土壤环境化学环境化学资料PPT学习教案

1、会计学1 土壤环境化学环境化学资料土壤环境化学环境化学资料 大气圈 土壤圈 岩石圈 水圈 生物圈 蒸发 元素循环 土壤植物和动物 土壤水 能量 交换 气体散发 土壤形成 淋洗 土壤圈与大气圈、生物圈、水圈和岩石圈之间的物质和能量交换 2 第1页/共101页 重金属重金属 西欧：西欧：100多万个点位重金属污多万个点位重金属污 染染 我国：我国：2000多万多万hm2土壤污染土壤污染 1200万吨污染粮食万吨污染粮食/年年 有机污染物有机污染物 PAHs、 PCB、农药、石油烃、农药、石油烃、 有机洗涤剂、酚类化合物有机洗涤剂、酚类化合物 3 第2页/共101页 点源 不安不安 全的全的 填埋填

2、埋 地下储地下储 罐泄漏罐泄漏 污水灌溉污水灌溉 4 第3页/共101页 面源 农业面源农业面源 (农药、化肥农药、化肥) 地表径流地表径流 5 第4页/共101页 6 第5页/共101页 本章重点：本章重点： 、土壤的组成与性质；、土壤的组成与性质； 、污染物质在土壤、污染物质在土壤植物体系中的迁植物体系中的迁 移和它的作用机制；移和它的作用机制； 、主要农药在土壤中的迁移、转化和、主要农药在土壤中的迁移、转化和 归趋。归趋。 7 第6页/共101页 土壤的两个重要的功能：土壤的两个重要的功能： 1. 1.具有支持植物和微生物生长繁殖的能具有支持植物和微生物生长繁殖的能 力。力。 2. 2.

3、具有同化和代谢外界进入土壤的物质具有同化和代谢外界进入土壤的物质 能力。能力。 8 第7页/共101页 全球范围的土壤环境问题全球范围的土壤环境问题 (Environmental Problem in Soil) 1.土壤酸化、盐碱化、土壤污染土壤酸化、盐碱化、土壤污染 2.土壤沙漠化（石漠化）土壤沙漠化（石漠化） 3.陆地植被破坏陆地植被破坏 4.水土流失水土流失 9 第8页/共101页 4.1 土壤的组成和性质土壤的组成和性质 4.1.1土壤组成土壤组成 (Soil Constitution) 固相（土壤矿物质、土壤有机质）固相（土壤矿物质、土壤有机质） 液相液相 （水分及水溶物）（水分及

4、水溶物） 气相（空气）气相（空气） 10 第9页/共101页 土壤中固、液、气相结构图土壤中固、液、气相结构图 11 第10页/共101页 1土壤气体土壤气体(Atmosphere in Soil) 特性：特性：(1)(1)不连续性，存在于土粒间隙之间；不连续性，存在于土粒间隙之间； (2)湿度更高；湿度更高； (3)O2少，少，CO2多，有机质腐烂分解；多，有机质腐烂分解； 大气大气 土壤土壤 O2 21% (v/v) 15% CO2 0.03% 0.15-0.65% (4)有还原性气体（有还原性气体（H2S、NH3、H2、 CH4）、厌氧）、厌氧 细菌和污染物等存在。细菌和污染物等存在。

5、12 第11页/共101页 2 2土壤溶液土壤溶液(Water in Soil) 土壤溶液的意义： 土壤水分既是植物营养物的来 源，也是污染物向其他圈层迁移的 媒介。 13 第12页/共101页 1）土壤水）土壤水 包括气态水，固态水和液态水包括气态水，固态水和液态水 土壤水土壤水 气态水气态水存在于土壤空气中的水汽存在于土壤空气中的水汽 固态水固态水 液态水液态水 化学结合水化学结合水 土壤水冻结形成的冰土壤水冻结形成的冰 吸附吸附(束缚束缚)水水 吸湿水吸湿水 膜状水膜状水 自由水自由水 毛细管水毛细管水 重力水重力水 地下水地下水 14 第13页/共101页 15 第14页/共101页

