第七章-铝在土壤中化学行为
铝在土壤中的化学行为
铝在土壤中的化学行为铝是一种常见的金属元素，它在土壤中的化学行为具有一定的特点和影响。
本文将从铝的形态、作用机制和影响因素等方面探讨铝在土壤中的化学行为。
1. 铝的形态铝在土壤中以不同形态存在，主要有可交换态铝、水溶态铝和固相态铝。
可交换态铝是指与土壤颗粒表面结合较弱的铝离子，容易与土壤溶液中其他离子发生交换反应。
水溶态铝是指溶解在土壤水溶液中的铝离子，其浓度决定了土壤中铝的毒性。
固相态铝是指与土壤颗粒结合较稳定的铝化合物，如铝氧化物和铝矽酸盐等。
2. 铝的作用机制铝在土壤中的化学行为主要通过以下几种机制影响土壤的性质和植物的生长：(1) 水解作用：铝离子在土壤溶液中发生水解反应，生成氢氧化铝及其多聚体，使土壤溶液的pH值降低。
(2) 离子交换作用：可交换态铝与土壤颗粒表面的其他离子发生交换反应，导致土壤负荷增加。
(3) 毒害作用：水溶态铝可以直接毒害植物根系，抑制植物的生长和养分吸收。
(4) 土壤结构破坏：铝与土壤颗粒结合形成固相态铝化合物，使土壤颗粒结构疏松，导致土壤质地变差。
3. 铝的影响因素铝在土壤中的化学行为受到多个因素的影响，主要包括土壤pH值、有机质含量、土壤类型和水分状况等。
(1) 土壤pH值：土壤pH值是影响铝形态和毒性的重要因素。
酸性土壤中铝的含量较高，容易形成水溶态铝。
(2) 有机质含量：有机质能够与铝形成螯合物，减少水溶态铝的浓度，降低铝的毒性。
(3) 土壤类型：不同土壤类型中的铝含量和形态有所不同，影响了铝的活性和毒性。
(4) 水分状况：水分状况对土壤中铝形态的转化和迁移有一定的影响，过湿或过干条件下铝的毒性可能增强。
铝在土壤中的化学行为是一个复杂的过程，涉及铝的形态转化、作用机制和影响因素等方面。
了解铝在土壤中的化学行为对于合理利用土壤资源、保护环境和提高农作物产量具有重要意义。
7 土壤胶体化学和表面反应
Soil colloid and Ion Exchange
第一节 土壤胶体 soil colloid
一.土壤胶体概念（soil colloid）
（一）分散系统（分散体系） 分散体系是由两种或两种以上物质组成的，一种物质呈连续分 布状态，量相对也比较大，称为分散介质(分散剂）；另一种物质分 子不连续，量也比较小，称为分散相（质）。分散相如果与分散介 质之间没有明显物理界面，分散体系称为溶液，若果分散介质与分 散相有明显的物理界面，叫做悬浮液（粗分散体系）。当分散相介 于二者之间时，构成了相对稳定的体系，叫做胶体系统。 土壤本身就是一个复杂的 The soil contains minute particles called soil colloids. They are smaller than one hundredth-thousand of a millimeter. Soil colloids are thin and disc-like. There are mineral as well as organic soil colloids. Mineral colloids are usually found to be fine particles of clay minerals.
Isomorphic substitution is the replacement of one atom by another of similar size in a crystal lattice without disrupting or changing the crystal structure of the mineral , either in the tetrahedral or octahedral layer. Excess negative charge also occurs when octahedrally coordinated divalent cations such as Mg(II) or Fe(II) substitute for Al(III) in the octahedral layer. Isomorphic substitution that does not give rise to charge is Fe(III) substituting for Al in the octahedral layer. This is because both cations have a charge of +3.
