第六章土壤环境化学(1)-ys分析
环境化学第六章(1)
3.活性酸度与潜在酸度的关系
在同一平衡体系中存在，活性酸度是潜性酸度 的根本起点，潜性酸度是活性酸度的储备。
（二）土壤的碱度 碱度：土壤碱性强弱的程度。 土壤溶液OH-来源： CO32-和HCO3-的碱金属(Na、K)及碱土金属 (Ca、Mg)的盐类。 总碱度：碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总和。 碳酸氢盐
OH
Al
Al
Al
1 OH + 2
OH
1 -2
OH
1 2
阳离子交换能力：
① 电荷数 离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。 ② 离子半径及水化程度 离子半径越大，水化离子半径越小，交换能力
越强。
阳离子交换量：Cation Exchange Capacity（CEC)
每kg克干土中所吸收的交换性阳离子总量，以
③ 矿物质氧化产生的无机酸
④ 施肥时残留的无机酸 ⑤ 酸雨
2. 潜在酸度 土壤潜性酸度是由土壤胶体吸附H+和 A13+造 成的。它们在吸附状态时不显示酸性，而进入土 壤溶液后，才显示出酸性。
潜在酸度： （1）交换性酸度
（2）水解性酸度
（1）交换性酸度
（2）水解性酸度
弱酸强碱盐溶液，淋洗土壤，溶液中的金属离 子与H+，Al3+离子交换生成弱酸——土壤潜性酸。
无机体 固体部分 土壤的组成 孔隙部分 液体 气体 有机体 矿物质 有机质、土壤生物 水分（溶液） 空气
粉砂壤土的土壤组成
根须 土粒上吸附水
土粒 土壤空隙 被水饱和的土壤
地下水 土壤中固、液、气相结构图
一、土壤层次
自然土壤的综合剖面图
覆盖层 土 淋溶层 壤
层 淀积层
母质层
二、土壤矿物质及其粒级划分 （一）土壤矿物质
6[1]. 土壤环境化学
![6[1]. 土壤环境化学](https://img.taocdn.com/s3/m/0c818cc46137ee06eff91894.png)
另外一些醇类、酸类以及其它挥发性物质通过挥发作
用也进入土壤。
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第六章 土壤环境化学
soil Environmental Chemistry
三、土壤的物理化学性质 physicochemical properties of soil
（一）土壤的吸附性 adsorptivity of soil
1. 土壤中的原生矿物 primary mineral
土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类 矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸 盐类矿物。 （1）硅酸盐类矿物
长石类、云母类、辉石类和闪角石类等矿物，容易 风化而释放出K、Na、Ca、Fe、Mg和Al等元素可供植物 吸收，同时形成新的次生矿物。
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土壤中活跃的组分：土壤胶体和土壤微生物。 1. 土壤胶体的性质
A. 土壤胶体具有巨大的比表面和表面能，物质 的比表面越大，表面能也越大。
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第六章 土壤环境化学
soil Environmental Chemistry
B. 土壤胶体的电性 土壤胶体微粒具有双电层，微粒的内部称微
粒核，一般带负电荷，形成一个负离子层（即决
层相叠加时，每个晶层的一面是氧原子（硅氧片
上的）另一面是氢氧原子团（水铝片上的），因
而叠加时晶层之间是通过氢键联结（下图），它 的联结力强，晶层间距离小，且距离固定。
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第六章 土壤环境化学
soil Environmental Chemistry
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第六章 土壤环境化学
soil Environmental Chemistry
第六章 土壤环境化学
soil Environmental Chemistry
《环境化学》(第二版)(戴树桂)知识点总结和部分课后习题答案
环境化学第一章绪论1、环境：环境是指与某一中心事物有关（相适应）的周围客观事物的总和，中心事物是指被研究的对象。
对人类社会而言，环境就是影响人类生存和发展的物质、能量、社会、自然因素的总和。
1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，通过了《人类环境宣言》。