6、3土壤矿物质土壤矿物质(Minerals in Soil) 土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学风化形成土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学风化形成 的。的。 按成因类型分类：按成因类型分类： 原生矿物原生矿物 次生矿物次生矿物 各种岩石受到程度不同的物理风化各种岩石受到程度不同的物理风化 而未经化学风化的碎屑物，其原来而未经化学风化的碎屑物，其原来 的化学组成和结晶构造都没有改变。的化学组成和结晶构造都没有改变。 大多数是由原生矿物经化学风化大多数是由原生矿物经化学风化 后形成的新矿物，其化学组成和后形成的新矿物，其化学组成和 晶体结构都有所改变。晶体结构都有所改变。 16 第15页/共101页

7、 1 1）原生矿物）原生矿物 （1 1） 硅酸盐矿物：常见长石类、云母类、辉百石类和角闪石等，硅酸盐矿物：常见长石类、云母类、辉百石类和角闪石等， 大都不很稳定比较容易风化而释放出钠、钾、钙、镁、铁等元素，大都不很稳定比较容易风化而释放出钠、钾、钙、镁、铁等元素， 同时形成次生矿物。（同时形成次生矿物。（80%80%） （2 2） 氧化物类矿物：包括石英氧化物类矿物：包括石英(SiO(SiO2 2) )、赤铁矿、赤铁矿(Fe(Fe2 2O O3 3) )、金红石、金红石 (TiO(TiO2 2) )等，相当稳定，不易风化。石英是土壤中分布最广的一种等，相当稳定，不易风化。石英是土壤中分布最广的

8、一种 矿物力砂粒的主要成分。矿物力砂粒的主要成分。 （3 3） 硫化物类矿物：在土壤中通常只有铁的硫化物矿物，即黄铁硫化物类矿物：在土壤中通常只有铁的硫化物矿物，即黄铁 矿和白铁矿。二者是同质异构物，分子式均为矿和白铁矿。二者是同质异构物，分子式均为FeSFeS2 2。极易风化，。极易风化， 成为土壤中硫的主要来源。成为土壤中硫的主要来源。 （4 4） 磷酸盐类矿物：土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石磷酸盐类矿物：土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石 CaCa5 5(PO(PO4 4) )3 3FF和氯磷灰石和氯磷灰石Ca(POCa(PO4 4) )3 3ClCl两种，是土壤中无机磷的重

9、两种，是土壤中无机磷的重 要来源。要来源。 17 第16页/共101页 2)2)次生矿物次生矿物： （1 1）简单盐类：属水溶性盐，易淋溶流失，一般土壤中较少，多存）简单盐类：属水溶性盐，易淋溶流失，一般土壤中较少，多存 在于盐渍土中。如方解石在于盐渍土中。如方解石(CaCO(CaCO3 3) )、白云石、白云石CaCa、Mg(COMg(CO3 3) )2 2 、石膏、石膏 (CaSO(CaSO4 42H2H2 2O)O)、泻盐、泻盐(MgSO(MgSO4 47H7H2 2O)O)、芒硝、芒硝(Na(Na2 2SOSO4 410H10H2 2O)O)、水氯镁石、水氯镁石 (MgC1(MgC12

10、 26H6H2 2O)O)等。是原生矿物经化学风化后的最终产物，结晶构造也较等。是原生矿物经化学风化后的最终产物，结晶构造也较 简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤中。简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤中。 （2 2）三氧化物类：土壤矿物质中最细小部分，粒径小于）三氧化物类：土壤矿物质中最细小部分，粒径小于0.250.25m m，称，称 之为次生粘土矿物。如针铁矿之为次生粘土矿物。如针铁矿(Fe(Fe2 2O O3 3H H2 2O)O)、褐铁矿、褐铁矿(2Fe(2Fe2 2O O3 33H3H2 2O)O)、三水、三水 铝石铝石(A1(A12 2O O3 33H3H2 2O)O)，是硅酸盐矿物

11、彻底风化后产物，结晶构造较简单，是硅酸盐矿物彻底风化后产物，结晶构造较简单， 常见于湿热的热带和亚热带地区土壤中。常见于湿热的热带和亚热带地区土壤中。 （3 3）次生铝硅酸盐类：土壤矿物质中细小部分，粒径小于）次生铝硅酸盐类：土壤矿物质中细小部分，粒径小于0.250.25m m。 土壤很多重要物理、化学过程和性质都和土壤很多重要物理、化学过程和性质都和次生铝硅酸盐次生铝硅酸盐种类和数量有种类和数量有 关。这类矿物在土壤中普遍存在，种类很多，是由长石等原生硅酸盐关。这类矿物在土壤中普遍存在，种类很多，是由长石等原生硅酸盐 矿物风化后形成。是构成土壤的主要成分，故又称为粘土矿物。由于矿物风化后形成

