环境化学 大气 水 土壤 环境PPT课件

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
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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)
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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。
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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
离子交换作用包括阳离子交换吸附和阴离子 交换吸附。
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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。
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。
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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。
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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。
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
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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。
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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。
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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。
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。
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)
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。
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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）
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。
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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。
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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
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第一节 土壤的组成和性质
第四onmental 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。
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（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；
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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；