-4Na+ + Al(OH)3 + 4HAc
代换性酸度只是水解性酸度的一 部分，因此水解性酸度高于代换性酸 度。
活性酸度和潜性酸度二者的关系：
*活性酸度与潜性酸度是存在于同一平衡体 系的两种酸度，二者可以相互转换，一定条 件下可处于暂时平衡。
*活性酸度是土壤酸度的现实表现，土壤胶 体是H+ Al3+的储存库，因此潜性酸度是活性 酸度的储备。
（３）土壤胶体的凝聚性和分散性
由于胶体的比表面和表面能都很大，为减 小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势， 这就是胶体的凝聚性。
由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相 互排斥，具有分散性，负电荷越多，负的电动 电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强；
土壤胶体的凝聚性主要取决于其电动电 位的大小和扩散层的厚度；
此外，土壤溶液中的电解质和 pH 值也 有影响。常见阳离子凝聚力的强弱顺序：
Na


K


NH
4

H


Mg
2
Ca
2

Al
3

Fe3
2、 土壤胶体的离子交换吸附
离子交换（或代换）：土壤胶体扩散层中的补
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。

第四章 土壤环境化学


(2)不存在竞争吸附 在土壤—水体系中土壤矿物表面除吸附离 子型物质外，还与水分子发生偶极作用，它们几乎占据了剩余 的全部吸附位，使非离于型有机物很难吸附在矿物质表面的吸 附位置上。 （3）分配作用与溶解度的关系 非离于型有机物分配作用随溶解度减小而增大。
2.土壤湿度对分配过程的影响
三、典型农药在土壤中的迁移转化 有机氮农药大部分是含有一个或几个苯环的氧的 衍生物。其特点是化学性质稳定，残留期长，易溶于 脂肪，并在其中积累。有机氯农药是目前造成污染的 主要农药。美国已于1973指年停止使用，我国也于 1984年停止使用。
三、主要重金属在土壤中的积累和迁移转化 一般来说，进入土壤的重金属主要停留在土壤的上层， 然后通过植物根系的吸收并迁移到植物体内，也可以随水 流等向土壤下层流动。 1.镉；2.铜；3.铅；4.鋅；5.汞。 四、植物对重金属污染产生耐性的几种机制 植物对重金属污染产生耐性由植物的生态学特性、遗 传学特性和重金属的理化性质等因素所决定，不同种类的 植物对重金属污染的耐性不同；同种植物由于其分布和生 长的环境各异，长期受不同环境条件的影响，在植物的生 态适应过程中，可能表现出对某种重金属有明显的耐性。 1.植物根系的作用 植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用 限制重金属离子跨膜吸收。
1．扩散 扩散是由于热能引起分子的不规则运动而使物质 分子发生转移的过程。不规则的分子运动使分子不均 匀地分布在系统中，因而引起分子由浓度高的地方 向浓度低的地方迁移运动。 影响扩散因素：①土壤水分含量；②吸附；③坚实度； ④温度；⑤气流速度；⑥农药种类。 2.质体流动 是由于水或土壤共同作用。几种农药在土壤中的 移动距离大小顺序为：非草隆>灭草隆>敌草隆>草不隆， 而它们的吸附系数大小顺序则相反，草不隆>敌草隆> 灭草隆>非草隆。即吸附最强者移动最困难，反之亦然。
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32
四、土壤的酸碱性
根据测定潜性酸度的提取液不同，可分为 代换性酸度 代换性酸度：P275 用过量的中性盐（KCl、NaCl等) 淋洗土壤，溶液中金属 离子与土壤中H+、Al3+离子交换： |土壤胶体|— H+ + KCl → |土壤胶体|— K+ + HCl 水解性酸度
