环境化学8资料下载.pdf

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级与质地分组特性。

（2）

（2）掌握污染物在土壤掌握污染物在土壤-植物体系中迁植物体系中迁移的特点、影响因素及作用机制。

移的特点、影响因素及作用机制。

（3）（3）掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性。

特性。

（4）（4）掌握农药掌握农药在土壤中的迁移原理与主在土壤中的迁移原理与主要影响因素。

要影响因素。

教学要求教学要求第八章第八章土壤的基本组成土壤的基本组成和基本性质和基本性质Chap8SoilbasicConstitutionandphysicchemicalproperties一、土壤组成一、土壤组成Compositionofsoil二、土壤的基本性质二、土壤的基本性质basicpropertiesofsoil三、土壤背景值三、土壤背景值Backgroundvalueofsoil四四、土壤污染、土壤污染Soilpollution农农业业生生产产动物生产动物生产植物生产植物生产人类的活动人类的活动CO2H2O光合作用光合作用土壤是农业生产的基本资料土壤是农业生产的基本资料水水肥肥气气热热土壤条件土壤条件土壤作物土壤作物在一个地区的自然环境中，植物、动物、在一个地区的自然环境中，植物、动物、微生物、土壤就构成一个生态系统。

微生物、土壤就构成一个生态系统。

土壤土壤（soil）（soil）：

陆地表面具有肥力特征、能够生长植物的疏松表层。

图图4-1土壤中固相、液相、气相结构示意图土壤中固相、液相、气相结构示意图土壤是一个以固相为主的不均质多相体系，三相土壤是一个以固相为主的不均质多相体系，三相物质互相联系、制约，构成一个有机整体。

物质互相联系、制约，构成一个有机整体。

一、一、土壤组成土壤组成Compositionofsoil土壤soil气相gases液相liquids固相solidSoilair、CO2、O2、N2、H2S、CH4等watersaltsSoilsolutioninorganicorganicmineralsHumusandresidusmicroorganisms（一一）土壤矿物质土壤矿物质（二二）土壤有机质土壤有机质（三三）土壤溶液土壤溶液（四四）土壤空气土壤空气（五五）土壤生物土壤生物一、一、土壤组成土壤组成Compositionofsoil（一一）土壤矿物质土壤矿物质1.1.土壤矿物质的种类土壤矿物质的种类

（1）1）原生矿物质原生矿物质

（2）2）次生矿物质次生矿物质原生矿物质是各种岩石经受不同的物理风原生矿物质是各种岩石经受不同的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变。

这类矿物主要有硅的化学组成没有改变。

这类矿物主要有硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、磷酸盐类矿酸盐类矿物、氧化物类矿物、磷酸盐类矿物等。

物等。

（1）1）原生矿物质原生矿物质次生矿物质大多是由原生矿物质经化学风次生矿物质大多是由原生矿物质经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构均有所改变，这些矿物包括简单盐类、构均有所改变，这些矿物包括简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类三氧化物类和次生铝硅酸盐类次生矿物有晶态和非晶态之分次生矿物有晶态和非晶态之分

（2）2）次生矿物质次生矿物质磷酸盐类氧化物类硫化物类硅酸盐类简单盐类三氧化物次生铝硅酸盐类伊利石高岭石蒙脱石原生矿物次生矿物土壤矿物质土壤矿物质元素的相对含量与地球表面土壤矿物质元素的相对含量与地球表面岩石圈元素的平均含量及其化学组成相岩石圈元素的平均含量及其化学组成相似。

见下页表。

似。

土壤中氧、硅、铝、铁、钙、钠、镁、钾八土壤中氧、硅、铝、铁、钙、钠、镁、钾八大元素约占大元素约占96%以上，其余诸元素含量甚微，以上，其余诸元素含量甚微，多在多在0.1以下，称为微量元素或痕量元素。

