第六章土壤环境化学(1)-ys分析
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第六章 土壤环境化学
Chapter 6. Soil Environmental Chemistry
பைடு நூலகம்
主要内容
土壤的组成
土壤的粒级与质地 土壤的组成和性质 土壤的吸附性
土壤的酸碱性
土壤的氧化还原性
重金属的污染与修复
土壤的污染与修复
有机污染与修复
土壤的重要性
• 土壤是农业最基本的生产资料 • 土壤是陆地生态系统的重要组成部分
以环境科学角度看，土壤不仅是一种资源，还是人类生 存环境的重要组成要素。即作为环境的组成要素。由于 土壤环境的特殊物质组成、结构、空间位置，除了肥力 外，尚具有一些重要的客观属性——土壤环境的缓冲性、 同化和净化性能。
土壤曾被认为具有无限抵抗人类活动干扰的能力。 其实，土壤也是很脆弱又容易被人类活动所损害的 环境要素，土壤环境一旦遭受污染便难于治理，其 危害是深远的。由于受人为活动与土地利用不当的 影响，全世界土壤与环境问题日趋突出。
日本在20世纪五六十年代发生的土壤重金属污染，至今 仍没有有效的去除办法。 土壤环境中的农药可以通过挥发、扩散和迁移进入大气 而引起大气污染，或随水迁移、扩散（包括淋溶和水土流 失）进入水体而引起水体污染。进而导致化学农药在全球 范围内的扩散。人们甚至在北极圈的冰层中发现了早已被 禁止使用的DDT农药的残留物，可见土壤生物地球化学循 环所传送的污染物质已经遍布全球各个角落。这些重金属 和化学农药等有害物质极易通过食物链在生物体内浓缩， 对动植物和人类造成危害。 一旦土壤环境受到污染，不但土壤本身的治理难度大，周 期长，污染物质还会通过各种迁移途径向大气、水和生物 环境中迁移，产生“次生污染”。
1. 土壤的形成、组成和性质
地形使气候因素发生局部的重新分配，所以是间接的水、 热、空气条件。 生物是通过生长繁育、新陈代谢进行着有机物质的合成与 分解，一方面充实与丰富了土壤的基质，另一方面以有机 物形式为土壤累积化学能。 时间是一切作用过程的累积因素，没有时间则任何作用皆 不可能进行，它是所有作用及其由量变到质变的基本保证。
土壤是各种污染物的源和汇，土壤污染物可经挥发
污染大气，通过淋溶污染地表水和地下水，通过土 壤－作物系统的迁移积累，对农产品安全乃至人类
健康构成严重威胁。
土壤是目前国际上环境科学研究的热点之一。
1. 土壤的形成、组成和性质 一 土壤的形成
土壤的形成过程十分复杂，不同类型的土壤的形成过程有共
性也有个性。其共性表现在土壤的生成与发展是在五大成土 因素–––母质、气候、地形、生物、时间的影响下进行的。
深度。
1. 土壤的形成、组成和性质
风化作用包括
物理风化又称机械崩解作用，是指岩石受物理 因素的作用而逐渐破碎的过程。 化学风化又称化学分解作用，是指岩石在各种 化学因素作用下分解破坏的过程。 主要包括 溶解、水解、水合、氧化等过程，其中水解作 用是最基本、最重要的作用，使岩石矿物彻底 分解，引起岩石性质的根本变化，并把养分释 放出来，为成土过程创造了条件
• 土壤是最珍贵的自然资源
• 土壤资源是可持续农业的基础
土壤是由地球陆地表面的岩石经风化发
育而成的历史自然体，它被定义为位于
地球陆地具有肥力、能够生长植物的疏
松表层。在地球表层环境系统中，土壤
系统处于大气圈、水圈、岩石圈和生物
圈之间的交接地带，是联系无机界和有
机界的中心环节。
★土壤具有两个重要的功能，一是土壤为农业生产的基 础，是人类生活的一项极其宝贵的自然资源。二是土壤 具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。
1. 土壤的形成、组成和性质
成土过程包括 消耗过程，包括淋溶、分解、溶解等，其中也 包括盐基及其它可溶性物质在土壤中的重新分 配以及新矿物的形成； 有机物质的循环，包括生物对养分的选择吸收 和积累，有机物质的分解对消耗过程的补偿， 可溶性有机化合物在矿物风化、元素的活化和 迁移中的作用； 无机物质的循环，包括矿物由物理力引起的加 成、混合和分离。概括地说，成土过程是在物 理风化、化学风化和生物风化作用下进行的。
