土壤环境地球化学概论(
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土壤地球化学土壤是地球上的一种复杂的自然资源,它是通过母质的风化产物,经生物、地质作用,并与大气圈、水圈和岩石圈发生相互作用而形成的。
人类从远古时代起就知道利用土壤作为肥料、木料和燃料等,因此又称之为“自然资源”。
第一阶段:成土过程80年代以来,土壤地球化学有了很大进展,逐渐揭示出土壤固相、液相、气相三个基本层次及其物质组成、化学组成及其转化规律,尤其是一些重要元素的活性顺序和迁移转化规律已被确定下来。
如大量元素的吸附和解吸,主要取决于温度、压力,因此,有人将之称为成土热力学;碳的固定和稳定同样受温度和压力的影响,可将碳固定的最低温度、最高温度分别称为成土温度和成土压力。
20世纪70年代中期,苏联科学家根据土壤化学的研究结果,预言说当时人类面临的全球变暖问题,将首先发生在陆地上的干旱地区。
事实证明,他们的预言完全正确。
20世纪90年代中期,美国和日本的科学家提出,地球大气中二氧化碳浓度增加1倍,就会使全球平均温度升高0.65 ℃,因此,二氧化碳被称为“温室气体”。
这些观测数据表明,人类活动排放的二氧化碳等温室气体在全球总排放中所占的比例,还远未达到温室效应的危险程度。
因此,现在只能认为人类正处在地球温度升高的过程之中,但尚未造成危害。
可见,地球气候系统正处于由变暖向着更高的状态演变的过程中。
国际上也在积极探索研究全球变化对生态环境的影响,进行了一系列有关的理论探讨和实践工作。
我国政府十分重视这方面的工作,不仅制订了有关政策、法令和采取各项保护措施,还专门组织有关单位开展了这方面的研究。
近年来,中国科学院、农业部、中国科协及有关部门的领导和专家也曾多次对此做过不同规模的学术报告,介绍了我国在这方面的情况,以期引起人们的重视。
本世纪初,联合国教科文组织与世界气象组织联合召开的“地球科学-环境与发展-------地球的生命支持系统”会议提出,人类活动排放的温室气体应该被视为主要的环境威胁。
这标志着全球变暖已成为一个新的全球性问题。
环境地球化学[文档模板:环境地球化学]一、文档简介本文档主要介绍环境地球化学的相关内容,包括环境地球化学的定义、环境地球化学的研究内容、环境地球化学的应用等方面的内容,旨在提供有关环境地球化学的全面知识和丰富经验,为环境地球化学的研究工作提供参考和指导。
本文档的主要受众为从事环境地球化学研究工作的科研人员和学生。
二、环境地球化学的定义环境地球化学是研究地球与环境相互作用过程中发生的化学现象和地球化学过程的学科。
环境地球化学研究的内容包括环境污染物的来源、转化与归宿、环境中物质循环和行为以及人类活动对环境的影响等。
三、环境地球化学的研究内容1. 环境污染物的来源与转化环境污染物是指引起环境污染的物质,通常包括大气污染物、水污染物、土壤污染物等。
环境污染物会对生态环境以及人类健康造成不良影响。
环境地球化学研究环境污染物的来源、转化和传输过程,为环境污染物的治理提供科学依据。
2. 环境中物质循环与行为环境中的物质循环是指物质在环境中的不断传输、转化和再生的过程。
环境地球化学研究环境中物质循环的机制、规律和影响因素,为环境中物质循环的控制提供科学依据。
3. 人类活动对环境的影响人类活动在短时间内对环境造成的影响可能会对长时间的生态平衡造成不可逆的破坏。
环境地球化学研究人类活动对环境的影响机制和影响程度,为人类活动的可持续发展提供科学依据。
四、环境地球化学的应用环境地球化学有着广泛的应用领域,如环境污染治理、环境风险评估、环境保护等方面。
同时,环境地球化学的研究成果还可应用于资源勘查、生态环境保护和自然灾害预测等方面。
五、附件列表(此处列出本文档所涉及的附件,如:相关文献、研究报告、数据分析等。
)六、法律名词及注释(此处列出本文档所涉及的法律名词及注释,如:《中华人民共和国环境保护法》、《环境影响评价管理办法》等。
