第5讲土壤污染及治理技术

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1、第5讲土壤污染及治理技术5.1土壤的组成、结构和性质土壤是地球陆地表面具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层，是连接无机界和有机界的纽带，是人类生存的重要自然资源，是陆地环境的重要组成部分。通常认为它是成土母质在一定水热条件和生物的作用下，经过一系列物理、化学和生物化学过程形成的。俄国土壤学家道库恰耶夫从土壤发生学的角度，提出了土壤的形成是气候、生物、地形、母质和时间等成土因素综合作用的结果。5.1.1土壤物质组成土壤是由矿物质、有机质、水分和空气四大部分组成的三相多孔体系。组成土壤的矿物质是指含钠、钾、钙

2、、铁、镁、铝等元素的硅酸盐、氧化物、硫化物、磷酸盐等。土壤矿物按成因分为原生矿物和次生矿物，前者由物理风化而成，后者经化学风化而成。次生矿物对土壤理化性质的影响较大，黏土矿是土壤中最普遍的次生矿物，亦称层状硅酸盐，它是构成土壤黏粒的主要成分。黏土矿有多各类型，主要有伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石、叶蜡石等。土壤有机质按其分解程度可以分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质，其中以腐殖质的作用最大。腐殖质是指新鲜有机质经过微生物分解转化所形成的黑色胶体物质，它一般由C、H、O、N和少量S元素组成的具有多种官能团

3、的天然络合剂，占土壤有机质总量的85%～90%以上，腐殖质最重要的环境性质是其能够与金属离子结合，土壤中的腐殖质强烈吸收着水中的溶质，且对多价阳离子有特殊的亲和力，它的存在使土壤具有一定的净化能力。水是土壤的三相之一，土壤中的水分根据其移动的畅通性可以分为束缚水和自由水两种。束缚水是水分受土粒间的吸力所阻，不轻易在土壤中移动的水分，又细分为吸湿水和膜状水；自由水是在土壤中自由移动的水分，分为毛管水和重力水。正常情况下，水分是受重力作用影响向下移动，称为重力水，如果在气候干旱地区，蒸发率大于下渗率，水分会在

4、泥土中向上移动，称为毛管水。土壤空气是存在于土壤中气体的总称，其分别以自由态存在于土壤孔隙中，以溶解态存在于土壤水中，以吸附态存在于土粒中。土壤空气主要来自大气，其组成与大气相似，但有差别。由于土壤生物活动的影响，土壤空气按其组成在质与量上均不同于大气中的空气，CO2比大气中含量高，氧含量比大气低，水汽含量比大气中含量高。5.1.2土壤的结构土壤是由无数土壤颗粒组成的。土壤颗粒并不是彼此孤立、毫不相关的堆积在一起，而往往是受各种作用，形成大小不等、形状不同的土团，也有没有胶结在一起的单粒。这种不同大小和形

5、状的土壤颗粒在土壤中排列的方式称为土壤结构。土壤颗粒排列的方式大致可分为两大类：一种是以单粒为单位的排列方式，另一种是以土团为单位的排列方式。由于各种土壤本身性质及其影响因素的不同，不同土壤中或同一土壤的不同土层中土壤结构体的形状也不一样，通常是根据土壤结构体的形状来区分土壤结构，常见的土壤结构有四种，即粒状结构、块状结构、柱状结构和片状结构。粒状结构又称团粒结构，是土粒胶结成团，大小约在1-10毫米，呈小球状、多孔，在水中浸泡不易散碎，水稳性较强，这种结构对土壤的通气、透水蓄水和养分的保存、释放等都有良

6、好的作用。块状结构主要出现在质地粘重、耕性不良的土壤耕作层内。柱状结构的土壤常见于碱土的柱状层以及粘质红、黄公古老风化壳上发育的侵蚀面上的土壤中。片状结构的土壤结构体呈片状，厚度约1-5毫米，碱土的表土，盐土表层的层状盐结皮以及某些砂性较重的灌溉地表层的结壳等均属片状结构。5.1.3土壤的性质（1）土壤的胶体性质土壤在风化过程中，可形成不同大小的颗粒。直径在1～100nm之间的颗粒，一般称为胶体。胶体体系具有很多性质，如表面性质、电化性质、光学性质及动力学性质等，其中表面性质和电学性质对土壤吸收性能影响最

7、大。土壤中含有无机胶体和有机胶体以及有机、无57机的复合胶体。无机胶体包括土壤矿物和各种水合氧化物，有机胶体主要是腐殖质。（2）土壤的阳离子交换在通常情况下，土壤有机胶体或无机胶体都带负电荷，因此在表面上一定吸附很多阳离子，如H+、Al3+、Ca2+、Mg2+等，这些被土壤胶体所吸附的离子，可以和另一些阳离子进行相互交换。对于这种能互相交换的阳离子称为交换阳离子，而且把这种相互交换作用称为阳离子交换作用。（3）土壤的酸碱度土壤在形成过程受生物、气候、地质、水文等因素的综合作用产生了不同的酸碱性，土壤的酸碱

8、度主要取决于土壤中含盐基的情况。我国土壤pH大多在4.5～8.5范围内，并且呈“东南酸西北碱”的规律。土壤的酸度分为活性酸度和潜性酸度。活性酸度又称有效酸度，是土壤溶液中游离H+浓度直接反映出的酸度。潜性酸度是由于土壤胶粒吸附H+和Al3+所造成的。当土壤溶液中OH-离子浓度超过H+离子浓度时就显示碱性，OH离子的大小表现了土壤碱性的强弱，通常把碳酸根和重碳酸根的含量作为土壤液相碱度指标。（4）土壤的氧化—还原作用在土壤中存在