土壤環(huán)境化學(xué)

土壤環(huán)境化學(xué)第一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二11、顆粒物的聚集方式12、溶解和沉淀13、氧化還原14、配合作用15、分配作用16、揮發(fā)作用17、水解作用18、光解作用19、生物降解作用第二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.什么是優(yōu)先污染物？水中優(yōu)先控制污染物中的重金屬及其化合物有?2.水中有機(jī)污染物和金屬污染的分布和存在形態(tài)？3.酸度和堿度的測定及表示方法。4.什么是自養(yǎng)生物、異養(yǎng)生物？什么是水體的富營養(yǎng)化？5.計(jì)算25℃時(shí)O2和CO2在水體中的溶解度。6.在一個(gè)pH6.5、堿度1.6mmol/L的水體中，若加入碳酸鈉使其堿化，問需加多少的碳酸鈉才能使水體pH升至8.0。若用NaOH進(jìn)行堿化，又需加多少堿？7.敘述天然水體中存在哪幾類顆粒物？8.什么是表面吸附作用、離子交換吸附作用和專屬吸附作用？9.根據(jù)腐殖質(zhì)在溶液中溶解度不同劃分為哪幾類？10.敘述水中顆粒物以哪些方式進(jìn)行聚集？作業(yè)第三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二11.敘述水中顆粒物以哪些方式進(jìn)行聚集？12.誘發(fā)沉積中重金屬釋放的主要因素主要包括哪幾個(gè)？13.影響吸附的因素有哪些?14.什么是電子活度、天然水的pE、決定電位？15.天然水中有哪些無機(jī)、有機(jī)絡(luò)合劑？16.水中有機(jī)物有哪些遷移轉(zhuǎn)化過程？17.在一個(gè)pH=10.0的SO42--HS-體系中(25℃)，其反應(yīng)為：SO42-+9H++8eHS-+4H2O(l)(E0=0.251V)⑴計(jì)算該體系的pE0。⑵如果體系化合物的總濃度為1.0×10-4mol/l，寫出HS-、SO42-的lgc-pE關(guān)系式。18.已知CHCl3的蒸汽壓為1.0×105Pa，25℃在水中的溶解度為4000mg/L。試分別計(jì)算出亨利定律常數(shù)KH和KH'。(CHCl3的分子量為119.4)

第四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第四章土壤環(huán)境化學(xué)

Lithosphere第五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二思考題1.土壤有哪些組分？2.什么是鹽基飽和度？比較土壤陽、陰離子交換吸附的主要作用原理與特點(diǎn)？3.什么是土壤的活性酸度和潛性酸度？4.舉例說明土壤的緩沖作用。5.影響土壤中農(nóng)藥擴(kuò)散的因素。6.土壤中氮素的形態(tài)和流失。7.土壤的固磷作用。第六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤與整個(gè)地球環(huán)境系統(tǒng)的各圈層之間的關(guān)系第七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二本章主要內(nèi)容土壤的組成與性質(zhì)（土壤組成、粒級分組與質(zhì)地分組、吸附性、酸堿性、氧化還原）土壤污染污染物在土壤－植物體系中的遷移及其機(jī)制土壤中農(nóng)藥的遷移轉(zhuǎn)化氮、磷肥料在土壤環(huán)境中的遷移第八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)土壤的組成與性質(zhì)1.1土壤組成土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系，它們的相對含量因時(shí)因地而異。

20～30%的空氣20～30%的水45%的礦物質(zhì)5%的有機(jī)質(zhì)第九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤中生物最活躍的一層，有機(jī)質(zhì)大部分在這一層，金屬離子和粘土顆粒在此層中被淋溶得最顯著它來自上一層淋溶出來的有機(jī)物、鹽類和粘土顆粒類物質(zhì)由風(fēng)化的成土母巖構(gòu)成第十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二★1.1.1土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)過物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化形成的。原生礦物：它們是各種巖石（主要是巖漿巖）受到程度不同的物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的碎屑物，其原來的化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造都沒有改變；次生礦物：它們大多數(shù)是由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成的新礦物，其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。在土壤形成過程中，原生礦物以不同的數(shù)量與次生礦物混合成為土壤礦物質(zhì)。第十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

土壤中最主要的原生礦物有四類：硅酸鹽類礦物、氧化物類礦物、硫化物類礦物和磷酸鹽類礦物。其中硅酸鹽類礦物占巖漿巖重量的80％以上。a、硅酸鹽類，如長石、云母等，容易風(fēng)化而釋放出K、Na、Ca、Mg、Al等元素可供植物吸收，同時(shí)形成新的次生礦物。b、氧化物類，如石英、赤鐵礦等，穩(wěn)定、不易風(fēng)化，對植物養(yǎng)分意義不大。c、硫化物類，如黃鐵礦、白鐵礦（FeS2），極易風(fēng)化，為土壤中硫元素的主要來源；d、磷酸鹽類，如磷灰石、磷酸鐵等，是土壤中無機(jī)磷的重要來源。（1）原生礦物：第十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二巖石化學(xué)風(fēng)化主要分為三個(gè)歷程：氧化、水解、酸性水解。巖石化學(xué)風(fēng)化過程氧化：以橄欖石(Mg、Fe)SiO4為例第十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二水解：酸性水解：Fe2+、Mg2+等離子，一部分被植物吸收；一部分則水遷移，最后進(jìn)入海洋。Fe2O3.3H2O等形成新礦；SiO44-也可與某些陽離子形成新礦。第十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二為原生礦物經(jīng)風(fēng)化后重新形成的新礦物，其化學(xué)組成和構(gòu)造都有所改變而不同于原來的原生礦物。顆粒?。ㄒ话?.25um），具有膠體性質(zhì)，既是土壤中粘粒和無機(jī)膠體的組成部分，也是固體物質(zhì)中最有影響的部分。與土壤中很多重要物理性質(zhì)（如粘結(jié)性、膨脹性等）和化學(xué)性質(zhì)（如吸收、保蓄性等）密切相關(guān)。（2）次生礦物：第十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