第七章 生物地球化学循环(一)
第7章生物地球化学循环第1节土壤的组成第2节土壤的性质第3节物质循环与土壤形成第4节土壤分类与土壤类型第4节生态系统的组成与结构第6节生态系统的能量流动第7节生态系统的物质循环第8节地球上的生态系统引子：生物地球化学循环概述一、何谓生物地球化学循环？1.概念：生命有机体及其产物与周围环境之间反复不断进行的物质和能量的交换过程。
2.过程：物能的吸收-同化-排放-分解-归还-流失3.性质：非封闭的循环（进入土壤、岩层、海底）4.主体：生物和土壤5.循环的介质：水和大气二、人类对生物地球化学循环的影响1.大气、水体、土壤的污染2.污染物质的迁移、转化和集散3.对人类健康的威胁第1节土壤的组成引言：土壤与土壤肥力1. 土壤：在陆地表层和浅水域底部、由有机和无机物质组成、具有肥力、能生长植物的疏松层。
2.土壤的本质是肥力，指土壤中水、热、气、肥（养分）周期性动态达到稳、匀、足、适地满足植物需求的能力。
3. 土壤是一种类生物体代谢和调节功能比生物弱（如温度）不具有生长、发育和繁殖的功能不具有功能各异的器官一、土壤的无机组成1. 原生矿物：在物理风化过程中产生的未改变化学成分和结晶构造的造岩矿物。
土壤中各种化学元素的最初来源；土壤矿物质的粗质部分；经化学风化分解后，才能释放并供给植物生长所需养分。
2. 次生矿物：岩石在化学风化过程中新生成的土壤矿物，如粘土矿物。
土壤矿物质中最细小的部分；具有吸附保存呈离子态养分的能力，使土壤具有一定的保肥性。
二、土壤的有机组成1.原始组织：包括高等植物未分解的根、茎、叶；动物分解原始植物组织，向土壤提供的排泄物和死亡之后的尸体等。
土壤有机部分的最初来源2.腐殖质：有机组织经由微生物合成的新化合物，或者由原始植物组织变化而成的、比较稳定的分解产物，呈黑色或棕色，性质上为胶体状（颗粒直径<1μm）。
具有极强的吸持水分和养分离子的能力，少量的腐殖质就能显著提高土壤的生产力。
土壤中生活的重要生物类群三、土壤水分1.土壤水分通常是以溶液的形式存在的。
第七章 土壤胶体和土壤交换性.
全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第七章土壤胶体和土壤交换性第一节土壤胶体一、概念土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm或0.002mm的土壤微粒。
目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。
这是因为胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。
没有截然划分的界限。
土壤胶体的成分比较复杂，按化学成分和来源，可分无机胶体、有机胶体和有机无机复合胶体三类。
土壤胶体的一系列性质的表现都是由于具有巨大的比表面和带有电荷的原因。
二、几种主要的胶体类型（一）土壤无机胶体土壤无机胶体存在于极微细的土壤粘粒部分。
包括成分较简单的次生含水氧化铁、含水氧化铝、含水氧化硅等，以及成分较复杂的结晶层状次生铝硅酸盐类（即粘土矿物）。
1、含水氧化硅胶体其分子式为SiO2•H2O或H2SiO3。
在一般情况下，含水氧化硅的外层分子发生解离，解离出H+，而把HSiO3-或SiO32-留在胶核表面，组成决定电位离子层，使胶粒带负电。
土壤反应越偏碱性，硅酸的解离度也越大，所带的负电荷也越多。
2 、含水氧化铁、铝胶体此类胶体包括褐铁矿（2Fe2O3•3H2O）、水赤铁矿（3Fe2O3•H2O）、针铁矿（Fe2O3•H20）、水铝矿（Al2O3•H2O）、三水铝矿（Al2O3•3H2O）等晶质矿物和氢氧化铁[Fe(OH)3]、氢氧化铝[Al(OH)3]等非晶质矿物。
这些矿物都是铝硅酸盐深度风化的产物，均为两性胶体，其电荷随土壤溶液酸碱反应的变化而变化。