2、构成环境的四个自然圈层包括土壤、岩石圈、大气圈和水圈3、为保护人类生存环境，联合国将每年的4月22定位世界地球日，6月5日定位世界环境日。
4、环境保护的主要对象是由于人类生产、生活活动所引起的次生环境问题，主要包括：环境污染和生态破环两个方面。
5、环境问题：全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和发展的各种现象，称为环境问题。
原生环境问题：自然力引发，也称第一类环境问题，火山喷发、地震、洪灾等。
次生环境问题：人类生产、生活引起生态破坏和环境污染，反过来危及人类生存和发展的现象，也称第二类环境问题。
目前的环境问题一般都是次生环境问题。
生态破坏：人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著该变，如草原退化、物种灭绝、水土流失等。
当今世界上最引人注目的几个环境问题温室效应、臭氧空洞、酸雨等是由大气污染所引起的。
6、环境污染:由于人为因素使环境的构成状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。
造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三个方面，其中化学物质引起的约占80%~90%。
环境污染物定义：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物。
污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在状态。
(五十年代日本出现的痛痛病是由镉Cd 污染水体后引起的；五十年代日本出现的水俣病是由 Hg 污染水体后引起的)重要污染物(1)元素：Cr,Hg,As,Pb,Cl,KCN(2)无机物:CO,NOx,SO2(3)有机化合物和烃类:烷烃（饱和）、芳香烃（苯环）、不饱和非芳香烃（不饱和，不带苯环）、多环芳烃(4)金属有机和准金属有机化合物：四乙基铅、三丁基锡(5)含氧有机化合物：环氧乙烷、醚、醇、醛、酮、酚、有机酸等(6)有机氮化合物：胺、腈、硝基苯、三硝基苯（TNT）(7)有机卤化物：氯仿（四氯化碳）、PCBs、氯代二恶英、氯代苯酚(8)有机硫化合物：硫醇类（甲硫醇）、硫酸二甲酯(9)有机磷化合物：有机磷农药、磷酸二甲酯、磷酸三乙酯按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物和固体废物；按污染物的性质可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物。
土壤环境化学
土壤环境化学
《土壤环境化学》
第一章土壤基础
1.1 土壤组成
土壤是由固体、液体和气体组成的：固体由颗粒组成，液体是由土壤中的水分和有机物所构成，气体是由土壤根系空间和排出的空气中所含的气体构成。
1.2 土壤类型
土壤主要分为三类：水泥土、粘土及砂土。
水泥土是一种半水泥状的土壤，其中含有较多的碳酸钙和镁酸钙，有利于土壤的吸水和保水能力，但其中的有机物含量比较低，表层颗粒较小，土壤水分去向也不利于植物的生长。
粘土一般具有悬浮性，它的颗粒小而密，其中含有较多的有机物和黏土矿物，具有良好的吸附性，对植物有较大的造林价值。
砂土是指由砂砾组成的土壤，对水分和有机物的保存和吸收能力较差，表层颗粒较大，可以较容易的通过空气或降雨而运出，一般用作农田种植。
1.3 土壤温度和湿度
土壤的温度和湿度是土壤形成、发育和演变的重要因素。
一般情况下，随着土壤的深度不断增加，温度也会不断降低；湿度也会随着深度的增加而不断上升，这是由于土壤根系空间中的水分会不断从空气和降雨中补充，使其相对湿度更高。
土壤环境化学
土壤环境化学土壤环境化学是环境科学与化学交叉的一门学科。
它研究土壤中各种化学元素的分布、特性和作用，探讨土壤物质的结构与性质，分析生态系统和人类活动对土壤环境的影响，为改善土壤质量和保护生态环境提供理论和技术支持。
下面从几个方面对土壤环境化学进行分析和探讨。
1.土壤中化学元素的分布与作用土壤中含有丰富的化学元素，其中有些元素对植物生长和土壤质量有着重要作用。
例如，土壤中的氮、磷、钾等元素是植物生长所必需的养分元素，它们对植物营养生长和产量起着重要作用；而铁、锰等微量元素则对生物酶活性和土壤微生物的生长起到促进作用。
因此，研究土壤中各种化学元素的分布与作用，对于保持土壤生态平衡和提高土壤生产力具有重要意义。
2.土壤化学性质及其测定方法土壤的化学性质包括pH值、电导率、有机质、离子交换等，这些性质对于土壤物质的性质和土壤生态系统的平衡起着重要作用。
测定土壤中各种元素的含量和范围，对于判断土壤质量和土壤养分状况具有重要意义。
常用的土壤化学性质测定方法包括pH试剂法、离子交换色谱法、原子吸收光谱法等。
