8土壤環(huán)境化學簡化版

1、1 馬雙忱馬雙忱soil environmental chemistry2土壤的組成、結構和性質土壤的組成、結構和性質 土壤污染土壤污染:農藥與重金屬污染農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)境意義土壤的結構和組成土壤的結構和組成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，農耕田、草地和林田分別占的陸地中，農耕田、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物

2、和無機物、生命體和非生命體有機物和無機物、生命體和非生命體共存，而且不斷進行共存，而且不斷進行著著化學的、物理的、生物的、地質的化學的、物理的、生物的、地質的多種多樣的運動和變化。多種多樣的運動和變化。從環(huán)境角度考慮，土壤既為人類提供豐富的物質資源，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資源，又是人類排放各種廢物的場所，土壤污染亦是當前人類面臨的重要環(huán)境問題之放各種廢物的場所，土壤污染亦是當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、化學過程與生物過程等長期共同作用的結果。主要過程土壤的形成是物理過程、化學過程與生物過程等長期共同作用的結果。主要過程有有物理風化過程

3、、化學風化過程、生物風化作用物理風化過程、化學風化過程、生物風化作用。 （1）粉碎性巖石的初始風化）粉碎性巖石的初始風化 地殼中含有多種硅酸鹽礦物，如長石、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，如長石、輝石、閃石、橄欖石、云母等，由于地殼運動和火山活動等原因，上述礦物質從地殼深處遷移至地表，從殼運動和火山活動等原因，上述礦物質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化物

4、理風化的進程，物理風化不改變巖石的化學成分的進程，物理風化不改變巖石的化學成分,但為化學風化的深入發(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化）但為化學風化的深入發(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化）5（2）化學風化過程：）化學風化過程： 初始風化后的巖石，還將經受長期的化學風化過程，其中涉及多種化初始風化后的巖石，還將經受長期的化學風化過程，其中涉及多種化學反應。例如：學反應。例如： 水解和水合反應：水解和水合反應： 2fe2o3（氧化鐵）（氧化鐵）+3h2o 2fe2o33h2o(褐鐵礦褐鐵礦) kalsi3o8(正長石正長石)+h2o halsi3o8+k+oh

5、氧化反應：氧化反應： 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：酸溶反應： caco3+co2+h2o ca(hco3)2 caal2si2 o 8（鈣長石）（鈣長石）+2h+ h2al2si2o8（高嶺土）（高嶺土）+ ca2+6 長期化學風化后的巖石進一步分解而形成早期的土壤，長期化學風化后的巖石進一步分解而形成早期的土壤，風化后釋放的風化后釋放的k+、ca2+等離子成為可被植物吸收的成分（為進一步的生物風化提供營等離子成為可被植物吸收的成分（為進一步的生物風化提供營養(yǎng)物質），養(yǎng)物

6、質），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提供了物質基礎。物的生長提供了物質基礎。 （3）生物風化作用：）生物風化作用： 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。植物的根部運動植物的根部運動增進了水增進了水和空氣與土壤的接觸，促進了土壤的物理風化；同時植物生長產生的大和空氣與土壤的接觸，促進了土壤的物理風化；同時植物生長產生的大量量腐葉和枯枝（以及動物殘?。?，在腐爛過程中腐葉和枯枝（以及動物殘?。?，在腐爛過程中析出有機酸侵蝕巖石，析出有機酸侵蝕巖石，使使早期土壤不斷得到化學風化。在早期土壤不斷

7、得到化學風化。在微生物作用微生物作用下還會分解產生腐殖質，下還會分解產生腐殖質，與礦物質的絡合作用，也促進了土壤的化學風化。與礦物質的絡合作用，也促進了土壤的化學風化。 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 土壤是獨立的歷史自然體，有著自身的生成發(fā)展過程。土壤是獨立的歷史自然體，有著自身的生成發(fā)展過程。但在其發(fā)展過程中，又受到人類勞動深刻的影響，所以但在其發(fā)展過程中，又受到人類勞動深刻的影響，所以土土壤是生物、氣候、母巖、地形、時間和人類生產活動等成壤是生物、氣候、母巖、地形、時間和人類生產活動等成土因素綜