)七、实际执行中可能遇到的困难及解决办法(此处列举在实际执行过程中可能遇到的困难及解决办法,如:样品采集不当、实验数据异常等。
《环境地球化学》教学大纲课程名称:环境地球化学课程编号:S011034课程学时:32课程学分:2课程性质:学位课适用专业:环境科学,地球化学先修课程:环境科学、环境化学、地球科学概论大纲执笔人:教研室主任:课程简介《环境地球化学》为环境科学专业硕士研究生的一门学位课,主要介绍化学元素和微量物质在人类赖以生存的周围环境中的含量、分布特征和来源,生物—非生物复合系统中化学物质(包括营养物质,主要是针对污染物)的生物地球化学循环的基本过程(包括迁移、转化和保留等)与反应机制及其与人类健康的关系,揭示人为系统干扰下区域及全球环境系统的变化规律,为资源合理开发利用,环境质量有效控制及人类生存、健康服务。
重点介绍地表环境中典型有机物质(主要为痕量有机污染物)的来源、分布、地球化学循环(迁移、转化与归宿),以及有关全球性和区域性环境问题。
环境地球化学是环境地学和有机地球化学的一个重要分支。
本课程共分五章,第一章介绍痕量有机污染物的主要类型、分布特征及污染源分析;第二章介绍有机污染物环境地球化学循环;第三章介绍有机污染物的环境生态效应;第四章介绍有机污染物的微生物降解及环境污染修复;第五章介绍环境地球化学分析技术。
一、课程目的与要求《环境地球化学》为环境科学专业硕士研究生的一门学位课,课程的任务是介绍化学元素和微量物质(主要为痕量有机污染物)在人类赖以生存的周围环境中的含量、分布规律及来源,生物—非生物复合系统中化学物质(包括营养物质,主要是针对污染物)的生物地球化学循环的基本过程(包括迁移、转化和保留等)与反应机制及其与人类健康的关系,揭示人为系统干扰下区域及全球环境系统的变化规律,为资源合理开发利用,环境质量有效控制及人类生存、健康服务。
学生通过本课程的学习,熟悉地球表面有机污染物的类型、性质、分布和地球化学循环原理;了解环境地球化学研究进展;掌握有关环境地球学方面的科研方法和样品分析技术。
《环境地球化学》既是一门理论基础课,又是一门实践性都很强的课程,具有综合性、多样性、交叉性和实践性很强的特点,要求学生通过本课程的学习,不仅要熟悉有机污染物环境地球化学循环的基本原理,还必须能够形成运用所学知识解决有机污染物造成的实际环境科学问题思路,培养环境样品分析检测的能力和环境质量评价的科学方法。
土壤环境化学土壤环境化学是研究土壤中化学元素的组成、转化和迁移规律的一个重要领域。
土壤是生物圈中的一个重要组成部分,它承载着植物的生长和发育,保持着生物多样性的平衡,同时也是污染物的重要存储和传播介质。
因此,了解土壤中的化学性质对于环境保护和农业生产具有重要意义。
土壤中的化学成分主要包括无机物质和有机物质两部分。
无机物质是土壤的主要组成部分,包括矿物质、水和气体。
矿物质是土壤固体颗粒的主要成分,它们来源于岩石的风化和分解,包括石英、长石、云母等。
水分是土壤中的重要组成部分,它对土壤中化学物质的溶解、扩散和迁移起着重要作用。
气体主要是土壤孔隙中的氧气、二氧化碳和氮气等,对土壤中微生物活动和植物生长具有重要影响。
有机物质是土壤中的另一个重要组成部分,主要来源于植物残体、动物粪便和微生物分解产物。
有机物质对土壤的肥力、结构和水分保持起着重要作用,同时也是土壤中微生物的主要营养来源。
土壤中的有机物质含量和组成对土壤的肥力和生物多样性具有重要影响,因此研究土壤中有机物质的化学性质对于土壤生态系统的健康维护和可持续发展至关重要。
土壤中的化学元素主要包括宏量元素和微量元素两类。
宏量元素是植物生长必需的元素,包括碳、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫等。
这些元素对于植物的生长和发育至关重要,缺乏或过量都会影响植物的生长状况。
微量元素虽然在土壤中含量较少,但对植物的生长也具有重要作用,如铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯等。
