第四章土壤环境化学
004.3土壤环境化学-土壤污染(农药)
④磷酰胺和硫代磷酰胺 磷酰胺：磷酸中的羟基被被氨基取代
硫代磷酰胺：磷酰胺中的氧被硫取代。
⑵有机磷农药降解
有机磷农药是为取代有机氯农药而发展起来的， 但其毒性较高，大部分对生物体内胆碱酯酶有抑 制作用
较有机氯农药易降解
有
吸附催化水解
机 非生物降解
磷
光降解
农
绿色木霉
药 土壤微生物降解
降 解
假单胞菌
吸附作用是农药与土壤固相之间相 互作用的主要过程，直接影响其他过程 的发生。如土壤对除草剂2,4-D的化学 吸附，使其有效扩散系数降低。
○阳离子型农药，易溶于水并完全离子化，很快吸附于粘土矿物 ○弱碱性农药，可以接受质子带正电荷，吸附于粘土矿物或有机 质表面 ○酸性农药在水溶液中解离成有机阴离子，不易被胶体吸附，是 靠范德华力和其他物理作用
有机物的离子或基团从自由水向 土壤矿物的亚表面层扩散；离子 或基团以表面反应或进入双电层 的扩散层的方式为土壤矿物质吸 附。
分配作用（partition）
有机化合物在自然环境中 的主要化学机理之一，指 水-土壤（沉积物）中， 土壤有机质对有机化合物 的溶解，或称吸附（ sorption, uptake），用分 配系数 Kd 来描述。
4.光解
4.南方水田里DDT降解快于北方
1.从土壤和空气转入水体 林 2.挥发而进入大气 丹 3.在土壤生物体内积累
4.植物积累
1. 易溶于水 2. 挥发性强，持久性低 3. 在生物体内积累性较DDT低
2.有机磷农药（organophosphorpus pesticides,
ops)
磷酸的脂类或酰胺类化合物
非生物降解 降解
水解反应
(Hydrolysis Reaction)
环境化学 -1第四章 土壤环境化学1(2)
Ellipsometric Search for Vapor Layers at Liquid-hydrophobic Solid Surfaces. Y. Takata, J.-H. J. Cho, B. M. Law, and M. Aratono pp 1715 - 1721; (Research Article) DOI: 10.1021/la052599s
Langmuir, 2006, 22 (4), pp 1715–1721
Figure 2 Three rough surfaces in superhydrophobic Cassie’s state. A) Microstructure model; B) Nanostructure model. c) Hierarchical micro-and nanostructure model; Blue:water; gray: solid; white: air.
硅铝粘土层 准三层，d001~2.17 nm
硅铝粘土层 倾斜立式，d001~2.21 nm
图4-7 经CTMAB交换后的蒙脱石的层间距
探针
表面
原子力显微镜
7.88 [nm]
10.00 nm
bent
2 1 . 0 5 x 2 1 . 0 5 n m0 . 0 0
内蒙膨润土二维形貌与三维形貌断面线性轮廓AFM图
斥
力
作用区域
吸
引
感觉到表面
力
“feel” the
surface
环保应用 水合氧化铁、氧化铝——汤鸿霄院士（生态中心）
典型Al13硫酸盐与转化为Al30硫酸盐沉淀晶体形貌图像
铝总量， % 平均电荷
平均电荷
土壤环境化学
土壤环境化学
土壤环境化学是研究土壤中化学元素、化学反应和化学过程的学科。
土壤是地球上最重要的自然资源之一，它不仅是植物生长的基础，也是生态系统的重要组成部分。
因此，了解土壤环境化学对于保护土壤资源、提高农业生产和维护生态平衡具有重要意义。
土壤中的化学元素是土壤环境化学的重要研究内容之一。
土壤中的化学元素包括有机元素和无机元素。
有机元素主要来自于植物和动物的残体，而无机元素则来自于岩石、土壤和大气等。
土壤中的化学元素对于植物生长和土壤肥力有着重要的影响。
例如，氮、磷、钾等元素是植物生长所必需的营养元素，而铁、锰、铜、锌等微量元素则对植物生长和发育有着重要的作用。
