环境化学课件(第四章 土壤环境化学).ppt

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1、第四章土壤环境化学土壤的两个重要功能：（1）肥力作用：土壤具有供应与调控植物根系所需水、气、热和养料的能力；（2）净化作用：土壤具有同化和代谢外界进入土壤中的物质的能力，所以土壤又是保护环境的重要净化剂。土壤环境化学主要介绍土壤的形成、组成和性质，污染物在土壤-植物系统中的迁移、转化、降解与归趋。其重点是研究和掌握污染物在土壤中的分布、迁移、转化和归趋的规律，为防治土壤污染奠定理论基础。土壤是地球陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，是由岩石经风化发育而成的历史自然体。第一节土壤的形成、组成和性质一、土壤的形成五大成土因素——母质、气候、地形、生物和时间在土壤所依赖

2、的自然环境条件中，岩石及其风化产物––––母质是形成土壤的基质。气候是直接的水、热、空气条件，它使相同的母质在不同的气候条件下产生不同的物理、化学和生物学变化。地形使气候因素发生局部的重新分配，是间接的水、热、空气条件。生物通过生长繁育、新陈代谢进行着有机物质的合成与分解，一方面充实与丰富了土壤的基质，另一方面以有机物形式为土壤累积化学能。时间是一切作用过程的累积因素，没有时间则任何作用皆不可能进行，它是所有作用及其由量变到质变的基本保证。Hubble等（1983年）从成土过程的共性出发，把主要的成土过程归纳为：1.消耗过程：包括淋溶、分解、溶解等，其中也包括盐基及其它可

3、溶物质在土壤中的重新分配以及新矿物的形成；2.有机物质的循环：包括生物对养分的选择吸收和积累，有机物质的分解对消耗过程的补偿，可溶性有机物在矿物风化、元素的活化和迁移中的作用；3.无机物质的循环：包括矿物由物理力引起的加成、混合和分离。总之，成土过程是在物理风化、化学风化和生物风化作用下进行的。二、土壤的基本物质组成图土壤中固相、液相、气相结构示意图（一）土壤矿物质土壤矿物质按其成因可分为原生矿物和次生矿物。1.原生矿物原生矿物是指那些在风化过程中未改变化学组成的原始成岩矿物。它构成了土壤的骨架，土壤矿质元素主要来源于土壤矿物质。特征：具有坚实而稳定的晶格，不透水，不具有

4、物理化学吸收性能，不膨胀，粒径较大，如砂粒的粒径为0.02～2mm，粉砂粒为0.002～0.02mm。。原生矿物种类：（1）硅酸盐类矿物；（2）氧化物类矿物；（3）硫化物类矿物；（4）磷酸盐类矿物。2.次生矿物次生矿物是岩石经历化学风化（氧化、水解和酸性水解）形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都发生了改变。次生矿物粒径较小，大部分以黏粒和胶体（粒径小于0.002mm）分散状态存在。分类：根据次生矿物的性质与结构划分为简单盐类、氧化物类和次生铝硅酸盐类。氧化物类和次生铝硅酸盐类是土粒中最细小的部分，比表面积大，在物理性质上表现为强烈的吸水膨胀、失水收缩的特点，称为黏土矿物

5、。有明显的胶体特征，所以土壤学中习惯把黏土矿物视为土壤矿物胶体。次生矿物是构成土壤的最主要组成部分，对土壤中无机污染物的行为和归宿影响很大。（1）简单盐类：如方解石（CaCO3）、白云石（CaCO3、MgCO3）、石膏（CaSO42H2O）、泻盐（MgSO47H2O）、岩盐（NaCl）和芒硝（Na2SO410H2O）等，常见于干旱和半干旱地区的土壤中。（2）氧化物类：如针铁矿（Fe2O3H2O）、褐铁矿（2Fe2O33H2O）和三水铝石（Al2O33H2O）等，它们是硅酸盐矿物彻底风化后的产物，在热带和亚热带土壤中，这类矿物占优势。（3）次生铝硅酸盐类：是由长

6、石等原生硅酸盐矿物风化后形成的次生矿物。由两个基本结构单元——硅四面体和铝八面体所组成的矿物（层状硅酸盐矿物）晶层的基本单元⑴硅氧片：硅四面体结构单元中，硅原子以共价键方式将四个氧原子联结成为一个原子团(SiO4)4–，电性未中和，通过与其相邻的另一个硅四面体共用一个氧原子，如此相联，成为由六个硅四面体构成的六角形网孔，然后再与另外的六角形网孔通过共用氧原子来联结，如此继续联结，在水平方向上构成一层硅氧片，成为晶层的基本单元。⑵水铝片：铝八面体（或称铝氧八面体）是由一个铝原子和六个氧原子或氢氧原子团构成的。铝原子在中央，上下各为三个氧原子或氢氧原子团交错排列，构成一个八面

7、体。在同一平面上，由许多相邻的铝八面体通过共用氧原子相联结，形成铝八面体层，称水铝片，水铝片也是晶层的基本单元。层状硅酸盐矿物种类：1:1型矿物:由一片硅氧片和一片水铝片叠合而成，主要为高岭石类矿物；2:1型矿物:由两片硅氧片中间夹一片水铝片叠合而成。这类矿物又分为膨胀型（蒙脱石类和蛭石）和非膨胀型矿物（主要有水云母类）。（1）高岭石：风化程度极高的矿物，主要见于湿热的热带地区的土壤中，在花岗岩残积母质上发育的土壤中含量也较高。颗粒粗大，厚0.1~5.0m；比表面小，膨胀性小，阳离子代换量低；富含高岭石的土壤，透水性良好，