12、。是构成土壤的主要成分，故又称为粘土矿物。由于 母岩和环境条件的不同，使岩石风化处在不同的阶段。母岩和环境条件的不同，使岩石风化处在不同的阶段。 18 第17页/共101页 伊利石伊利石( (或水云母或水云母)(OH)(OH)4 4Ky(AlKy(Al4 4FeFe4 4MgMg4 4MgMg6 6)(Si)(Si8-y 8-yAly)O Aly)O20 20 风化程度较低，一般土壤中均有分布，但以温带干旱地区土壤风化程度较低，一般土壤中均有分布，但以温带干旱地区土壤 中含量最多。其颗粒直径小于中含量最多。其颗粒直径小于2 2m m，膨胀性较小，具有较高的，膨胀性较小，具有较高的 阳离子代换量

13、，并富含钾阳离子代换量，并富含钾(K(K2 2O4%7%)O4%7%)。 蒙脱石蒙脱石A1A14 4SiOSiO20 20(OH) (OH)4 4 为伊利石迸一步风化产物，是基性岩为伊利石迸一步风化产物，是基性岩 在碱性环境条件下形成的，在温带干旱地区的土壤中含量较高。在碱性环境条件下形成的，在温带干旱地区的土壤中含量较高。 其颗粒直径小于其颗粒直径小于1 1m m，阳离子代换量极高。所吸收的水分植物，阳离子代换量极高。所吸收的水分植物 难以利用，富含蒙脱石土壤，植物易感水分缺乏。难以利用，富含蒙脱石土壤，植物易感水分缺乏。 高岭石高岭石 19 第18页/共101页 4 4土壤有机质土壤有机质

14、(Soil Organic Matter(Soil Organic Matter，SOM)SOM) 土壤有机质是土壤形成的主要标志，土土壤有机质是土壤形成的主要标志，土 壤肥力的表现，土壤中含碳有机物的总称壤肥力的表现，土壤中含碳有机物的总称。 活体活体（根系、土壤中的生物）根系、土壤中的生物） 细菌、藻类和原生动物等细菌、藻类和原生动物等 非腐殖质非腐殖质 非活体非活体 腐殖质腐殖质 20 第19页/共101页 4.1.2土壤的粒级分组土壤的粒级分组 (Size Classification of Minerals in Soil) 不同粒径的土壤矿物质颗粒（即土粒），不同粒径的土壤矿物质颗

15、粒（即土粒）， 其性质和成分都不一样。其性质和成分都不一样。 人们常按粒径的大小将土粒分为若干组，人们常按粒径的大小将土粒分为若干组， 称为粒组或粒级，同组土粒的成分和性质基本称为粒组或粒级，同组土粒的成分和性质基本 一致，组间则有明显差异。一致，组间则有明显差异。 21 第20页/共101页 22 第21页/共101页 23 第22页/共101页 4.1.3土壤的性质土壤的性质(Quality Classification of Soil and Characteristic) 由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤 粗细状况，称为粗细状况，称为土壤质地

16、土壤质地（或土壤机械组成）。（或土壤机械组成）。 24 第23页/共101页 1.1.土壤的吸附性土壤的吸附性(Soil Adsorption) 1)土壤胶体的性质（直径土壤胶体的性质（直径1-100nm） （）大的比表面积和表面能（）大的比表面积和表面能 比表面积：比表面积：单位重量（或体积）物质的表面积。单位重量（或体积）物质的表面积。 一定体积的物质被分割时，随着颗粒一定体积的物质被分割时，随着颗粒 数的增多，比表面也显著地增大。数的增多，比表面也显著地增大。 25 第24页/共101页 蒙脱石比表面积最大（蒙脱石比表面积最大（600-800 m2/g） 高岭石最小（高岭石最小（7-30

17、 m2/g） 有机胶体比表面积也大（有机胶体比表面积也大（700 m2/g ） 26 第25页/共101页 胶体表面分子与内部分子所处的状态胶体表面分子与内部分子所处的状态 不同，受到内外部两种不同的引力，因而不同，受到内外部两种不同的引力，因而 具有多余的自由能即具有多余的自由能即表面能表面能，这是土壤胶，这是土壤胶 体具有吸附作用的主要原因。体具有吸附作用的主要原因。 比表面积愈大，表面能愈大，胶体比表面积愈大，表面能愈大，胶体 的吸附性愈强。的吸附性愈强。 27 第26页/共101页 （）表面带有电荷（）表面带有电荷 (Colloids of Soil) 土壤胶体微粒内部一般带负电荷，形