以下，称为微量元素或痕量元素。

2.2.土壤矿物质的化学组成土壤中养分的种类与含量常因矿物质的化学组成、风化强度及气候条件的差异而不同。

3.3.土壤的机械组成指不同大小颗粒（沙粒、粉粒、黏指不同大小颗粒（沙粒、粉粒、黏粒）的相对含量。

不同粒径的矿物质颗粒）的相对含量。

不同粒径的矿物质颗粒的成分和物理化学性质有很大差异，粒的成分和物理化学性质有很大差异，如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化能力，有效含水量及保水、保温能力等。

能力，有效含水量及保水、保温能力等。

瞧！

颗粒大小多么不匀土壤粒级分类系统（三级分类制）classificationsystemsofsoilseparates国际制（ISSS）InternationalSoilScienceSociety（1930）Atterberg（1912）美国制（USDA）U.SDepartmentofagriculture（1956）苏联制（1965）粒级名称粒径/mm粒级名称粒径/mm粒级名称粒径/mm石砾gravel2石块stone粗砾gravel3.023石块石砾313粗砂coarsesand细砂finesand20.20.20.02极粗砂粒verycoarsesand粗砂粒coarsesand中砂粒mediumsand细砂粒finesand极细砂粒veryfinesand120.510.250.50.10.250.050.1粗细砂中细砂细砂粒0.510.250.50.050.02粉粒silt0.020.002粉粒silt0.0020.05粗粉砂中粉砂细粉砂0.010.050.0050.010.0010.005粘粒clay0.002粘粒clay0.002粘粒胶粒胶体0.0050.0010.00010.0005Al3+H+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+3）可交换阳离子是由致酸离子（H+、Al+）和盐基离子（Na+、K+、Ca2+）组成的。

4）阳离子交换量（cationexchangecapacity，CEC），用阳离子交换容量来表征，其大小与土壤胶体的种类、特性有关盐基饱和度=交换性盐基总量/阳离子交换量100%单位：

cmol/l每Kg干土中所含全部阳离子的总量（33）阴离子交换吸附阴离子交换吸附与阳离子作用与阳离子作用沉淀沉淀大大加强吸附大大加强吸附因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原质，使其具有氧化性和还原性，可以用氧化还原电位电位（Eh）来衡量。

来衡量。

Eh300mV：

氧化体系起主导作用，土壤处于：

氧化体系起主导作用，土壤处于氧化状态。

氧化状态。

还原体系起主导作用，土壤处：

还原体系起主导作用，土壤处于还原状态。

于还原状态。

（二二）土壤氧化还原性土壤氧化还原性OxidationandReductionofSoil五、土壤的氧化还原性能五、土壤的氧化还原性能土壤中存在着多种氧化还原体系，形成氧化还原梯土壤中存在着多种氧化还原体系，形成氧化还原梯次，会对不同的污染物产生不同氧化还原作用，导次，会对不同的污染物产生不同氧化还原作用，导致各种形态、价态结合的污染物，影响其迁移转化致各种形态、价态结合的污染物，影响其迁移转化能力，呈现出不同的环境效应。

能力，呈现出不同的环境效应。

Eh是不同区间氧化是不同区间氧化还原特性的表征，需要记住。

还原特性的表征，需要记住。

给出条件，能判断出物质的存在形态给出条件，能判断出物质的存在形态还原态元素氧化态CH4、COCCO2NH3、N2、NONH2SSPH3PFe2+FeFe3+Mn2+MnMn4+Cu+CuCu2+、PO2NO3SO24PO34土壤中氧化还原物质（除土壤中氧化还原物质（除O2外）外）52土壤的酸碱度可以划分为九级：

