土壤酸化的原因
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酸碱基本理论Ⅰ
• 阿仑尼乌斯(Arrhennius)的电离理论： 在水溶液中，凡能够电离出H+的是酸， 凡能电离出OH 的是碱。 • 富兰克林的溶剂理论：凡能离解产生溶 剂正离子的物质为酸，能溶解产生溶剂 负离子的物质为碱（更广义了，不局限 在水溶液中）。
酸碱基本理论Ⅱ
• 布朗斯泰德(Brфnsted)的质子理论：凡 能够提供质子H+的是酸，接受质子的是 碱。碱具有未共享电子对以与质子共享。 互为共轭酸碱。 • 路易斯(Lewis)的电子理论：碱的定义与 布朗斯泰德的相同，具有未共享的电子 对。酸是一类具有能与碱的未共享电子 对形成共价键空轨道的结构单元、分子 或离子。称为路易斯酸碱。
酸碱基本知识Ⅱ
• 由于［H+］很小，如用摩尔浓度表示在对比或 计算时不方便。索仑生（Sorensen）提出用H+ 浓度的负对数来表示，这个负对数值称为氢离 子指数或pH值。-㏒［H+］=pH • 更严格的应该是H+活度的负对数-㏒α［H+］= pH • pH是酸的强度指标，在考察土壤与植物的关系 时使用；而c mol／kg是酸的数量指标，在计 算土壤中的化学反应如石灰需要量时使用。
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅱ
3.植物吸收养分引起的土壤酸化。植物对 土壤中阳离子（K+NH4+Ca2+Mg2+）养分元素 的吸收，与对阴离子（NO3 SO42-PO43-）等 养分元素的吸收，不是按阳阴离子的等 电荷性进行的。植物根系从土壤吸收养 分离子的同时，要向土壤溶液分泌H+或 OH-和HCO3-，以保持体系的电荷平衡。通 常分泌的是酸性物质。
土壤酸化的原因—人为酸化Ⅱ
1.2 磷肥。可溶性磷肥（三料过磷酸钙和 磷酸一铵）释放出的磷酸能暂时使施肥 区局部酸化，前者能使pH降至1.5，后者 可使pH降至3.5。 1.3 钾肥。 1.4 有机肥料。施用有机肥和秸秆还田产 生有机酸或高分子量的腐殖酸。
土壤酸化的原因—人为酸化Ⅲ
2.酸沉降—酸雨。pH小于5.6的雨叫酸雨。 • 酸沉降是自然界氮、硫循环中产生的和人类活 动产生的氧化硫、氧化氮向外散发，并以硫酸 和硝酸的形态成为大气中的主要酸性蒸气，浓 缩成烟雾与大气中水气内的一些物质随降水沉 降于陆地或水域的。硫酸蒸气主要来自于含硫 矿物燃料的燃烧，硝酸蒸气主要来自机动车辆 的排气。
酸碱基本知识Ⅰ
• 根据电离和质子理论，土壤酸是由土壤水溶液 中质子H+的存在而引起的。 • 纯水也有很微弱的导电能力，说明水分子也能 微弱的电离：2H2O=H3O++OH-或简化为H2O=H++OH-。 • 25℃时实验室测得：［H+］［OH-］=10-14。故 纯水中： ［H+］=［OH-］=10 –7（摩尔*升-1）。 由于H+和OH-浓度很小，只有10-7，而未电离的 水几乎是个常数1000÷18=55.556摩尔*升-1。 即在1升水中含H+ =1* 10 –7 克，含OH- =17* 10 –7克，含H2O=1000克。
Al3++2H2O=Al(OH)2++2H+， Al3++3H2O=Al(OH)3++3H+
• 一般矿质土壤的交换性H+在0.1c mol／kg以下， 占总酸度的3%以下，其余全为铝。只有有机质 含量高的表层交换性氢的含量才可达到0.20.3c mol／kg。
酸碱基本知识Ⅴ
• 因此，既要分析水解酸，又要分析交换 酸，还要进一步分析交换性氢和交换性 铝。 • 现代关于土壤酸度的学说，就是以氢离 子和铝离子共同存在为基础的。土壤酸 性的发生是以铝离子的逐渐出现开始， 土壤酸性的清除又以铝离子的逐渐消除 告终。
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅲ
4.土壤中生物的代谢活动。根系、微生物 和其他各种各样生物有机体的代谢活动 可以引起土壤的酸化。生物代谢不停地 产生CO2、可溶性有机酸、酸性有机残余 物等弱酸性物质，它们解离出的质子， 可以与土壤交换点位上的盐基离子进行 交换作用。例如：CO2+H2O=H2CO3 2H2CO3+Ca2+-粘粒=Ca(HCO3)2+2H+-粘粒
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅰ
