土壤环境化学课件.ppt

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1、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功能。简介第一节土壤的组成和性质一、土壤的组成土壤固相（矿物质、有机质）孔隙液相（水分）气相（空气）（图4－1）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、K、Na、Ca、Mg、Fe、C、N、S等。磷酸盐氧化物硫化物硅酸盐简单盐类三氧化物（水合氧化物）次生硅铝酸盐高

2、岭石蒙脱石伊利石原生矿物次生矿物土壤矿物质原生矿物土壤中原先存在的岩石颗粒，受到不同程度物理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)，磷酸盐（如：氟磷灰石，Ca5(PO4)3F）等。（1）氧化：（2）水解：岩石的化学风化反应（3）酸性水解：（4）络合：次生矿物：由原生矿物经化学风化后形成的，具有胶体性质，为无机胶体或粘粒，可分为：简单盐类、水合氧化物、次生硅铝酸盐。（2）水合氧化物Fe2O3·H2O、Al2O3·3H2O以及游离硅酸等（3）次生

3、硅酸盐高岭石、蒙脱石、伊利石等（1）简单盐类方解石(CaCO3)、白云石CaMg(CO3)2、石膏（CaSO4·2H2O）、泻盐（MgSO4·7H2O）、水氯镁石（MgCl2·6H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）等.0.72nmC轴B轴铝氧八面体层硅氧四面体层6(OH)4Al4O+2(OH)4Si6O代表OH群高岭石结晶构造示意图[O3Si2O2OHAl2(OH)3]硅氧片水铝片高岭石蒙脱石[O3Si2O2OHAl2OHO2Si2O3]硅氧片水铝片硅氧片蒙脱石结晶构造示意图伊利石粒径小于2µm，阳离子代换量

4、较多，富含钾，属2：1型晶格，两晶层之间通过K离子相连，膨胀性小，可发生同晶取代，但不明显粒径小于1µm，阳离子代换量极高，它所吸收的水份植物难以利用，属2：1型晶格，晶层之间主要靠弱的分子间力连接，晶层连接不紧，水分子易进入，极易发生同晶取代粒径0.1-5.0µm，阳离子代换量低，属1：1型晶格，晶层之间由氢键连接，膨胀性小，甚为紧密,极少发生同晶取代蒙脱石伊利石高岭石2．土壤有机质土壤有机质是土壤形成的主要标志,是土壤肥力的表现，是土壤中含碳有机物的总称(SoilOrganicMatter，SOM)，约占土壤固

5、相总质量的10%，包括：非腐殖质、腐殖质。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%）。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、可溶性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为吸着水，几乎不移动，不被植物吸收。外层的膜状水称为

6、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，存在于土粒间隙；湿度高；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。二、土壤的粒级及其理化性质（略）三、土壤的吸附性1、土壤胶体的性质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（600-800m2/g）高岭石最小（7-30m2/g），有机胶体比表面积也大（~700m2/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

7、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。土壤胶体的电性土壤胶体微粒一般带负电荷，形成一个负离子层（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（反离子层或扩散层），合称双电层。土壤胶体的凝聚性和分散性由于土壤胶体带负电荷，胶体粒子相互排斥，具有分散性，负电荷越多，排斥作用越大，分散性越强。另一方面土壤溶液中含有阳离子，可以中和土壤胶体微粒所带的负电荷使胶体凝聚，同时由于胶体比表面能很大，为减少表面能，胶体也具有相互凝聚的趋势。

8、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。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，可以和土壤溶液中相同电荷的离子进行等价交换，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。（1）土壤胶体的阳离子交换吸附：土壤胶体微粒带负电荷，表面可吸附阳离子，可与