全球范围的土壤环境问题
• • • • 土壤酸化、盐碱化、土壤污染 土壤沙漠化（石漠化） 陆地植被破坏 水土流失
★在土壤退化问题上
全国有1500万hm2土地（占全国的1/3）遭受水蚀，有100万 hm2耕地遭受盐渍化，风蚀与荒漠化面积达33万hm2。耕地养 分有不同程度的减退
★在环境污染方面 2006年，我国受污染的耕地约有1.5亿亩，约占全国耕地的1/10 以上，每年造成的直接经济损失超过200亿元。 全国有13条流径城市的河流遭受工业污水的污染；固体废弃物 堆压土地达5.5万hm2；空气污染TSP值，华南为119µ g/m3, 在 华北竟高达526µ g/m3；全国SO2的排放占发展中国家的一半， 南部地区酸雨的PH值＜5.6，甚至＜3.4。土壤环境不同程度的 受到了重金属污染、农药有机物污染、化肥污染和放射性元素 污染，而且造成地下水和地表水污染，
成土母质决定土壤环境的最初形状，气候和地形决定土壤环 境的发展方向，生物使土壤环境具有活力。
1. 土壤的形成、组成和性质
在土壤所依赖的自然环境条件中，岩石及其风化产物––– –母质是形成土壤的基质。成土母质的机械组成直接影响 到土壤的机械组成，也影响土壤环境中物质的存在状态和 迁移变化过程，同时母质的化学组成是成土物质的主要来 源， 气候是直接的水、热、空气条件，它使相同的母质在不同 的气候条件下产生不同的物理、化学和生物学变化。气候 对于土壤的影响可以分为直接影响和间接影响，前者指通 过土壤与大气之间进行的水分和热量交换，对土壤水、热 状况和土壤中物理、化学过程的性质与强度产生影响；后 者则指气候还可以通过影响岩石风化过程、外力地貌形态 以及动、植物和微生物的活动等间接地影响土壤的形成和 发育。
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。
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。 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
Chapter 6. Soil Environmental Chemistry
பைடு நூலகம்
主要内容
土壤的组成
土壤的粒级与质地 土壤的组成和性质 土壤的吸附性
土壤的酸碱性
土壤的氧化还原性
重金属的污染与修复
土壤的污染与修复
有机污染与修复
土壤的重要性
• 土壤是农业最基本的生产资料 • 土壤是陆地生态系统的重要组成部分
以环境科学角度看，土壤不仅是一种资源，还是人类生 存环境的重要组成要素。即作为环境的组成要素。由于 土壤环境的特殊物质组成、结构、空间位置，除了肥力 外，尚具有一些重要的客观属性——土壤环境的缓冲性、 同化和净化性能。
土壤曾被认为具有无限抵抗人类活动干扰的能力。 其实，土壤也是很脆弱又容易被人类活动所损害的 环境要素，土壤环境一旦遭受污染便难于治理，其 危害是深远的。由于受人为活动与土地利用不当的 影响，全世界土壤与环境问题日趋突出。
日本在20世纪五六十年代发生的土壤重金属污染，至今 仍没有有效的去除办法。 土壤环境中的农药可以通过挥发、扩散和迁移进入大气 而引起大气污染，或随水迁移、扩散（包括淋溶和水土流 失）进入水体而引起水体污染。进而导致化学农药在全球 范围内的扩散。人们甚至在北极圈的冰层中发现了早已被 禁止使用的DDT农药的残留物，可见土壤生物地球化学循 环所传送的污染物质已经遍布全球各个角落。这些重金属 和化学农药等有害物质极易通过食物链在生物体内浓缩， 对动植物和人类造成危害。 一旦土壤环境受到污染，不但土壤本身的治理难度大，周 期长，污染物质还会通过各种迁移途径向大气、水和生物 环境中迁移，产生“次生污染”。
1. 土壤的形成、组成和性质
地形使气候因素发生局部的重新分配，所以是间接的水、 热、空气条件。 生物是通过生长繁育、新陈代谢进行着有机物质的合成与 分解，一方面充实与丰富了土壤的基质，另一方面以有机 物形式为土壤累积化学能。 时间是一切作用过程的累积因素，没有时间则任何作用皆 不可能进行，它是所有作用及其由量变到质变的基本保证。