3.土壤环境污染及其防治土壤污染对于土壤生态环境和人类健康产生严重威胁。
土壤污染的主要来源包括农业生产、工业生产、城市人类活动等。
土壤环境化学研究土壤污染的来源、性质、分布规律等，为土壤污染防治提供科学依据。
土壤环境污染的防治手段包括土壤修复、土壤保护、土地整治和土壤资源综合利用等。
4.土壤有机质及其作用土壤有机质指在枯枝、落叶、残渣等废弃物的分解作用下形成的含碳物质。
有机质对土壤的肥力、结构和水分保持能力起着重要作用，同时还能促进土壤微生物生长，参与土壤健康发展。
因此，研究土壤有机质的来源、形成和作用对于提高土壤生产力和改善生态环境具有重要意义。
总的来说，土壤环境化学是一门涵盖广泛，应用领域广泛的交叉学科，它在促进土地资源的合理管理和提高土壤生产力方面拥有重要作用，也对保护生态环境和人民健康具有重要意义。
第六章 土壤环境化学(2)-ys
3 土壤中重金属的迁移和转化
（二）土壤重金属污染的特点
就土壤本身来讲均含有一定量的重金属元素，其中很 多是作物生长所需要的微量营养元素如 Mn、 Cu、 Zn
等。因此，只有当进入土壤的重金属元素积累的浓度
超过了作物需要和可忍受程度，而表现出受毒害的症 状或作物生长并未受害，但产品中某种重金属含量超 过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤被重金 属污染。
土壤中重金属的污染以点源污染为主。重金属
一旦进入土壤后就很难去除。
3 土壤中重金属的迁移和转化
已被报道的我国耕地受重金属污染的省份
As Cd Cr Cu Hg Ni Zn Pb
3 土壤中重金属的迁移和转化
（一）重金属的形态
• 全量：HCl-HClO4-HF消煮或者王水消煮 • 有效态：0.1N HCl或0.005M二乙烯三胺五乙酸 （DTPA） • 形态分级： 水溶态： 交换态：1M NH4OAc, 碳酸盐结合态：NaOAc-HOAc 铁锰氧化物结合态：0.1M NH2OH.HCl 有机结合态：H2O2-NH4OAc 残留态（如以HClO4-HF消化，1﹕1HCl浸提） 由于水溶态一般含量较低，又不易与交换态区分，常 将水溶态合并到交换态之中。
3 土壤中重金属的迁移和转化
4、 有机结合态：土壤中存在各种有机物，如动植物残体、 腐殖质及矿物颗粒的包裹层等。它们自身具有较大鳌合 金属粒子的能力，又能以有机膜的形式附着在矿物颗粒 表面，改变矿物颗粒的表面性质。不同程度上增加了吸 附重金属的能力。在氧化条件下，部分有机物分子发生 降解作用，导致部分金属元素溶出。 5、 残留态：一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物的土壤晶 格中，它们来源于土壤矿物，性质稳定，在自然界正常
ci si为i污染物的实测值及评价标准。
《土壤环境化学》重点习题及参考答案
《土壤环境化学》重点习题及参考答案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+与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。
南方土壤中岩石或者成土母质的晶格被不一致程度破坏，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。
土壤缓冲性能包含土壤溶液的缓冲性能与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、腐殖酸与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与碳酸，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。
RCHNH 2COOH + HCl NH 3Cl R CHCOOH + NaOH + H 2OR CHNH 2COOH R CH NH 2COONa（2）土壤胶体的缓冲作用：土壤胶体吸附有各类阳离子，其中盐基离子与氢离子能分别对酸与碱起缓冲作用。
对酸缓冲（M －盐基离子）：土壤胶体 M ＋HCl土壤胶体 H ＋MCl对碱缓冲： 土壤胶体 H ＋MOH 土壤胶体 M ＋H 2OAl 3+对碱的缓冲作用：在pH 小于5的酸性土壤中，土壤溶液中Al 3+有6个水分子围绕，当OH －增多时，Al 3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H +，中与OH -：2Al(H 2O)63＋ + 2OH － [Al 2(OH)2(H 2O)8]4+ + 4H 2O3．植物对重金属污染产生耐性作用的要紧机制是什么？不一致种类的植物对重金属的耐性不一致，同种植物由于其分布与生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性。
