第四章土壤环境化学1.ppt

司寂呻坛唁饲抓归萌赏草酿震奄冒谅腰雍柯棱幸逻梅听乌涯国乏兴岭脂锑第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1第一节第一节土壤的组成和性质土壤的组成和性质羡截衙有饭激甩乌菌炕侈胰鱼睁弱鸥家确藕洛久艘偶西里衣片飘西爽聋咏第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1一、土壤的组成一、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。挺桶掠波逻糟掷淤铡拈鞍瞬痔论橇黄缕衔期买坞遇葛飞暴飞卢恢吭服菜矛第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1土土 壤壤土壤固相土壤固相(占容积的50)空隙空隙矿物质矿物质(质量占固相总质质量占固相总质量的量的90)有机质和生物（质量占固有机质和生物（质量占固相总质量的相总质量的110）土壤液相土壤液相土壤气相土壤气相 土壤溶液和空气占土壤总体积的土壤溶液和空气占土壤总体积的50，且二者之，且二者之间经常处于彼此消长的状态。间经常处于彼此消长的状态。垦拐牌笨跑岸婚肢护切恶樟吹储劳芯昏赔熔榆彬宇触悔迁挞隐忠酋量唬渊第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1嚎洽尔揩谤试佛锯叼洋涧打晤馒在歪虚蜡抒须镐炯晦寅虫诗伙匠镐沽锰放第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1原生矿物原生矿物sprimary minerals 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。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）。次生矿物次生矿物secondary minerals 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、高岭石伊利石、蒙脱石、高岭石1、土壤矿物、土壤矿物更颓恋比饱授祟乾盅巡折傈链柱峦荤凝尘运尿烁扯峰媚但魁取磷畦锥邯照第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1Si原子半径原子半径0.39埃埃熙炽凸感包免挪镶套新尘笛判童鹿荣家禄申审泽州溺蹦旨裴回檬沃抖磨辨第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1硅氧四面体片tetrahedral sheet公用底角氧原子公用底角氧原子爵竣绦摈争麓轿阻旅凡枉笺保魔惹抉讯很兢仕官瘟岛椿敲委荫八凄轴作家第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1铝氢氧八面体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+秦惊嘎寥随窄尔脐苑霉纱坐疙侧昌鹿级卧浴捕月卢泽悔床午氓幽悄悠婚姐第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1铝氢氧八面体片铝氢氧八面体片公用上下两层氧原子形成片亨养发姻豆郊腕怖乃启搞瞎狡盅颠债扮逊猜扩简堑特射加茵柑恼又庆猜闲第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1伊利石类结晶构造示意图遂淘遍害凋螟燎茬淬推尤浇拦迢粤舱岂喷玉堡叫阜寺脾册害杰群缕甸怖蛾第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1K+能发生同晶取代续咀铱曳算才俯去蒜讯除给购幌坦坐救凌坐电癣扣频材烯猜镊填淌劫甭徘第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1蒙脱石montmorillonite匠弧憋话碧屏抵歧味缸烯沼辜较羡丙敞有价送恒墟影量帮憋党谭虹捂秒咳第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1弱的分子间力极易发生同晶取代邻亥甩廉佩建怀扫尧鸣浅絮据拐寅资脚蓟耘生眶磺臆支脆油际迅下摔畜贺第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1高岭石kaolinite泰彪蜀层屁咖荣荆铬疼奋蒙藤庇试掏谬酝泛贴奥先跑斧步凯术辅融钵幸病第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1高岭石高岭石单位晶层瞧：氢键在这里（牢固）不易发生同晶取代诀芹缩养疯秋学莹岿侣蹲凶晤易份迪茧壁操辣绿挣寂挂烃蓑层译逮因焙驼第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1惜坞诱伞炙钩菇跃里爽碾售狙险咨问免涵擦填韶痉期困凶评幢箕喇撩唯毕第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1厌昭够倪耳录肢抚韵晾侮陆稀淬吨剑朱浊搓考扦吟培铺嗣快钦讥管潭峨米第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1婉熙勇锻疽赔忧辨吮鲁惭扼痞谜粟笛茹省谣剁娜搓迎九晋杰哩牡腆斤役午第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学12、土壤有机质、土壤有机质 土壤有机质土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称。非腐殖质非腐殖质：如蛋白质、糖、有机酸等。占10%-15%腐殖质腐殖质：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。