8土壤環(huán)境化學(xué)簡(jiǎn)化版

1、1 馬雙忱馬雙忱soil environmental chemistry2土壤的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)土壤的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 土壤污染土壤污染:農(nóng)藥與重金屬污染農(nóng)藥與重金屬污染土壤的形成及環(huán)境意義土壤的形成及環(huán)境意義土壤的結(jié)構(gòu)和組成土壤的結(jié)構(gòu)和組成3土壤的形成及其環(huán)境意義土壤的形成及其環(huán)境意義 生態(tài)系統(tǒng)的重要組成之一生態(tài)系統(tǒng)的重要組成之一 巖石圈，由巖石和土壤組成。在地球巖石圈，由巖石和土壤組成。在地球表面約表面約1.5億億km2的陸地中，農(nóng)耕田、草地和林田分別占的陸地中，農(nóng)耕田、草地和林田分別占9、21和和27。這些陸地是巖石圈的主要組成部分。這些陸地是巖石圈的主要組成部分。在土壤中在土壤中有機(jī)物

2、和無機(jī)物、生命體和非生命體有機(jī)物和無機(jī)物、生命體和非生命體共存，而且不斷進(jìn)行共存，而且不斷進(jìn)行著著化學(xué)的、物理的、生物的、地質(zhì)的化學(xué)的、物理的、生物的、地質(zhì)的多種多樣的運(yùn)動(dòng)和變化。多種多樣的運(yùn)動(dòng)和變化。從環(huán)境角度考慮，土壤既為人類提供豐富的物質(zhì)資源，又是人類排從環(huán)境角度考慮，土壤既為人類提供豐富的物質(zhì)資源，又是人類排放各種廢物的場(chǎng)所，土壤污染亦是當(dāng)前人類面臨的重要環(huán)境問題之放各種廢物的場(chǎng)所，土壤污染亦是當(dāng)前人類面臨的重要環(huán)境問題之一。一。4土壤的形成是物理過程、化學(xué)過程與生物過程等長(zhǎng)期共同作用的結(jié)果。主要過程土壤的形成是物理過程、化學(xué)過程與生物過程等長(zhǎng)期共同作用的結(jié)果。主要過程有有物理風(fēng)化過程

3、、化學(xué)風(fēng)化過程、生物風(fēng)化作用物理風(fēng)化過程、化學(xué)風(fēng)化過程、生物風(fēng)化作用。 （1）粉碎性巖石的初始風(fēng)化）粉碎性巖石的初始風(fēng)化 地殼中含有多種硅酸鹽礦物，如長(zhǎng)石、輝石、閃石、橄欖石、云母等，由于地地殼中含有多種硅酸鹽礦物，如長(zhǎng)石、輝石、閃石、橄欖石、云母等，由于地殼運(yùn)動(dòng)和火山活動(dòng)等原因，上述礦物質(zhì)從地殼深處遷移至地表，從殼運(yùn)動(dòng)和火山活動(dòng)等原因，上述礦物質(zhì)從地殼深處遷移至地表，從高溫高壓到常高溫高壓到常溫常壓的急劇變化溫常壓的急劇變化，使巖石破碎和粉碎，粉碎后的巖石大大增加了與空氣和水接，使巖石破碎和粉碎，粉碎后的巖石大大增加了與空氣和水接觸的面積，從而明顯加速了其觸的面積，從而明顯加速了其物理風(fēng)化物

4、理風(fēng)化的進(jìn)程，物理風(fēng)化不改變巖石的化學(xué)成分的進(jìn)程，物理風(fēng)化不改變巖石的化學(xué)成分,但為化學(xué)風(fēng)化的深入發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。（沙漠地區(qū)就屬于典型的物理風(fēng)化）但為化學(xué)風(fēng)化的深入發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。（沙漠地區(qū)就屬于典型的物理風(fēng)化）5（2）化學(xué)風(fēng)化過程：）化學(xué)風(fēng)化過程： 初始風(fēng)化后的巖石，還將經(jīng)受長(zhǎng)期的化學(xué)風(fēng)化過程，其中涉及多種化初始風(fēng)化后的巖石，還將經(jīng)受長(zhǎng)期的化學(xué)風(fēng)化過程，其中涉及多種化學(xué)反應(yīng)。例如：學(xué)反應(yīng)。例如： 水解和水合反應(yīng)：水解和水合反應(yīng)： 2fe2o3（氧化鐵）（氧化鐵）+3h2o 2fe2o33h2o(褐鐵礦褐鐵礦) kalsi3o8(正長(zhǎng)石正長(zhǎng)石)+h2o halsi3o8+k+oh

5、氧化反應(yīng)：氧化反應(yīng)： 12mgfesio4(橄欖石橄欖石)+8h2o+o2 4h4mg3si2o9（蛇紋石）（蛇紋石） +4sio2（石英）（石英）+6fe2o3 酸溶反應(yīng)：酸溶反應(yīng)： caco3+co2+h2o ca(hco3)2 caal2si2 o 8（鈣長(zhǎng)石）（鈣長(zhǎng)石）+2h+ h2al2si2o8（高嶺土）（高嶺土）+ ca2+6 長(zhǎng)期化學(xué)風(fēng)化后的巖石進(jìn)一步分解而形成早期的土壤，長(zhǎng)期化學(xué)風(fēng)化后的巖石進(jìn)一步分解而形成早期的土壤，風(fēng)化后釋放的風(fēng)化后釋放的k+、ca2+等離子成為可被植物吸收的成分（為進(jìn)一步的生物風(fēng)化提供營(yíng)等離子成為可被植物吸收的成分（為進(jìn)一步的生物風(fēng)化提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)），養(yǎng)物