18、成一土壤胶体微粒内部一般带负电荷，形成一 个负离子层（决定电位离子层），其外部由于电个负离子层（决定电位离子层），其外部由于电 性吸引而形成一个正离子层性吸引而形成一个正离子层 （反离子层或扩散（反离子层或扩散 层），即合称层），即合称双电层双电层。 永久电荷：由黏土矿物晶格中的同晶置换所永久电荷：由黏土矿物晶格中的同晶置换所 产生的电荷。产生的电荷。 可变电荷：指土壤胶体表面电荷，其数量和可变电荷：指土壤胶体表面电荷，其数量和 性质会随着介质性质会随着介质pH值的改变而改变。值的改变而改变。 28 第27页/共101页 （）凝聚性和分散性（）凝聚性和分散性 由于胶体的比表面和表面能都很大，为

19、减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，小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势， 这就是这就是胶体的凝聚性胶体的凝聚性。 由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相 互排斥，具有互排斥，具有分散性分散性，负电荷越多，负的电动，负电荷越多，负的电动 电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强；电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强； 29 第28页/共101页 土壤胶体的凝聚性主要取决于其电动电土壤胶体的凝聚性主要取决于其电动电 位的大小和扩散层的厚度；位的大小和扩散层的厚度； 此外，土壤溶液中的电解质和此外，土壤溶液中的电解质和

20、 pH 值也值也 有影响。阳离子对带负电荷的土壤胶体的有影响。阳离子对带负电荷的土壤胶体的 凝聚能力随离子的价数增加、半径增大而凝聚能力随离子的价数增加、半径增大而 增强，常见阳离子凝聚力的强弱顺序：增强，常见阳离子凝聚力的强弱顺序： 3322 4 FeAlCaMgHNHKNa 30 第29页/共101页 2) 土壤胶体的离子交换吸附土壤胶体的离子交换吸附 离子交换（或代换）：离子交换（或代换）：土壤胶体扩散层中的补土壤胶体扩散层中的补 偿离子，可以和溶液中相同电荷的离子以离子价偿离子，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。为依据作等价交换。 离子交换作用包括阳离子交换吸附和阴

21、离子离子交换作用包括阳离子交换吸附和阴离子 交换吸附。交换吸附。 31 第30页/共101页 （1）土壤胶体的阳离子交换吸附（可逆过程）土壤胶体的阳离子交换吸附（可逆过程） (Cation Exchange Adsorption) NaCaCaNa22 22 土壤胶体土壤胶体 土壤胶体阳离子交换吸附过程以离子土壤胶体阳离子交换吸附过程以离子 价为依据进行等价交换，且受质量作用定价为依据进行等价交换，且受质量作用定 律支配。律支配。 32 第31页/共101页 影响阳离子交换吸附的因素：影响阳离子交换吸附的因素： 阳离子阳离子 (电荷数,离子半径,水化程度) 土壤土壤（胶体,颗粒, SiO2/R

22、2O3、pH等） 33 第32页/共101页 可交换性可交换性 阳离子阳离子 致酸离子致酸离子（Al3+、H+） 盐基离子盐基离子 （Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等 ） 34 第33页/共101页 盐基饱和土壤：盐基饱和土壤： 土壤胶体吸附的阳离子全部是盐基阳离土壤胶体吸附的阳离子全部是盐基阳离 子时，这种土壤称为盐基饱和土壤。子时，这种土壤称为盐基饱和土壤。 %100% 阳离子交换量 可交换性盐基总量 ）盐基饱和度（ 35 第34页/共101页 阳离子交换量阳离子交换量 （Cation Exchange Capacity ,CEC） CEC表示每千克干土中所含全部阳离子的总量，

23、表示每千克干土中所含全部阳离子的总量， 是表示土壤吸附性质的重要指标。是表示土壤吸附性质的重要指标。 单位：厘摩尔单位：厘摩尔/每千克土每千克土 (cmol/kg) 测定：用测定：用Ca2+作指示剂，作指示剂，Ba2+作萃取剂，原子吸作萃取剂，原子吸 收分光光度法测定。收分光光度法测定。 36 第35页/共101页 不同土壤的阳离子交换量不同：不同土壤的阳离子交换量不同： （1 1）不同种类的胶体的阳离子交换量顺序）不同种类的胶体的阳离子交换量顺序 有机胶体有机胶体 蒙脱石蒙脱石 水化云母水化云母 高岭土高岭土 水合氧化铁、铝水合氧化铁、铝 （2）土壤质地越细，）土壤质地越细，阳离子交换量阳离