土壤中的化学反应和化学过程也是土壤环境化学的重要研究内容。
土壤中的化学反应和化学过程包括酸碱反应、氧化还原反应、络合反应、离子交换等。
这些反应和过程对土壤的肥力、酸碱度、微生物活动等都有着重要的影响。
例如，土壤的酸碱度对于植物生长和土壤微生物的生长和活动都有着重要的影响。
土壤中的氧化还原反应则对土壤中的有机物质分解和微生物代谢有着重要的作用。
土壤环境化学的研究对于保护土壤资源、提高农业生产和维护生态平衡具有重要意义。
通过研究土壤中的化学元素、化学反应和化学过程，可以制定科学的土壤管理措施，提高土壤肥力和农业生产效益。
同时，也可以减少土壤污染和土地退化，保护生态环境。
因此，
加强土壤环境化学的研究和应用，对于实现可持续发展具有重要的意义。
环境化学复习资料第四章 土壤环境化学 名词术语
第四章土壤环境化学名词术语1.土壤化学组成（Chemical composition of soil）指构成土壤的各种化学物质的种类和比例，土壤的化学组成包括①土壤矿物质：包括原生矿物和次生矿物；②土壤有机质，主要源于动植物和微生物残体，包括非腐殖物质和腐殖质；③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；④土壤中的空气。
2.土壤反应（Soil reaction）土壤酸碱性质的量度。
取决于土壤中氢离子浓度的大小，以pH值表示。
氢离子浓度高时，土壤呈酸性反应。
反之，呈碱性反应。
3.盐基饱和度（Base saturation percentage of soil）指土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数，与土壤母质、气候等因素有关4.土壤吸附（Soil adsorption）指土壤矿物质、土壤胶体和土壤有机质通过各种物理化学作用力对外源物质的结合。
土壤吸附能降低污染物的扩散系数，影响其生物可利用性，从而影响污染物在土壤中的行为和生态风险。
5.土壤络合（Soil complex）指土壤中，一些配位体通过配位键结合与进入土壤的物质结合而形成复杂的分子或离子，从而影响土壤中污染物的迁移和转化行为。
6.土壤退化（Soil degradation）又称土壤衰弱，是指土壤肥力衰退导致生产力下降的过程。
是土壤环境和土壤理化性状恶化的综合表征，包括有机质含量下降、营养元素减少、土壤结构遭到破坏、土壤侵蚀，土层变浅，土体板结、土壤盐化、酸化、沙化等。
其中，有机质下降，是土壤退化的主要标志。
在干旱、半干旱地区，原来稀疏的植被受破坏，土壤沙化，就是严重的土壤退化现象。
7.土壤污染源(Soil contaminant source)造成土壤污染的污染物来源，主要为工业和城市的废废弃物堆放、农业用的化肥及农药、污水直接排放、受污染的地表径流、大气沉降、以及放射性物质和有害微生物等。
8.土壤酸化(Soil acidification)土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减少的过程，它又是一种重要的土壤退化形式，对区域食物安全、环境质量及人畜健康产生明显负面影响。
4.1污染物在土壤中的迁移转化
第四章土壤环境化学——污染物在土壤中的迁移转化本节内容要点：土壤污染源、主要污染物，氮和磷的污染及其迁移转化，土壤的重金属污染及其迁移转化，土壤的农药污染及其迁移转化，土壤中温室气体的释放、吸收及传输等。
人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象即为土壤污染。
土壤与水体和大气环境有诸多不同，它在位置上较水体和大气相对稳定，污染物易于集聚，故有人认为土壤是污染物的“汇”。
污染物可通过各种途径进入土壤。
若进入污染物的量在土壤自净能力范围内，仍可维持正常生态循环。
土壤污染与净化是两个相互对立又同时存在的过程。
