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离子交换作用包括阳离子交换吸附和阴离子 交换吸附。
24
（1）土壤胶体的阳离子交换吸附（可逆过程） (Cation Exchange Adsorption)
土壤 2 N 胶 a C 2 体 a土壤 － C 2 胶 a 2 N 体 a
土壤胶体阳离子交换吸附过程以离子 价为依据进行等价交换，且受质量作用定 律支配。
二、土壤的粒级及其理化性质
(Size Classification of Soil)
１、土壤矿物质的粒级划分
(Size Classification of Minerals in Soil)
不同粒径的土壤矿物质颗粒（即土粒）， 其性质和成分都不一样。
人们常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。
一、土壤组成 (Soil Constitution)
固相（土壤矿物质、土壤有机质） 液相 （水分及水溶物） 气相（空气）
5
土壤中固、液、气相结构图
6
典型土壤随深度呈现不同的层次
覆盖层（A0) 淋溶层(A) 淀积层(B) 母质层(C) 基岩(D)
7
1．土壤矿物质(Minerals in Soil)
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。
11
4．土壤空气(Atmosphere in Soil)
特性：(1)不连续性，存在于土粒间隙之间；
(2)湿度更高；
(3)O2少，CO2多，有机质腐烂分解；
大气
土壤
O2 21% (v/v) CO2 0.03%
15% 几%
(4)有还原性气体（H2S、NH3、H2、 CH4）、厌氧 细菌和污染物等存在。 12
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。
活体 （根系、土壤中的生物）
细菌、藻类和原生动物等 非腐殖质
非活体
腐殖质
9
3．土壤水分(Water in Soil)
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。
10
土壤水分存在的形式：
土壤颗粒吸附的水分称吸着水，几乎不移动， 不被植物吸收。
粗细状况，称为土壤质地（或土壤机械组成）。
17
三、土壤吸附性(Soil Adsorption)
1．土壤胶体的性质（直径1-100nm）
（１）土壤胶体具有极大的比表面积和表面能 比表面：单位重量（或体积）物质的表面积。
一定体积的物质被分割时，随着颗粒 数的增多，比表面也显著地增大。
18
蒙脱石比表面积最大（600-800 m2/g） 高岭石最小（7-30 m2/g） 有机胶体比表面积也大（～700 m2/g）
19
胶体表面分子与内部分子所处的 状态不同，受到内外部两种不同的引 力，因而具有多余的自由能即表面能， 这是土壤胶体具有吸附作用的主要原 因。
比表面积愈大，表面能愈大， 胶体的吸附性愈大。
20
（２）土壤胶体的电性 (Colloids of Soil)
土壤胶体微粒内部一般带负电荷，形 成一个负离子层（决定电位离子层），其 外部由于电性吸引而形成一个正离子层 （反离子层或扩散层），即合称双电层。
21
（３）土壤胶体的凝聚性和分散性
由于胶体的比表面和表面能都很大，为减 小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势， 这就是胶体的凝聚性。
由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相 互排斥，具有分散性，负电荷越多，负的电动 电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强；
22
土壤胶体的凝聚性主要取决于其电动电 位的大小和扩散层的厚度；
25
影响阳离子交换吸附的因素： 阳离子 (电荷数,离子半径,水化程度) 土壤（胶体,颗粒, SiO2/R2O3、pH等）
26
不同土壤的阳离子交换量不同：
（1）不同种类的胶体的阳离子交换量顺序 有机胶体 > 蒙脱石 > 水化云母 > 高岭土 > 水合氧化铁、铝
（2）土壤质地越细，阳离子交换量越高； （3）土壤胶体中SiO2/R2O3比值越大，阳离子交换量越高； （4）pH值下降，阳离子交换量降低。
此外，土壤溶液中的电解质和 pH 值也 有影响。常见阳离子凝聚力的强弱顺序：
N K a N 4 H H M 2 C 2 g A a 3 F l3 e
23
2、 土壤胶体的离子交换吸附
离子交换（或代换）：土壤胶体扩散层中的补
偿离子，可以和溶液中相同电荷的离子以离子价 为依据作等价交换。
第四章 土壤环境化学
(Soil Environmental Chemistry)
1
本章重点： １、土壤的组成与性质； ２、污染物质在土壤—植物体系中的迁 移和它的作用机制； ３、主要农药在土壤中的迁移、转化和 归趋。
2
土壤是自然环境要素的重要组成 之一，它是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，称作土壤圈。
13
14
15
２、各粒级的主要矿物成分和理化特性
由于各种矿物抵抗风化的能力不同，它们 经受风化后，在各粒级中分布的多少也不相同。
矿物的粒级不同，其化学成分有较大的差异。
16
３、土壤质地分类及其特性
(Quality Classification of Soil and Characteristic) 由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤
27Fra Baidu bibliotek
阳离子交换量
（Cation Exchange Capacity ,CEC）
CEC表示每千克干土中所含全部阳离子的总量， 是表示土壤吸附性质的重要指标。 单位：厘摩尔/每千克土 (cmol/kg) 测定：用Ca2+作指示剂，Ba2+作萃取剂，原子吸收 分光光度法测定。
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：
原生矿物 次生矿物
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。
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。
8
2．土壤有机质(Soil Organic Matter，SOM)
土壤还具有同化和代谢外界进入 土壤的物质能力，所以土壤又是保护 环境的重要净化剂，这就是土壤的两 个重要的功能。
3
全球范围的土壤环境问题
(Environmental Problem in Soil)
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
4
第一节 土壤的组成和性质
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（1）土壤胶体的阳离子交换吸附（可逆过程） (Cation Exchange Adsorption)
土壤 2 N 胶 a C 2 体 a土壤 － C 2 胶 a 2 N 体 a
土壤胶体阳离子交换吸附过程以离子 价为依据进行等价交换，且受质量作用定 律支配。
二、土壤的粒级及其理化性质
(Size Classification of Soil)
１、土壤矿物质的粒级划分