6、質(zhì)），fe2o33h2o等則成為新的礦物。等則成為新的礦物。早期土壤的形成為陸生植早期土壤的形成為陸生植物的生長(zhǎng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。物的生長(zhǎng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 （3）生物風(fēng)化作用：）生物風(fēng)化作用： 生物作用是形成現(xiàn)代土壤的三要素之一。生物作用是形成現(xiàn)代土壤的三要素之一。植物的根部運(yùn)動(dòng)植物的根部運(yùn)動(dòng)增進(jìn)了水增進(jìn)了水和空氣與土壤的接觸，促進(jìn)了土壤的物理風(fēng)化；同時(shí)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生的大和空氣與土壤的接觸，促進(jìn)了土壤的物理風(fēng)化；同時(shí)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生的大量量腐葉和枯枝（以及動(dòng)物殘?。诟癄€過程中腐葉和枯枝（以及動(dòng)物殘?。?，在腐爛過程中析出有機(jī)酸侵蝕巖石，析出有機(jī)酸侵蝕巖石，使使早期土壤不斷得到化學(xué)風(fēng)化。在早期土壤不斷

7、得到化學(xué)風(fēng)化。在微生物作用微生物作用下還會(huì)分解產(chǎn)生腐殖質(zhì)，下還會(huì)分解產(chǎn)生腐殖質(zhì)，與礦物質(zhì)的絡(luò)合作用，也促進(jìn)了土壤的化學(xué)風(fēng)化。與礦物質(zhì)的絡(luò)合作用，也促進(jìn)了土壤的化學(xué)風(fēng)化。 久而久之，逐步形成了人類文明賴以生存的基本條件之一久而久之，逐步形成了人類文明賴以生存的基本條件之一 現(xiàn)代土現(xiàn)代土壤。壤。7 土壤是獨(dú)立的歷史自然體，有著自身的生成發(fā)展過程。土壤是獨(dú)立的歷史自然體，有著自身的生成發(fā)展過程。但在其發(fā)展過程中，又受到人類勞動(dòng)深刻的影響，所以但在其發(fā)展過程中，又受到人類勞動(dòng)深刻的影響，所以土土壤是生物、氣候、母巖、地形、時(shí)間和人類生產(chǎn)活動(dòng)等成壤是生物、氣候、母巖、地形、時(shí)間和人類生產(chǎn)活動(dòng)等成土因素綜

8、合作用下的產(chǎn)物。土因素綜合作用下的產(chǎn)物。 由于成土因素綜合作用的不同，產(chǎn)生出多種類型的土由于成土因素綜合作用的不同，產(chǎn)生出多種類型的土壤。壤。 各種土壤形成過程的實(shí)質(zhì)是地球表面物質(zhì)的地質(zhì)大循各種土壤形成過程的實(shí)質(zhì)是地球表面物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)與生物小循環(huán)的對(duì)立統(tǒng)一。環(huán)與生物小循環(huán)的對(duì)立統(tǒng)一。8土壤的基本環(huán)境機(jī)能土壤的基本環(huán)境機(jī)能（1）培育植物培育植物 ：一方面土壤是能使植物挺立生長(zhǎng)的支持體，另一方一方面土壤是能使植物挺立生長(zhǎng)的支持體，另一方面，土壤具有一定的肥力，能為植物生長(zhǎng)提供水、空氣和養(yǎng)分。因此面，土壤具有一定的肥力，能為植物生長(zhǎng)提供水、空氣和養(yǎng)分。因此土壤是植物生長(zhǎng)基體，也是莊稼和糧食的生產(chǎn)

9、基地，從而成為動(dòng)物、土壤是植物生長(zhǎng)基體，也是莊稼和糧食的生產(chǎn)基地，從而成為動(dòng)物、人類以及絕大多數(shù)微生物賴以棲息、生活、繁衍的場(chǎng)所。人類以及絕大多數(shù)微生物賴以棲息、生活、繁衍的場(chǎng)所。（2）推動(dòng)物質(zhì)循環(huán)推動(dòng)物質(zhì)循環(huán) ：土壤是地球表層中介入元素循環(huán)的一個(gè)重要圈：土壤是地球表層中介入元素循環(huán)的一個(gè)重要圈層，由巖石風(fēng)化產(chǎn)生的所有物質(zhì)都有可能進(jìn)入大氣和水體，又可能通層，由巖石風(fēng)化產(chǎn)生的所有物質(zhì)都有可能進(jìn)入大氣和水體，又可能通過地球化學(xué)循環(huán)歸入土壤。碳、氮元素在大氣、海洋、土壤間以相當(dāng)過地球化學(xué)循環(huán)歸入土壤。碳、氮元素在大氣、海洋、土壤間以相當(dāng)快的速度循環(huán)（硫的循環(huán)速度略慢些）。一般地說，這些元素及其化快的

10、速度循環(huán)（硫的循環(huán)速度略慢些）。一般地說，這些元素及其化合物在土壤中的滯留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谕寥乐惺艿街T如吸附、合物在土壤中的滯留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谕寥乐惺艿街T如吸附、沉降、酸堿緩沖和植物攝取等多種作用。沉降、酸堿緩沖和植物攝取等多種作用。9（3）保存水資源保存水資源 ：土壤是大氣和地下水的緩沖地區(qū)。土壤粒隙中儲(chǔ)存：土壤是大氣和地下水的緩沖地區(qū)。土壤粒隙中儲(chǔ)存的大量降水不會(huì)過快蒸發(fā)，它們或通過徑流徐徐流向河流、湖泊，或的大量降水不會(huì)過快蒸發(fā)，它們或通過徑流徐徐流向河流、湖泊，或滲入地下水體保存。水流中的雜質(zhì)經(jīng)土壤過濾、吸附及微生物降解等滲入地下水體保存。水流中的雜質(zhì)經(jīng)土壤過濾、吸附