|土壤胶体|— Al3+ + 3KCl → |土壤胶体|— 3K+ + AlCl3
可交换性盐基总量 盐基饱和度（%） 100 阳离子交换量
我国南方多为酸性土壤，是盐基不饱和土壤，北方中 性或碱性土壤盐基饱和度都在80%以上，盐基饱和度和交
换性离子的有效性密切有关，盐基饱和度愈高，养分有效
性愈高，因此盐基饱和度是土壤肥力的指标之一。
30
三、土壤的吸附性
土壤胶体的阴离子交换吸附
-
界面
24
三、土壤的吸附性
土壤胶体的凝聚性和分散性
由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相互排斥，具有 分散性，负电荷越多，负的电动电位越高，分散性越强 另一方面土壤溶液中含有阳离子，可以中和负电荷使胶 体凝聚，同时由于胶体比表面能很大，为减少表面能，胶体 也具有相互吸引、凝聚的趋势。 土壤胶体的凝聚性主要取决于其电极电位的大小和扩散 层的厚度；此外，土壤溶液中的电解质和 pH 值也有影响。 常见阳离子凝聚力的强弱顺序：
4
水土流失
人类对土地不合理的利用、破坏了地面植被和稳定地形，
以致造成严重的水土流失。目前中国水土流失面积已经 达到三百六十七万平方公里，占国土总面积的三分之一
以上。其中以黄河流域水土流失状况最为严重，目前已
达四十五万平方公里，占流域总面积的百分之六十。
5
本章主要内容： 第一节 土壤的组成与性质
一、土壤的组成 二、土壤的粒级分组与质地分组 三、土壤的吸附性 四、土壤的酸碱性 五、土壤的氧化还原性 第二节 重金属在土壤— 植物体系中的迁移及其机制 第三节 土壤中农药的迁移转化
P272
1、土壤胶体的性质（直径1～100nm）
土壤胶体具有极大的比表面积和表面能 。 例：蒙脱石比表面积最大（600～800 m2/g） 高岭石最小（7～30 m2/g）
有机胶体比表面积也较大（～700 m2/g）
胶体表面分子与内部分子所处的状态不同，受到内外部 两种不同的引力，因而具有多余的自由能即表面能，这 是土壤胶体具有吸附作用的主要原因。比表面积愈大， 表面能愈大，胶体的吸附性愈大。
H2O
Al(HO)3 + 3HCl
33
四、土壤的酸碱性
水解性酸度 P275 用强碱弱酸盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体
吸附的H+、Al3+ 离子代换出来，同时生成弱酸，此时测定该
弱酸的酸度称水解性酸度。 （ NaAc + H2O |土壤胶体| — Al3+、H+ HAc + Na+ + OH- ） + 4NaAc
2
全球范围的土壤环境问题
土壤酸化、盐碱化、土壤污染 土壤盐碱化面积扩大，我国盐碱化土壤面积达100万平方
公里左右；
土壤污染物质来源广泛，包括城市废水和固体废弃物；农
药；生物残体和排泄物；大气沉降物等。
3
土壤沙漠化（石漠化）
我国的沙漠和沙漠化土地已达153.3万km2，占全国土地面 积的15.9%，其中沙漠化土地达33.4万km2。上世纪80年代后 沙漠化面积扩大了一倍，沙漠化地区主要集中在西部、华北 和内蒙东部的一条连续的弧形地带。卫星云图上发现，中国 西部风沙线正大举向东入侵。
Na K NH 4 H Mg 2 Ca 2 Al 3 Fe3
25
三、土壤的吸附性
2、 土壤胶体的离子交换吸附 P273
土壤胶体的阳离子交换吸附（可逆过程）
土壤胶体微粒带负电荷，表面可吸附阳离子，可与土 壤溶液中另一些阳离子发生交换。
土壤胶体 2 Na Ca 2 土壤胶体－Ca 2 2 Na
2Mg 2 (aq) 4OH (aq) Fe2 SiO4 ( s) H 4 SiO4 (aq)
酸性水解：
(Mg , Fe)SiO4 (s) 4H (aq) Mg Fe H 4 SiO4 (aq)
11