24、子交换量越高；越高； （3）土壤胶体中）土壤胶体中SiO2/R2O3比值越大，比值越大，阳离子交换量阳离子交换量越高越高 ； （4）pH值下降，值下降，阳离子交换量阳离子交换量降低。降低。 37 第36页/共101页 （2）土壤胶体的阴离子交换吸附）土壤胶体的阴离子交换吸附 带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶 液中的阴离子交换。液中的阴离子交换。 吸附顺序：吸附顺序： F- C2O42- 柠檬酸根柠檬酸根 PO43- HCO3- H2BO3- Ac- SCN- SO42- Cl- NO3- 38 第37页/共101页 2.土壤的酸碱性土壤的酸碱性(Acidit

25、y-Alkalinity of Soil) 1)土壤的酸度土壤的酸度 (Acidity of Soil) 根据土壤中根据土壤中H+存在的形式：存在的形式： 活性酸度（或有效酸度活性酸度（或有效酸度）（Activity Acidity） 土壤溶液中氢离子浓度的直接反映出来的酸度，土壤溶液中氢离子浓度的直接反映出来的酸度， 通常用通常用pHpH表示（通常描述土壤性质时表示作土壤表示（通常描述土壤性质时表示作土壤 pHpH值）值） 潜性酸度（潜性酸度（Potential Acidity） 是由土壤胶体吸附的可代换性是由土壤胶体吸附的可代换性H H+ +、AlAl3+ 3+离子造成的 离子造成的 。

26、交换性酸度交换性酸度 水解性酸度水解性酸度 39 第38页/共101页 交换性酸度交换性酸度 用过量中性盐（用过量中性盐（KCl、NaCl等等) 溶液溶液 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+ 、Al3+发生离子交换作用：发生离子交换作用： |土壤胶体|-H+ + KCl |土壤胶体|-K+ + HCl 40 |土壤胶体|-Al3+ 3KCl|土壤胶体|-3K+ + AlCl3 AlCl3 + H2O Al(OH)3 + 3HCl 第39页/共101页 水解性酸度水解性酸度 用弱酸强碱盐淋洗土壤，溶液中金属用弱酸强碱盐淋洗土壤，溶液中金属 离子可将土壤胶体吸附的

27、离子可将土壤胶体吸附的H+、Al3+离子代离子代 换出来，同时生成弱酸（醋酸），此时所换出来，同时生成弱酸（醋酸），此时所 测定出的该弱酸的酸度称水解性酸度。测定出的该弱酸的酸度称水解性酸度。 41 第40页/共101页 （ NaAc + H2O HAc + Na+ + OH- ） 交换性酸度只是水解性酸度的一 部分，因此水解性酸度高于交换性酸 度。 42 |土壤胶体|-Al3+、H+ + 4NaAc |土壤胶体|-4Na+ + Al(OH)3 + 4HAc 第41页/共101页 活性酸度和潜性酸度二者的关系：活性酸度和潜性酸度二者的关系： *活性酸度与潜性酸度是存在于同一平衡体活性酸度与潜性

28、酸度是存在于同一平衡体 系的两种酸度，二者可以相互转换，一定系的两种酸度，二者可以相互转换，一定 条件下可处于暂时平衡。条件下可处于暂时平衡。 *活性酸度是土壤酸度的现实表现，土壤胶活性酸度是土壤酸度的现实表现，土壤胶 体是体是H+ Al3+的储存库，因此潜性酸度是活的储存库，因此潜性酸度是活 性酸度的储备。性酸度的储备。 43 第42页/共101页 2)土壤的碱度土壤的碱度 (Alkalinity of Soil) 土壤溶液中的土壤溶液中的OH-离子，主要来源离子，主要来源 于碱金属和碱土金属的碳酸盐类，即碳于碱金属和碱土金属的碳酸盐类，即碳 酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总量称为总酸盐碱度和重碳