11、及微生物降解等作用，可得到較純凈的水。作用，可得到較純凈的水。（4）防止災(zāi)害防止災(zāi)害 ：由于土壤蓄水量大，可防止洪水發(fā)生。土壤植物又可：由于土壤蓄水量大，可防止洪水發(fā)生。土壤植物又可防止風(fēng)雨侵蝕、水土流失或土壤沙漠化趨向，并兼有防風(fēng)、消音等作防止風(fēng)雨侵蝕、水土流失或土壤沙漠化趨向，并兼有防風(fēng)、消音等作用。用。（5）自凈能力自凈能力：土壤對(duì)外來污染物有一定的自凈能力，因?yàn)橥寥谰哂校和寥缹?duì)外來污染物有一定的自凈能力，因?yàn)橥寥谰哂袠O大比表面和催化活性，兼以土壤中所含水、空氣、微生物等都能使極大比表面和催化活性，兼以土壤中所含水、空氣、微生物等都能使污染物降解脫活，從而將這些污染物的降解產(chǎn)物納入天然循

12、環(huán)軌道。污染物降解脫活，從而將這些污染物的降解產(chǎn)物納入天然循環(huán)軌道。10 l 土壤酸化、鹽堿化、土壤污染土壤污染l 土壤沙漠化土壤沙漠化（石漠化）l 陸地植被破壞l 水土流失全球范圍的土壤環(huán)境問題全球范圍的土壤環(huán)境問題1111月月2日凌晨日凌晨,云南楚雄發(fā)生特大泥石流災(zāi)害。云南楚雄發(fā)生特大泥石流災(zāi)害。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)據(jù)初步統(tǒng)計(jì),此次泥石流已經(jīng)造成此次泥石流已經(jīng)造成21人死亡人死亡,40余人失蹤余人失蹤 12土體構(gòu)型土體構(gòu)型 v 土壤土體是由一系列不同性質(zhì)和質(zhì)地的層次構(gòu)成的。故各類土壤都有土壤土體是由一系列不同性質(zhì)和質(zhì)地的層次構(gòu)成的。故各類土壤都有一定的剖面構(gòu)型。土體構(gòu)型也是土壤分類的重要依據(jù)。土體內(nèi)

13、物質(zhì)的一定的剖面構(gòu)型。土體構(gòu)型也是土壤分類的重要依據(jù)。土體內(nèi)物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化過程，固然發(fā)生于土壤各組成成分之間，但宏觀地看來，遷移和轉(zhuǎn)化過程，固然發(fā)生于土壤各組成成分之間，但宏觀地看來，也發(fā)生于各土層之間。也發(fā)生于各土層之間。13 國(guó)際代號(hào) 土層名稱 傳統(tǒng)代號(hào) 森林凋落物層 草氈層 a0 泥炭層 腐殖質(zhì)層 a1 淋溶層 a2 淀積層 b 母質(zhì)層 c 母巖層 d o h a e b c r 有機(jī)質(zhì)層 真正土壤 圖圖1 土體構(gòu)型基本模式土體構(gòu)型基本模式14v 土壤表層是有機(jī)質(zhì)層土壤表層是有機(jī)質(zhì)層。根據(jù)有機(jī)質(zhì)的。根據(jù)有機(jī)質(zhì)的“熟化程度熟化程度”，又可從中分出凋落物層，又可從中分出凋落物層（o）、泥炭

14、層（）、泥炭層（h）和腐殖質(zhì)層（）和腐殖質(zhì)層（a）。）。表層之下是淋溶層（表層之下是淋溶層（e），），是指由于淋是指由于淋溶作用使物質(zhì)下移所經(jīng)過的土層，這一層也可稱過渡層。溶作用使物質(zhì)下移所經(jīng)過的土層，這一層也可稱過渡層。淀積層（淀積層（b）是指物質(zhì)是指物質(zhì)累積的層次。累積的層次。b層的性質(zhì)依土壤不同而有很大差別，由此又可區(qū)分為腐殖質(zhì)淀積層的性質(zhì)依土壤不同而有很大差別，由此又可區(qū)分為腐殖質(zhì)淀積層（層（bh）、鐵鋁淀積層（）、鐵鋁淀積層（bs）、粘粒淀積層（）、粘粒淀積層（bt）等。再以下的母質(zhì)層（）等。再以下的母質(zhì)層（c）和母巖層（和母巖層（r）均不屬于土壤發(fā)生層，一般僅作為土壤剖面的重要成分

15、列出。）均不屬于土壤發(fā)生層，一般僅作為土壤剖面的重要成分列出。v 有機(jī)質(zhì)層（包括有機(jī)質(zhì)層（包括o、h、a層）的特點(diǎn)是含有機(jī)物量最多，具有最大生物活性，層）的特點(diǎn)是含有機(jī)物量最多，具有最大生物活性，金屬離子或粘土粒子容易隨土壤中水分往下滲透。金屬離子或粘土粒子容易隨土壤中水分往下滲透。淀積層（淀積層（b）的特點(diǎn)是含有機(jī)）的特點(diǎn)是含有機(jī)物和空氣量少，含無機(jī)物和水分量多。物和空氣量少，含無機(jī)物和水分量多。15土壤的化學(xué)組成土壤的化學(xué)組成 土壤是由固、液、氣三相物質(zhì)組成的疏松多孔體。固相物質(zhì)包括礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)土壤是由固、液、氣三相物質(zhì)組成的疏松多孔體。固相物質(zhì)包括礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和土壤生物。在固相物質(zhì)之