当环境反应在它的等电点的酸性方面时，它带正电；反应在等电点的碱性方面时，它带负电。
纯净的氢氧化铁的等电点为pH7.1，氢氧化铝等电点为pH8.1。
所以它们在大多数酸性或中性土壤中都带正电荷。
但土壤中氢氧化铁、氢氧化铝胶体都覆被有机胶体。
因此，测定这些胶体的等电点时，其pH值都大大低于纯净氢氧化铁、铝的等电点。
未经去除腐殖质的砖红壤胶体的等电点大约在pH4~5之间。
铁铝氧化物常以胶膜状态包被土壤颗粒，使其成为稳定性很强的土壤结构。
第七章-土壤污染及其防治
第七章土壤污染及其防治土壤作为独立的自然体，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。
土壤生态系统的组成成分土壤生态系统与其他自然生态系统的组成一样，主要成分为：生命有机体部分，即植物和土壤微生物等；非生命无机环境部分，即太阳光、能、大气、母质、地表形态及土壤矿物质、水分和空气等。
土壤生态系统结构达到稳定的土壤生态系统具有一定的结构特征，即土壤生态系统的垂直结构和水平结构。
垂直结构一般由以下三个主要层次构成：⑴ 地上生物群体；⑵ 土被生物群落；⑶ 土被底层与风化壳生物群体层。
土壤环境的物质组成土壤环境是由固相、液相和气相三相物质组成的多相分散体系。
固相物质包括土壤矿物质和有机体(动植物残体及其转化物、土壤动物及微生物)等物质。
固体物质之间是形状、大小不同的孔隙，在孔隙中存在着液相物质(水溶液)和气相物质(空气)。
三相物质所占土壤容积比例因土壤类型不同而异。
通常，固相物质约占土壤总容积的50%，液相和气相之和约占50%。
土壤结构土壤固相物质很少呈单粒，多以不同形状的结构体存在。
土壤结构性是指土壤结构体的类型、数量、排列方式、孔隙状况及稳定性的综合特性。
近年来研究表明，土壤孔隙是土壤结构优劣的重要指标。
土壤环境结构土壤的环境结构是指土壤作为一环境系统的整体组成与结构而言，也指组成土壤各土层的固、液、气三相物质的比例、结构与组成，以及构成单个土体的三维层次构型而言。
换句话说，土壤环境是由不同数量、性质和排列发生土层组合构成的。
土壤环境的基本特点1．土壤环境的物理学特性及其对污染物迁移的影响（1）土壤孔性与污染物的迁移（2）土壤质地与污染物的转化2．土壤环境中的胶体物质对环境的影响3．土壤环境中的络合－螯合平衡体系4．土壤环境中的氧化还原平衡体系5．土壤的酸碱平衡体系6．土壤环境中的生物体系土壤微生物是污染的“清洁工”。
土壤微生物参与污染物的转化，在土壤自净过程及减轻污染物危害方面起着重要作用。
农化分析 第七章 - 土壤微量元素
趁热观察，凹形，表面均匀一致，无气泡和不熔物
趁热，坩埚钳夹住、转动，使熔融物凝固在壁上，仅留少量在底部
（2）溶液中B的测定
滤液（<1mg）1 ml 于瓷蒸发皿中 姜黄素-草酸溶液4ml 55±3℃水浴蒸干，继续蒸干15min，蒸发过程显色 冷却至室温，加入95%乙醇20ml溶解残渣 干滤纸过滤，1cm比色杯550nm比色，乙醇做空白调零 如果吸收值过大，乙醇稀释后比色，或改为580、600nm比色 同法作标线
1970年代，Goldman等（1975）进一步改进为醋酸介 质姜黄素法，测定灵敏度进一步提高。与醌类显色剂不同， 姜黄素中的发色基团是苯烯酮。
次甲基蓝与BF形成络合物，用二氯乙烷萃取后比色， 其中的发色基材为次甲基蓝的醌结构。
1970年代以来，将甲亚胺法加以改进用于测定土壤和 植物中的硼。该方法是显色原理是H酸与水杨醛通过Schiff 反应生成甲亚胺后与硼生成桔黄色的络合物。
趁热观察，凹形，表面均匀一致，无气泡和不熔物
趁热，坩埚钳夹住、转动，使熔融物凝固在壁上，仅留少量在底部
（2）溶液中B的测定
滤液（2.5-20mg）于25ml容量瓶 乙酸铵10ml，甲亚胺5ml 同法作标线
23℃左右，显色2h，420nm比色，4h内颜色稳定
主要干扰物：F(5 g/L), Al(3g/L), Fe(10mg/L), Cu(2.5g/L)，Si；F、Al、