通常根據(jù)其性質(zhì)與結(jié)構(gòu)可分為三類：簡單鹽類、三氧化物類和次生鋁硅酸鹽類。①簡單鹽類：

次生礦物中的簡單鹽類屬水溶性鹽，易淋溶流失，一般土壤中較少，多存在于鹽漬土中。它們都是原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后的最終產(chǎn)物，結(jié)晶構(gòu)造也較簡單，常見于干旱和半干旱地區(qū)的土壤中。

方解石(CaCO3)、白云石［Ca、Mg（CO3）2］、石膏(CaSO4·2H2O)、瀉鹽(MgSO4·7H2O)、巖鹽(NaCl)、芒硝(Na2SO4·10H2O)、水氯鎂石(MgCl2·6H2O)。第十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二②三氧化物類：三氧化物和次生鋁硅酸鹽粒徑小于0.25μm，稱之為次生粘土礦物。如針鐵礦(Fe2O3·H2O)、褐鐵礦(2Fe2O3·3H2O)、三水鋁石(A12O3·3H2O)等，它們是硅酸鹽礦物徹底風(fēng)化后的產(chǎn)物，結(jié)晶構(gòu)造較簡單，常見于濕熱的熱帶和亞熱帶地區(qū)土壤中。第十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二③次生硅酸鹽類：

這類礦物是由長石等原生硅酸鹽礦物風(fēng)化后形成。它們是構(gòu)成土壤的主要成分，故又稱為粘土礦物或粘粒礦物，與土壤很多重要物理、化學(xué)過程和性質(zhì)有關(guān)。

次生硅酸鹽可分為三大類：即伊利石、蒙脫石和高嶺石。第十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二風(fēng)化程度存在地區(qū)顆粒直徑膨脹性陽離子代換量伊利石較低溫帶干旱地區(qū)小于2μm較小較高蒙脫石較高溫帶干旱地區(qū)小于1μm較小極高高嶺石極高濕熱的熱帶地區(qū)和花崗巖殘積母質(zhì)上發(fā)育的土壤中0.1~5.0μm小低K2O4~7％它所吸收的水分植物難以利用，同時(shí)干裂現(xiàn)象嚴(yán)重而不利于植物生長。透水性良好，但供肥、保肥能力低，植物易感養(yǎng)分不足第二十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.1.2土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中含碳有機(jī)化合物的總稱。一般占固相總重量的10%以下，是土壤的重要組成部分，也是土壤形成的主要標(biāo)志。土壤有機(jī)質(zhì)主要來源于動(dòng)植物和微生物殘?bào)w。非腐殖物質(zhì)（蛋白質(zhì)、糖類、樹脂、有機(jī)酸）腐殖質(zhì)（腐殖酸、富里酸、腐黑酸等）。

第二十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.1.3土壤水分土壤水分是土壤的重要組成部分，主要來自大氣降水和灌溉，在地下水位接近地面（2-3m）的情況下，地下水也是上層土壤水分的重要來源。此外空氣中水蒸氣遇冷凝成為土壤水分。

土壤水分并非純水！??！

實(shí)際上是土壤中各種成分和污染物溶解形成的溶液。因此土壤水分既是植物養(yǎng)分的主要來源，也是進(jìn)入土壤的各種污染物向其他環(huán)境圈層（如水圈、生物圈等）遷移的媒介。第二十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.1.4土壤中的空氣

土壤是一個(gè)多孔體系，在水分不飽和的情況下，孔隙中充滿空氣。土壤空氣主要來自大氣，其次來自土壤中的生物化學(xué)過程。

土壤空氣是不連續(xù)的，它存在于被土壤固體隔開的土壤孔隙中，其組成在不同位置是有差異的。

土壤空氣的含量和組成在很大程度上取決于土水關(guān)系。在土壤孔隙里貯存的水分和空氣，它們的相對含量經(jīng)常隨自然條件的改變而變化。第二十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

土壤空氣與大氣組成有較大的差別★（1）土壤空氣是一個(gè)不連續(xù)的體系。（2）CO2含量一般遠(yuǎn)比在大氣中高，氧的含量則低于大氣。造成這種差別的原因是土壤中植物根系的呼吸作用、微生物活動(dòng)中有機(jī)物的降解及合成時(shí)消耗其中的O2，放出CO2。（3）土壤空氣一般比大氣含有較高的水量。土壤含水量適宜時(shí)，相對濕度接近100%。（4）除此之外，由于土壤空氣經(jīng)常被水汽所飽和，在通氣不良情況下，厭氧細(xì)菌活動(dòng)產(chǎn)生的少量還原性氣體如CH4、H2S、H2也積累在土壤空氣中。

第二十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.2土壤的粒級分組與質(zhì)地分組1.2.1土壤礦物質(zhì)的粒級劃分