如果人类活动产生的污染物进入土壤的数量与速度超过净化速度，造成污染物在土壤中持续累积，表现出不良的生态效应和环境效应，最终导致土壤正常功能的失调，土壤质量下降，影响作物的生长发育，作物的产量和质量下降，即发生了土壤污染。
土壤污染可从以下两个方面来判别：(1)地下水是否受到污染；(2)作物生长是否受到影响。
土壤受到污染后，不仅会影响植物生长，同时会影响土壤内部生物群的变化与物质的转化，即产生不良的生态效应。
土壤污染物会随地表径流而进入河、湖，当这种径流中的污染物浓度较高时，会污染地表水。
例如，土壤中过多的N、P，一些有机磷农药和部分有机氯农药、酚和氰的淋溶迁移常造成地表水污染。
因此，污染物进入土壤后有可能对地表水、地下水造成次生污染。
土壤污染物还可通过土壤植物系统，经由食物链最终影响人类的健康。
如日本的“痛痛病”就是土壤污染间接危害人类健康的一个典型例子。
1）土壤污染源土壤污染源可分为人为污染源和自然污染源。
人为污染源：土壤污染物主要是工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物、生物残体及大气沉降物等。
污水灌溉或污泥作为肥料使用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。
工业及城市固体废弃物任意堆放，引起其中有害物的淋溶、释放，也可导致土壤及地下水的污染。
现代农业大量使用农药和化肥，也可造成土壤污染。
第四章土壤环境化学
土壤胶体是H+ Al3+的储存库，因此潜性
酸度是活性酸度的储备。
一般情况下，潜性酸度远大于活
性酸度。二者之比在沙土中达 1000，有机质丰富的粘土中高达
上万倍。
2．土壤碱度
土壤溶液中的OH- 离子，主要来源于 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碱 度，可用滴定法测定。
最高甚至5%
有还原性气体（H2S、NH3、H2、 CH4）、厌氧 细菌和污染物等存在。
二、土壤的粒级及其理化性质
兰州地区黄土的粒级分类
粘粒 clay (<0.002mm) 27.4 (%) 粉砂粒 silt (0.02-0.002mm) 53.85 砂粒 sand(2-0.02mm) 18.75 属于粘土类粉质粘土
土壤水分存在的形式：
土壤颗粒表面有很强的粘附力，土
壤颗粒吸附的水分称吸着水，几乎不移
动，不被植物吸收。外层的膜状水称内
聚水或毛细管水，是植物生长的主要水
源。
4．土壤空气
特性：不连续性，存在于土粒间隙之间； 湿度更高； O2少，CO2多，有机质腐烂分解； 大气 土壤
O2 CO2 21% (v/v) 0.03% 15% 0.15%-0.65%
非活体 非腐殖质（动植物残体、蛋白质、糖 类、纤维素、树脂、有机磷、有机氮、有 机酸等，约占10%） 腐殖质（土壤中特有的有机物，由植 物经微生物降解转化而成，不属于有机化 学中现有的任何一类，占85-90%）
3．土壤水分
土壤溶质包括：无机胶体、有机胶体、 无机盐类、有机化合物、配合物、溶 解气体 土壤水分的意义：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
第四章土壤环境化学第三节土壤中农药的迁移和转化
多数有机磷农药难溶于水(敌百虫、乐果除外),可溶于脂 肪及各种有机溶剂; 常用疏水性有机溶剂:丙酮、石油醚、正己烷、氯仿、二 氯甲烷及苯等;亲水性有机溶剂;乙醇、二甲基亚砜等。
②水解性: 有机磷农药属酯类(磷酸酯或硫代磷酸酯),在一定条件 下能水解,特别就是在碱性介质、高温、水分含量高等环 境中,更易水解。 例如:敌百虫在碱性溶液中易水解为毒性较大得敌敌畏。
2、质体流动
土壤中农药既可以溶于水,也能悬浮在水中,还能以气 态存在,或者吸附在土壤固相上或存在于土壤有机质 中,从而使它们与水一起发生质体流动。
在稳定得土壤-水流状态下,有机物通过多孔介质移动 得一般方程为:
c t
D
2c x 2
V0
c x
S t
D—扩散系数;
V0—平均孔隙水速度;
C—土壤溶液中农药得浓度; β—土壤容水量;