萃取等原因，空白值较高。
测B的比色方法 水溶液中显色法
硼与某些有机溶剂能在水溶液中显色，其操作简便更
适宜于自动化分析，近年来得到较多的研究和应用。其缺 点是方法的灵敏度稍低，干扰的因素也较多，如甲亚胺 (Azomethine-H)法、茜素-S法等。0.05 mg L-1
7第七章 土壤阳离子交换性能的分析
（2）
第二步进行完后：
Na+交换NH4+，查NH4+ ：确保NaCl把交换到soil上的NH4+都 洗下来。
蒸馏滴定法测铵
P156 （GB7863-87国标法）
用水将土洗入开氏瓶， 加固体MgO蒸馏，定氮。
×
操作步骤：P157-158 计算：P158 注释：P158
问题讨论：
1.NH4OAc只适合中/酸性土壤，注意施用石灰混合不匀的中酸性 耕地不能用此法。（用1:3HCl检验石灰反应）
（5）EDTA—铵盐快速法（中性、酸性、石灰性土壤都适用）
0.5M EDTA和1N NH4OAc配合液作交换剂 ，EDTA与阳离 子(Ca、Mg)形成络合物，NH4+再代换。
二、CEC的测定（NH4OAc淋洗法）
原理：
第一步进行完后：
NH4+交换，查Ca2+：确保所有交换 性阳离子已被置换完全； 乙醇洗余NH4+ ，查NH4+：确保乙醇 把多余的NH4OAc淋洗液去除完； （1）
洗交换剂
CH3COONH4
NaCl
4.CEC测定的方法
（1）总和法：
把K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 、H+ 、Al3+相加，其中H+ 和Al3+测交 换性酸得到。 ※重点掌握 （2）NH4OAc法（适用于中性、酸性soil）
第7章―土壤污染及其防治技术PPT课件
（1）无机污染物 重金属、放射性物质、氟、酸、碱，等。
（2）有机污染物 人工合成农药、酚类物质、氰化物、石油、洗
涤剂、有害微生物、高浓度耗氧有机物等。
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5. 土壤污染源
根据人为污染源来源的不同分为以下三类 （1）工业污染源：工矿企业排放的含重金属废水、
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（2）土壤微生物：土壤形成和发育(地衣)；元 素循环；土壤质地改良；食物链组成…...。 细菌、真菌、放线菌、病毒、支原体、衣原 体、藻类、大型真菌
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❖ （3）植物根系：改善土壤质地；防止养分流 失；加大土壤（微）生物群落酶活作用。
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二、土壤的自净作用
1.土壤自净：
指在自然因素的作用下，通过自身的作用，使污染 物在土壤中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。
废渣、废气。属于点污染源。
（2）农业污染源：施入土壤的杀虫剂、化学农药 （As）、化肥，残留于土壤中的农用地膜等。
（3）生物污染源：含致病的病原微生物、寄生虫等 的生活污水、医疗污水、垃圾，以及被病原菌污染 的河水等。
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四、土壤重金属污染
1. 土壤重金属污染来源 （1）工矿业生产及其“三废”排放 （2）化肥与农药 （3）日常生活产生 （4）大气沉降
❖ 植物修复具体的方法归纳起来主要有3 种: （1）植物提取; （2）植物固定; （3） 植物挥发。
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五、化学农药污染