土壤礦物質(zhì)是以大小不同的顆粒狀態(tài)存在的。不同粒徑的土壤礦物質(zhì)顆粒（即土粒），其性質(zhì)和成分都不一樣。為了研究方便，人們常按粒徑的大小分為若干組，稱為粒組或粒級，同組土粒的成分和性質(zhì)基本一致，組間則有明顯差異。第二十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二＜0.001細(xì)粘粒0.005-0.001粗粘粒粘粒0.01-0.005細(xì)粉粒0.05-0.01粗粉粒粉粒0.25-0.05細(xì)粗粒1-0.25粗砂粒砂粒3-1細(xì)礫10-3粗礫石礫＞10石塊粒徑(mm)顆粒名稱表4-1我國土粒分級標(biāo)準(zhǔn)孔隙過大，水和養(yǎng)分易流失石英為主，孔隙大，通氣和透水性強(qiáng)，保水保肥能力弱，營養(yǎng)元素含量少原生礦物與次生礦物的混合體。團(tuán)聚、膠結(jié)性差，分散性強(qiáng)。保水保肥能力較好。次生礦物，土壤營養(yǎng)元素含量豐富，團(tuán)聚能力較強(qiáng)，保水保肥性好，但通氣和透水性差。第二十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.2.2各粒級的主要礦物成分和理化特性礦物的粒級不同，其化學(xué)成分有較大的差異。一般來說，土粒越細(xì)，所含養(yǎng)分越多；越粗，所含養(yǎng)分越少。第二十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

1.2.3土壤質(zhì)地分類及其特性定義：由不同的粒級混合在一起所表現(xiàn)出來的土壤粗細(xì)狀況，稱為土壤質(zhì)地（或土壤機(jī)械組成）。依據(jù)：土壤質(zhì)地分類是以土壤中各粒級含量的相對百分比作標(biāo)準(zhǔn)的。分類方法：國際制、美國制和前蘇聯(lián)制。國際制和美國制均采用三級分類法，即按砂粒、粉砂粒、粘粒三種粒級的百分?jǐn)?shù)，劃分為砂土、壤土、粘壤土和粘土四類十二級。第二十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第二十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二質(zhì)地組質(zhì)地號質(zhì)地名稱各粒級百分含量砂粒(1-0.05mm)粗粉粒(0.05-0.001mm)膠粒(＜0.001mm)砂土1粗砂土＞70－－2細(xì)砂土60-70－＜303面砂土50-60－－兩合土組4砂性兩合土＞20＞40＜305小粉土＜20＞40＜306兩合土＞20＜40＜307膠性兩合土＜20＜40＜30粘土8粉粘土－－30-359壤粘土－－35-4010粘土－－＞40表4-6我國土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)第三十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤質(zhì)地可在一定程度上反映土壤礦物質(zhì)組成和化學(xué)組成，同時(shí)土壤顆粒大小與土壤的物理性質(zhì)有密切關(guān)系，并且影響土壤孔隙狀況，因此對土壤水分、空氣、熱量的運(yùn)動(dòng)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化有很大影響。質(zhì)地不同的土壤表現(xiàn)出不同的性狀。第三十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤性狀土壤質(zhì)地砂土壤土粘土比表面積小中等大緊密性小中等大孔隙狀況大孔隙多中等細(xì)孔隙多通透性大中等小有效含水量低中等高保肥能力小中等大保水分能力低中等高在春季的土溫暖涼冷觸覺砂滑粘壤土兼有砂土和粘土的優(yōu)點(diǎn)第三十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

★1.3土壤吸附性

土壤膠體的比表面積和帶電性，使土壤具有吸附性。1.3.1土壤膠體的性質(zhì)（1）土壤膠體具有巨大的比表面和表面能：比表面：單位重量（或體積）物質(zhì)的表面積。一定體積的物質(zhì)被分割時(shí)，隨著顆粒數(shù)的增多，比表面也顯著地增大。蒙脫石比表面積最大（600-800m2/g）高嶺石最?。?-30m2/g）有機(jī)膠體比表面積也大（～700m2/g）第三十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）土壤膠體的電性：土壤膠體微粒內(nèi)部一般帶負(fù)電荷，形成一個(gè)負(fù)離子層（決定電位離子層），其外部由于電性吸引而形成一個(gè)正離子層（反離子層或擴(kuò)散層），即合稱雙電層。第三十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（3）土壤膠體的凝聚性和分散性：凝聚性：由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠體具有相互吸引、凝聚的趨勢，這就是膠體的凝聚性。分散性：由于土壤膠體微粒帶負(fù)電荷，膠體粒子相互排斥，具有分散性，負(fù)電荷越多，負(fù)的電動(dòng)電位越高，相互排斥力越強(qiáng)，分散性也越強(qiáng)。影響因素：土壤膠體的電動(dòng)電位和擴(kuò)散層厚度及土壤溶液中電解質(zhì)濃度、pH值影響土壤凝聚性能。土壤溶液中常見陽離子的凝聚能力順序如下：Na+＜K+＜NH4+＜H＋＜Mg2＋＜Ca2+<Al3＋＜Fe3+第三十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二★1.3.2土壤膠體的離子交換吸附在土壤膠體雙電層的擴(kuò)散層中，補(bǔ)償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價(jià)為依據(jù)作等價(jià)交換，稱為離子交換（或代換）。離子交換作用包括陽離子交換吸附作用和陰離子交換吸附作用。（1）土壤膠體的陽離子交換吸附：第三十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