29、酸盐碱度的总量称为总 碱度，可用滴定法测定碱度，可用滴定法测定。 44 第43页/共101页 不同溶解度的碳酸盐和重碳酸盐对碱度不同溶解度的碳酸盐和重碳酸盐对碱度 的贡献不同：的贡献不同： CaCO3、MgCO3 难溶，石灰性土壤难溶，石灰性土壤 pH 7.5 - 8.5， 45 Na2CO3 pH 10， NaHCO3、Ca(HCO3)2 pH 7.5 - 8.5 第44页/共101页 土壤胶体上吸附阳离子（土壤胶体上吸附阳离子（Na+、K+、 Mg2+ ）的饱和度增加，可引起交换性阳离）的饱和度增加，可引起交换性阳离 子的水解作用：子的水解作用： 土壤胶体土壤胶体|-xNa+ + yH2O

30、 土壤胶体土壤胶体|-(x-y)Na+、yH+ + yNaOH 结果在土壤溶液中产生结果在土壤溶液中产生NaOHNaOH，使土壤呈，使土壤呈 碱性。碱性。 46 第45页/共101页 3)土壤的缓冲性能土壤的缓冲性能 (Buffer Action of Soil) 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷 酸、腐殖酸和其它有机酸及其盐类，酸、腐殖酸和其它有机酸及其盐类， 构成很好的缓冲体系构成很好的缓冲体系。 47 第46页/共101页 有机酸的缓冲作用有机酸的缓冲作用(Buffer Action of Organic Acid) 48 NH2 NH3Cl R-CH + HCl

31、 R-CH COOH COOH NH2 NH2 R-CH + NaOH R-CH + H2O COOH COONa 第47页/共101页 土壤胶体的缓冲作用土壤胶体的缓冲作用 (Buffer Action of Colloids of Soil) 土壤胶体中存在有代换性阳离子土壤胶体中存在有代换性阳离子 土壤胶体土壤胶体|-M + HCl 土壤胶体 土壤胶体|-H + MCl （ 缓冲酸）缓冲酸） 土壤胶体土壤胶体|-H + MCl 土壤胶体 土壤胶体|-M + HCl （缓冲碱）（缓冲碱） 49 第48页/共101页 土壤胶体的数量和土壤胶体的数量和盐基代换量越盐基代换量越 大，土壤的缓冲能

32、力越强大，土壤的缓冲能力越强；代换量相；代换量相 当时，当时，盐基饱和度越高盐基饱和度越高，土壤对，土壤对酸酸的的 缓冲能力越大；反之，缓冲能力越大；反之，盐基饱和度减盐基饱和度减 小小，土壤对，土壤对碱碱的缓冲能力增加。的缓冲能力增加。 50 第49页/共101页 铝离子对碱的缓冲作用铝离子对碱的缓冲作用 OHOHOHAIOHOHAI 2 4 8222 3 62 4)()(2)( 2 Al对土壤的危害：三价对土壤的危害：三价Al与土壤胶体结合能力与土壤胶体结合能力 强，易排挤其它阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋强，易排挤其它阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋 溶损失；研究表明，土壤对植物的酸害实际

33、是铝害溶损失；研究表明，土壤对植物的酸害实际是铝害 ，过多的铝离子抑制植物生长。，过多的铝离子抑制植物生长。 51 第50页/共101页 3.土壤的氧化还原性土壤的氧化还原性 (Oxidation and Reduction of Soil) 土壤氧化还原能力的大小可以用土壤氧化还原能力的大小可以用 土壤的氧化还原电位（土壤的氧化还原电位（Eh）来衡量。）来衡量。 氧化还原反应是土壤中无机物和有机物发氧化还原反应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生迁移转化并对土壤生态系统产生重要影 响的化学过程。响的化学过程。 52 第51页/共101页 主要氧化剂：氧气、主要氧化

34、剂：氧气、NONO3 3- -离子和高价金属离子，如离子和高价金属离子，如Fe(III)Fe(III)、 Mn(IV)Mn(IV)、V(V)V(V)、Ti(IV)Ti(IV)等。主要还原剂：有机质和低价金属等。主要还原剂：有机质和低价金属 离子。此外，土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧离子。此外，土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧 化还原反应的重要参与者。化还原反应的重要参与者。 主要氧化还原体系如下：主要氧化还原体系如下： 铁体系铁体系Fe(III)-Fe(II), Fe(III)-Fe(II), 锰体系锰体系Mn(IV)-Mn(II),Mn(IV)-Mn(II),硫体系硫体系