16、間，為形狀和大小不同的孔隙，孔隙中存在水分和空和土壤生物。在固相物質(zhì)之間，為形狀和大小不同的孔隙，孔隙中存在水分和空氣。氣。自然界里的土壤不論其為農(nóng)地、草土甚至荒地，其基本物質(zhì)組成如下：自然界里的土壤不論其為農(nóng)地、草土甚至荒地，其基本物質(zhì)組成如下：1617v 土壤三相物質(zhì)的比率因土壤種類而異，并且經(jīng)常變化著。土壤三相物質(zhì)的比率因土壤種類而異，并且經(jīng)常變化著。 v 土壤中所含多量化學(xué)元素的豐度順序如下：土壤中所含多量化學(xué)元素的豐度順序如下：osialfeccaknamgtins，這個(gè)次序與地殼組成大體，這個(gè)次序與地殼組成大體一致，所不同的是由于土壤中集結(jié)了大量生物體，因此一致，所不同的是由于土壤

17、中集結(jié)了大量生物體，因此c、n、s的含量相對(duì)較高。的含量相對(duì)較高。v 從環(huán)境污染角度來看，土壤還是藏垢納污之處，內(nèi)中含有各種從環(huán)境污染角度來看，土壤還是藏垢納污之處，內(nèi)中含有各種生物的殘?bào)w、排泄物、腐爛物；還含有來自大氣、水體及固體生物的殘?bào)w、排泄物、腐爛物；還含有來自大氣、水體及固體廢物中的各種污染物以及農(nóng)藥、肥料殘留物等。廢物中的各種污染物以及農(nóng)藥、肥料殘留物等。 18無機(jī)礦物質(zhì)無機(jī)礦物質(zhì)v 土壤中無機(jī)礦物質(zhì)，按其成因可分為土壤中無機(jī)礦物質(zhì)，按其成因可分為原生礦物和次生礦物原生礦物和次生礦物。凡在地殼中最先。凡在地殼中最先存在的、經(jīng)風(fēng)化作用后仍無變化地遺留在土壤中的一類礦物，稱為原生礦物；

18、存在的、經(jīng)風(fēng)化作用后仍無變化地遺留在土壤中的一類礦物，稱為原生礦物；而在土壤形成過程中，由原生礦物轉(zhuǎn)化形成的新礦物，統(tǒng)稱次生礦物。而在土壤形成過程中，由原生礦物轉(zhuǎn)化形成的新礦物，統(tǒng)稱次生礦物。n 原生礦物原生礦物的主要種類有：的主要種類有： 石英石英 （sio2）、長(zhǎng)石（）、長(zhǎng)石（kalsi3o8）、云母）、云母k(si3al)al2o10(oh)2、輝石、輝石(mg,fe)sio3、閃石、閃石(mg,fe)7(si4o11)2(oh)2、橄欖石、橄欖石(mg,fe)2sio4等。等。 數(shù)量最多的石英和長(zhǎng)石構(gòu)成土壤的砂粒骨架，而云母、輝石等礦物質(zhì)數(shù)量最多的石英和長(zhǎng)石構(gòu)成土壤的砂粒骨架，而云母、

19、輝石等礦物質(zhì)則為植物提供許多無機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。則為植物提供許多無機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。19n 次生礦物次生礦物包括各種簡(jiǎn)單鹽類（碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、鹵化物），包括各種簡(jiǎn)單鹽類（碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、鹵化物），游離硅酸、水合氧化物（游離硅酸、水合氧化物（r2o3xh2o），如三水鋁石），如三水鋁石(al2o33h2o)、水、水鋁石鋁石(al2o3h2o)、針鐵礦、針鐵礦(fe2o3h2o)、褐鐵礦、褐鐵礦(2fe2o33h2o)等，次等，次生硅鋁酸鹽（如伊利石、蒙脫土、高嶺土等）。生硅鋁酸鹽（如伊利石、蒙脫土、高嶺土等）。v 次生礦物中簡(jiǎn)單鹽類屬水溶性鹽，易被淋失，一般土壤中含量較少。而次生礦物中簡(jiǎn)

20、單鹽類屬水溶性鹽，易被淋失，一般土壤中含量較少。而水合氧化物和次生鋁硅酸鹽，是土壤礦物質(zhì)中最細(xì)小的部分，一般將它水合氧化物和次生鋁硅酸鹽，是土壤礦物質(zhì)中最細(xì)小的部分，一般將它們（或單將后者）稱之為次生粘土礦物。土壤很多重要的物理、化學(xué)過們（或單將后者）稱之為次生粘土礦物。土壤很多重要的物理、化學(xué)過程和性質(zhì)，都和土壤所含的粘土礦物，特別是次生鋁硅酸鹽的種類和數(shù)程和性質(zhì)，都和土壤所含的粘土礦物，特別是次生鋁硅酸鹽的種類和數(shù)量有關(guān)。量有關(guān)。20土壤有機(jī)質(zhì)（土壤有機(jī)質(zhì)（soil organic matter，som) 根據(jù)土壤中有機(jī)質(zhì)的來源和存在狀態(tài)，廣義的土壤有機(jī)質(zhì)可分為兩大根據(jù)土壤中有機(jī)質(zhì)的來源和