陽離子交換能力的強(qiáng)弱主要依賴于以下因素：①電荷數(shù)：離子電荷數(shù)越高，陽離子交換能力越強(qiáng)。②離子半徑及水化程度：同價(jià)離子中，離子半徑越大，水化離子半徑就越小，因而具有較強(qiáng)的交換能力。Fe3＋＞Al3+＞H+＞Ba2+＞Sr2+>Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Rb+＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+。（三價(jià)離子>二價(jià)離子>一價(jià)離子）第三十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

每千克干土中所含全部陽離子總量，稱為陽離子交換量(cmol/kg)，不同土壤的陽離子交換量不同：①不同種類膠體的陽離子交換量的順序?yàn)椋河袡C(jī)膠體>蒙脫石>水化云母>高嶺土>含水氧化鐵、鋁。②土壤質(zhì)地越細(xì)，陽離子交換量越高。③土壤膠體中SiO2/R2O3比值越大，其陽離子交換量越大，當(dāng)SiO2/R2O3<2，陽離子交換量顯著降低。④pH值下降陽離子交換量降低；反之，交換量增大。第三十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二可交換性陽離子有兩類：一類是致酸離子，H+和A13+；另一類是鹽基離子，Ca2+、Mg2+、NH4+、K+、Na+等。

當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子均為鹽基離子，且已達(dá)到吸附飽和時(shí)的土壤，稱為鹽基飽和土壤。

當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子有一部分為致酸離子，則這種土壤為鹽基不飽和土壤。

在土壤交換性陽離子中鹽基離子所占的百分?jǐn)?shù)稱為土壤鹽基飽和度：第三十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）土壤膠體的陰離子交換吸附：土壤中陰離子交換吸附是指帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與溶液中陰離子的交換作用。陰離子的交換吸附比較復(fù)雜，能與溶液中陽離子形成難溶性沉淀的被強(qiáng)烈地吸附。Cl-、NO3-、NO2-等不能形成難溶鹽，很少被土壤吸附。第四十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.4土壤酸堿性根據(jù)土壤的酸度可以將其劃分為9個(gè)等級。6.5～7.0中性＞9.5極強(qiáng)堿性6.0～6.5弱酸性8.5～9.5強(qiáng)堿性5.5～6.0酸性7.5～8.5堿性4.5～5.5強(qiáng)酸性7.0～7.5弱堿性＜4.5極強(qiáng)酸性pH土壤酸堿度分級pH土壤酸堿度分級6.5～7.0中性＞9.5極強(qiáng)堿性6.0～6.5弱酸性8.5～9.5強(qiáng)堿性5.5～6.0酸性7.5～8.5堿性4.5～5.5強(qiáng)酸性7.0～7.5弱堿性＜4.5極強(qiáng)酸性pH土壤酸堿度分級土壤酸堿度分級表4-8土壤酸堿度分級第四十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二我國土壤的pH大多在4.5-8.5范圍內(nèi)，并有由南向北pH值遞增的規(guī)律性。長江（北緯33°）以南的土壤多為酸性和強(qiáng)酸性，華南、西南地區(qū)廣泛分布的紅壤、黃壤，pH值大多在4.5-5.5之間，有少數(shù)低至3.6-3.8；華中華東地區(qū)的紅壤，pH值在5.5-6.5之間；長江以北的土壤多為中性或堿性，華北、西北的土壤大多含CaCO3，pH值一般在7.5-8.5之間，少數(shù)強(qiáng)堿性土壤的pH值高達(dá)10.5。第四十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

★1.4.1土壤酸度（1）活性酸度：

土壤的活性酸度是土壤溶液中H+濃度的直接反映，又稱為有效酸度，通常用pH表示。土壤溶液中H+的來源：土壤中CO2溶于水形成的碳酸；有機(jī)物分解產(chǎn)生的有機(jī)酸；土壤中礦物質(zhì)氧化產(chǎn)生的無機(jī)酸；無機(jī)肥料中殘余的無機(jī)酸；大氣污染形成的大氣酸沉降。第四十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）潛性酸度：

土壤潛性酸度的來源是土壤膠體吸附的可代換性H+和A13+。當(dāng)這些離子處于吸附狀態(tài)時(shí)，是不顯酸性的，但當(dāng)它們通過離子交換作用進(jìn)入土壤溶液之后，即可增加上壤溶液的H＋濃度，使土壤pH值降低。只有鹽基不飽和土壤才有潛性酸度，其大小與土壤代換量和鹽基飽和度有關(guān)。根據(jù)測定土壤潛性酸度所用的提取液，可以把潛性酸度分為代換性酸度和水解酸度。第四十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二①代換性酸度：用過量中性鹽溶液淋洗土壤，溶液中金屬離子與土壤中H+和A13+發(fā)生離子交換作用，而表現(xiàn)出的酸度，稱為代換性酸度。AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl土壤礦物質(zhì)膠體釋放出的氫離子很少，土壤腐殖質(zhì)中的腐殖酸可產(chǎn)生較多的氫離子。代換性A13+是礦物質(zhì)土壤中潛性酸度的主要來源。紅壤的潛性酸度95%以上是由代換性A13+產(chǎn)生的。第四十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二②水解性酸度：用弱酸強(qiáng)堿鹽（如醋酸鈉）淋洗土壤，溶液中金屬離子可以將土壤膠體吸附的H+和A13+代換出來，同時(shí)生成某弱酸（醋酸）。此時(shí)，所測定出的該弱酸的酸度稱為水解性酸度。

