第四章 土壤环境化学课件.ppt

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1、第一节土壤的组成和性质一、土壤的组成土壤是指地球陆地表面具有一定肥力且能生长植物的疏松表层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产物质。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。土壤土壤固相(占容积的50％)空隙矿物质(质量占固相总质量的>90％)有机质和生物（质量占固相总质量的1％～10％）土壤液相土壤气相土壤溶液和空气占土壤总体积的50％，且二者之间经常处于彼此消长的状态。原生矿物sprimaryminerals?岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改变。?主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。?土壤中1-0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物

2、。四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物类、硅酸盐类（占岩浆岩质量的80％以上）。次生矿物secondaryminerals?由原生矿物经化学风化形成。?化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。?分为三类：简单盐类——原生矿物化学风化的最终产物三氧化物——硅酸盐矿物彻底风化后的产物次生铝硅酸盐类——伊利石、蒙脱石、高岭石1、土壤矿物Si原子半径0.39埃硅氧四面体片tetrahedralsheet公用底角氧原子铝氢氧八面体中心孔径0.58埃Al离子半径0.57埃化学结构式[AlO6H6]-3H+H+H+H+H+H+铝氢氧八面体片公用上下两层氧原子形成片伊利石类结晶

3、构造示意图K+能发生同晶取代蒙脱石montmorillonite弱的分子间力极易发生同晶取代高岭石kaolinite高岭石单位晶层瞧：氢键在这里（牢固）不易发生同晶取代2、土壤有机质土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称。非腐殖质：如蛋白质、糖、有机酸等。占10%-15%腐殖质：占85%-90%。腐殖质是地表分布最广的天然有机物，是动植物残体在土地微生物的作用下，通过复杂的反应转化而成的暗色、无定形、难于分解、组成复杂的高分子有机物。包括：富里酸、胡敏酸、胡敏素。其中，富里酸溶于稀酸稀碱；胡敏酸只溶于稀碱，不溶于稀酸；胡敏素不被碱液提取。主要来源于大气降水、灌溉和地下水，土壤

4、水分并非纯水，实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液，即土壤溶液。3、土壤水分毛管水固态水气存水吸附水1933年Joffe就将土壤溶液比喻成“土体的血液循环”。土壤溶液是土壤与环境间物质交换的载体，是物质迁移与运动的基础，也是植物根系获取养分最基本的途径。由于土壤溶液与土壤固相构成了一动态平衡体系，因此，土壤溶液的组成在一定程度上反映了发生在土壤中的各种反应。土壤溶液的重要意义早已被人们所认识4、土壤空气与大气基本相似，主要成分：O2、N2、CO2不连续体系（土壤是相互隔离的多孔介质）含量差异：由于微生物和植物活动CO2含量比空气中高，O2低于空气中的更高的湿度，水蒸气

5、的含量比大气中高得多有还原性气体和污染物CH4、H2、H2S、NH3几点差异土壤的剖面分层淋溶（leaching）：是指污染物随渗透水在土壤中沿土壤垂直剖面向下的运动，是污染物在水—土壤颗粒之间吸附—解吸或分配的一种综合行为。淋溶层：是指由于淋溶作用使物质下移所经过的土层，也可称过滤层，是土壤中生物最活跃的一层，有机质大部分在这一层。最大淋溶深度：评价污染物淋溶性能的指标，是指土层中污染物的残留浓度为500ppb时，污染物所能达到的最大深度。二、粒级分组与质地分组（自学）1、土壤矿物质的粒级划分土壤的机械组成（mechanicalcomposition)：土壤是由粗细不等的土

6、壤颗粒物组成的，这种粗细不等的土粒按不同比例组合称为土壤的机械组成，又称为土壤质地（soiltexture）。2、各粒级的主要矿物成分和理化性质粒级不同，其化学成分有较大的差异。较细粒级中，钙、镁、磷、钾等元素含量增加。不同粒径土粒的化学组成（%）三、土壤吸附性土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物。1、土壤胶体(1)特性：把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成一个分散体系。胶体是物质按一定分散程度而存在的一种状态。胶体分散体系是分散粒子半径约为1－100nm的分散体系。具有较大的比表面（单位重量物质的表面积）和表面能呈现双电层（doublelayer）土壤胶体凝聚性

7、和分散性(2)双电层结构及扩散双电层模型扩散双电层模型：内部微粒核带负电，形成负离子层（决定电位离子层），由于静电吸引，在外部形成一个正离子层（反离子层，包括非活动性离子层和扩散层），即合称为双电层。决定电位层与液体内部的电位差为热力电位φ0非活动性离子层与液体内部的电位差称为电动电位ζ（electrokineticspotential）。显然，φ0和ζ是不同的，随电解质浓度增加，或型增加，双电层厚度变薄，ζ电势也减小。①双电层基本构成②双电层电位与溶液中离子间关联性a.φ0取决于溶液中与固体成平衡的离