1.土壤母质。招远乃至全烟台市八成是棕壤土类， 主要发育在花岗岩和片麻岩上。在母岩风化过 程中所产生的钙镁钾钠等盐基成分已被淋失， 无石灰性，盐基不饱和，呈微酸性至酸性反应。 2.土壤本身是一种弱的胶体酸。粘土矿物是土壤 酸的主要载体，硅氧四面体和铝氧八面体中的 同晶替代所产生的负电荷可以吸附质子而表现 为酸基；腐殖质的羧基、羟基和稀醇羟基在一 定条件下离解也表现为酸基。
土壤酸化的原因—人为酸化Ⅰ
酰胺态氮 (尿素)
O = C
NH2
NH2
1.1 施氮肥
CO(NH2)2 + 2 H2O 2 NH4+ + CO32-
氨
化
NH4+ 化 NO3-
铵态氮 (碳酸氢铵) 硝
NH4+ + O2 + H2O NO2- + 2 H+ NO2- + O2 NO3-
硝态氮 (硝酸钾)
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅳ
5.还原态N和S的氧化。土壤中还原态难溶性硫化 物，暴露于空气中，就可被O2氧化形成硫酸。 如：黄铁矿FeS2+O2+H2O=Fe(OH)3+SO42-+H+ （招远金矿是否伴生着黄铁矿？有色金属和贵金 属脉状矿床中含有大量黄铁矿——这就意味着 A：成土母质中含有黄铁矿；B：选矿炼金过程 排出酸性废液） 选矿洗矿用的什么酸？废液怎么处置的？待考
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅴ
6.闪电。闪电使大气中的N2氧化成NO，进 一步被氧化成NO2和HNO3：N2→ NO → NO2 → HNO3 7.降水。经空气平衡的降水通常是很稀 （10-5mol／L）的碳酸溶液。 8.土壤水的自动离解也产生H+，虽然浓度 很小，但长期多雨条件下，土中交换性 盐基离子被逐渐淋去，而被这些H+所代 替。
Байду номын сангаас
酸碱基本知识Ⅲ
• 在纯水中，当［H+］=［OH-］=10 –7时， 我们说呈中性； • 当溶液（不是水了）中［H+］＞10 –7时， 我们说呈酸性； • 当溶液中［H+］＜10 –7时，我们说呈碱 性。
酸碱基本知识Ⅳ
• 虽然土壤酸通常是以H+形式表现出来的，但是 实际上酸性土壤中被吸附的却主要是Al3+，它 再与土壤溶液起反应而产生H+。 • 铝离子的水解分三步： Al3++H2O=AlOH2++H+，
• 阿仑尼乌斯(Arrhennius)的电离理论： 在水溶液中，凡能够电离出H+的是酸， 凡能电离出OH 的是碱。 • 富兰克林的溶剂理论：凡能离解产生溶 剂正离子的物质为酸，能溶解产生溶剂 负离子的物质为碱（更广义了，不局限 在水溶液中）。
酸碱基本理论Ⅱ
• 布朗斯泰德(Brфnsted)的质子理论：凡 能够提供质子H+的是酸，接受质子的是 碱。碱具有未共享电子对以与质子共享。 互为共轭酸碱。 • 路易斯(Lewis)的电子理论：碱的定义与 布朗斯泰德的相同，具有未共享的电子 对。酸是一类具有能与碱的未共享电子 对形成共价键空轨道的结构单元、分子 或离子。称为路易斯酸碱。
酸碱基本知识Ⅱ
• 由于［H+］很小，如用摩尔浓度表示在对比或 计算时不方便。索仑生（Sorensen）提出用H+ 浓度的负对数来表示，这个负对数值称为氢离 子指数或pH值。-㏒［H+］=pH • 更严格的应该是H+活度的负对数-㏒α［H+］= pH • pH是酸的强度指标，在考察土壤与植物的关系 时使用；而c mol／kg是酸的数量指标，在计 算土壤中的化学反应如石灰需要量时使用。
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅱ
3.植物吸收养分引起的土壤酸化。植物对 土壤中阳离子（K+NH4+Ca2+Mg2+）养分元素 的吸收，与对阴离子（NO3 SO42-PO43-）等 养分元素的吸收，不是按阳阴离子的等 电荷性进行的。植物根系从土壤吸收养 分离子的同时，要向土壤溶液分泌H+或 OH-和HCO3-，以保持体系的电荷平衡。通 常分泌的是酸性物质。
土壤酸化的原因—人为酸化Ⅱ
1.2 磷肥。可溶性磷肥（三料过磷酸钙和 磷酸一铵）释放出的磷酸能暂时使施肥 区局部酸化，前者能使pH降至1.5，后者 可使pH降至3.5。 1.3 钾肥。 1.4 有机肥料。施用有机肥和秸秆还田产 生有机酸或高分子量的腐殖酸。
土壤酸化的原因—人为酸化Ⅲ