水解性酸度一般比交換性酸度高。由于中性鹽所測出的代換性酸度只是水解性酸度的一部分，當(dāng)土壤溶液在堿性增大時(shí)，土壤膠體上吸附的H+較多地被代換出來，所以水解酸度較大。CH3COONa＋H2O→CH3COOH＋Na＋＋OH-第四十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤的活性酸度與潛性酸度是同一個(gè)平衡體系的兩種酸度。二者可以互相轉(zhuǎn)化，在一定條件下處于暫時(shí)平衡狀態(tài)。

土壤活性酸度是土壤酸度的根本起點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)。土壤膠體是H+和A13+的貯存庫，潛性酸度則是活性酸度的貯備。

土壤的潛性酸度往往比活性酸度大得多，二者比例在砂土中約為1000；在有機(jī)質(zhì)豐富的粘土中可高達(dá)5×l04~1×105。（3）活性酸度與潛性酸度的關(guān)系第四十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.4.2土壤堿度

也用pH表示pH>8.5土壤溶液中OH-的主要來源，是CO32-和HCO3-的堿金屬（Na、K）及堿土金屬（Ca、Mg）的鹽類。

強(qiáng)堿性土對大多數(shù)植物和微生物有害，可使微量元素沉積，惡化土壤物化性能。第四十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二Na+離子飽和度亦稱為土壤堿化度。

膠體上吸附的鹽基離子不同，對土壤的pH的影響也不同。當(dāng)土壤膠體上吸附的Na、K、Mg（主要是Na）等離子的飽和度增加到一定程度時(shí)，會(huì)引起交換性陽離子的水解作用：第四十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二表4-9不同鹽基離子完全飽和吸附黑鈣土的pH值鹽基離子黑鈣土的pH值鹽基離子黑鈣土的pH值Li9.00Ca7.84Na8.04Mg7.59K8.00Ba7.35第五十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

★1.4.3土壤的緩沖性能土壤緩沖性能是指土壤具有緩和其酸堿度發(fā)生變化的能力，它可以保持土壤反應(yīng)的相對穩(wěn)定。（1）土壤溶液的緩沖作用：土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等弱酸及其鹽類，構(gòu)成一個(gè)良好的緩沖體系，對酸堿具有緩沖作用。Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2CO3

H2CO3+Ca(OH)2→CaCO3+2H2O第五十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

土壤中的某些有機(jī)酸是兩性物質(zhì)，具有緩沖作用。如氨基酸含氨基和羧基可分別中和酸和堿，從而對酸和堿都具有緩沖能力。第五十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）土壤膠體的緩沖作用：土壤膠體吸附有各種陽離子，其中鹽基離子和氫離子能分別對酸和堿起緩沖作用。①對酸的緩沖作用（以M代表鹽基離子）②對堿的緩沖作用第五十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

土壤膠體的數(shù)量和鹽基代換量越大，土壤的緩沖性能就越強(qiáng)。在代換量相等的條件下，鹽基飽和度愈高，土壤對酸的緩沖能力愈大；反之，鹽基飽和度愈低，土壤對堿的緩沖能力愈大。一般土壤緩沖能力：腐殖質(zhì)土﹥粘土﹥砂土第五十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二還原態(tài)元素氧化態(tài)

CH4CCO2NH3、N2、NONNO2-、NO3-H2SSSO42-PH3PPO43-Fe2+FeFe3+1.5土壤的氧化還原性第五十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤中主要的氧化劑：

土壤空氣中的游離O2、少量的NO3-、和高價(jià)的金屬離子,如Fe（III）、Mn（IV）、V（V）等。土壤中主要的還原劑：

土壤有機(jī)質(zhì)、厭氧條件下的分解產(chǎn)物以及低價(jià)金屬離子。第五十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

土壤中氧化、還原物質(zhì)組成復(fù)雜，因此以實(shí)際測量的土壤氧化還原電位來衡量土壤的氧化還原性。

Eh

>300mV，氧體系起主要作用，土壤處于氧化狀態(tài)；

Eh

<300mV，土壤有機(jī)質(zhì)起主要作用，還原狀態(tài)；旱地Eh

大致為400-700mV；水田Eh

大致為300-200mV。土壤的氧化還原性質(zhì)可用Eh衡量第五十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（1）土壤通氣情況（2）pH值：受氧體系支配，pH下降則Eh上升（3）有機(jī)質(zhì)狀況：有機(jī)質(zhì)分解時(shí)形成大量還原性物質(zhì)（4）無機(jī)物狀況：還原性或氧化性物質(zhì)的含量（5）根系代謝所分泌的有機(jī)酸的氧化還原作用影響Eh的因素第五十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二Eh

200-700mV時(shí)，養(yǎng)分供應(yīng)正常;Eh>700mV,

有機(jī)質(zhì)被氧化，迅速分解，養(yǎng)分貧乏;Eh400-700mV時(shí),

氮素以NO3-存在;Eh<400mV,

反硝化發(fā)生; Eh<200mV,

NO3-消失，出現(xiàn)大量NH4+;Eh<-200mV,

H2S產(chǎn)生;Eh對土壤性質(zhì)的影響第五十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤中的氧化還原反應(yīng)能引起土壤酸堿性變化.氧化使土壤酸化，還原使土壤堿化;強(qiáng)烈影響存在于土壤中的變價(jià)元素的轉(zhuǎn)化和遷移;制約土壤的養(yǎng)分狀況.第六十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)土壤污染2.1土壤污染源