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的组成、转化和迁移规律的一个重要领域。
土壤是生物圈中的一个重要组成部分，它承载着植物的生长和发育，保持着生物多样性的平衡，同时也是污染物的重要存储和传播介质。
因此，了解土壤中的化学性质对于环境保护和农业生产具有重要意义。
土壤中的化学成分主要包括无机物质和有机物质两部分。
无机物质是土壤的主要组成部分，包括矿物质、水和气体。
矿物质是土壤固体颗粒的主要成分，它们来源于岩石的风化和分解，包括石英、长石、云母等。
水分是土壤中的重要组成部分，它对土壤中化学物质的溶解、扩散和迁移起着重要作用。
气体主要是土壤孔隙中的氧气、二氧化碳和氮气等，对土壤中微生物活动和植物生长具有重要影响。
有机物质是土壤中的另一个重要组成部分，主要来源于植物残体、动物粪便和微生物分解产物。
有机物质对土壤的肥力、结构和水分保持起着重要作用，同时也是土壤中微生物的主要营养来源。
土壤中的有机物质含量和组成对土壤的肥力和生物多样性具有重要影响，因此研究土壤中有机物质的化学性质对于土壤生态系统的健康维护和可持续发展至关重要。
土壤中的化学元素主要包括宏量元素和微量元素两类。
宏量元素是植物生长必需的元素，包括碳、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫等。
这些元素对于植物的生长和发育至关重要，缺乏或过量都会影响植物的生长状况。
微量元素虽然在土壤中含量较少，但对植物的生长也具有重要作用，如铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯等。
这些微量元素在植物生长过程中参与了许多生物代谢反应，保证了植物的正常生长和发育。
土壤中的化学元素在土壤中的迁移和转化受到许多因素的影响，如土壤的pH值、纹理、有机质含量、温度、湿度等。
不同的土壤类型和环境条件会对化学元素的形态和活性产生影响，进而影响植物对元素的吸收和利用。
因此，研究土壤环境化学对于合理施肥、减少污染物排放、保护土壤生态环境具有重要意义。
土壤环境化学是一个综合性的学科，它涉及土壤中各种化学元素的来源、转化和迁移规律，对于环境保护、农业生产和生态系统的可持续发展具有重要意义。
土壤环境化学
第一节土壤的组成和性质一、土壤的组成土壤是指地球陆地表面具有一定肥力且能生长植物的疏松表层。
它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产物。
其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。
土壤组成1、土壤矿物质（1）原生矿物质（2）次生矿物质2、土壤有机质3、土壤水分4、土壤中的空气1、土壤矿物质●原生矿物p r i m a r y m i n e r a l s岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改变。
主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。
土壤中1-0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。
四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物类、硅酸盐类（占岩浆岩质量的80％以上）。
●次生矿物s e c o n d a r y m i n e r a l s由原生矿物经化学风化形成。
化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。
分为三类：简单盐类——原生矿物化学风化的最终产物三氧化物——硅酸盐矿物彻底风化后的产物次生铝硅酸盐类——伊利石、蒙脱石、高岭石三大类次生硅酸盐矿物区别2、土壤有机质土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称。
分为如下两类：非腐殖质：如蛋白质、糖、有机酸等。
占10%~15%腐殖质：占85%~90%。
腐殖质是地表分布最广的天然有机物，是动植物残体在土地微生物的作用下，通过复杂的反应转化而成的暗色、无定形、难于分解、组成复杂的高分子有机物。
包括：富里酸、胡敏酸、胡敏素。
其中，富里酸溶于稀酸稀碱；胡敏酸只溶于稀碱，不溶于稀酸；胡敏素不被碱液提取。