土壤的酸碱度可以划分为九级：

pH5.56.0为酸性土；

为酸性土；

pH6.06.5为弱酸性土；

为弱酸性土；

pH6.57.0为中性土；

为中性土；

pH7.07.5为弱碱性土；

为弱碱性土；

pH7.58.5为碱性土；

为碱性土；

pH8.59.5为强碱性土；

为强碱性土；

pH9.5为极强碱性土。

为极强碱性土。

中国土壤的中国土壤的pH大多在大多在4.58.5范围内，并呈东范围内，并呈东南酸西北碱的规律。

土壤的酸碱性直接或间接地影南酸西北碱的规律。

土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤中的迁移转化。

响污染物在土壤中的迁移转化。

（三三）土壤酸碱性土壤酸碱性Acidity-AlkalinityofSoil1、土壤酸度soilacidity：

取决于土壤中H+的存在方式

（1）活性酸度soilactiveacidity（有效酸度，pH）H+的来源，土壤溶液中氢离子浓度的直接反映CO2H2CO3有机物质分解有机酸土壤中矿物质氧化无机酸施用的无机肥料中残留的无机酸大气酸沉降四、土壤的酸碱性四、土壤的酸碱性

（2）潜性酸度潜性酸度soilpotentialacidity：

来源于处于吸附态的：

来源于处于吸附态的H+、Al3+处于吸附态的（H+、Al3+）不显酸性仅有盐基不饱和土壤才具有潜性酸度主要来源于（Al3+）分类：

代换性酸度和水解酸度水解性酸度一般比代换性酸度高。

由于中性盐所测出的代换性酸度只是水解酸度的一部分，当土壤溶液在碱性增大时，土壤胶体上吸附的H较多地被代换出来，所以水解酸度较大。

但在红壤和灰化土中，由于胶体中OH根离子中和醋酸，且对醋酸分子有吸附作用，因此水解性酸度接近于或低于代换性酸度代换性酸度：

用过量的中性盐（KCl、NaCl等）淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离子交换作用，而表现出来的酸度。

土壤胶体-H+KCl土壤胶体-K+HCl土壤胶体-Al3+3KCl土壤胶体-3K+AlCl3AlCl3+H2OAl（HO）3+3HCl用方程式说明Al3+是潜性酸度的主要来源水解性酸度：

用强碱弱酸盐（如醋酸钠）淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的H+、Al3+离子代换出来，同时生成弱酸（如醋酸），此时测定该弱酸的酸度。

H+土壤胶体Al3+4CH3COONaNa+土壤胶体+Al（OH）3+4CH3COOHNa+Na+Na+3H2O（33）活性酸度与潜性酸度的关系）活性酸度与潜性酸度的关系统一平衡体系的不同表现形式两着可以相互转化，并在一定条件下处于暂时的平衡态潜性酸度是活性酸度的储备潜性酸和活性酸度的关系H+H+Ca2+H+H+H+Ca2+K+粘粒潜性酸（交换性的）K+H+H+活性的氢（据pH值测定）Ca2+H2OHCO3-从粘土淋溶游离的（受淋溶）吸附的吸附的Na+、Ca2+、Mg2+达到一定饱和度时，会引起交换型阳离达到一定饱和度时，会引起交换型阳离子水解作用，导致诸如子水解作用，导致诸如NaOH等出现，使土壤呈现碱性。

等出现，使土壤呈现碱性。

2、土壤碱度soilalkalinityNa+饱和度称为土壤碱化度土壤碱化度。

盐基离子CO32-和HCO3-的水解起主导作用，所以碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度成为总碱度总碱度。

土壤xNa+yH2O+yNaOH土壤（x-y）NayH+

（1）土壤溶液的缓冲性能H2CO3、H3PO4、H4SiO4等弱酸及其盐类具有缓冲性能。

两性物质，如：

氨基酸，胡敏酸33、土壤的缓冲性能、土壤的缓冲性能soilbufferingcapacityR-CH-COONH2

（2）土壤胶体的缓冲作用土壤胶体的缓冲作用胶体吸附：

（H+、Al3+）、盐基离子Ma.对于酸：

土壤胶体M+HCl土壤胶体H+MClb.对于碱：

土壤胶体H+MOH土壤胶体M+H2Oc.pH5.5时，产生Al（OH）3沉淀，失去缓冲能力土壤缓冲能力的大小顺序：

土壤缓冲能力的大小顺序：

腐殖质土腐殖质土粘土粘土砂土砂土土壤胶体吸附各种离子盐土壤胶体吸附各种离子盐基离子和氢离子分别对酸基离子和氢离子分别对酸和碱起缓冲作用和碱起缓冲作用63判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。