土壤污染源可分為人為污染源和自然污染源。

人為污染源：土壤污染物主要是工業(yè)和城市的廢水和固體廢物、農(nóng)藥和化肥、牲畜排泄物、生物殘?bào)w及大氣沉降物等。污水灌溉或污泥作為肥料使用，常使土壤受到重金屬、無機(jī)鹽、有機(jī)物和病原體的污染。工業(yè)及城市固體廢棄物任意堆放，引起其中有害物的淋溶、釋放，也可導(dǎo)致土壤及地下水的污染。第六十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

自然污染源：在某些礦床或元素和化合物的富集中心周圍，由于礦物的自然分解與風(fēng)化，往往形成自然擴(kuò)散帶，使附近土壤中某些元素的含量超出一般土壤的含量。

土壤污染按性質(zhì)可分為化學(xué)污染源、物理污染源和生物污染源，其污染源十分復(fù)雜。土壤的化學(xué)污染最為普遍、嚴(yán)重和復(fù)雜。第六十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤污染物種類繁多，總體可分以下幾類：

（1）無機(jī)污染物，如鎘、汞、銅、鉛、硝酸鹽、硫酸鹽等；

（2）有機(jī)污染物，包括化學(xué)農(nóng)藥、除草劑、石油類有機(jī)物、洗滌劑及酚類等；（3）放射性物質(zhì)，如137銫、90鍶等。

（4）病原微生物，如腸道細(xì)菌、炭疽桿菌、腸寄生蟲、結(jié)核桿菌等。2.2土壤的主要污染物第六十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)污染物在土壤－植物體系中的遷移及其機(jī)制3.1污染物在土壤－植物體系中的遷移1.污染物由土壤向植物內(nèi)遷移的方式：

主動(dòng)遷移和被動(dòng)遷移2.影響重金屬在土壤－植物體系中轉(zhuǎn)移的因素（1）土壤的理化性質(zhì)（2）重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài)（3）植物的種類、生長發(fā)育期（4）復(fù)合污染（5）施肥第六十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（1）土壤的理化性質(zhì)pH：影響重金屬的存在狀態(tài)和土壤對重金屬的吸附量。一般來說，pH越低，H+越多，重金屬被解析的越多，活動(dòng)性越強(qiáng)，向生物體的遷移能力增加。土壤質(zhì)地：質(zhì)地黏重的土壤對重金屬的吸附能力強(qiáng)，降低重金屬的遷移轉(zhuǎn)化能力。氧化還原電位：還原條件，很多重金屬易產(chǎn)生難溶物質(zhì)，氧化條件下，溶解態(tài)和交換態(tài)含量增加。有機(jī)質(zhì)含量：有機(jī)質(zhì)含量高，土壤的吸附能力增強(qiáng)。第六十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài)重金屬種類：Cd，As較易被植物吸收；Cu、Mn、Se、Zn等次之；Co、Pb、Ni等難于被吸收；Cr極難被吸收。濃度的影響：土壤中重金屬含量增加，植物體內(nèi)各部分的積累量也相應(yīng)增加。存在形態(tài)：交換態(tài)的重金屬（包括溶解態(tài)的重金屬）遷移能力最強(qiáng)，具有生物有效性（又稱有效態(tài)）。第六十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（3）植物的種類、生長發(fā)育期植物種類不同，其對重金屬的富集規(guī)律不同；植物生長發(fā)育期不同，其對重金屬的富集量也不同。（植物整治技術(shù)）植物提取（Phytoextraction）植物揮發(fā)（Phytovolatilization）植物降解（Phytodegradation）植物穩(wěn)定化（Phytostabilization）植物根基降解（Rhizodegradation）第六十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（4）復(fù)合污染

僅考慮污染物的情況下，某一元素在植物體內(nèi)的積累，除元素本身性質(zhì)的影響外，首先是環(huán)境中該元素的存在量，其次是共存元素的性質(zhì)與濃度的影響。元素的聯(lián)合作用分為協(xié)同、競爭、加和、屏蔽和獨(dú)立作用。第六十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（5）施肥

施肥可以改變土壤的理化性質(zhì)和重金屬的存在形態(tài)，并因此而影響重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。例如施用磷肥，磷酸根能與Cd形成共沉淀而降低Cd的有效性，用磷肥可以抑制土壤Cd污染。而對As，由于P和As是同族元素，兩者之間存在競爭吸附，使用磷肥能有效地促進(jìn)土壤As的釋放和遷移，有利于As在土壤-植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化；但正是兩者之間的競爭吸附，As不易富集在植物的根際土壤中，從而降低了As的生物有效性。第六十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二幾種重金屬在土壤-植物體系中的積累和遷移(AccumulationandTransport)砷（As）

土壤中砷的形態(tài)：水溶態(tài)、吸附態(tài)和難溶態(tài)。前二者又稱可給態(tài)砷，可被植物吸收。吸收：有機(jī)態(tài)砷→被植物吸收→體內(nèi)降解為無機(jī)態(tài)通過根系、葉片的吸收→體內(nèi)集中在生長旺盛的器官如：水稻，根>莖葉>谷殼>糙米第七十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二鎘（Cd）存在：在0-15cm土壤表層積累，主要以CdCO3、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2的形式存在。在pH>7的土壤中分為可給態(tài)、代換態(tài)和難溶態(tài)。吸收：根>葉>枝>花、果、籽粒