有机质测定方法：K2Cr2O7-H2SO4氧化法2K2Cr2O7 + 3C + 8H2SO4→2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 3CO2 + 8H2OK2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4→K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3Fe(SO4)3 + 7H2O参看《土壤理化分析》3、土壤水分主要来源于大气降水、灌溉和地下水，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，即土壤溶液。
土壤环境化学环境课件讲义
高岭石
P204-205
[Al4Si4O10(OH)8] 是风化程度极高的矿物 特点：粒径较大，为0.1－5.0μm，
膨胀性小，阳离子代换量也低，极少发 生同晶取代。透水性好但保肥能力低。
请比较三类土壤矿物质的特性！
2．土壤有机质
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 (Soil Organic Matter，SOM)，包括：
1．土壤矿物质
土壤矿物质是岩石经过物理和化 学风化的产物，主要元素 O、Si,Al、 Fe、C、Ca、K、Na、Mg、Ti、 N、S、P等。
原生矿物
土壤中原先存在的岩石颗粒，受到不 同程度物理和化学风化后形成的硅酸盐 （石英、长石、云母等），氧化物（SiO2 、 Al2O3、 TiO2、 Fe2O3），硫化物 (FeS)，磷 酸盐如氟磷灰石Ca5(PO4)3F等。
岩石化学风化的过程
氧化：
2(Mg,
Fe)SiO4
(s)
1 2
O2
(g
)
5H
2O
Fe2O3 3H2O(s) Mg2SiO4 (s) H4SiO4 (aq)
水解：
2(Mg, Fe)SiO4 (s) 4H2O 2Mg2 (aq) 4OH (aq) Fe2SiO4 (s) H4SiO4 (aq)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
在沙漠化的过程中人为破坏的因素是 最大的危害，由于不适当的开荒造成了内 蒙、黑龙江、吉林、宁夏等地区沙漠化面 积达26400km2。同样由于天然植被的破 坏，新疆、内蒙、甘肃等土地沙漠化的面 积达22600 km2。原来著名的科尔沁草原 和额尔多斯草原不得不更名为科尔沁沙地 和毛乌素沙地。
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》(第二版)知识点总结和部分课后习题答案(共
《环境化学》(第二版)知识点总结和部分课后习题答案(共.doc《环境化学》（第二版）知识点总结和部分课后习题答案前言环境化学是一门研究化学物质在环境中的行为、分布、转化及其对生态系统和人类健康影响的科学。
本文档旨在总结《环境化学》（第二版）的核心知识点，并提供部分课后习题的答案，以帮助学生更好地理解和掌握课程内容。
第一部分：环境化学基础1.1 环境化学的定义和研究范畴环境化学的基本概念环境化学的研究领域1.2 环境污染物的分类有机污染物无机污染物放射性污染物1.3 环境化学的分析方法样品采集和处理污染物的检测技术第二部分：大气环境化学2.1 大气组成和结构大气层的划分大气成分及其作用2.2 大气污染现象雾霾酸雨温室效应2.3 大气污染物的化学行为气体扩散化学反应沉降过程第三部分：水环境化学3.1 水体的组成和特性淡水和海水的成分水体的物理化学性质3.2 水污染现象富营养化重金属污染有机污染物3.3 水处理技术物理处理化学处理生物处理第四部分：土壤环境化学4.1 土壤的组成和特性土壤的物理结构土壤的化学组成4.2 土壤污染现象土壤侵蚀土壤盐碱化土壤重金属污染4.3 土壤修复技术物理修复化学修复生物修复第五部分：固体废物处理与资源化5.1 固体废物的分类和管理城市垃圾工业固体废物危险废物5.2 固体废物的处理技术填埋焚烧回收利用5.3 资源化技术废物能源化材料化土地利用第六部分：环境化学案例分析6.1 典型环境化学事件工业污染事件农业污染事件生态破坏事件6.2 环境化学事件的影响分析对生态系统的影响对人类健康的影响6.3 环境化学事件的应对措施污染控制生态修复法律法规部分课后习题答案习题1：大气污染的化学原理习题概述答案解析习题2：水体富营养化的化学机制习题概述答案解析习题3：土壤污染的化学修复方法习题概述答案解析结语《环境化学》（第二版）为我们提供了一个全面了解环境化学的平台。
通过对知识点的总结和习题的解答，我们能够更深入地理解环境化学的原理和应用，为环境保护和可持续发展做出贡献。
土壤环境化学
pE随pH减少 而增大。
实验表明活性炭吸附含油废水的等温吸 附方程为L型，试求活性炭对油的最大吸 附量。实验数据如下：
活性炭量 水样体积 初始浓度 平衡浓度 （g) (mL) mg/L mg/L
5
5
100
100
200
100
30
40
习题