21、存在狀態(tài)，廣義的土壤有機(jī)質(zhì)可分為兩大類：類： 一類是活的有機(jī)體，包括植物根系和土壤生物；一類是活的有機(jī)體，包括植物根系和土壤生物； 另一類是各種有機(jī)化合物，這就是狹義的土壤有機(jī)質(zhì)，它又可分另一類是各種有機(jī)化合物，這就是狹義的土壤有機(jī)質(zhì)，它又可分為兩類，一類是組成生物殘?bào)w的各種有機(jī)化合物，稱為非腐殖物質(zhì)，為兩類，一類是組成生物殘?bào)w的各種有機(jī)化合物，稱為非腐殖物質(zhì)，約占土壤有機(jī)質(zhì)總量的約占土壤有機(jī)質(zhì)總量的3040；一類是稱為腐殖質(zhì)的特殊有機(jī)；一類是稱為腐殖質(zhì)的特殊有機(jī)化合物，包括腐殖酸、富里酸和胡敏質(zhì)等，它們普遍存在于土壤、腐化合物，包括腐殖酸、富里酸和胡敏質(zhì)等，它們普遍存在于土壤、腐熟的有機(jī)肥料

22、、各種地面水體的底泥和煤炭之中。土壤腐殖質(zhì)占土壤熟的有機(jī)肥料、各種地面水體的底泥和煤炭之中。土壤腐殖質(zhì)占土壤有機(jī)質(zhì)總量的有機(jī)質(zhì)總量的6070。 21綜合上述，土壤有機(jī)質(zhì)的構(gòu)成如下：綜合上述，土壤有機(jī)質(zhì)的構(gòu)成如下： 22土壤水分和土壤溶液土壤水分和土壤溶液 地球表面全部土壤中含水量約地球表面全部土壤中含水量約2.41013m3，不及水圈含水總量的，不及水圈含水總量的0.01，這些水充當(dāng)了土壤中所發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，對(duì)于巖石風(fēng)化、，這些水充當(dāng)了土壤中所發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，對(duì)于巖石風(fēng)化、土壤形成、植物生長(zhǎng)有著決定性意義。土壤形成、植物生長(zhǎng)有著決定性意義。v 由土壤水分和其中所含溶質(zhì)組成了土壤

23、溶液。土壤溶液的形成是土壤三由土壤水分和其中所含溶質(zhì)組成了土壤溶液。土壤溶液的形成是土壤三相成分間進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的結(jié)果。因此其組成非常復(fù)雜，常見的溶相成分間進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的結(jié)果。因此其組成非常復(fù)雜，常見的溶質(zhì)有：質(zhì)有： 無機(jī)膠體：鐵和鋁的氧化物等；無機(jī)膠體：鐵和鋁的氧化物等； 無機(jī)鹽類：碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、磷無機(jī)鹽類：碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、磷 酸酸鹽等；鹽等； 有機(jī)化合物類：腐殖酸、有機(jī)酸、可溶性糖類、蛋白質(zhì)及衍生物等；有機(jī)化合物類：腐殖酸、有機(jī)酸、可溶性糖類、蛋白質(zhì)及衍生物等； 絡(luò)合物類：如鐵和鋁的有機(jī)絡(luò)合物等；絡(luò)合物類：如鐵和鋁的有機(jī)絡(luò)合物

24、等； 溶解性氣體類：如溶解性氣體類：如o2、co2、n2等。等。23土壤空氣土壤空氣v 土壤空氣也是土壤的重要組分之一。它對(duì)土壤微生物活動(dòng)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)土壤空氣也是土壤的重要組分之一。它對(duì)土壤微生物活動(dòng)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及植物的生長(zhǎng)發(fā)育都有重大的作用。因此，土壤空氣的狀況的轉(zhuǎn)化以及植物的生長(zhǎng)發(fā)育都有重大的作用。因此，土壤空氣的狀況是決定土壤肥力的重要因素之一。是決定土壤肥力的重要因素之一。v 土壤是多孔體系，土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤空隙中。這些土壤是多孔體系，土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤空隙中。這些氣體主要來源于大氣，其次是產(chǎn)生于土壤內(nèi)發(fā)生的化學(xué)和生物化學(xué)過氣體主要來源于大氣，其次是產(chǎn)

25、生于土壤內(nèi)發(fā)生的化學(xué)和生物化學(xué)過程。程。v 土壤空氣的數(shù)量，通常以單位土體容積中空氣所占容積百分?jǐn)?shù)來表示，土壤空氣的數(shù)量，通常以單位土體容積中空氣所占容積百分?jǐn)?shù)來表示，稱為土壤含氣量。凡影響土壤孔性和含水量的因素，也都影響土壤的稱為土壤含氣量。凡影響土壤孔性和含水量的因素，也都影響土壤的空氣含量?？諝夂俊?4v 總體來看，土壤空氣組成和大氣的組成大同小異。土壤空氣有總體來看，土壤空氣組成和大氣的組成大同小異。土壤空氣有異于大氣之處是：異于大氣之處是： 土壤空氣是不連續(xù)的，存在于土?？障吨g；土壤空氣是不連續(xù)的，存在于土?？障吨g； 有更高的濕度；有更高的濕度； 由于有機(jī)物腐爛，使土壤空氣中由

26、于有機(jī)物腐爛，使土壤空氣中o2含量較少，而含量較少，而co2濃度濃度顯著增加（比大氣中顯著增加（比大氣中co2濃度大濃度大8300倍），但二者之和約為倍），但二者之和約為總量的總量的21（體積），與大氣情況相近；（體積），與大氣情況相近； 土壤空氣中還含有少量還原性氣體，如土壤空氣中還含有少量還原性氣體，如ch4、h2s、h2等，等，在某些情況下還可能產(chǎn)生在某些情況下還可能產(chǎn)生ph3、cs2等氣體，這些都是厭氧性微等氣體，這些都是厭氧性微生物活動(dòng)的產(chǎn)物，對(duì)植物生長(zhǎng)有害。生物活動(dòng)的產(chǎn)物，對(duì)植物生長(zhǎng)有害。 25土壤中的生物土壤中的生物土壤中生活著一個(gè)生物群體，它們不但積極參與巖石的生物風(fēng)化作用，并