1. 我国农药使用中存在问题
（1）使用技术落后； （2）农药使用的品种结构不合理； （3）农药质量问题较突出； （4）缺乏农药安全性评价。
农药污染主要类型：有机农药污染、无机
农药污染和农药残留污染。
土壤中铝与各类型表面的吸附及释放机理的研究进展
江西农业学报 2006,18(3):137～141Acta Agriculturae J iangxi土壤中铝与各类型表面的吸附及释放机理的研究进展陈小丽(广东海洋大学农学院,广东湛江524088)摘 要:综述了土壤中铝与各类型表面的吸附反应、铝的吸附对土壤和粘土矿物化学和物理性质的影响、以及土壤中铝的释放过程和机理。
关键词:土壤;铝;表面;吸附;释放机理中图分类号:S153.61 文献标识码:A 文章编号:1001-8581(2006)03-0137-05Advances i n M echan is m of Absorpti on and Relea se betweenA lu m i n i u m and D i fferen t Types of Surface i n So ilCHE N Xiao-li(College of Agr ono my,Guangdong Ocean University,Zhanjiang524088,China) Abstract:Advances in ads or p ti on reacti on bet w een alu m iniu m and different types of s oil surface,the effects of alu m iniu m abs or p ti on on the che m ical and physical p r operties of s oil and clay m inerals,and the release course and mechanis m of alu m iniu m in s oil were su mmarized.Key words:S oil;A lu m iniu m;Surface;Abs or p ti on;Mechanis m of release土壤中铝的吸附与释放机理与土壤的酸度及其形成原因密切相关,在我国南方地区广泛分布着可变电荷土壤的红壤、砖红壤和赤红壤等酸性土壤,这类土壤主要分布于热带和亚热带地区,其有机质分解和盐基离子淋溶过程较为强烈,决定了这类土壤缓冲外源性H+离子主要靠含铝矿物的溶解,从而也导致了该地区土壤中铝的环境问题较为突出,已经成为这些地区农业生产的主要障碍。
第七章土壤污染及其防治(教案
第七章土壤污染及其防治(教案一、教学内容1. 土壤污染的类型及成因2. 土壤污染对人体健康的影响3. 土壤污染防治技术及措施二、教学目标1. 理解土壤污染的类型、成因及对人类健康的影响。
2. 掌握土壤污染防治的基本技术和措施。
3. 培养学生的环保意识，提高他们对土壤污染问题的关注。
三、教学难点与重点重点：土壤污染的类型、成因及防治技术。
难点：土壤污染对人体健康的影响及土壤污染防治措施的实践应用。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体设备、黑板、粉笔、土壤污染案例资料。
2. 学具：笔记本、教材、土壤污染防治技术相关资料。
五、教学过程1. 导入：通过展示土壤污染的实际案例，引发学生对土壤污染问题的关注。
2. 知识讲解：（1）讲解土壤污染的类型及成因，让学生了解土壤污染的基本情况。
（2）分析土壤污染对人体健康的影响，提高学生的环保意识。
（3）介绍土壤污染防治技术及措施，引导学生掌握防治方法。
3. 例题讲解：分析典型土壤污染案例，讲解防治方法的应用。
4. 随堂练习：让学生针对所学内容进行练习，巩固知识点。
5. 课堂讨论：分组讨论土壤污染防治的实际应用，培养学生的团队协作能力。