有 一 天 然 水 体 的 pH 为 9.0 ， 碱 度 为 1.8mmol/L，碳酸的电离平衡常数为K1＝ 10－6.35，K2＝10－10.33，求需加多少酸才 能把水体的pH降低到7.5。
伊利石
次生矿
蒙脱石 高岭石
简单盐类 三氧化物
次生铝硅酸盐类
土壤矿物 中最小部 分，称为 次生粘土
Si:O=1:4
Al:OH=1:6
硅氧四面体
铝氢氧八面体
[(OH)4Ky(Al4.Fe4.Mg4.Mg6)(Si8-y.Aly)O20]
硅氧四 面体
yK 铝氧八 面体 硅氧四 面体
伊犁石结构
[Al4Si8O20(OH)4]
习题
某石油精炼厂烟囱有效源高60m处排放的SO2 质量为80g/s，地面的平均风速为6m/s，试估 算冬季阴天正下风方向距离500m处地面上SO2 浓度和由该厂造成SO2最大地面浓度及产生距 离。 含镉废水通入H2S达饱和并调整pH值为9.0， 请计算出水中剩余镉离子浓度（已知CdS浓度 积为7.9×10 －27 ）。H2S的电离平衡常数为K1 ＝8.9×10－8，K2＝1.3×10－15。
习题
某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m，出 口烟气流速12.7m/s，温度100℃流量250m3/s,烟囱 出口处平均风速为4m/s，大气温度20 ℃，试确定 烟囱抬升高度及有效源高。 某化工厂投产后，烟气中SO2的排放量80000mg/S， 排气筒高度为50m,平均烟气抬升高度为10m，试 预测平均风速5.98m/S，大气稳定度为D级，该排 气筒下风向500m，距排气筒的平均风向轴线水平 垂直距离50m处SO2浓度。
中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境化学》课件_第六章 土壤环境化学
疏松的枯枝落叶层，未经分解 暗色半分解有机质层 暗色的腐殖层 灰白色的灰化层 向B层过渡层，多似A层 向A层过渡层，多似B层 棕色至红棕色的淀积层 向C层过渡层 CaCO3聚集层 CaSO4聚集层 潜育层(灰粘层)
土 壤 层 淀积层(B)
母质层(C)
可能出现的特殊层次
基岩(D)
D
图2. 自然土壤的综合剖面图(南京大学等合编，1980)
1. 土壤的组成和性质
成土母质的风化-土壤的形成
1. 土壤的组成和性质
石英、长石类、云母类、
原 生 矿 物
辉石、角闪石、橄榄石、 赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、 黄铁矿……
化学风化：氧化、水解和酸性水解。 次 生 矿 物
简单盐类(方解石、白云石、石膏、泻盐等)、 三氧化物类（针铁矿、褐铁矿）、
1. 土壤的组成和性质
不同生态系统下土壤有机质的含量
60 800 700 600 40 30 20 10 0
ø ² ê Ó Ö Á Â Î ø ² É Ö Á È ø ² Ý ° Ô Â Î ø ² Ý ° Ô Ô ± ´ Á Í × ³ ø ² ± É ® Ä à ¶ ¾ Ä Ò Ñ ¯ Ê ¬ £ ± É ® Ä û µ ÷ × Á Í À È Ó Õ ó Ô
1. 土壤的组成和性质
土壤发生层
1. 土壤的组成和性质 1. 土壤矿物质
土壤矿物质是岩石经物理风化和化学风化形成的。按其成
因类型可以将土壤矿物质分为两类：原生矿物和次生矿物。
原生矿物：各种岩石(主要是岩浆岩)受到程度不同的物理风 化而未经化学风化而形成的物质，其原来的化学组成和结 晶构造都没有改变； 次生矿物：原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学 组成和晶体结构都有所改变。
第6章土壤环境化学和污染化学
由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙
气温变化引起岩石胀缩不均而崩解过程示意图 a、b、c、d 表示风化过程 、 、 、
风蚀残土墩
魔鬼城
化学风化作用
• 溶解、水解、水化、二氧化碳侵蚀、氧化还原等作 用。 • 例如正长石经过下列化学反应而形成高岭土：
2KAlSi3O8+CO2+H2O→KHAl2Si6O16+KHCO3 KHAl2Si6O16+CO2+H2O→H2Al2Si6O16+KHCO3 H2Al2Si6O16+CO2+H2O→H2Al2Si2O8·H2O+4SiO2+CO2
蛭石
2:1型非膨胀性矿物 型非膨胀性矿物） 水化云母组（2:1型非膨胀性矿物）