(Size Classification of Minerals in Soil)
不同粒径的土壤矿物质颗粒（即土粒）， 其性质和成分都不一样。
人们常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。
一、土壤组成 (Soil Constitution)
固相（土壤矿物质、土壤有机质） 液相 （水分及水溶物） 气相（空气）
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土壤中固、液、气相结构图
6
典型土壤随深度呈现不同的层次
覆盖层（A0) 淋溶层(A) 淀积层(B) 母质层(C) 基岩(D)
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1．土壤矿物质(Minerals in Soil)
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。
11
4．土壤空气(Atmosphere in Soil)
特性：(1)不连续性，存在于土粒间隙之间；
(2)湿度更高；
(3)O2少，CO2多，有机质腐烂分解；
大气
土壤
O2 21% (v/v) CO2 0.03%
15% 几%
(4)有还原性气体（H2S、NH3、H2、 CH4）、厌氧 细菌和污染物等存在。 12
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。
活体 （根系、土壤中的生物）
细菌、藻类和原生动物等 非腐殖质
非活体
腐殖质
9
3．土壤水分(Water in Soil)
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。
10
土壤水分存在的形式：
土壤颗粒吸附的水分称吸着水，几乎不移动， 不被植物吸收。
粗细状况，称为土壤质地（或土壤机械组成）。
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三、土壤吸附性(Soil Adsorption)
1．土壤胶体的性质（直径1-100nm）
（１）土壤胶体具有极大的比表面积和表面能 比表面：单位重量（或体积）物质的表面积。
一定体积的物质被分割时，随着颗粒 数的增多，比表面也显著地增大。
18
蒙脱石比表面积最大（600-800 m2/g） 高岭石最小（7-30 m2/g） 有机胶体比表面积也大（～700 m2/g）
19
胶体表面分子与内部分子所处的 状态不同，受到内外部两种不同的引 力，因而具有多余的自由能即表面能， 这是土壤胶体具有吸附作用的主要原 因。
比表面积愈大，表面能愈大， 胶体的吸附性愈大。
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（２）土壤胶体的电性 (Colloids of Soil)
土壤胶体微粒内部一般带负电荷，形 成一个负离子层（决定电位离子层），其 外部由于电性吸引而形成一个正离子层 （反离子层或扩散层），即合称双电层。
21
（３）土壤胶体的凝聚性和分散性
由于胶体的比表面和表面能都很大，为减 小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势， 这就是胶体的凝聚性。
由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相 互排斥，具有分散性，负电荷越多，负的电动 电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强；
22
土壤胶体的凝聚性主要取决于其电动电 位的大小和扩散层的厚度；
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影响阳离子交换吸附的因素： 阳离子 (电荷数,离子半径,水化程度) 土壤（胶体,颗粒, SiO2/R2O3、pH等）
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不同土壤的阳离子交换量不同：
（1）不同种类的胶体的阳离子交换量顺序 有机胶体 > 蒙脱石 > 水化云母 > 高岭土 > 水合氧化铁、铝
（2）土壤质地越细，阳离子交换量越高； （3）土壤胶体中SiO2/R2O3比值越大，阳离子交换量越高； （4）pH值下降，阳离子交换量降低。
此外，土壤溶液中的电解质和 pH 值也 有影响。常见阳离子凝聚力的强弱顺序：
N K a N 4 H H M 2 C 2 g A a 3 F l3 e
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2、 土壤胶体的离子交换吸附
离子交换（或代换）：土壤胶体扩散层中的补
偿离子，可以和溶液中相同电荷的离子以离子价 为依据作等价交换。
第四章 土壤环境化学
(Soil Environmental Chemistry)
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本章重点： １、土壤的组成与性质； ２、污染物质在土壤—植物体系中的迁 移和它的作用机制； ３、主要农药在土壤中的迁移、转化和 归趋。
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土壤是自然环境要素的重要组成 之一，它是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，称作土壤圈。
13
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15
２、各粒级的主要矿物成分和理化特性
由于各种矿物抵抗风化的能力不同，它们 经受风化后，在各粒级中分布的多少也不相同。
矿物的粒级不同，其化学成分有较大的差异。
16
３、土壤质地分类及其特性
(Quality Classification of Soil and Characteristic) 由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤
27Fra Baidu bibliotek
阳离子交换量
（Cation Exchange Capacity ,CEC）
CEC表示每千克干土中所含全部阳离子的总量， 是表示土壤吸附性质的重要指标。 单位：厘摩尔/每千克土 (cmol/kg) 测定：用Ca2+作指示剂，Ba2+作萃取剂，原子吸收 分光光度法测定。
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：
原生矿物 次生矿物
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。
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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2．土壤有机质(Soil Organic Matter，SOM)
土壤还具有同化和代谢外界进入 土壤的物质能力，所以土壤又是保护 环境的重要净化剂，这就是土壤的两 个重要的功能。
3
全球范围的土壤环境问题
(Environmental Problem in Soil)
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
4
第一节 土壤的组成和性质