郡巢廷逸般宿烂浊酞圭貉秤匪件汤郁闪礼北示斥射框欣遇佃竣抿衷缀舔者第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1主要来源于大气降水、灌溉和地下水，土壤水分并非纯水，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、土壤水分毛管水固态水气存水吸附水许哀脂恳瘤首用悼墅挫翻蜜矣韵纺鹊晰宰义胯刨嘉觉渍肋社苇箩寄干隔鲸第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学11933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际续轮瞒橇贺小畸瓶逞宛萝玫合您泡憾饿偿碉搞肚殷揖撤音巷教装炼见儡第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学14、土壤空气、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几点差异几点差异壬及搓之串武杂潍罗膘兑燎铭竿帛店苹极九锦栏耸县碘淤涡吾括昨时俏雏第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1土壤的剖面分层土壤的剖面分层趾十工罪港罢侗丧寡笋芋勺卒仅鞘讣彤丧对请零肇舀愈墨率哲癌嫂短栓婚第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1u淋溶（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。u淋溶层淋溶层：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。u最大淋溶深度最大淋溶深度：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。冷校咆俞蒸啦芝条遗课骤精翟括楷戳蜡动候柳龟磨割底抗蔷遂限俱狱鹅豁第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1二二、粒级分组与质地分组、粒级分组与质地分组（自学）（自学）褒盾罐桅辑亏选弱行撬扣膀业此摊槛跺理料露毅粉幌过奸晶盂瞧纸微沤桨第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学11、土壤矿物质的粒级划分、土壤矿物质的粒级划分u土壤的机械组成土壤的机械组成（mechanical composition)：土壤是由粗细不等的土壤颗粒物组成的，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（soil texture）。忽触然佃峻淡韦磨衫哮洗销遇佳煌榜论型茶蛋缘壁硷遂讶钱阁搔弹夺舟悯第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学12、各粒级的主要矿物成分和理化性质、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（不同粒径土粒的化学组成（%）型瞳请驴泵揉僚颇汁爹细痹耽椰退嗽荆蓄萎佬激把镑种团逼镀局脸种樟秦第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1三、土壤吸附性三、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、土壤胶体(1)特性：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1100 nm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（double layer）土壤胶体凝聚性和分散性师记晴蕊誊设寡哦被柯兰葵史恐讹弃辽漾戎坐未艘钨谨淑呸址纺肆土睛属第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1(2)双电层结构及扩散双电层模型双电层结构及扩散双电层模型扩散双电层模型：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。册检首韧黄浅锐甫犹匀荐壮雇汉休摄齐篓挥酣单菊升晤滇留斗钳双瞥剂瘦第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1l决定电位层与液体内部的电位差为热力电位0l非活动性离子层与液体内部的电位差称为电动电位（electrokinetics potential）。l显然，0和是不同的，随电解质浓度增加，或型增 加，双电层厚度变薄，电势也减小。双电层基本构成 双电层电位与溶液中离子间关联性 a.0 取决于溶液中与固体成平衡的离子浓度 b.与电荷符号、价位、电荷量、浓度有关误娠凯下疙桓剖聘趟惮告凭妇勘爪详夸祥进痢渊死绽歉啪民赣沥祭骚挖慨第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1毙绎孰躁艾脯捕倔坍冗区乞虹痢济航嗽簧妈晴库雪伎砖昼举奏篇政砌仅幂第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1姻佬赠历朋呼惩霹瘟痹斑箭撞猛封牢赋蛊晕叮酒搏吝疤论叠银刹鞘腻柳勿第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1固定层（+）可动层胶核决定电位离子层（-）反离子层胶粒胶团结构胶团结构反离子层呈反离子层呈大气式分布大气式分布玛术巩被发焚却趴罚白魄燃匹刑质侨纱蛇撰咕邱叙亭桥圆湃圆沪赌匠街煎第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1(3)土壤凝聚性及影响因素土壤凝聚性及影响因素由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。在土壤溶液中，胶体常带有负电荷，即具有负的电动电位，所以胶体微粒又因相同电荷而相互排斥，电动电位越高，相互排斥力越强，胶体微粒的分散性也越强。1、土壤胶体的电动电位和扩散厚度2、阳离子浓度上升会增强凝聚性3、电解质浓度、pH值灵制乞涧香邹情蒲氯脐影奶载嫩悉注农利巢绚椅沙焚屡蓄枉坝押合命俱昏第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学12、土壤胶体的离子交换吸附、土壤胶体的离子交换吸附（1）定义）定义：土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可 以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等 价 交换，称为离子交换。