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

9、基地，從而成為動物、土壤是植物生長基體，也是莊稼和糧食的生產基地，從而成為動物、人類以及絕大多數(shù)微生物賴以棲息、生活、繁衍的場所。人類以及絕大多數(shù)微生物賴以棲息、生活、繁衍的場所。（2）推動物質循環(huán)推動物質循環(huán) ：土壤是地球表層中介入元素循環(huán)的一個重要圈：土壤是地球表層中介入元素循環(huán)的一個重要圈層，由巖石風化產生的所有物質都有可能進入大氣和水體，又可能通層，由巖石風化產生的所有物質都有可能進入大氣和水體，又可能通過地球化學循環(huán)歸入土壤。碳、氮元素在大氣、海洋、土壤間以相當過地球化學循環(huán)歸入土壤。碳、氮元素在大氣、海洋、土壤間以相當快的速度循環(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間相對較長，因為它們在土壤中受到諸如吸附、合物在土壤中的滯留時間相對較長，因為它們在土壤中受到諸如吸附、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)。土壤粒隙中儲存：土壤是大氣和地下水的緩沖地區(qū)。土壤粒隙中儲存的大量降水不會過快蒸發(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。水流中的雜質經土壤過濾、吸附及微生物降解等滲入地下水體保存。水流中的雜質經土壤過濾、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）防止災害防止災害 ：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雨侵蝕、水土流失或土壤沙漠化趨向，并兼有防風、消音等作防止風雨侵蝕、水土流失或土壤沙漠化趨向，并兼有防風、消音等作用。用。（5）自凈能力自凈能力：土壤對外來污染物有一定的自凈能力，因為土壤具有：土壤對外來污染物有一定的自凈能力，因為土壤具有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)生特大泥石流災害。云南楚雄發(fā)生特大泥石流災害。據初步統(tǒng)計據初步統(tǒng)計,此次泥石流已經造成此次泥石流已經造成21人死亡人死亡,40余人失蹤余人失蹤 12土體構型土體構型 v 土壤土體是由一系列不同性質和質地的層次構成的。故各類土壤都有土壤土體是由一系列不同性質和質地的層次構成的。故各類土壤都有一定的剖面構型。土體構型也是土壤分類的重要依據。土體內

13、物質的一定的剖面構型。土體構型也是土壤分類的重要依據。土體內物質的遷移和轉化過程，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 國際代號 土層名稱 傳統(tǒng)代號 森林凋落物層 草氈層 a0 泥炭層 腐殖質層 a1 淋溶層 a2 淀積層 b 母質層 c 母巖層 d o h a e b c r 有機質層 真正土壤 圖圖1 土體構型基本模式土體構型基本模式14v 土壤表層是有機質層土壤表層是有機質層。根據有機質的。根據有機質的“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）和腐殖質層（）和腐殖質層（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下移所經過的土層，這一層也可稱過渡層。溶作用使物質下移所經過的土層，這一層也可稱過渡層。淀積層（淀積層（b）是指物質是指物質累積的層次。累積的層次。b層的性質依土壤不同而有很大差別，由此又可區(qū)分為腐殖質淀積層的性質依土壤不同而有很大差別，由此又可區(qū)分為腐殖質淀積層（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。再以下的母質層（）等。再以下的母質層（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 有機質層（包括有機質層（包括o、h、a層）的特點是含有機物量最多，具有最大生物活性，層）的特點是含有機物量最多，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）的特點是含有機）的特點是含有機物和空氣量少，含無機物和水分量多。物和空氣量少，含無機物和水分量多。15土壤的化學組成土壤的化學組成 土壤是由固、液、氣三相物質組成的疏松多孔體。固相物質包括礦物質、有機質土壤是由固、液、氣三相物質組成的疏松多孔體。固相物質包括礦物質、有機質和土壤生物。在固相物質之

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地、草土甚至荒地，其基本物質組成如下：自然界里的土壤不論其為農地、草土甚至荒地，其基本物質組成如下：1617v 土壤三相物質的比率因土壤種類而異，并且經常變化著。土壤三相物質的比率因土壤種類而異，并且經常變化著。 v 土壤中所含多量化學元素的豐度順序如下：土壤中所含多量化學元素的豐度順序如下：osialfeccaknamgtins，這個次序與地殼組成大體，這個次序與地殼組成大體一致，所不同的是由于土壤中集結了大量生物體，因此一致，所不同的是由于土壤