27、且是成土作用的主要因素。此外，土壤生物還能促進(jìn)土壤中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化，具有凈化土壤有機(jī)污染物和保持土壤肥力的作用。生物群體與其生活的土壤環(huán)境間構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中各種生物間有著復(fù)雜的食物鏈和食物網(wǎng)的關(guān)系，但生物群體的組成都處在相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。按營(yíng)養(yǎng)關(guān)系可將土壤中生物分為生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，其中微生物和動(dòng)物可按表一所示方式進(jìn)行分類。26 表一表一 土壤生物的種類和數(shù)量土壤生物的種類和數(shù)量27土壤的環(huán)境化學(xué)特性（1）吸附特性 土壤膠體土壤膠體(colloids of soil )的性質(zhì)（直徑的性質(zhì)（直徑1-100nm） 土壤膠體具有極大的比表面積和表面能 蒙脫石比表面積最大（600800

28、 m2/g），高嶺石最?。?30 m2/g），有機(jī)膠體比表面積也大（700 m2/g）。 膠體表面分子與內(nèi)部分子所處的狀態(tài)不同，受到內(nèi)外部?jī)煞N不同的引力，因而具有多余的自由能即表面能，這是土壤膠體具有吸附作用的主要原因。比表面積愈大，表面能愈大，膠體的吸附性愈大。 28 土壤膠體的電荷特性土壤膠體的電荷特性 土壤膠體微粒一般帶負(fù)電荷，形成一個(gè)負(fù)離子層（決定電位離子層），其外部由于電性吸引而形成一個(gè)正離子層 （反離子層或擴(kuò)散層），即合稱雙電層。 29 土壤膠體的分散性和凝聚性土壤膠體的分散性和凝聚性 由于土壤膠體微粒帶負(fù)電荷，膠體粒子相互排斥，具有分散性，負(fù)電荷越多，負(fù)的電動(dòng)電位越高，分散性越強(qiáng)

29、；另一方面土壤溶液中含有陽(yáng)離子，可以中和負(fù)電荷使膠體凝聚，同時(shí)由于膠體比表面能很大，為減少表面能，膠體也具有相互吸引、凝聚的趨勢(shì)。30（2）離子交換吸附 土壤膠體擴(kuò)散層中的補(bǔ)償離子，可以和溶液中相同電荷的離子以離子價(jià)為依據(jù)作等價(jià)交換，稱離子交換（或代換）作用，包括陽(yáng)離子交換吸附和陰離子交換吸附。 31 土壤膠體的陽(yáng)離子交換吸附（可逆過程）土壤膠體的陽(yáng)離子交換吸附（可逆過程） 土壤膠體微粒帶負(fù)電荷，表面可吸附陽(yáng)離子，可與土壤溶液中另一些陽(yáng)離子發(fā)生交換。 nacacana2222土壤膠體土壤膠體32陽(yáng)離子 (電荷數(shù),離子半徑,水化程度)土壤（土壤（膠體,顆粒, sio2/r2o3、ph等）不同土壤

30、的陽(yáng)離子交換量不同：不同種類的膠體的陽(yáng)離子交換量順序 有機(jī)膠體 蒙脫石 水化云母 高嶺土 水合氧化鐵、鋁土壤質(zhì)地越細(xì)，陽(yáng)離子交換量越高；土壤膠體中sio2/r2o3比值越大，陽(yáng)離子交換量越高；ph值下降，陽(yáng)離子交換量降低。影響陽(yáng)離子交換吸附的因素33（3）土壤酸堿性土壤的酸堿性(acidity-alkalinity of soil)是土壤在其形成過程中，受到各種成土因素的綜合作用所產(chǎn)生的重要屬性。研究土壤的酸、堿性對(duì)植物生長(zhǎng)、土壤肥力、土壤污染和凈化都有重要影響。酸堿性用ph表示，我國(guó)土壤一般為4.5 - 8.5，少數(shù)高達(dá)10.5。土壤的ph值對(duì)土壤中植物養(yǎng)分有效性有明顯的影響，它既影響土壤溶

31、液的離子組成，又影響土壤膠體上代換性離子的組成。此外，ph值影響微生物的分布和活動(dòng)，對(duì)土壤有機(jī)物的分解，氮、硫等元素的轉(zhuǎn)化，關(guān)系十分密切。土壤酸堿度直接或間接影響污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化：(1)影響重金屬等離子的溶解度；(2)影響污染物氧化還原體系的電位；(3)影響土壤膠體對(duì)重金屬離子等的吸附。34（4）土壤氧化還原性 土壤酸、堿性的變化（h+、oh-的產(chǎn)生）也會(huì)導(dǎo)致土壤氧化還原 (oxidation and reduction of soil)特性的變化，土壤氧化還原性能強(qiáng)烈影響存在于土壤中變價(jià)元素的轉(zhuǎn)化和遷移，存在形態(tài)是高價(jià)或低價(jià)， 如n、p微生物轉(zhuǎn)化。土壤的養(yǎng)分狀況也受各種氧化還原反應(yīng)的

32、制約。影響n、p營(yíng)養(yǎng)。 eh：用實(shí)際測(cè)得土壤電極電位的大小。 旱地eh ：400 700 mv 水田eh ：-200+300mv土壤中存在下列主要的土壤中存在下列主要的氧化還原平衡體系：氧化還原平衡體系：35 土壤污染土壤污染 土壤污染 36土壤污染源和污染物土壤污染源和污染物 土壤的自凈作用和污染防治方法土壤的自凈作用和污染防治方法 土壤中的農(nóng)藥污染物土壤中的農(nóng)藥污染物 土壤中的重金屬類污染物土壤中的重金屬類污染物 37土壤污染源和污染物土壤污染源和污染物 v 土壤污染的發(fā)生特征主要是與土壤的特殊地位和功能相聯(lián)系的。其主要污染源有如下四個(gè)方面： 為了提高農(nóng)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，大量施用化肥和農(nóng)藥