特征： 特征： 2:1型晶层结构伊利石是其主要代表，。分子 型晶层结构伊利石是其主要代表，。 （1）2:1型晶层结构伊利石是其主要代表，。分子 式为K (Al⋅Fe⋅ 式为K2(Al⋅Fe⋅Mg)4 (SiAl)8O20(OH)4⋅nH2O。 在伊利石晶层之间吸附有钾离子， （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， 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 1.0nm。 伊利石晶层的间距为1.0nm。 20－ （3）电荷数量较大 20－40Cmoles(+)kg-1。 总表面积为70 120× 70－ （4）胶体特性一般 总表面积为70－120×103m2kg1，其可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都介于高岭石和蒙 其可塑性、粘结性、 脱石之间。 脱石之间。 伊利石广泛分布于我国多种土壤中， 伊利石广泛分布于我国多种土壤中，尤其是华北干旱地 区的土壤中含量很高，而南方土壤中含量很低。 区的土壤中含量很高，而南方土壤中含量很低。
土壤环境化学
以cmol/kg表示。 在一般矿质土壤中, 由交换性铝离子产生
的酸度, 比由交换性氢离子产生的酸度重要。 只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。
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潜性酸表现其酸性的机制
► 土壤胶体上氢离子的解离 ► 胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中 ► 土壤胶体上铝离子作用：
原生矿物: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，其原来的化学组成和结晶构 造都没有改变。
次生矿物:大多数是由原生矿物经化学风化后形成
的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。
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（1）原生矿物 主要四类——硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化 物类矿物、磷酸盐类矿物。
（2）次生矿物 分为三类——简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸 盐类。
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一、土壤的组成
土壤固体 土壤矿物质
土壤有机质、生物
孔隙
液相 （水分－溶液）
气相（空气）
矿物质38% （98%质量）
有机质12% （5%质量）
土壤水分 15%~35%
土壤空气 15%~25%
10
பைடு நூலகம்
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►1．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的。 按成因类型分类：
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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
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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：
土壤胶体 -H+ + KCl → 土壤胶体 -K+ + HCl 土壤胶体 -Al3++ 3KCl→土壤胶体 -3K+ + AlCl3
土壤环境化学
(1)土壤胶体的阳离子交换吸附： 土壤胶体吸附的阳离子，可与土壤溶液中的阳离子以离子价为依据 进行等价交换，各种阳离子交换能力的强弱，主要依赖于以下因素: ① 电荷数:离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。 ② 离子半径及水化程度：同价离子中，离子半径越大，水化离子半 径就越小，因而具有较强的交换能力。 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+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+。 土壤的可交换性阳离子有两类：一类是致酸离子，包括H+和Al3+；另 一类是盐基离子，包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。当土壤胶体上 吸附的阳离子均为盐基离子，且已达到吸附饱和时的土壤，称为盐基 饱和土壤。当土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种 土壤为盐基不饱和土壤。在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分 数称为土壤盐基饱和度=交换性盐基总量/阳离子交换总量。