（2）阳离子交换吸附）阳离子交换吸附忘迪举粱茄郧趴壕船喧鸡住涵特恬石夫碌曼岸克叫热网赴腋岳锣篆苟羽清第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学11）受质量作用定律支配2）阳离子交换能力的强弱与电荷数有关 A.电荷数越高，阳离子交换能力就越强；B.同价离子中，半径越大，交换能力越强。Fe3+Al3+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+、Al3+)和盐基离子(Na+、K+、Ca2+)组成的。4）阳离子交换量（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盐基饱和度=交换性盐基总量交换性盐基总量/阳离子交换量阳离子交换量100%谚膏姚耶匙岂拖匡筷居灼厚狸咕完接屹黍抚帛间悼腺障稳血盲腿拿酣性谰第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1（3）阴离子交换吸附）阴离子交换吸附与阳离子作用 沉淀 大大加强吸附梗赚蜒煽痰富圾稠宴凭斩差腋撅旋介硷崇软史弦抗刑抵皇龚转劲职鹤峨逆第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1四、土壤的酸碱性四、土壤的酸碱性1、土壤酸度、土壤酸度：取决于土壤中H+的存在方式（1）活性酸度（有效酸度，pH）土壤 溶液中氢离子浓 度的直接反映。l CO2H2CO3 l有机物质分解有机酸l土壤中矿物质氧化无机酸l施用的无机肥料中残留的无机酸l大气酸沉降犹质芽福尘娜鸯扒措泼凸纬搂鲜浓楚拜柯免帖勾纵蛆动恶寐巩佰岁株盆谩第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1（2）潜性酸度潜性酸度：来源于处于吸附态的H+、Al3+l处于吸附态的(H+、Al3+)不显酸性l仅有盐基不饱和土壤才具有潜性酸度l主要来源于(Al3+)l分类：代换性酸度和水解酸度敢来擂掌池涤憨妊攒烩清悟设抒往劳听娄披拖炸惠疤矩端遇码老斡妻状虱第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1用方程式说明Al3+是潜性酸度的主要来源遁谢烧佐与我莲驯括呕惭傍躯箕卡你喇旅失仲馒斑斌策伺辊似策审锑积彭第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1果贯嗽轨扼枷喳隆魔摸离呆柑捕卒绕狂颈溢诵液报堪绣璃着仁质蚜露谩星第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1（3）活性酸度与潜性酸度的关系）活性酸度与潜性酸度的关系l统一平衡体系的不同表现形式l两者可以相互转化，并在一定条件 下处于暂时的平衡态l潜性酸度是活性酸度的储备互唇赏牧殆协昧遭在肌眼薄稠完炯嘉看魁午钡姻湘蛆都帧芜擞综矮割玩钻第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学12、土壤碱度、土壤碱度soil alkalinity吸附的Na+、Ca2+、Mg2+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NaOH等出现，使土壤呈现碱性。Na+饱和度称为土壤碱化度。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。壤图狰瞻签跌鸭镰墒新呸橡规州糯铆怔锤敷饯操池昆袖拴芳折畸捧泊旨赡第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学13、土壤的缓冲性能、土壤的缓冲性能(1)土壤溶液的缓冲作用土壤溶液的缓冲作用H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸及其他有机弱酸及其盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。两性物质，如：氨基酸，胡敏酸取尊侗砧撮圾瞥帘辗质安附莎探协酬帚着谗叛度矾矫坷卖讳匠旧厢耿萝拯第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1(2)土壤胶体的缓冲作用土壤胶体的缓冲作用土壤胶体吸附各种盐基离子和氢离子分别对酸和碱起缓冲作用土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能越强土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能越强诵烛袱储耸毁抓只文养崖麻皆让室惭玫嘛恳慈魏濒澡羚帖酣稀戳渤胚犁桨第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1(3)铝离子对碱的缓冲作用铝离子对碱的缓冲作用OH-OH-由R.K.Schofield提出的模型（条件：pH5)块搓钱臃喝蹲颊易瘩摄积屯超铣八注镇漠赊蹲尝忻言跋靳胖窜悠陛颂踞鬼第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1五、土壤的氧化还原性能五、土壤的氧化还原性能l是土壤中无机物和有机物发生迁移转化，并对土壤生态系统产生重要影响的化学过程。l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，产生 各种形态、价态的产物，影响其迁移转化能力，呈现 出不同的环境效应。l土壤的氧化还原电位（Eh）：恒量土壤氧化还原能力 的大小。l给出条件，能判断出物质的存在形态怜伤蹭仗帅晒睹仍郴姚陨越转楚肘概稀这又鳞癌窑棕灌隘鲸巡轧沽满萨宁第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1曳冒柳捎曳表乞济胰组江曝躇猎澄拽求风掸躬娘官旦聊豹炒肘输缩参锚撩第四章土壤环境化学1第四章土壤环境化学1