蔬菜類葉菜中積累多，黃瓜、蘿卜、番茄中少,鎘進(jìn)入人體，在骨骼中沉積，使骨骼變形，骨痛癥。第七十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二鉻（Cr）以含鉻廢水（物）進(jìn)入土壤，常以三價(jià)形式存在，90%以上被土壤固定，難以遷移。土壤膠體強(qiáng)烈吸附三價(jià)鉻，隨pH的升高吸附能力增強(qiáng)。土壤對Cr(VI)的吸附固定能力低，約8.5-36.2%，進(jìn)入土壤的Cr(VI)在土壤有機(jī)質(zhì)的作用下很容易還原成三價(jià)。另一方面，在pH6.5-8.5MnO2起催化作用，三價(jià)鉻也可以氧化成Cr(VI)：4Cr(OH)2++3O2+2H2O→4CrO42-+12H+第七十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二汞（Hg）非微生物轉(zhuǎn)化：

2Hg+=Hg2++Hgo微生物轉(zhuǎn)化：HgS（硫桿菌）→Hg2+（抗汞菌）→Hg0汞的甲基化：在有氧或好氧條件下，微生物使無機(jī)汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆?，稱汞的生物甲基化。第七十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二鉛(Pb)

可溶態(tài)的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4鉛的難溶鹽形式存在。Pb2+可以置換黏土礦物上的Ca2+，在土壤中很少移動(dòng)。植物吸收主要在根部，大氣中的鉛可通過葉面上的氣孔進(jìn)入植物體內(nèi)，如薊類植物能從大氣中被動(dòng)吸附高濃度的鉛，現(xiàn)已確定作為鉛污染的指示作物。第七十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)土壤中農(nóng)藥的遷移轉(zhuǎn)化★4.1土壤中農(nóng)藥的遷移農(nóng)藥在土壤中的遷移主要是通過擴(kuò)散和質(zhì)體流動(dòng)兩個(gè)過程。在這兩個(gè)過程中，農(nóng)藥的遷移運(yùn)動(dòng)可以蒸汽的和非蒸汽的形式進(jìn)行。農(nóng)藥包括殺蟲劑，還包括除草劑、殺菌劑以及動(dòng)、植物生長調(diào)節(jié)劑等。其中主要是除草劑、殺蟲劑和殺菌劑。第七十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二4.1.1擴(kuò)散

擴(kuò)散是由于分子熱能引起分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而使物質(zhì)分子發(fā)生轉(zhuǎn)移的過程。不規(guī)則的分子運(yùn)動(dòng)使分子不均勻地分布在系統(tǒng)中，因而引起分子由濃度高的地方向濃度低的地方遷移運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散既能以汽態(tài)發(fā)生，也能以非汽態(tài)發(fā)生，非汽態(tài)擴(kuò)散可以發(fā)生于溶液中、汽—液或汽—固界面上。

影響農(nóng)藥在土壤中擴(kuò)散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度和溫度及農(nóng)藥本身的性質(zhì)等。第七十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（1）土壤水分含量①擴(kuò)散形式：氣態(tài)和非氣態(tài)；②在水分含量為4％時(shí)，總擴(kuò)散、非氣態(tài)擴(kuò)散最大。第七十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）吸附：土壤對2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）的化學(xué)吸附，使其有效擴(kuò)散系數(shù)降低了,并且兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。（3）土壤的緊實(shí)度：增加土壤的緊實(shí)度的總影響是降低土壤對農(nóng)藥的擴(kuò)散系數(shù)。

對于以蒸汽形式擴(kuò)散的化合物來說，增加緊實(shí)度就減少了土壤的充氣孔隙率，擴(kuò)散系數(shù)也就自然降低了。第七十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤緊實(shí)度g/cm2孔隙率二溴乙烷的表觀擴(kuò)散系數(shù)×10-4cm2/s1.391.620.3020.1894.492.67第七十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（4）溫度：溫度增高的總效應(yīng)是擴(kuò)散系數(shù)增大。（5）氣流速度氣流速度可直接或間接地影響農(nóng)藥的揮發(fā)。如果空氣的相對濕度不是100％，那么增加氣流就促進(jìn)土壤表面水分含量降低，可以使農(nóng)藥蒸汽更快地離開土壤表面，同時(shí)使農(nóng)藥蒸汽向土壤表面運(yùn)動(dòng)的速度加快。（6）農(nóng)藥種類：不同農(nóng)藥的擴(kuò)散行為不同。第八十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二4.1.2質(zhì)體流動(dòng)