17、中集結了大量生物體，因此c、n、s的含量相對較高。的含量相對較高。v 從環(huán)境污染角度來看，土壤還是藏垢納污之處，內中含有各種從環(huán)境污染角度來看，土壤還是藏垢納污之處，內中含有各種生物的殘體、排泄物、腐爛物；還含有來自大氣、水體及固體生物的殘體、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藥、肥料殘留物等。廢物中的各種污染物以及農藥、肥料殘留物等。 18無機礦物質無機礦物質v 土壤中無機礦物質，按其成因可分為土壤中無機礦物質，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、經風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、經風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）、長石（）、長石（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)量最多的石英和長石構成土壤的砂粒骨架，而云母、輝石等礦物質數(shù)量最多的石英和長石構成土壤的砂粒骨架，而云母、

19、輝石等礦物質則為植物提供許多無機營養(yǎng)物質。則為植物提供許多無機營養(yǎng)物質。19n 次生礦物次生礦物包括各種簡單鹽類（碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、鹵化物），包括各種簡單鹽類（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

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，是土壤礦物質中最細小的部分，一般將它水合氧化物和次生鋁硅酸鹽，是土壤礦物質中最細小的部分，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、化學過程和性質，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，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。量有關。20土壤有機質（土壤有機質（soil organic matter，som) 根據土壤中有機質的來源和存在狀態(tài)，廣義的土壤有機質可分為兩大根據土壤中有機質的來源和

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

22、、各種地面水體的底泥和煤炭之中。土壤腐殖質占土壤熟的有機肥料、各種地面水體的底泥和煤炭之中。土壤腐殖質占土壤有機質總量的有機質總量的6070。 21綜合上述，土壤有機質的構成如下：綜合上述，土壤有機質的構成如下： 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，這些水充當了土壤中所發(fā)生各種化學反應的介質，對于巖石風化、，這些水充當了土壤中所發(fā)生各種化學反應的介質，對于巖石風化、土壤形成、植物生長有著決定性意義。土壤形成、植物生長有著決定性意義。v 由土壤水分和其中所含溶質組成了土壤

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組成了土壤溶液。土壤溶液的形成是土壤三相成分間進行物質和能量交換的結果。因此其組成非常復雜，常見的溶相成分間進行物質和能量交換的結果。因此其組成非常復雜，常見的溶質有：質有： 無機膠體：鐵和鋁的氧化物等；無機膠體：鐵和鋁的氧化物等； 無機鹽類：碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、磷無機鹽類：碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、磷 酸酸鹽等；鹽等； 有機化合物類：腐殖酸、有機酸、可溶性糖類、蛋白質及衍生物等；有機化合物類：腐殖酸、有機酸、可溶性糖類、蛋白質及衍生物等； 絡合物類：如鐵和鋁的有機絡合物等；絡合物類：如鐵和鋁的有機絡合物

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。它對土壤微生物活動，營養(yǎng)物質土壤空氣也是土壤的重要組分之一。它對土壤微生物活動，營養(yǎng)物質的轉化以及植物的生長發(fā)育都有重大的作用。因此，土壤空氣的狀況的轉化以及植物的生長發(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的土壤空隙中。這些氣體主要來源于大氣，其次是產生于土壤內發(fā)生的化學和生物化學過氣體主要來源于大氣，其次是產

25、生于土壤內發(fā)生的化學和生物化學過程。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數(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數(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?。24v 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； 由于有機物腐爛，使土壤空氣中由

26、于有機物腐爛，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生在某些情況下還可能產生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的產物，對植物生長有害。生物活動的產物，對植物生長有害。 25土壤中的生物土壤中的生物土壤中生活著一個生物群體，它們不但積極參與巖石的生物風化作用，并