33、，它們的殘留物在土壤中累積起來； 土壤歷來就作為廢物（廢渣、污水和垃圾等）的處理場(chǎng)所，而使大量有機(jī)和無機(jī)污染物質(zhì)隨之進(jìn)入土壤； 土壤是環(huán)境要素之一，因大氣或水體中的污染物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化，從而進(jìn)入土壤，使土壤隨之亦遭受污染； 在自然界中某些元素的富集中心或礦床周圍，往往形成自然擴(kuò)散暈，使附近土壤中這些元素的含量超出一般土壤的含量范圍。3839v 土壤中的污染物質(zhì)與大氣和水體中的污染物質(zhì)很多是相同的，其污染物主要種類有： 有機(jī)物質(zhì)，其中數(shù)量較大而又比較重要的是化學(xué)農(nóng)藥?；瘜W(xué)農(nóng)藥的種類繁多，主要分為有機(jī)氯和有機(jī)磷兩大類； 氮素和磷素化學(xué)肥料； 重金屬，如砷、鎘、汞、鉻、銅、鋅、鉛等； 放射性元素，如

34、銫、鍶等； 有害微生物類，如腸細(xì)菌、炭疽桿菌、破傷風(fēng)桿菌、霍亂弧菌、結(jié)核桿菌等。v 此外，土壤中有機(jī)物分解產(chǎn)生co2、ch4、h2s、h2、nh3和n2等氣體（其中co2和ch4是主要的），在某些條件下，這些氣態(tài)物質(zhì)也可能成為土壤的污染物。40 對(duì)土壤的化學(xué)污染物作歸納，主要有有機(jī)物、無機(jī)鹽類、重金對(duì)土壤的化學(xué)污染物作歸納，主要有有機(jī)物、無機(jī)鹽類、重金屬類和農(nóng)藥。屬類和農(nóng)藥。其中一般有機(jī)物容易在土壤中發(fā)生生物降解，無機(jī)鹽類易被植物吸收或淋溶流失，兩者在土壤中滯留時(shí)間較短。因此重金屬類和農(nóng)藥類化合物成為土壤的主要化學(xué)性污染物。重金屬中的汞、鎘、砷、鉛、鉻等進(jìn)入土壤后可以被作物吸收積累，間接危害人

35、畜健康，同時(shí)也可使土壤中野生動(dòng)物受害或轉(zhuǎn)入水體危及魚類。至于不合理地施用化學(xué)農(nóng)藥，在目前已引起人們的高度重視。如歸屬于多氯聯(lián)苯（pcb）、多環(huán)芳烴（pan）類的有機(jī)氯農(nóng)藥，由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易為土壤微生物所降解，所以在土壤中殘留時(shí)間很長(zhǎng)，被作物吸收后，再經(jīng)過各種生物之間轉(zhuǎn)移、濃縮和積累，可使農(nóng)藥的殘毒直接危害人體的健康。41土壤的自凈作用和污染防治方法土壤的自凈作用和污染防治方法v 自然界各種物質(zhì)組成之間都存在著物質(zhì)的循環(huán)和能量的交換，經(jīng)常處于一種自然界各種物質(zhì)組成之間都存在著物質(zhì)的循環(huán)和能量的交換，經(jīng)常處于一種相對(duì)的平衡狀態(tài)。如果污染物質(zhì)進(jìn)入土壤中，就會(huì)使其物質(zhì)組成發(fā)生變化，相對(duì)的平衡狀態(tài)

36、。如果污染物質(zhì)進(jìn)入土壤中，就會(huì)使其物質(zhì)組成發(fā)生變化，并破壞物質(zhì)原有的平衡，造成土壤污染。但另一方面，當(dāng)各種物質(zhì)進(jìn)入土壤并破壞物質(zhì)原有的平衡，造成土壤污染。但另一方面，當(dāng)各種物質(zhì)進(jìn)入土壤之后，土壤隨即顯示出自凈能力，也就是通過在土壤環(huán)境中發(fā)生之后，土壤隨即顯示出自凈能力，也就是通過在土壤環(huán)境中發(fā)生物理、物理物理、物理化學(xué)、化學(xué)和生物化學(xué)等一系列反應(yīng)過程，促使污染物質(zhì)逐漸分解或消失化學(xué)、化學(xué)和生物化學(xué)等一系列反應(yīng)過程，促使污染物質(zhì)逐漸分解或消失。具體地說，土壤的自凈能力主要來自于土壤顆粒物層對(duì)污染物有過濾、吸附具體地說，土壤的自凈能力主要來自于土壤顆粒物層對(duì)污染物有過濾、吸附等作用，土壤微生物有強(qiáng)

37、大等作用，土壤微生物有強(qiáng)大生物降解生物降解的能力，土壤本身對(duì)酸堿度改變具有相的能力，土壤本身對(duì)酸堿度改變具有相當(dāng)緩沖能力以及大量的土壤膠體表面能降低反應(yīng)的活化能，成為很多污染物當(dāng)緩沖能力以及大量的土壤膠體表面能降低反應(yīng)的活化能，成為很多污染物轉(zhuǎn)化反應(yīng)的良好轉(zhuǎn)化反應(yīng)的良好催化催化劑。此外，土壤空氣中的氧可作為氧化劑，土壤水分可劑。此外，土壤空氣中的氧可作為氧化劑，土壤水分可作為溶劑，這些也都是土壤的自凈因素。作為溶劑，這些也都是土壤的自凈因素。42v 在通常的情況下，土壤的凈化能力決定于土壤的物質(zhì)組成和土壤環(huán)境在通常的情況下，土壤的凈化能力決定于土壤的物質(zhì)組成和土壤環(huán)境其他特性，也和污染物的種類