这些微量元素在植物生长过程中参与了许多生物代谢反应,保证了植物的正常生长和发育。
土壤中的化学元素在土壤中的迁移和转化受到许多因素的影响,如土壤的pH值、纹理、有机质含量、温度、湿度等。
不同的土壤类型和环境条件会对化学元素的形态和活性产生影响,进而影响植物对元素的吸收和利用。
因此,研究土壤环境化学对于合理施肥、减少污染物排放、保护土壤生态环境具有重要意义。
土壤环境化学是一个综合性的学科,它涉及土壤中各种化学元素的来源、转化和迁移规律,对于环境保护、农业生产和生态系统的可持续发展具有重要意义。
土壤地球化学
土壤地球化学是研究土壤中元素和化学性质的科学。
它涉及到土壤
中各种元素的来源、迁移、转化和积累等过程,以及土壤中元素的
含量和分布规律。
土壤地球化学的研究内容主要包括以下几个方面:
1. 元素来源:土壤中的元素主要来自于岩石的物理和化学风化、大
气降水、植物残体和有机质的分解等过程。
研究土壤中元素的来源
可以揭示土壤形成的过程和环境背景。
2. 元素迁移和转化:土壤中的元素可以通过水分和气体的迁移来在
不同土层之间进行转移。
此外,土壤中的微生物和化学反应也会导
致元素的转化,如氧化还原反应、酸碱反应等。
研究元素的迁移和
转化过程有助于理解土壤中元素的分布规律和生物地球化学循环。
3. 元素积累和分布:土壤中元素的含量和分布受到多种因素的影响,如土壤类型、气候条件、植被类型等。
研究土壤中元素的积累和分
布可以为土壤肥力评价和农业生产提供科学依据。
4. 土壤环境质量评价:土壤中的元素含量和化学性质对环境和生态
系统的健康有重要影响。
土壤地球化学研究可以评价土壤的环境质量,发现和预防土壤污染,保护土壤资源。
为了研究土壤地球化学,科学家们采用了多种方法和技术,包括土
壤样品采集和分析、地球化学模型的建立和应用、同位素示踪技术等。
这些方法和技术的应用可以提供准确和精确的土壤地球化学数据,为土壤科学研究和土壤管理提供科学依据。
第一节土壤组成与性质一、土壤组成土壤是环境中特有的组成部分,是一个极其复杂的由固体、液体和气体三相组成的多相疏松多孔体系(图 6-1 )。
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。
土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。
土壤气相是指土壤孔隙所存在的多种气体的混合物。
液相和气相共存于土壤孔隙内,按容积计,在较理想的土壤中,矿物质约占 38-45% ,有机质约占 5-12% ,土壤孔隙约占 50% 。
图 6-1 土壤中固、液、气相结构图(一)土壤矿物质土壤矿物质来源于地壳岩石(母岩)和母质,它对土壤的性质、结构和功能影响很大。
可分为原生矿物和次生矿物两大类。
1. 原生矿物是各种岩石(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。
一般土壤中 1 -0.01mm 的砂和粉砂几乎全都是原生矿物。
其种类和含量,随母质的类型,风化强度和成土过程的不同而异。
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。
其中硅酸盐类矿物占岩浆岩重量的 80% 以上。
2. 次生矿物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。
包括各种简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类。
其中简单盐类,如方解石 (CaCO3) 、白云石 [Ca 、 Mg(CO3)2] 、石膏 (CaSO4× 2H2O) 、泻盐 (MgSO4× 7H2O) 、岩盐 (NaCl) 、芒硝 (Na2SO4× 10H2O) 、水氯镁石 (MgCl2× 6H2O) 等,易淋溶流失,一般土壤中较少,多存在于盐渍土中,而三氧化物类,如针铁矿( Fe2O3× H2O )、褐铁矿(2Fe2O3× 3H2O) 、三水铝石 (Al2O3× 3H2O) 等,次生铝硅酸盐类,如伊利石、蒙脱石、高岭石,是土壤矿物质中最细小的部分,粒径小于 0.25 m m ,一般称之为次生粘土矿物。