④磷酰胺与硫代磷酰胺: 磷酸分子中羟基被氨基取代得化合 物,为磷酰胺。 磷酰胺分子中得氧原子被硫原子所 取代,即成为硫代磷酰胺;如甲胺磷。
敌百虫 甲胺磷
有机磷农药得理化性质
除敌百虫、乐果少数品种为白色晶体外,其余有机磷 农药得工业品均为棕色油状; 有机磷农药有特殊得蒜臭味,挥发性大,对光、热不稳 定,并具有如下性质:
扩散迁移 指土壤中气-液、气-固界面上发生得扩散作用。土壤系统 复杂,土壤表面得吸附与解吸平衡,土壤得性质,有机物得性 质,都会影响农药得扩散作用。
Shearer等提出得农药得扩散方程式:
主要影响
(1)土壤水分得含量: A 、 Shearer 等对林丹在粉砂壤土中得扩散研究表明:干燥土
R2CCHCl2
R2CHCHCl2 R2C=CCl2
OH R2CCCl3
第四章 土壤环境化学习题解答
第四章土壤环境化学一、名词解释1、土壤环境背景值：是指在不受或很少受人类活动影响和不受或很少受现代工业污染与破坏的情况下，土壤原来固定有的化学组成和结构特征。
2、原生矿物与次生矿物：地壳中最先存在的，经风化作用后任然遗留在土壤中的一类矿物，其原有的化学组成和晶体结构均未改变。
主要的原生矿物有：石英、长石类、云母类、辉石、角闪石、橄榄石、方解石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等；在土壤的形成过程中，由原生矿物转化形成的新矿物，统称次生矿物。
包括各种简单的盐类（碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐和氯化物）、游离硅酸、三氧化物（R2O3•XH2O）；次生铝硅酸盐（蒙脱石、伊利石、高岭石）等。
或原生矿物是指各种岩石受到不同程度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原有的化学组成和结晶构造均未改变。
次生矿物是在岩石或矿石形成之后，其中的矿物遭受化学变化而改造成的新生矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物。
3、活性酸度：土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，通常用pH表示。
活性酸度的来源主要是CO2溶于水形成的碳酸和有机物质分解产生的有机酸，以及土壤中矿物质氧化产生的无机酸，还有施用的无机肥料中残留的无机酸，如硝酸、硫酸和磷酸等。
此外，由于大气污染形成的大气酸沉降，也会使土壤酸化，所以它也是土壤活性酸度的一个重要来源。
潜性酸度：土壤潜性酸度是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+的反映。
当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。
只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度，其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。
活性酸度与潜性酸度的关系：活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。
二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。
土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。
土壤胶体是H+和Al3+的贮存库，潜性酸度则是活性酸度的贮备，土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多，二者的比例，在砂土中约为1000；在有机质丰富的粘土中则可高达1×104—1×105。
土壤环境化学
液体：土壤水分以及其中的溶解物构成土壤
溶液
气体：土壤中有无数空隙充满空气,典型的土
壤约有35%的体积是充满空气的孔隙.