六、板书设计1. 土壤污染类型及成因2. 土壤污染对人体健康的影响3. 土壤污染防治技术及措施七、作业设计1. 作业题目：结合所学内容，谈谈你对我国土壤污染防治的建议。
答案要点：（1）加强土壤污染防治法律法规的制定和实施。
（2）提高土壤污染监测和预警能力。
（3）推广土壤污染防治技术，加大治理力度。
（4）加强环保宣传教育，提高公众环保意识。
2. 课后拓展：了解国内外土壤污染防治的成功案例，分析其经验教训。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解、讨论、练习等方式，让学生了解了土壤污染的类型、成因、危害及防治方法。
课后，教师应关注学生对知识点的掌握情况，及时进行课后反思，调整教学方法，提高教学效果。
同时，鼓励学生关注土壤污染防治的实践应用，提高他们的环保意识。
农综一土壤学复习资料提纲
南农专硕农综一考研土壤学复习资料部分第一章土壤矿物质1、层状硅酸盐粘土矿物种类及一般特性1）高岭组：1：1型的晶层结构、非膨胀性、电荷数量少、胶体特性较弱2）蒙蛭组：2：1型的晶层结构、张缩性大、电荷数量大、胶体特性突出3）水化云母组：2：1型的晶层结构、非膨胀性、电荷数量较大、胶体特性一般4）绿泥石组：2：1：1型的晶层结构、同晶替代较普遍、颗粒较小2、非硅酸盐粘土矿物种类1）氧化铁：针铁矿、赤铁矿2）氧化铝：三水铝石3）氧化硅4）水铝英石3、我国土壤粘土矿物的分布规律1）水云母区：包括新疆、内蒙古高原西部、柴达木盆地、青藏高原大部2）水云母—蒙脱石区：包括内蒙古高原东部、大小兴安岭、长白山地、东北平原大部3）水云母—蛭石区：包括青藏高原东南边缘山地、黄土高原、华北平原4）水云母—蛭石—高岭区：包括秦岭山地和长江中下游平原，为一狭长的过渡地带5）蛭石—高岭区：包括四川平原、云贵高原、喜马拉雅山东南端6）高岭—水云母区：包括浙、闽、湘、赣大部和粤、桂北部7）高岭区：包括贵州南部，闽、粤东南沿海，南海诸岛及台湾第二章土壤有机质1、土壤有机质的来源1）高等植物的根系、残茬、根系分泌物2）动植物残体3）土壤中的微生物4）工业和生活废水，废渣，微生物制品，施用的有机肥农药等有机物2、有机质的三种形态1）新鲜有机质（未分解有机质）2）半分解有机质3）腐殖质3、有机质对植物生长的作用1）提供植物需要的养分，是土壤养分的主要来源2）促进土壤团粒结构的形成，改善土壤物理性质3）提高土壤的保水保肥能力，增强对酸碱度变化的缓冲性能4）腐殖质具有生理活性，能促进作物生长发育5）腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤污染4、有机质的积累和调控1）种植绿肥，增施有机肥料2）秸秆还田，轮作倒茬3）调节土壤水热状况5、腐殖质分解和转化过程1）腐殖质经过物理化学作用和生物降解，使其方向结构核心与其复合的简单有机物分离，或是整个复合体解体。
第七章土壤污染及其防治(精品教案
第七章土壤污染及其防治(精品教案一、教学内容本节课选自教材第七章，主题为“土壤污染及其防治”。
详细内容包括：土壤污染的定义、来源及分类；土壤污染的主要污染物及其危害；土壤污染的防治技术及措施；我国土壤污染防治政策及实践案例。
二、教学目标1. 让学生了解土壤污染的概念、来源、分类及危害，提高环保意识。
2. 使学生掌握土壤污染防治的基本技术及措施，培养解决实际问题的能力。
3. 通过案例分析，让学生了解我国土壤污染防治的政策及实践，增强国家认同感。
三、教学难点与重点教学难点：土壤污染的防治技术及措施。
教学重点：土壤污染的概念、来源、分类及危害；我国土壤污染防治政策。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
2. 学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 导入新课利用多媒体展示土壤污染的图片，引导学生关注土壤污染问题。
