环境科学概论第四章土壤环境黄荣华

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1、1第4章土壤环境问题24.1土壤环境概述4.1.1土壤的概念和特征土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松层次。土壤的本质特征：一是具有肥力，即具有供应和协调植物生长所需要的营养条件（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能力；二是具有同化和代谢外界输入物质的能力。34.1.2土壤的组成土壤由矿物质、有机质（包括土壤生物）、水分和空气四种物质组成。41.土壤矿物质按成因可将土壤矿物分为：原生矿物和次生矿物.原生矿物是各种岩石(主要趋岩浆岩)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。土壤中最主要的原

2、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。（1）硅酸盐类矿物长石类、云母类、辉石类和闪角石类等矿物，容易风化而释放出K、Na、Ca、Fe、Mg和Al等元素可供植物吸收，同时形成新的次生矿物。5（2）氧化物类矿物石英(SiO2)、赤铁矿(Fe2O3)、金红石(TiO2)、蓝晶石(Al2SiO5)等。（3）硫化物类矿物土壤中通常只有铁的硫化物，即黄铁矿和白铁矿，二者是同质异构物，分子式均为Fe2S，极易风化，成为土壤中硫元素的主要来源。（4）磷酸盐类矿物土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰石两种，

3、其次是磷酸铁、铝以及其它磷的化合物，是土壤中无机磷的重要来源。6次生矿物大多数是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。土壤中次生矿物可分为：简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类。(1)简单盐类如方解石(CaCO3)、白云石(Ca、Mg（CO3）2)、石膏(CaSO4·2H2O)等，是原生矿物化学风化的最终产物，结晶构造都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤。7(2)三氧化物如针铁矿(Fe2O3·H2O)、褐铁矿（2Fe2O3·3H2O）等，是硅酸盐类矿物彻底风化的产物，常见于湿热的热

4、带和亚热带地区的土壤中，特别是基性岩(玄武岩、安山岩和石灰墙)上发育的土壤中含量最多。（3）次生硅酸盐类由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成，是构成土壤粘粒的主要成分，故又称粘土矿物或粘粒矿物。可细分为伊利石、蒙脱石和高岭石。在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的次生矿物混合存在，成为土壤矿物质。82、土壤有机质土壤有机质包括：非腐殖质，包括动植物残体的组成部分以及有机质分解的中间产物，主要为碳水化合物和含氮化合物。我国各主要土壤表土中碳水化合物的含量约占有机质总量的15-27%，主要是微生物来源的多糖混合物，小部分为植物纤

5、维。土壤中已知的含氮化合物主要是结合态的氨基酸和氨基糖。土壤腐殖质，是土壤特有的有机物质，是土壤有机质的主体，主要是动植物残体通过微生物作用，发生复杂转化而成，主要为胡敏酸和富里酸。93、土壤中的水分104、土壤中的空气土壤孔隙中所存在的各种气体的混合物称为土壤空气。以O2、N2、CO2及水汽等为主要成分;其次由于土壤进行生物化学作用产生的气体。如H2S、NH3、NO2、CO等;另外一些醇类、酸类以及其它挥发性物质通过挥发作用也进入土壤。114.1.3土壤的分层土壤从上到下通常分为A、B、C、D四层：A层（淋溶层）：厚度在10厘米

6、左右，含有丰富的有机物和腐殖质；B层（淀积层）：由上层土淋滤出来的有机物、盐类、以及粘土颗粒组成；C层（母质层）：风化的成土母岩组成。D层（原始层）：为未风化的基岩。124.1.4土壤的性质1.土壤是一个多相的疏松多孔体土壤中的腐殖质和粘粒通过Ca2+、Mg2+联接作用形成微团粒，继而形成团粒结构，在团粒结构内部具有较多的毛细管空隙，而在团粒和团粒之间具有较大的非毛细管空隙，这些构成空气和水分的通道。2.土壤胶体及其吸附特性土壤胶体是土壤中颗粒直径小于1微米或2微米的微细固体颗粒，是由矿物质微粒、腐殖质、铝、铁、锰、硅和含水氧化物

7、组成。13土壤胶体的种类（1）无机胶体主要是细颗粒的粘土微粒，包括粘土矿物中的高岭石、伊利石等以及铁、铝、锰水合氧化物。（2）有机胶体主要是腐殖质和生物活动的产物，它是高分子有机物，具有极大的表面积，吸附作用强。（3）有机-无机复合体是由土壤中一部分矿物胶体和腐殖质胶体结合在一起所形成的。这种胶体的特点是比表面减少；形成稳定的团粒结构，能改善水、肥、气、热的状况。14土壤胶体的性质：带电荷：一方面由于表面基团解离或吸附离子而带电荷；另一方面，胶体内部的电荷不平衡表现出来的表面电荷。吸附作用：由于其颗粒细小，所以表面积大，产生吸附作

8、用。（1）机械吸附：土壤胶体能把大于孔隙的物质阻留，小于孔隙的颗粒也能阻留在土壤中。机械吸附对不溶性颗粒物的作用最为明显。（2）物理吸附：是指土壤胶体颗粒对分子态物质的吸附作用。（3）物理-化学吸附：是指土壤胶体对土壤溶液中离子态物质的保蓄作用。1