细菌、微生物：一般作为土壤有机物而被视
为土壤固体物质。
矿物质～45％：包括矿物岩石碎屑及无 机固体
有机物～5％
空气20～30％：存在于土壤的孔隙里
c＋ 4H+ ＋ 2e- = Mn2+ ＋ 2H2O
d、硫体系
有机态硫--般不参予Redox反应
SO42- / SO32- / H2S
e、氢体系
H2极少，产生条件特殊
RCOOH CO2, CH4, H2
f、氮体系
NO3- / NO2-
g、有机体系
（Eh < 100 mV时，有机体系起作用）
c、脂肪、蜡质及树脂
可溶于有机溶剂的类脂类化合物、酸、醇 型的萜烯聚合含氧衍生物。疏水，可防止土壤 结构破坏，对植物有毒。
d、有机氮化合物
腐殖质中N、氨基酸等，提供微生物养分 和土壤氮肥。
e、有机磷化合物
磷酸脂、磷脂等植物磷酸盐的来源。
f、灰分残留物
有机化合物中除C、H、O、N、P外的 Ca、Mg、 K、 Na、 Si、 S、 Fe、 Al、 Mn、 Cl为植物生活要素的来源。
第四章 土壤环境化学
Lithosphere
土壤圈不仅与大气圈、水圈、生物 圈之间进行着物质和能量交换，而 且对环境的自净能力和容量有着重 大贡献。
4-1 土壤的组成与性质
4-1-1 土壤的组成
土壤是以固相为主的不均质多相体，由 固体、液体、气体物质共同组成,它们的相对 含量因时因地而异。
环境化学第四章土壤
价交换和受质量作用定律支配外，各种阳离子交换能力的强
弱，主要依赖于以下因素： 电荷数，离子电荷数越高，阳离子交换能力越强；
离子半径及水化程度，同价离子中，离于半径越大，水
化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。
第二节 土壤的性质
土壤中一些常见阳离子的交换能力顺序如下： Fe3+＞Al3+＞H+＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+＞Cs+＞Ru+＞
第二节 土壤的性质
b.潜性酸：
其来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离
子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们通过离子交 换作用进入土壤溶液之后，即可增加土壤溶液的 H+ 浓度， 使土壤 pH 值降低。只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度，其 大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。据测定土壤潜性酸
②水解性酸度： 用弱酸强碱盐 (如醋酸钠)淋洗土壤，溶液中金属离子可
以将土壤胶体吸附的 H+ 、 A13+ 代换出来，同时生成某弱酸
(醋酸)。此时，所测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。
第二节 土壤的性质
③活性酸与潜性酸的关系：
土壤的活性酸与潜性酸是同一个平衡体系的两种强度，
二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土 壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体
第二节 土壤的性质
一般土壤缓冲能力的大小顺序是： 腐殖质土＞枯土＞砂土。 土壤的可变电荷越多，缓冲能力越强。土壤缓冲能力 越大，对酸碱污染物的容量就越大。但是，土壤的缓冲能 力的大小是有一定限度的，超出这个限度，土壤的酸碱度 会发生强烈的变化。
1 2 3 4 5 6
环境化学 -1第四章 土壤环境化学1(3)
假设含有3%SOM、3%水、94%无机成分，中间部分 为HA，在其孔隙中包含有1个三糖和1个六肽；周围部 分为8个硅氧层；SOM通过Fe3+和Al3+离子与硅酸盐结 合；该模型中包含23个氢键，其中13个为SOM分子内 氢键、9个为在粘土组分中、1个为SOM和硅酸盐层之 间。SOM结构模型中的孔隙能够容纳有机物质、无机 物质和水，其官能团能与金属和无机矿物发生反应， 并为植物和微生物提供营养成分
核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance）是基 于原子尺度的量子磁物理性 质。具有奇数质子或中子的 核子，具有内在的性质：核 自旋，自旋角动量。核自旋 产生磁矩。
NMR观测原子的方法，是 将样品置于外加强大的磁场 下，现代的仪器通常采用低 温超导磁铁。
Classes alkyl C (0-50 ppm) O-alkyl C (50-110 ppm) aromatic C (110-160 ppm) phenolic C (140-160 ppm) carboxyl C (160-185 ppm) carbonyl C (185-220 ppm)