环境地球化学知识点环境地球化学是研究地表、地下水和大气等环境中的化学物质分布特征、转化过程和生物地球化学循环等问题的学科。
它包括了环境中的元素循环、污染物的迁移和转化、环境控制和修复等内容。
下面将介绍一些环境地球化学的重要知识点。
1.元素循环:环境中的元素循环是指地球表层与地下水、大气等环境之间元素交换与转化的过程。
这些元素包括常见元素如碳、氮、氧、硫等,以及稀有元素如金、银、铜等。
元素循环对于维持地球生物圈的平衡和稳定起着重要作用。
2.污染物迁移和转化:环境污染物是指对于环境和生物体有害的物质。
它们包括有机污染物如农药、重金属和放射性元素等。
环境地球化学研究污染物在土壤、地下水和大气中的迁移、转化和积累过程,以及它们对生态系统和人类健康的影响。
3.环境控制:环境地球化学研究如何控制和减少环境污染物的排放和传播。
这包括技术控制如过滤和吸附技术,以及生物控制如植物吸收和土壤微生物降解等方法。
了解环境控制的原理可以帮助我们制定更有效的环境保护措施。
4.修复技术:环境地球化学研究环境修复技术,即通过物理、化学或生物技术将受污染的土壤、水体和大气恢复到良好状态的技术。
例如,使用土壤改良剂和生物堆肥可以改良污染土壤,或者使用氧化剂和还原剂可以降解有机污染物。
5.环境监测:环境地球化学在环境监测中发挥重要作用。
它可以帮助我们了解环境中污染物的浓度和分布,以及它们对生态系统和人类健康的影响。
利用环境监测数据,我们可以评估环境质量,并制定相应的管理策略。
6.生物地球化学循环:生物地球化学循环是指地球上生物体与环境之间的元素转化和循环过程。
通过光合作用,植物从大气中吸收二氧化碳,并将其转化为有机物。
接着,这些有机物通过食物链传递到其他生物体内,最终有机物会被分解为无机物,如二氧化碳、水和溶解态氮和磷等,这些无机物会再次进入环境。
7.地质化学:地质化学研究地球形成和演化过程中的各种化学反应和物质循环。
它涉及到矿物形成、岩石蚀变和沉积作用等过程。
土壤环境地球化学概论(
一、土壤环境的介绍
土壤是地球表面的外壳中的一种重要资源,是由岩石风化、有机物质
分解和生物作用所形成的。
它是生物生长的基础,也是人类的食品、森林、草地、水源和废物处理等方面的重要基础。
土壤包含了丰富的元素,包括主要元素、微量元素和痕量元素等。
主
要元素是构成土壤的主要组成部分,例如氧、碳、氮、磷、钾和镁等。
微
量元素是土壤中含量较低的元素,如锌、铜、锰和铁等。
痕量元素是土壤
中含量非常低的元素,通常是指含量低于百万分之一的元素。
二、土壤地球化学的基本理论和应用
饱和吸附理论是描述土壤中颗粒表面对离子吸附和释放的过程的理论。
离子交换理论是描述土壤中离子交换的过程的理论。
酸碱理论是描述土壤
中氢离子浓度和土壤pH值的关系的理论。
元素地球化学计量理论是研究
地球系统中元素的平衡和循环的理论。
土壤地球化学的应用非常广泛,它可以用于农业生产、土壤保护、环
境监测和资源开发等方面。
在农业生产中,了解土壤中元素的含量和分布
规律,可以进行合理的施肥和土壤改良,提高农作物的产量和品质。
土壤
地球化学还可以用于评价土壤的质量和肥力,指导土壤污染的修复和资源
的利用。
三、土壤污染与修复
土壤污染是指土壤中存在有害化学物质超过环境容许值以及对生态系
统和人类健康产生危害的现象。
土壤污染主要由工业废物排放、农药施用、化肥使用和废弃物处置等造成。
土壤污染修复是指消除或减少土壤污染物的危害,恢复土壤生态功能
和人类可持续发展的过程。
土壤污染修复的方法主要包括物理修复、化学
修复和生物修复等。
物理修复是通过物理手段去除和分离土壤污染物,如
堆肥、曝气和热解等。
化学修复是通过化学方法将有机和无机物质转变成
无害物质,如氧化、还原和螯合等。
生物修复是通过介入生物体系改变土
壤环境和促进土壤微生物的活动,如植物修复和微生物修复等。