判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。

土壤背景值又称土壤背景值又称土壤本底值土壤本底值，它代表一定环境，它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值。

单元中的一个统计量的特征值。

背景值（地质学）：

指在各区域正常地质地理背景值（地质学）：

指在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量。

正常含量。

环境科学上：

指在未受或少受人类影响的情况环境科学上：

指在未受或少受人类影响的情况下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的下，尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。

含量。

三、土壤背景值三、土壤背景值表表5.3全国土壤全国土壤（A层层）背景值背景值单位：

g/kgA层指土壤表层或耕层。

元素算术几何95%置信度范围值元素算术几何95%置信度范围值均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差As11.27.869.21.912.533.5K1.860.4631.791.3420.942.97Cd0.0970.0790.0742.1180.0170.333Ag0.1320.0980.1051.9730.0270.409Co12.76.4011.21.674.031.2Be1.950.7311.821.4660.853.91Cr61.031.0753.91.6719.3150.2Mg0.780.4330.632.0800.021.64Cu22.611.4120.01.667.355.1Ca1.541.6330.714.4090.014.8F478197.74401.501911012Ba469134.74501.30251809Hg0.0650.0800.0402.6020.0060.272B47.832.5538.71.989.9151.3Mn583362.84821.901301786Al6.621.6266.411.3073.379.87Ni26.914.3623.41.747.771.0Ge1.700.301.701.191.202.40Pb26.012.3723.61.5410.056.1Sn2.601.542.301.710.806.70Se0.2900.2550.2152.1460.0470.933Sb1.210.6761.061.6760.382.98V82.432.6876.41.4834.8168.2Bi0.370.2110.321.6740.120.88Zn74.232.7867.71.5428.4161.1Mo2.02.541.202.860.109.6Li32.515.4829.11.6211.176.4I3.764.4432.382.4850.3914.71Na1.020.6260.683.1860.012.27Fe2.940.9842.731.6021.054.84土壤背景值的表达方法：

土壤背景值的表达方法：

算术平均值算术平均值算术平均值算术平均值标准偏差标准偏差几何平均值几何平均值几何标准偏差几何标准偏差我国土壤元素背景值的表达方法：

我国土壤元素背景值的表达方法：

95%置信度置信度如元素测定值符合正态分布：

如元素测定值符合正态分布：

用算术平均值用算术平均值如元素测定值呈对数正态分布：

如元素测定值呈对数正态分布：

用几何平均值用几何平均值22MDDMxsx2DMsx2四、土壤污染四、土壤污染

（一）土壤污染的概念

（一）土壤污染的概念

（二）土壤污染的特点

（二）土壤污染的特点（三）土壤污染来源（三）土壤污染来源（四）土壤污染类型（四）土壤污染类型（五）土壤污染的危害（五）土壤污染的危害土壤污染就是指人为因素有意或无土壤污染就是指人为因素有意或无意地将对人类或其他生命体有害的意地将对人类或其他生命体有害的物质施加到土壤中，使其某种成分物质施加到土壤中，使其某种成分的含量明显高于原有含量、并引起的含量明显高于原有含量、并引起土壤环境质量恶化的现象。

土壤环境质量恶化的现象。

（一）土壤污染的概念

（一）土壤污染的概念发生的隐蔽性发生的隐蔽性形成的复杂性形成的复杂性恢复的长期性恢复的长期性毒性的缓效性毒性的缓效性诊断的特殊性诊断的特殊性土壤污染的特点土壤污染的特点

（二）土壤污染的特点

（二）土壤污染的特点（三）土壤污染来源（三）土壤污染来源自然源自然源人为源人为源土壤污染研究和土壤污染研究和污染土壤修复的污染土壤修复