《土壤环境化学》PPT课件

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1、第五章土壤环境化学5.1土壤的组成和性质5.1.1土壤的组成1.土体构型覆盖层淋溶层沉积层母岩层基岩2.土壤的化学组成土壤固体相（土壤矿物质、土壤有机质）孔隙液相（水分－溶液）气相（空气）(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。原生矿物次生矿物土壤矿物质原生矿物是岩石中的原始部分。即岩石只经历了物理风化。风化过程中没有改变成分与结构，而只遭到破碎。原生矿物的粒径较大。土壤中的砂粒（粒径2～0.02mm）、粉砂粒（0.02～

2、0.002mm），它具有坚实而稳定的晶格，不透水性，而不具有物理化学吸收性能，不膨胀。原生矿物的种类次生矿物：由原生矿物化学风化后形成，具有胶体性质，为无机胶体或粘粒。简单盐类游离硅酸水合氧化物主要包括铝硅酸盐类粘土矿物（伊利石、蒙脱石、高岭石）无定形的次生矿物晶质的次生矿物[Al4Si4O10(OH)8]是风化程度极高的矿物特点：粒径较大，为0.1－5.0μm，膨胀性小，阳离子代换量也低，极少发生同晶取代。透水性好但保肥能力低。高岭土[(OH)4K9(Al4Fe4Mg4Mg6)(Si8-yAl9)O20]特点：粒

3、径小于2μm，风化程度较低，膨胀性较小，富含钾（K2O），具有较高的阳离子代换量，晶格中的硅、铝原子可发生同晶取代，但不显著。伊利石[Al4Si8O20(OH)4]为伊利石的风化产物特点：粒径小于1μm，阳离子代换量极高，晶格中的硅、铝原子易发生同晶取代；但它吸收的水分植物难以利用，不利于植物的生长。蒙脱石(2)土壤有机质土壤有机质是土壤形成的主要标志，土壤肥力的表现，土壤中含碳有机物的总称(SoilOrganicMatter，SOM)。活体（根系、土壤中的生物）细菌、藻类和原生动物等非活体非腐殖质（动植物残体、蛋

4、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%）(3)土壤水分土壤溶质包括：无机胶体、有机胶体、无机盐类、有机化合物、配合物、溶解气体土壤水分的意义：土壤水分既是植物营养物的来源，也是污染物向其他圈层迁移的媒介土壤水分存在的形式：土壤颗粒表面有很强的粘附力，土壤颗粒吸附的水分称吸着水，几乎不移动，不被植物吸收。外层的膜状水称内聚水或毛细管水，是植物生长的主要水源。(4)土壤空气特性：不连续性，存在

5、于土粒间隙之间；湿度更高；O2少，CO2多，有机质腐烂分解；大气土壤O221%(v/v)15%CO20.03%几%有还原性气体（H2S、NH3、H2、CH4）、厌氧细菌和污染物等存在。5.1.2土壤的粒级及其理化性质5.1.3土壤的吸附性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蒙脱石比表面积最大高岭石最小，有机胶体比表面积也大.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（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（又称反离子层

6、，包括非活动性离子层和扩散层），即合称为双电层。决定电位离子层与液体间的电位差叫热力电位。在一定的胶体系统内它是不变的。在非活动性离子层与液体间的电位差叫电动电位。视扩散层的厚度而定，随扩散层的厚度增大而增大。决定电位离子层非活动性离子层扩散层胶粒胶核电动电位热力电位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

7、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：2.土壤胶体的离子交换吸附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，称离子交换（或代换）作用，包括阳离子交换吸附和阴离子交换吸附。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。电荷数：电荷数越高，阳离子交换能力越强。离子半径和水化程度：同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，因而具有

8、较强的交换能力。阳离子(电荷数,离子半径和水化程度)影响阳离子交换吸附的因素裸离子半径越小，静电力场越强裸离子半径和水化离子半径吸引水分子形成水合离子的现象最显著水合离子半径越大水合离子静电力场越弱离子交换能力越弱土壤（胶体种类,颗粒,SiO2/R2O3、pH等）不同种类的胶体的阳离子交换量顺序：有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭土>水合氧化铁、铝土壤质地越细