27、且是成土作用的主要因素。此外，土壤生物還能促進土壤中物質和能量轉化，具有凈化土壤有機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)境間構成了生態(tài)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中各種生物間有著復雜的食物鏈和食物網的關系，但生物群體的組成都處在相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。按營養(yǎng)關系可將土壤中生物分為生產者、消費者和分解者，其中微生物和動物可按表一所示方式進行分類。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)境化學特性（1）吸附特性 土壤膠體土壤膠體(colloids of soil )的性質（直徑的性質（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），有機膠體比表面積也大（700 m2/g）。 膠體表面分子與內部分子所處的狀態(tài)不同，受到內外部兩種不同的引力，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電荷，形成一個負離子層（決定電位離子層），其外部由于電性吸引而形成一個正離子層 （反離子層或擴散層），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電荷，膠體粒子相互排斥，具有分散性，負電荷越多，負的電動電位越高，分散性越強

29、；另一方面土壤溶液中含有陽離子，可以中和負電荷使膠體凝聚，同時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。30（2）離子交換吸附 土壤膠體擴散層中的補償離子，可以和溶液中相同電荷的離子以離子價為依據作等價交換，稱離子交換（或代換）作用，包括陽離子交換吸附和陰離子交換吸附。 31 土壤膠體的陽離子交換吸附（可逆過程）土壤膠體的陽離子交換吸附（可逆過程） 土壤膠體微粒帶負電荷，表面可吸附陽離子，可與土壤溶液中另一些陽離子發(fā)生交換。 nacacana2222土壤膠體土壤膠體32陽離子 (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、的陽離子交換量不同：不同種類的膠體的陽離子交換量順序 有機膠體 蒙脫石 水化云母 高嶺土 水合氧化鐵、鋁土壤質地越細，陽離子交換量越高；土壤膠體中sio2/r2o3比值越大，陽離子交換量越高；ph值下降，陽離子交換量降低。影響陽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生的重要屬性。研究土壤的酸、堿性對植物生長、土壤肥力、土壤污染和凈化都有重要影響。酸堿性用ph表示，我國土壤一般為4.5 - 8.5，少數(shù)高達10.5。土壤的ph值對土壤中植物養(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，對土壤有機物的分解，氮、硫等元素的轉化，關系十分密切。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-的產生）也會導致土壤氧化還原 (oxidation and reduction of soil)特性的變化，土壤氧化還原性能強烈影響存在于土壤中變價元素的轉化和遷移，存在形態(tài)是高價或低價， 如n、p微生物轉化。土壤的養(yǎng)分狀況也受各種氧化還原反應的

32、制約。影響n、p營養(yǎng)。 eh：用實際測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 土壤中的農藥污染物土壤中的農藥污染物 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方面： 為了提高農產品的數(shù)量和質量，大量施用化肥和農藥

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）的處理場所，而使大量有機和無機污染物質隨之進入土壤； 土壤是環(huán)境要素之一，因大氣或水體中的污染物質的遷移、轉化，從而進入土壤，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 土壤中的污染物質與大氣和水體中的污染物質很多是相同的，其污染物主要種類有： 有機物質，其中數(shù)量較大而又比較重要的是化學農藥。化學農藥的種類繁多，主要分為有機氯和有機磷兩大類； 氮素和磷素化學肥料； 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，如腸細菌、炭疽桿菌、破傷風桿菌、霍亂弧菌、結核桿菌等。v 此外，土壤中有機物分解產生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)物質也可能成為土壤的污染物。40 對土壤的化學污染物作歸納，主要有有機物、無機鹽類、重金對土壤的化學污染物作歸納，主要有有機物、無機鹽類、重金屬類和農藥。屬類和農藥。其中一般有機物容易在土壤中發(fā)生生物降解，無機鹽類易被植物吸收或淋溶流失，兩者在土壤中滯留時間較短。因此重金屬類和農藥類化合物成為土壤的主要化學性污染物。重金屬中的汞、鎘、砷、鉛、鉻等進入土壤后可以被作物吸收積累，間接危害人