38、和性質(zhì)有關(guān)。不同土壤的凈化能力不同，其他特性，也和污染物的種類和性質(zhì)有關(guān)。不同土壤的凈化能力不同，同一土壤對(duì)不同污染物質(zhì)的凈化能力也是不同的，同時(shí)土壤的凈化速同一土壤對(duì)不同污染物質(zhì)的凈化能力也是不同的，同時(shí)土壤的凈化速度是比較緩慢的。度是比較緩慢的。43v 在對(duì)土壤污染問題有了較深刻的認(rèn)識(shí)之后，人們對(duì)土壤本身污染的治在對(duì)土壤污染問題有了較深刻的認(rèn)識(shí)之后，人們對(duì)土壤本身污染的治理也作出了很多努力，除制訂相應(yīng)政策法令以降低土壤遭受污染的可理也作出了很多努力，除制訂相應(yīng)政策法令以降低土壤遭受污染的可能和程度外，還提出了以下一些常用的方法：能和程度外，還提出了以下一些常用的方法： （1）沉降法：沉降法

39、：將取自于天然水體（如河水）的灌溉用水，先引入將取自于天然水體（如河水）的灌溉用水，先引入一沉降池，以除去水中吸附了有害物質(zhì)的顆粒物。一沉降池，以除去水中吸附了有害物質(zhì)的顆粒物。 （2）稀釋法：稀釋法：將污染灌溉水以清凈的水稀釋到無害程度的方法。將污染灌溉水以清凈的水稀釋到無害程度的方法。對(duì)酸性強(qiáng)的灌溉用河水同時(shí)使用稀釋法和加藥劑的方法可收到更好的對(duì)酸性強(qiáng)的灌溉用河水同時(shí)使用稀釋法和加藥劑的方法可收到更好的效果。效果。 （3）鋪墊客土的方法：鋪墊客土的方法：對(duì)受污染的本土在其上層鋪墊一層非污染對(duì)受污染的本土在其上層鋪墊一層非污染客土的方法?？屯恋姆椒ā?44 （4）排土法排土法 ：將污染土層移

40、去，用作敷設(shè)道路路基、建筑物地將污染土層移去，用作敷設(shè)道路路基、建筑物地基等的方法。基等的方法。 （5）混層法和倒轉(zhuǎn)層法：混層法和倒轉(zhuǎn)層法：將表層污染土與下層清潔土經(jīng)翻耕后兩將表層污染土與下層清潔土經(jīng)翻耕后兩相混合的方法。使用這種方法實(shí)際上是對(duì)污染土起了摻稀的作用。在相混合的方法。使用這種方法實(shí)際上是對(duì)污染土起了摻稀的作用。在表土污染程度較高的情況下，甚至可采用倒轉(zhuǎn)層法，即將上下土層易表土污染程度較高的情況下，甚至可采用倒轉(zhuǎn)層法，即將上下土層易位的方法。位的方法。 （6）土壤改良法：土壤改良法：主要是用化學(xué)類方法。例如向土壤投加石灰、主要是用化學(xué)類方法。例如向土壤投加石灰、磷酸鹽、硅酸鹽等化學(xué)

41、物質(zhì)，或采用微生物修復(fù)工程對(duì)污染土壤進(jìn)行磷酸鹽、硅酸鹽等化學(xué)物質(zhì)，或采用微生物修復(fù)工程對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)，以達(dá)到改性土壤的目的。修復(fù)，以達(dá)到改性土壤的目的。45u 農(nóng)藥污染物分類農(nóng)藥污染物分類 u 農(nóng)藥在土壤中的環(huán)境行為農(nóng)藥在土壤中的環(huán)境行為 4647農(nóng)藥污染物分類農(nóng)藥污染物分類 人們?cè)谌藗冊(cè)?0世紀(jì)世紀(jì)30年代先后發(fā)現(xiàn)年代先后發(fā)現(xiàn)2，4-d（2，4-二氯苯氧乙酸）具有清二氯苯氧乙酸）具有清除雜草的能力、除雜草的能力、ddt（雙對(duì)氯苯基三氯乙烷）具有殺蟲的功效，從此（雙對(duì)氯苯基三氯乙烷）具有殺蟲的功效，從此開始了農(nóng)藥使用的時(shí)代。有關(guān)專家指出，世界糧食產(chǎn)量之半被各類病開始了農(nóng)藥使用的時(shí)代。有關(guān)專家指出，世界糧食產(chǎn)量之半被各類病蟲害糟蹋在農(nóng)田或糧庫(kù)里。人們生產(chǎn)各種農(nóng)藥就是為了將其用于控制蟲害糟蹋在農(nóng)田或糧庫(kù)里。人們生產(chǎn)各種農(nóng)藥就是為了將其用于控制土壤中有害生物種群，以保護(hù)莊稼作物。目前，世界范圍年產(chǎn)農(nóng)藥約土壤中有害生物種群，以保護(hù)莊稼作物。目前，世界范圍年產(chǎn)農(nóng)藥約200多萬噸，達(dá)多萬噸，達(dá)500種之多（大量生產(chǎn)又廣泛應(yīng)用的約有種之多（大量生產(chǎn)又廣泛應(yīng)用的約有