35、SOSO4 42 2H H2 2S S 氮体系氮体系NONO3 3（NONO2 2- -、N N2 2、NHNH4 4+ +）。碳体系）。碳体系COCO2 2-CH-CH4 4 土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位(E(Eh h) )来来 衡量，其值是以氧化态物质与还原态物质的相对浓度比为依衡量，其值是以氧化态物质与还原态物质的相对浓度比为依 据的。由于土壤中氧化态物质与还原态物质的组成十分复杂，据的。由于土壤中氧化态物质与还原态物质的组成十分复杂， 因此计算土壤的实际氧化还原电位因此计算土壤的实际氧化还原电位(E(Eh h) )很困难。

36、主要以实际测很困难。主要以实际测 量的土壤氧化还原电位量的土壤氧化还原电位(Eh)(Eh)衡量土壤的氧化还原性衡量土壤的氧化还原性. . 53 第52页/共101页 一般旱地土壤的氧化还原电位一般旱地土壤的氧化还原电位(E(Eh h) )为为+400+400+700mV;+700mV;水田的水田的E Eh h值在值在 +300+300-200mV-200mV。根据土壤的。根据土壤的E Eh h值可以确定土壤中有机物和无机物可能发值可以确定土壤中有机物和无机物可能发 生的氧化还原反应和环境行为。生的氧化还原反应和环境行为。 当土壤的当土壤的E Eh h值值700mV700mV时，土壤完全处于氧化

37、条件下，有机物质会迅速时，土壤完全处于氧化条件下，有机物质会迅速 分解分解; ; 当当E Eh h值在值在400400700mV700mV时，土壤中氮素主要以时，土壤中氮素主要以NONO3 3- -形式存在形式存在; ; 当当E Eh h值值400mV400mV时，反硝化开始发生时，反硝化开始发生; ;当当Eh200mVEh200mV时，时，NONO3 3- -开始消失，开始消失， 出现大量的出现大量的NHNH4 4+ +。 当土壤渍水时，当土壤渍水时，EhEh值降至值降至-l00mV,-l00mV,，FeFe2+ 2+浓度已经超过 浓度已经超过FeFe3+ 3+; ; Eh Eh值再降低，值

38、再降低，-200mV 7的土壤中分为水的土壤中分为水溶溶 性性、难溶性难溶性和和吸附态吸附态。 吸收：根吸收：根 叶叶 枝枝 花、果、籽粒花、果、籽粒 蔬菜类叶菜中积累多，黄瓜、萝卜、番茄中少蔬菜类叶菜中积累多，黄瓜、萝卜、番茄中少, , 镉镉 进入人体，在骨骼中沉积，使骨骼变形，骨痛症。进入人体，在骨骼中沉积，使骨骼变形，骨痛症。 （痛痛病）（痛痛病） 77 第76页/共101页 (3)铅铅(Pb) 可溶态的含量很低，主要以可溶态的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbCO3 、PbSO4铅的难溶盐形式存在。铅的难溶盐形式存在。Pb2+可以置换黏土可以置换黏土 矿物上的矿物上的Ca2+，在土壤

39、中很少移动。，在土壤中很少移动。 植物吸收主要在根部，大气中的铅可通过叶面植物吸收主要在根部，大气中的铅可通过叶面 上的气孔进入植物体内，如蓟类植物能从大气中被上的气孔进入植物体内，如蓟类植物能从大气中被 动吸附高浓度的铅，现已确定作为铅污染的指示作动吸附高浓度的铅，现已确定作为铅污染的指示作 物。物。 78 第77页/共101页 (4)(4)铬（铬（Cr)Cr) 以含铬废水（物）进入土壤，常以三价形式存在以含铬废水（物）进入土壤，常以三价形式存在 ，90%以上被土壤固定，难以迁移。以上被土壤固定，难以迁移。 土壤胶体强烈吸附三价铬，随土壤胶体强烈吸附三价铬，随pH的升高吸附能力的升高吸附能力 增强。增强。 土壤对土壤对Cr(VI)的吸附固定能力低，约的吸附固定能力低，约8.5-36.2%， 进入土壤的进入土壤的Cr(VI)在土壤有机质的作用下很容易还原在土壤有机质的作用下很容易还原 成三价。成三价。 pH 6.5 - 8.5， MnO2 起催化作用，三价铬也可起催化作用，三价铬也可 以氧化成以氧化成 Cr(VI)： 4Cr