土壤化学复习资料DOC

1、一、土壤有机质和腐殖质1. 土壤有机质和腐殖质的分组2. 腐殖酸的化学性质1) 腐殖质的组成-胡敏酸 富里酸 胡敏素2) 含氧官能团-羧基、酚羟基、羰基、醌基、醇羟基、甲氧基等3) 腐殖酸的络合性-络合物的稳定性随pH值的升高而增大。在Ph4.8时能与Fe、Al、Ca等离子形成可溶性络合物，但在中性或碱性条件下会产生沉淀。4) 腐殖酸的电性-腐殖酸是一种两性胶体。即可以带负电荷，也可以带正电荷。而通常以带负电荷为主。腐殖质的负电荷数量随pH质的升高而升高。3. 活化度其能为0.02mol/L-1KMnO4氧化的C占丘林法氧化C的百分数。二、粘土矿物1. 硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性高岭组 包

2、括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等1) 1:1型的晶层结构。2) 无膨胀性，两个晶层的层面间产生了键能较强的氢键，膨胀系数一般小于5.高岭石层间距约为0.72nm。3) 电荷数量少阳离子交换量只有3-15Cmoles(+)Kg-1。4) 胶体特性较弱 较粗（0.2-2mm），颗粒的总表面积相对较小，为1020×103m2kg-1蒙蛭组 包括：蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。1) 2:1型的晶层结构蒙脱石是其典型代表。2) 胀缩性大 蒙脱石晶层间距变化在0.96-2.14nm之间，蛭虫的膨胀性比蒙脱石小，其晶层间距变化在0.96-1.45nm之间。3) 电荷数量大 同晶替代现象普遍

3、。4) 胶体特性突出 ，较细（有效直径0.01-1mm），总表面积为600800×103m2kg-1，且80是内表面。蛭石一般为400×103m2kg-1。水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）1) 2:1型晶层结构伊利石是其主要代表。2) 无膨胀性 在伊利石晶层之间吸附有钾离子，对相邻两晶层产生了很强的键联效果，使晶层不易膨胀，伊利石晶层的间距为1.0nm。3) 电荷数量较大 2040Cmoles(+)kg-1。4) 胶体特性一般 总表面积为70120×103m2kg-1，其可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都介于高岭石和蒙脱石之间。绿泥石组（2:1:1型）1) 2:1

4、:1型晶层结构。 2) 同晶替代较普遍元素组成变化较大，阳离子交换量为1040Cmoles(+)kg-1。3) 颗粒较小，总面积为70-150×103m2kg-1三、表面化学1. 土壤电荷的起因和种类 1) 永久电荷(permanent charge) 永久电荷起源于矿物晶格内部离子的同晶置换。 2) 可变电荷(variable charge) 随pH的变化而变化的土壤电荷，这种电荷称为可变电荷。 3) 零点电荷：如果在某个pH值时，粘土矿物表面上即不带正电荷，也不带负电荷，其表面电荷等于零，此时的pH值称为零点电荷（ZPC）。2. 永久负电荷产生原因：永久电荷是由于晶质粘土矿物晶格

5、中离子的同晶置换产生的，低价离子置换了四面体或八面体中的离子，产生剩余负电荷而产生的。不随着周围环境（pH值）的变化而变化。3. 可变电荷的成因主要是胶核表面分子或原子团的解离：1) 含水氧化硅的解离2) 粘粒矿物的晶面上的OH和H的解离3) 腐殖质上某些官能团的解离4) 含水氧化和水铝石表面的分子中OH的解离； 四、土壤胶体的吸附交换反应1. 盐基饱和度(base saturation percentage)BSP-在土壤胶体所吸附的阳离子中，盐基离子的数量占所有吸附的阳离子的百分比。2. 阳离子交换作用-在土壤中，被胶体静电吸附的阳离子，一般都可以被溶液中另一种阳离子交换而从胶体表面解吸。

6、对这种能相互交换的阳离子叫做交换性阳离子，而把发生在土壤胶体表面的阳离子交换反应。3. 影响土壤阳离子交换量的因素1) 质地 质地越粘重，含粘粒越多的土壤，其阳离子交换量也越大。2) 有机质 OM % ¥ CEC3) 胶体的性质及构造 蒙脱石 高岭石4) pH值 在一般情况下，随着pH的升高，土壤的可变电荷增加，土壤的阳离子交换量也增加。2. 影响阳离子交换能力的因素1) 电荷的影响；根据库仑定律，阳离子的价数越高，交换能力也越大。2) 离子的半径及水化程度 同价的离子，其交换能力的大小是依据其离子半径及离子的水化程度的不同而不同的。3) 离子浓度和数量因子。3. 阳离子专性吸附的机

7、理过渡金属离子与铁、铝、锰等的氧化物表面羟基作用，生成表面络合。4. 阴离子专性吸附-指阴离子进入粘土矿物或氧化物表面的金属原子的配位壳中，与配位壳中的羟基或水合基重新配位，并直接通过共价键或配位键结合在固体的表面。这种吸附发生在胶体双电层的内层，也称为配位体交换吸附。5. 几种吸附类型的区别金属阳离子非专性吸附专性吸附吸附时表面电荷符号-+ 0 -吸附发生的位置外层内层阳离子所起的作用反离子平衡表面剩余配位价键被吸附离子与表面的距离至少一个水分子层直接与配位键和吸附时PhZPCZPC对表面电荷的影响无使表面电和符号逆转吸附作用力静电引力配位键、共价键吸附反应性质可逆不可逆与CEC关系最大时为