35、畜健康，同時也可使土壤中野生動物受害或轉入水體危及魚類。至于不合理地施用化學農藥，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）類的有機氯農藥，由于化學性質穩(wěn)定，不易為土壤微生物所降解，所以在土壤中殘留時間很長，被作物吸收后，再經過各種生物之間轉移、濃縮和積累，可使農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 自然界各種物質組成之間都存在著物質的循環(huán)和能量的交換，經常處于一種自然界各種物質組成之間都存在著物質的循環(huán)和能量的交換，經常處于一種相對的平衡狀態(tài)。如果污染物質進入土壤中，就會使其物質組成發(fā)生變化，相對的平衡狀態(tài)

36、。如果污染物質進入土壤中，就會使其物質組成發(fā)生變化，并破壞物質原有的平衡，造成土壤污染。但另一方面，當各種物質進入土壤并破壞物質原有的平衡，造成土壤污染。但另一方面，當各種物質進入土壤之后，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、化學和生物化學等一系列反應過程，促使污染物質逐漸分解或消失化學、化學和生物化學等一系列反應過程，促使污染物質逐漸分解或消失。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污染物有過濾、吸附等作用，土壤微生物有強

37、大等作用，土壤微生物有強大生物降解生物降解的能力，土壤本身對酸堿度改變具有相的能力，土壤本身對酸堿度改變具有相當緩沖能力以及大量的土壤膠體表面能降低反應的活化能，成為很多污染物當緩沖能力以及大量的土壤膠體表面能降低反應的活化能，成為很多污染物轉化反應的良好轉化反應的良好催化催化劑。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組成和土壤環(huán)境其他特性，也和污染物的種類

38、和性質有關。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有關。不同土壤的凈化能力不同，同一土壤對不同污染物質的凈化能力也是不同的，同時土壤的凈化速同一土壤對不同污染物質的凈化能力也是不同的，同時土壤的凈化速度是比較緩慢的。度是比較緩慢的。43v 在對土壤污染問題有了較深刻的認識之后，人們對土壤本身污染的治在對土壤污染問題有了較深刻的認識之后，人們對土壤本身污染的治理也作出了很多努力，除制訂相應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的顆粒物。一沉降池，以除去水中吸附了有害物質的顆粒物。 （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。對酸性強的灌溉用河水同時使用稀釋法和加藥劑的方法可收到更好的對酸性強的灌溉用河水同時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：對受污染的本土在其上層鋪墊一層非污染對受污染的本土在其上層鋪墊一層非污染客土的方法。客土的方法。 44 （4）排土法排土法 ：將污染土層移

40、去，用作敷設道路路基、建筑物地將污染土層移去，用作敷設道路路基、建筑物地基等的方法?；鹊姆椒ā?（5）混層法和倒轉層法：混層法和倒轉層法：將表層污染土與下層清潔土經翻耕后兩將表層污染土與下層清潔土經翻耕后兩相混合的方法。使用這種方法實際上是對污染土起了摻稀的作用。在相混合的方法。使用這種方法實際上是對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：主要是用化學類方法。例如向土壤投加石灰、主要是用化學類方法。例如向土壤投加石灰、磷酸鹽、硅酸鹽等化學

41、物質，或采用微生物修復工程對污染土壤進行磷酸鹽、硅酸鹽等化學物質，或采用微生物修復工程對污染土壤進行修復，以達到改性土壤的目的。修復，以達到改性土壤的目的。45u 農藥污染物分類農藥污染物分類 u 農藥在土壤中的環(huán)境行為農藥在土壤中的環(huán)境行為 4647農藥污染物分類農藥污染物分類 人們在人們在20世紀世紀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（雙對氯苯基三氯乙烷）具有殺蟲的功效，從此（雙對氯苯基三氯乙烷）具有殺蟲的功效，從此開始了農藥使用的時代。有關專家指出，世界糧食產量之半被各類病開始了農藥使用的時代。有關專家指出，世界糧食產量之半被各類病蟲害糟蹋在農田或糧庫里。人們生產各種農藥就是為了將其用于控制蟲害糟蹋在農田或糧庫里。人們生產各種農藥就是為了將其用于控制土壤中有害生物種群，以保護莊稼作物。目前，世界范圍年產農藥約土壤中有害生物種群，以保護莊稼作物。目前，世界范圍年產農藥約200多萬噸，達多萬噸，達500種之多（大量生產又廣泛應用的約有種之多（大量生產又廣泛應用的約有