影響農(nóng)藥在土壤中的質(zhì)體流動(dòng)轉(zhuǎn)移的主要因素是農(nóng)藥與土壤之間的吸附。土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，農(nóng)藥在土壤中滲透的深度減小。增加土壤中粘土礦物的含量，也可減小農(nóng)藥的滲透深度。不同農(nóng)藥在土壤中通過質(zhì)體流動(dòng)轉(zhuǎn)移的深度不同。第八十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二4.2典型農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化4.2.1有機(jī)氯農(nóng)藥有機(jī)氯農(nóng)藥是含有一個(gè)或幾個(gè)苯環(huán)的氯的衍生物。特點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，殘留期長，易溶于脂肪，并在其中積累。有機(jī)氯農(nóng)藥是目前造成污染的主要農(nóng)藥。我國于1984年停止使用。第八十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二有機(jī)磷農(nóng)藥大部分是磷酸的酯類或酰胺類化合物。按結(jié)構(gòu)可分為磷酸酯、硫代磷酸酯、膦酸酯和硫代膦酸酯類、磷酰胺和硫代磷酰胺類。有機(jī)磷農(nóng)藥比有機(jī)氯農(nóng)藥易降解，但毒性較高，大部分對生物體內(nèi)膽堿酯酶有抑制作用。（1）非生物降解：①吸附催化水解②光降解（2）生物降解4.2.2有機(jī)磷農(nóng)藥第八十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第五節(jié)氮、磷肥料在土壤環(huán)境中的遷移5.1氮素在土壤中的遷移5.1.1土壤氮素的來源

①生物固氮大氣中存在著大量的氮源(3.86×109噸)，每年回至地球表面的大氣氮總量為194噸，通過生物固定的氮為175噸(陸地加海洋)，其中約一半(80噸)是豆科作物固氮的結(jié)果。這些作物具有能從大氣固氮的根部細(xì)菌，向土壤提供大量的氮。第八十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二②人工固氮人類的活動(dòng)使固氮的量大大增加，現(xiàn)在估計(jì)約占全部固氮的30~40％。這些活動(dòng)包括肥料的制造、燃料的燃燒、增加豆科植物的耕種等。③自然固氮大氣層中發(fā)生的自然雷電現(xiàn)象可以使氮氧化成氮氧化物，最后隨雨水帶入土中，成為土壤中氮的來源之一。第八十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二★5.1.2土壤中氮的形態(tài)氮絕大部分是以有機(jī)態(tài)氮貯存，以無機(jī)態(tài)氮被植物吸收。（1）無機(jī)態(tài)氮

無機(jī)態(tài)氮主要為銨態(tài)氮(NH4+)和硝態(tài)氮(NO3-)，是植物攝取的主要形態(tài)。銨態(tài)氮能為帶負(fù)電荷的土壤膠體所吸附，不易流失。硝態(tài)氮能直接被植物吸收，不能被土壤吸附而易流失。第八十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）有機(jī)態(tài)氮表層土的氮大部分是有機(jī)氮，約占總氮的90％以上。按溶解度大小及水解難易分為三類：①水溶性有機(jī)態(tài)氮

主要是一些較簡單的游離氨基酸、胺鹽及酰胺類化合物，一般不超過總氮的5％。這類有機(jī)氮化合物不能直接被植物吸收，但容易水解放出NH4+，成為植物的速效性氮源。②水解性有機(jī)態(tài)氮

凡是用酸、堿或酶處理能水解成為簡單的易溶性化合物或直接生成銨化合物的有機(jī)態(tài)氮，占總氮的50~70%。如：蛋白質(zhì)、多肽類、氨基糖等。③非水解性有機(jī)態(tài)氮

不溶于水，也不能用一般的酸堿處理來促使其水解。主要包括雜環(huán)氮化合物、糖類和銨類的縮合物等復(fù)雜環(huán)狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)，占土壤總氮的30~50％左右。

土壤中的有機(jī)態(tài)氮和無機(jī)態(tài)氮可以相互轉(zhuǎn)化。有機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)氮的過程叫做礦化過程。無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮的過程稱為非流動(dòng)性過程。這兩種過程都是微生物作用的結(jié)果。第八十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二5.1.3氮素的流失我國目前氮肥品種主要是碳酸氫氨(稱碳氨)和尿素，另外還有少量硫氨、氯化氨等。據(jù)已有資料表明：旱地土壤上，化學(xué)肥料施入土壤后，氨損失33.3-73.6％，水田土壤損失35.7-62.0％。不同的氮肥品種其損失量也各不相同，但總的來說，氮素可通過以下途徑流失。第八十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（1）揮發(fā)損失:20％

在pH大于7的石灰性土壤上，氮肥作表施，氨的揮發(fā)非常迅速。氨揮發(fā)后進(jìn)入大氣，除少部分被綠色植物吸收外，其余隨風(fēng)飄起，其主要部分被大氣中的塵埃吸附。由于降雨作用，以干濕沉降物的形式重新回到地面，其中很大部分將進(jìn)入地表水中，增加了水體額外的氮負(fù)荷。（2）淋溶損失:10％試驗(yàn)結(jié)果表明，各種銨態(tài)氮肥和尿素施入土壤后，只要20天就可完全被硝化轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，硝酸根不能被土壤吸附，存在于土壤溶液中，易被灌溉水和雨水淋溶至還原層。（3）隨水流失稻田中的氮素還會(huì)隨水流失。據(jù)研究，稻田施用氮素化肥后24小時(shí)內(nèi)排水，損失氮10~20％，尿素大于碳銨，因?yàn)槟蛩匾?jīng)過2~3天水解后方轉(zhuǎn)化為銨而被水稻吸收或被土壤膠體吸附。在有串灌習(xí)慣的地區(qū)尤為突出。（4）地表徑流和沖刷:15％這是一個(gè)破壞性的流失途徑。在水土流失嚴(yán)重的地區(qū)，施用的氮肥幾乎100％流失。

氮素?fù)p失總量等于世界上全部氮肥的一半，價(jià)值60多億美元。第八十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二5.1.4氮污染植物能從土壤