2
2
一、土壤的组成
络合：
K 2 ( Si6 Al2 ) Al4O20 (OH ) 4 ( s) 6C2O4 (aq) 20 H 6 AlC2O4 (aq) 6Si (OH ) 4 2 K
14
一、土壤的组成
4．土壤空气
特性： 不连续性，存在于土粒间隙之间；湿度更高； 大气 土壤
O2
CO2
21%
0.03%
(v/v)
15%
0.15% ～ 0.65%
有还原性气体（H2S、NH3、H2、CH4）、厌氧细菌和污
染物等存在。
15
二、土壤的粒级分组与质地分组
二、土壤的粒级分组与质地分组 1、土壤矿物质的粒级划分
作业题 4学时
P302
1、2、9、10
1
简
介
土壤是自然环境要素的重要组成之一，它是处于岩石圈
最外面的一层疏松的部分,具有支持植物和微生物生长繁殖 的能力，称作土壤圈。
土壤还具有同化和代谢外界进入土壤的物质能力，所以
土壤又是保护环境的重要净化剂，这就是土壤的两个重要的
功能。曾被认为具有无限抵抗人类活动干扰的能力。
盐如氟磷灰石Ca5(PO4)3F等。
10
一、土壤的组成
岩石化学风化的过程 氧化：
1 2( Mg , Fe) SiO4 ( s) O2 ( g ) 5H 2O 2 Fe2O3 3H 2O( s) Mg 2 SiO4 ( s) H 4 SiO4 (aq)
水解： 2( Mg , Fe) SiO ( s) 4 H O 4 2
1.2
1.5 5.1
0.5
0.8 1.6
0.1
0.3 0.3
1.5
2.3 4.2
0.1
0.2 0.1
< 0.002
53.2
21.5
13.2
1.6
1.0
4.9
0.4
19
二、土壤的粒级分组与质地分组 表4－4
20
二、土壤的粒级分组与质地分组
21
二、土壤的粒级分组与质地分组
22
三、土壤的吸附性
三、土壤的吸附性
为了研究方便，人们按粒径的大小将土粒划分为若
干组，称为粒组或粒级。同级土粒的成分和性质基本一
样，不同的则有明显差异。
16
二、土壤的粒级分组与质地分组
17
一、土壤的组成
18
二、土壤的粒级分组与质地分组
2、粒级的主要矿物成分和理化特性
P270
同级土粒的成分和性质基本一样，不同的则有明显差异。
在较细的土粒中钙、镁、磷、钾等元素含量增加，土粒越细， 所含营养成分越多，反之则越少（如表4－3）
表4－3 不同粒径土粒的化学组成
Al2O3 1.6 Fe2O3 1.2 CaO 0.4 MgO 0.6 K 2O 0.8 P 2O5 0.05
粒径/mm 1.0 ~ 0.2
%
SiO2 93.6
0.2 ~ 0.04
0.04 ~ 0.01 0.01 ~ 0.002
94.0
89.4 74.2
2.0
5.0 13.2
35
四、土壤的酸碱性
2．土壤碱度
P276
土壤溶液中的OH-离子，主要来源于碱金属和碱土金
属的碳酸盐类，即碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总量称
为总碱度，可用滴定法测定。 不同碳酸盐和重碳酸盐对碱度的贡献不同：
含有 CaCO3、MgCO3的石灰性土壤 pH 7.5 - 8.5，
2
12
一、土壤的组成
2．土壤有机质 P269
土壤有机质是土壤中含碳有机物的总称，是土壤形成
的主要标志，土壤肥力的表现。 土壤有机质的主要来源 动植物和微生物残体。
非腐殖质（动植物残体、蛋白质、糖类、纤维素、树脂、 有机磷、有机氮、有机酸等，约占10%） 腐殖质（土壤中特有的有机物，由植物经微生物降解转 化而成，不属于有机化学中现有的任何一类。（占85-90%）
26
三、土壤的吸附性
影响阳离子交换吸附的因素
电荷数：离子电荷愈高，阳离子交换能力愈强。 离子半径及水化程度：同价离子中离子半径愈大，水化
离子半径愈小，交换能力愈强。
土壤中一些常见阳离子的交换顺序如下：
Fe3 AI 3 H Ba 2 Sr 2 Ca 2 Mg 2
Cs Rb NH 4 K Na Li
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三、土壤的吸附性
阳离子交换量
（cation exchange capacity CEC） CEC表示每千克土中阳离子的总含量，是表示吸附性质的 重要指标。 单位：厘摩尔/千克土 (cmol/kg)
测定：原子吸收分光光度法测定。
由于成土因素综合作用不同，土壤
的类型也不同，各种土壤的形成过程实
质是地球表面物质的地质大环境与生物 小环境的对立统一。
生物分 泌物和 残骸等
9
一、土壤的组成
1、土壤矿物质
土壤矿物质是岩石经过物理和化学风 化的产物，主要元素 O、Si,Al、 Fe、C、 Ca、K、Na、Mg、Ti、N、S、P等。 原生矿物 ——土壤中原先存在的岩石颗粒，受到不同程度物理和 化学风化后形成的硅酸盐（石英、长石、云母等），氧化 物（SiO2 、Al2O3、 TiO2、 Fe2O3），硫化物 (FeS)，磷酸