土壤是各种污染物的源和汇，土壤污染物可经挥发
污染大气，通过淋溶污染地表水和地下水，通过土 壤－作物系统的迁移积累，对农产品安全乃至人类
健康构成严重威胁。
土壤是目前国际上环境科学研究的热点之一。
1. 土壤的形成、组成和性质 一 土壤的形成
土壤的形成过程十分复杂，不同类型的土壤的形成过程有共
性也有个性。其共性表现在土壤的生成与发展是在五大成土 因素–––母质、气候、地形、生物、时间的影响下进行的。
深度。
1. 土壤的形成、组成和性质
风化作用包括
物理风化又称机械崩解作用，是指岩石受物理 因素的作用而逐渐破碎的过程。 化学风化又称化学分解作用，是指岩石在各种 化学因素作用下分解破坏的过程。 主要包括 溶解、水解、水合、氧化等过程，其中水解作 用是最基本、最重要的作用，使岩石矿物彻底 分解，引起岩石性质的根本变化，并把养分释 放出来，为成土过程创造了条件
• 土壤是最珍贵的自然资源
• 土壤资源是可持续农业的基础
土壤是由地球陆地表面的岩石经风化发
育而成的历史自然体，它被定义为位于
地球陆地具有肥力、能够生长植物的疏
松表层。在地球表层环境系统中，土壤
系统处于大气圈、水圈、岩石圈和生物
圈之间的交接地带，是联系无机界和有
机界的中心环节。
★土壤具有两个重要的功能，一是土壤为农业生产的基 础，是人类生活的一项极其宝贵的自然资源。二是土壤 具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。
1. 土壤的形成、组成和性质
成土过程包括 消耗过程，包括淋溶、分解、溶解等，其中也 包括盐基及其它可溶性物质在土壤中的重新分 配以及新矿物的形成； 有机物质的循环，包括生物对养分的选择吸收 和积累，有机物质的分解对消耗过程的补偿， 可溶性有机化合物在矿物风化、元素的活化和 迁移中的作用； 无机物质的循环，包括矿物由物理力引起的加 成、混合和分离。概括地说，成土过程是在物 理风化、化学风化和生物风化作用下进行的。
全球范围的土壤环境问题
• • • • 土壤酸化、盐碱化、土壤污染 土壤沙漠化（石漠化） 陆地植被破坏 水土流失
★在土壤退化问题上
全国有1500万hm2土地（占全国的1/3）遭受水蚀，有100万 hm2耕地遭受盐渍化，风蚀与荒漠化面积达33万hm2。耕地养 分有不同程度的减退
★在环境污染方面 2006年，我国受污染的耕地约有1.5亿亩，约占全国耕地的1/10 以上，每年造成的直接经济损失超过200亿元。 全国有13条流径城市的河流遭受工业污水的污染；固体废弃物 堆压土地达5.5万hm2；空气污染TSP值，华南为119µ g/m3, 在 华北竟高达526µ g/m3；全国SO2的排放占发展中国家的一半， 南部地区酸雨的PH值＜5.6，甚至＜3.4。土壤环境不同程度的 受到了重金属污染、农药有机物污染、化肥污染和放射性元素 污染，而且造成地下水和地表水污染，
成土母质决定土壤环境的最初形状，气候和地形决定土壤环 境的发展方向，生物使土壤环境具有活力。
1. 土壤的形成、组成和性质
在土壤所依赖的自然环境条件中，岩石及其风化产物––– –母质是形成土壤的基质。成土母质的机械组成直接影响 到土壤的机械组成，也影响土壤环境中物质的存在状态和 迁移变化过程，同时母质的化学组成是成土物质的主要来 源， 气候是直接的水、热、空气条件，它使相同的母质在不同 的气候条件下产生不同的物理、化学和生物学变化。气候 对于土壤的影响可以分为直接影响和间接影响，前者指通 过土壤与大气之间进行的水分和热量交换，对土壤水、热 状况和土壤中物理、化学过程的性质与强度产生影响；后 者则指气候还可以通过影响岩石风化过程、外力地貌形态 以及动、植物和微生物的活动等间接地影响土壤的形成和 发育。
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。
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。 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