8、CEC无关吸附机理离子交换反应配位，内层交换水解6.阴离子的几种吸附类型1) 静电吸附：土壤胶体表面带正电荷引起的，土壤中铁、铝、锰氧化物，高岭石边沿和表面羟基，有机胶体的带正电荷基团可发生。pH有影响。2) 负吸附：指电解质溶液加入土壤后阴离子浓度相对增大的现象。3) 专性吸附(Specific Adsorption)指阴离子进入粘土矿物或氧化物表面的金属原子的配位壳中，与配位壳中的羟基或水合基重新配位，并直接通过共价键或配位键结合在固体的表面。因其发生在胶体双电层的内层，也称为配位体交换吸附。 五、酸度1. 活性酸(soil active acidity)-土壤活性酸是自由扩散于土壤溶液中

9、的氢离子浓度直接反应出来的酸度。 2. 潜性酸(soil potential acidity)土壤潜性酸是由于土壤胶粒上吸附着氢离子和铝离子所造成的显出酸性，所以它是土壤酸的潜在来源。3. 土壤胶体上吸附的氢、铝离子所反映的潜性酸量，可用交换性酸度和水解酸度表示。1) 交换性酸度(soil exchangeable acidity)-当用中性盐溶液如1mol Kcl或0.06mol BaCl溶液(pH=7)浸提土壤时,土壤胶体表面吸附的铝离子与氢离子的大部分均被浸提剂的阳离子交换而进入溶液，用标准碱液滴定,根据消耗的碱量换算,为交换性氢与交换性铝的总量,即为交换性酸量(包括活性酸)。以厘摩尔（

10、）/千克）为单位，它是土壤酸度的数量指标。 2) 水解性酸度(soil hydrolytic acidity)-用弱酸强碱的盐类溶液（常用的为pH8.2的1mol NaOAc溶液）浸提, 再以NaOH标准液滴定浸出液,根据所消耗的NaOH的用量换算为土壤酸量。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸。 4. 酸度对土壤肥力和生长的影响1) 植物适宜的酸碱度，植物对土壤酸碱性的要求，是长期自然选择的结果。大多数植物适宜生长在中性至微碱性土壤上。2) 土壤pH与土壤微生物活性，土壤细菌和放线菌，如硝化细菌、固氮菌和纤维分解菌等，均适于中性和微碱性环境，pH<5.5的强酸性土壤中，其活性明显下

11、降。真菌可在所有pH范围内活动，在强酸性土壤中以真菌占优势。3) 土壤酸碱性对养分有效性的影响，土壤酸碱性是土壤的重要化学性质，对土壤微生物的活性、对矿物质和有机质分解起重要作用，影响土壤养分元素的释放、固定和迁移等。土壤pH6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高，并适宜多数作物的生长。pH在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的有效度高。pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH<5时，因土壤中的活性铁、铝增加，易形成磷酸铁、铝沉淀。而在pH>7时，则易产生磷酸钙沉淀，磷的有效性降低。在强酸和强碱土壤中，有效性钙和镁的含量低，在pH6.58.5的土壤中，有效度较高。铁、锰、铜、锌

12、等微量元素有效度，在酸性和强酸性土壤中高；在pH>7的土壤中，活性铁、锰、铜、锌离子明显下降，并常常出现铁、锰离子的供应不足。在强酸性土壤中，钼的有效度低。pH>6时,其有效度增加。硼的有效度与pH关系较复杂,在强酸性土壤和pH7.08.5的石灰性土壤中,有效度均较低,在pH6.07.0和在pH>8.5的碱性土壤中,有效度较高。4) 土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质的积累，强酸性土壤的铝、锰胁迫与毒害。在pH<5.5强酸性土壤中，矿物结构中和有机络合态锰铝等均易被活化，交换性铝可占阳离子交换量的90%以上，且易产生游离铝离子。当游离的铝离子达0.2C mol/kg土时

13、，就可使农作物受害。大田作物幼苗期对铝极为敏感。六、根际土壤主要化学特征1）与本体的pH值相比，甚至可以相差两个值，吸收铵态氮的植物导致土壤根系酸化，吸收硝态氮的植物则相反2）微生物较多，氧化还原电位偏低3）有机质较多，CEC较高4）养分浓度：根据根际土壤中某种特定离子在本体土壤溶液中的浓度、离子向根表迁移的速率及植物对离子的吸收速率的不同，可以低于、高于或近似于本体土壤。七、土壤重金属污染特点及防治1. 土壤重金属污染特点-4.5kg/dm3以上的金属元素。环境科学中主要指生物毒性大的汞、镉、铅、铬、砷，以及摄入量超过某一阈值时也具有相当毒性的铁、铜、锌、锰、镍等。1) 丰度小，具空间分异；2) 来源广，主要是采矿、冶炼、石油等；3) 过渡元素，价态可变，活性和毒性可变；4) 不能被微生物降解；5) 在人体内积累。2. 土壤重金属