2.酸沉降—酸雨。pH小于5.6的雨叫酸雨。 • 酸沉降是自然界氮、硫循环中产生的和人类活 动产生的氧化硫、氧化氮向外散发，并以硫酸 和硝酸的形态成为大气中的主要酸性蒸气，浓 缩成烟雾与大气中水气内的一些物质随降水沉 降于陆地或水域的。硫酸蒸气主要来自于含硫 矿物燃料的燃烧，硝酸蒸气主要来自机动车辆 的排气。
酸碱基本知识Ⅰ
• 根据电离和质子理论，土壤酸是由土壤水溶液 中质子H+的存在而引起的。 • 纯水也有很微弱的导电能力，说明水分子也能 微弱的电离：2H2O=H3O++OH-或简化为H2O=H++OH-。 • 25℃时实验室测得：［H+］［OH-］=10-14。故 纯水中： ［H+］=［OH-］=10 –7（摩尔*升-1）。 由于H+和OH-浓度很小，只有10-7，而未电离的 水几乎是个常数1000÷18=55.556摩尔*升-1。 即在1升水中含H+ =1* 10 –7 克，含OH- =17* 10 –7克，含H2O=1000克。
Al3++2H2O=Al(OH)2++2H+， Al3++3H2O=Al(OH)3++3H+
• 一般矿质土壤的交换性H+在0.1c mol／kg以下， 占总酸度的3%以下，其余全为铝。只有有机质 含量高的表层交换性氢的含量才可达到0.20.3c mol／kg。
酸碱基本知识Ⅴ
• 因此，既要分析水解酸，又要分析交换 酸，还要进一步分析交换性氢和交换性 铝。 • 现代关于土壤酸度的学说，就是以氢离 子和铝离子共同存在为基础的。土壤酸 性的发生是以铝离子的逐渐出现开始， 土壤酸性的清除又以铝离子的逐渐消除 告终。
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅲ
4.土壤中生物的代谢活动。根系、微生物 和其他各种各样生物有机体的代谢活动 可以引起土壤的酸化。生物代谢不停地 产生CO2、可溶性有机酸、酸性有机残余 物等弱酸性物质，它们解离出的质子， 可以与土壤交换点位上的盐基离子进行 交换作用。例如：CO2+H2O=H2CO3 2H2CO3+Ca2+-粘粒=Ca(HCO3)2+2H+-粘粒
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅰ
1.土壤母质。招远乃至全烟台市八成是棕壤土类， 主要发育在花岗岩和片麻岩上。在母岩风化过 程中所产生的钙镁钾钠等盐基成分已被淋失， 无石灰性，盐基不饱和，呈微酸性至酸性反应。 2.土壤本身是一种弱的胶体酸。粘土矿物是土壤 酸的主要载体，硅氧四面体和铝氧八面体中的 同晶替代所产生的负电荷可以吸附质子而表现 为酸基；腐殖质的羧基、羟基和稀醇羟基在一 定条件下离解也表现为酸基。
土壤酸化的原因—人为酸化Ⅰ
酰胺态氮 (尿素)
O = C
NH2
NH2
1.1 施氮肥
CO(NH2)2 + 2 H2O 2 NH4+ + CO32-
氨
化
NH4+ 化 NO3-
铵态氮 (碳酸氢铵) 硝
NH4+ + O2 + H2O NO2- + 2 H+ NO2- + O2 NO3-
硝态氮 (硝酸钾)
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅳ
5.还原态N和S的氧化。土壤中还原态难溶性硫化 物，暴露于空气中，就可被O2氧化形成硫酸。 如：黄铁矿FeS2+O2+H2O=Fe(OH)3+SO42-+H+ （招远金矿是否伴生着黄铁矿？有色金属和贵金 属脉状矿床中含有大量黄铁矿——这就意味着 A：成土母质中含有黄铁矿；B：选矿炼金过程 排出酸性废液） 选矿洗矿用的什么酸？废液怎么处置的？待考
土壤酸化的原因—自然酸化Ⅴ
6.闪电。闪电使大气中的N2氧化成NO，进 一步被氧化成NO2和HNO3：N2→ NO → NO2 → HNO3 7.降水。经空气平衡的降水通常是很稀 （10-5mol／L）的碳酸溶液。 8.土壤水的自动离解也产生H+，虽然浓度 很小，但长期多雨条件下，土中交换性 盐基离子被逐渐淋去，而被这些H+所代 替。
Байду номын сангаас
酸碱基本知识Ⅲ
• 在纯水中，当［H+］=［OH-］=10 –7时， 我们说呈中性； • 当溶液（不是水了）中［H+］＞10 –7时， 我们说呈酸性； • 当溶液中［H+］＜10 –7时，我们说呈碱 性。
酸碱基本知识Ⅳ
• 虽然土壤酸通常是以H+形式表现出来的，但是 实际上酸性土壤中被吸附的却主要是Al3+，它 再与土壤溶液起反应而产生H+。 • 铝离子的水解分三步： Al3++H2O=AlOH2++H+，