Schnitzer和Khan的富里酸模型(1972)
元素组成式为C308H328O90N4。其结构特点是芳香环通过脂肪链 相互连接，氧原子以羧基、酚羟基、醇羟基、酯、醚和酮的形 式存在，氮原子以杂环和氰基的形式存在；碳的骨架中含有大 量不同尺度的孔隙，可以捕获和固定其它有机物质(如糖类和 蛋白质等)、无机物质(如粘土矿物和金属氧化物等)和水分子
Schulten和Schnitzer(1993)的HA的二维结构模型 Schulten和Schnitzer(1990)应用热解场离子化质谱法(PyFIMS)和裂解/色谱-质谱(Py-GC/MS)等手段分析腐殖酸
土壤的结构和组成
1. 土壤的结构和组成 2. 土壤的性质 3. 土壤污染 4. 化学农药在土壤中的迁移转化 5. 重金属在土壤环境中的迁移转化 6. 氮磷肥料在土壤中的迁移转化 7. 固体废弃物对土壤环境的影响
1. 土壤的结构和组成
1.1 土壤及其环境意义 1.2 土壤的粒级与质地 1.3 土壤的组成
<返回>
土壤是由固、液、气三相物质组成的疏松多孔体。固相物质包括矿物质、 有机质和土壤生物。在固相物质之间，为形状和大小不同的孔隙，孔隙 中存在水分和空气。土壤三相物质的比率因土壤种类而异，并且经常变 化。土壤中所含多量化学元素的丰度顺序如下：O＞Si＞Al＞Fe＝C＝Ca ＞K＞Na＞Mg＞Ti＞N＞S，这个次序与地壳组成大体一致，所不同的是由 于土壤中集结了大量生物体，因此C、N、S的含量相对较高。从环境污染 角度来看，土壤还是藏污纳垢之处，含有各种生物的残体、排泄物、腐 烂物；还含有来自大气、水体及固体废物中的各种污染物以及农药、肥 料残留物等。
土壤是地球表层中介入元素循环的一个重要圈层，由岩石风化产 生的所有物质都有可能进入大气和水系，又可能通过地球化学循 环归入土壤。碳、氮元素在大气、海洋、土壤间以相当快的速度 循环（硫的循环速度略慢些）。一般地说，这些元素及其化合物 在土壤中的滞留时间相对较长，因为它们在土壤中受到诸如吸附、 沉降、酸碱缓冲和植物摄取等多种作用。
有机质层
腐殖质 粘粒
R
母岩层
<返回>
1.2.1 土壤的粒级
土壤矿物质是以大小不同的颗粒状态存在的。不同粒径的土壤矿 物质颗粒（土粒），其性质和成分都不一样。为了研究方便，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 分和性质基本一致，组间则有明显差异。
土壤环境化学
土壤环境化学土壤环境化学是研究土壤中化学元素和化学反应的科学领域。
土壤是地球表面的重要自然资源，其化学性质对农作物生长、环境保护和生态平衡具有重要影响。
了解土壤环境化学的基本原理和特点，有助于科学合理地利用土壤资源，保护生态环境。
土壤中的化学元素是土壤环境化学研究的重点之一。
土壤中的主要化学元素包括有机物质、矿物质和无机盐等。
有机物质是土壤中的重要组成部分，可以提供植物生长所需的营养元素和能量。
矿物质是土壤中的无机物质，其主要成分包括氧化物、碳酸盐、硅酸盐等。
无机盐是土壤中的无机离子，包括氮、磷、钾等元素。
这些化学元素在土壤中以不同形式存在，对土壤的肥力和生物活性起着重要作用。
土壤中的化学反应是土壤环境化学研究的另一个重要方面。
土壤中的化学反应包括氧化还原反应、酸碱中和反应、络合反应等。
氧化还原反应是土壤中氧气与有机物质或无机物质之间的化学反应，可以释放能量或吸收能量，影响土壤中微生物的代谢和植物的生长。
酸碱中和反应是土壤中酸性物质与碱性物质之间的中和反应，可以调节土壤的酸碱度，影响土壤中微生物的生长和植物的吸收营养。
络合反应是土壤中金属离子与有机物质或无机物质之间的络合作用，可以影响土壤中金属元素的迁移和转化。
土壤环境化学还涉及土壤中的污染物质和其化学行为。
土壤中的污染物质包括重金属、有机污染物、放射性物质等。
这些污染物质会影响土壤的生物多样性和生态平衡，对人类健康和环境造成危害。
了解土壤中污染物质的化学性质和行为规律，有助于科学合理地治理土壤污染，保护生态环境。
土壤环境化学是一门综合性的学科，涉及土壤中化学元素、化学反应、污染物质等多个方面。
通过深入研究土壤环境化学的基本原理和特点，可以更好地利用土壤资源，保护生态环境，实现可持续发展。
希望通过不断努力和探索，能够更好地认识和理解土壤环境化学，为建设美丽家园贡献自己的力量。
环境化学第四章土壤环境化学
环境化学第四章土壤环境化学第四章土壤环境化学1、土壤圈：处于岩石圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长繁殖的能力。
是联系有机界和无机界的中心环节，还具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。
主要元素O、Si、Al、Fe、C、Ca、K、Na、Mg、Ti、N、S、P等。