第三层为淀积层(B)，它受纳来自上一层淋溶出来约有机物、盐类 和粘土颗粒类物质。
C层也叫母质层，是由风化的成土母岩构成。
母质层下面为末风化的基岩，常用D层表示。
二、土壤的组成
土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，其相对含量 因时因地而异。
土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。
土壤矿物质占土壤的绝大部分，约占土壤固体总重量的90%以上。 土壤有机质约占固体总重量的1%～10%，一般在可耕性土壤中约占5%， 且绝大部分在土壤表层。 土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。 土壤中有元数孔隙充满空气，即土壤气相，典型土壤约有35%的体积 是充满空气的孔隙。所以土壤具有疏松的结构。
环境化学分析
环境化学分析环境化学分析是对环境中各种物质和化学反应进行定性和定量研究的科学方法。
它是环境科学的重要分支，可用于监测和评估环境中的污染物、了解环境变化、评估环境质量以及确定环境保护措施的有效性等方面。
本文将介绍环境化学分析的基本原理、方法和应用。
一、环境化学分析的基本原理环境化学分析的基本原理是通过对环境中样品中的物质进行定性和定量分析来获取有关环境的信息。
它涉及多个学科领域，如化学、物理、统计学等。
在环境化学分析中，常用的技术手段包括光谱分析、质谱分析、色谱分析、电化学分析等。
1. 光谱分析光谱分析是利用物质对不同波长的电磁辐射的吸收、发射或散射进行分析。
常见的光谱分析方法有紫外可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振等，它们常用于环境中有机物、无机物和污染物的分析。
2. 质谱分析质谱分析是利用质谱仪对物质进行分子结构的分析和质量的定量测定。
质谱分析技术在环境化学分析中具有高灵敏度、高选择性和高分辨率等优点，常用于有机物和无机物的分析。
3. 色谱分析色谱分析是利用不同物质在固定相和流动相作用下沿色谱柱分离的原理进行分析。
常见的色谱分析方法有气相色谱、液相色谱等，它们广泛应用于环境中溶剂、有机物和气体的分析。
4. 电化学分析电化学分析是利用电化学方法对物质进行分析。
电化学分析常用的技术手段包括电位滴定、电化学传感器等。
电化学分析技术在环境化学分析中常用于重金属、有机物和污染物的测定。
二、环境化学分析的方法环境化学分析方法根据所研究物质的性质和分析要求的不同，可以选择不同的分析方法。
1. 定性分析定性分析是指对于环境样品中某种物质的存在与否进行判断。
定性分析常用的方法包括红外光谱分析、核磁共振分析、质谱分析等。
2. 定量分析定量分析是指对环境样品中某种物质的含量进行准确测定。
定量分析常用的方法包括标准曲线法、内标法、滴定法等。
3. 全面分析全面分析是指对环境中多种物质进行定性和定量分析，以全面了解环境中的污染情况。
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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
第六章 土壤环境化学
Chapter 6. Soil Environmental Chemistry
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
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。
• 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。
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，
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”。
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
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。
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。
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。
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。