2、土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。
其本质属性是具有肥力土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。
土壤矿物质：是岩石经过物理和化学风化的产物，由原生矿物和次生矿物构成。
土壤有机质：土壤中含碳有机物的总称，是土壤形成的标志，土壤肥力的表现。
土壤水分：来自大气降水和灌溉土壤中的空气：成分与大气相似，不连续，二氧化碳比氧气多。
3、土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定，称为土壤的缓冲性能。
4、土壤中存在着由土壤动物、土壤微生物和细菌组成的生物群体。
5、典型土壤随深度呈现不同层次，分别为覆盖层、淋溶层、淀积层和母质层。
6、土壤的显著特点是具有：隐蔽性、潜在性和不可逆性。
7、岩石化学风化分为氧化、水解和酸性水解三个过程。
8、什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。
（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。
（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。
当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。
根据测定潜性酸度的提取液不同，可分为代换性酸度、水解性酸度：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。
用强碱弱酸盐淋洗土壤，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，此时测定该弱酸的酸度称水解性酸度。
环境化学课后答案(戴树桂)主编-第二版(4-7章)
第四章土壤环境化学1．什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。
根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。
（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。
（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。
当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。
南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性Al3+，增加了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，表现为pH值减小，酸度偏高。
2．土壤的缓冲作用有哪几种？举例说明其作用原理。
土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能：（1）土壤溶液的缓冲性能：土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用。
以碳酸及其钠盐为例说明。
向土壤加入盐酸，碳酸钠与它生成中性盐和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。
Na2CO3 + 2HCl2NaCl + H2CO3当加入Ca(OH)2时，碳酸与它作用生成难溶碳酸钙，也限制了土壤碱度的变化范围。
H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O土壤中的某些有机酸（如氨基酸、胡敏酸等）是两性物质，具有缓冲作用，如氨基酸既有氨基，又有羧基，对酸碱均有缓冲作用。
（2）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。
对酸缓冲（M－盐基离子）：对碱缓冲：Al3+对碱的缓冲作用：在pH小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al3+有6个水分子围绕，当OH－增多时，Al3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H+，中和OH-：2Al(H2O)63＋+ 2OH－[Al2(OH)2(H2O)8]4+ + 4H2O3．植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？不同种类的植物对重金属的耐性不同，同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性。