2. 知识讲解（1）土壤污染的概念、来源、分类及危害。
（2）土壤污染防治技术及措施。
（3）我国土壤污染防治政策及实践案例。
3. 例题讲解（1）简述土壤污染的概念及其来源。
（2）列举三种土壤污染防治技术。
4. 随堂练习（1）判断题：土壤污染只会影响农作物产量。
（错）5. 实践情景引入让学生讨论如何在自己的家乡防治土壤污染，并提出具体措施。
六、板书设计1. 土壤污染概念、来源、分类及危害。
2. 土壤污染防治技术及措施。
3. 我国土壤污染防治政策及实践案例。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述土壤污染的概念、来源、分类及危害。
（2）列举三种土壤污染防治技术，并简要说明其原理。
2. 答案：（1）见教材第七章相关内容。
（2）见教材第七章相关内容。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解、例题、实践情景引入等环节，让学生对土壤污染及其防治有了更深入的了解。
课后反思如下：1. 加强课堂互动，提高学生参与度。
2. 结合生活实际，让学生更好地理解土壤污染防治的重要性。
拓展延伸：1. 深入研究我国土壤污染防治政策，了解其发展历程。
第七章 铝在土壤中化学行为
2.有机酸和无机酸对活化Al的交互作用
酸沉降和土壤有机酸是铝活化的主要机制，但两 者活化铝的能力不同，在相同浓度条件下，活化铝的 能力依次为配位有机酸（如草酸、柠檬酸）>硫酸≈硝 酸>非配位有机酸（如乳酸等）（图7-7）
酸沉降中无机酸进入土壤后，与有机酸发生交互作用， 其活化的铝不是无机酸和有机酸单独活化铝的简单数学加 和，两者之间存在着交互作用。其交互作用的大小，取决 于有机酸种类、浓度，以及土壤类型、层次。
1.土壤溶液中铝离子形态分布
土壤溶液中Al离子的形态分布主要根据铝的各种形态 的化学稳定性及分子量的不同，用定时比色法、离子交换 法、过滤法等进行分离鉴定（分析途径），或是先确定溶 液中各种阴离子配体的种类和浓度，应用化学平衡模式计 算铝离子的形态分布（计算途径）。 A. 分析途径
① 依据配合剂与可溶性铝的反应速度进行土壤溶液中铝的 形态区分。
石(Al2O3· 3H2O)和氢氧化铝(Al2O3· nH2O) 。
土壤酸度的变化易引起有机态铝的分解，图7-1（A） 表明酸性土壤有效铝主要以有机结合态存在，长期使用 酸性肥料，有可能增加了土壤酸度，从而改变土壤铝化 学行为，使土壤中各形态铝进行再分配。
酸处理土壤导致各形态铝含量下降，有机态铝与无 机态铝的溶解度差别很大，有机结合态占所释放到溶液 铝总铝量的80％以上。图7-1（B）
4.铝毒指数
土壤溶液中的钙铝比（Ca/Al）能较好地反映根系吸收 点上钙、铝之间的竞争关系，是评价铝毒性的良好指标之 一。Ca/Al<1或Ca/Al<2，作物表现出中毒症状；Ca/Al＝ 0.2时，作物根系完全坏死。但这种方法没有考虑到其他阳 离子，也不能反映其他铝离子配合物的存在。 为了充分考虑土壤溶液中存在的其他铝离子配合物， 有人提出铝毒指数（ATI）来评价土壤中铝的毒性。 ATI＝9(Al3+) + 4(AlOH2+) +
第七章铝在土壤中化学行为
第一节 铝的形态
土壤铝化学是一个非常复杂的问题，它包括土壤固相铝 和溶液中的铝两部分。
一、土壤固相铝的形态及其化学性质
铝是地壳中最丰富的元素，约占地壳组成的8％。铝也是 土壤中大量存在的一种元素，它主要存在于土壤固相部分， 以铝硅酸盐、铝氧化物和铝的氢氧化物形态存在。
1.土壤铝的分级法
2.土壤固相铝的形态
1.土壤溶液中铝离子形态分布
土壤溶液中Al离子的形态分布主要根据铝的各种形态 的化学稳定性及分子量的不同，用定时比色法、离子交换 法、过滤法等进行分离鉴定（分析途径），或是先确定溶 液中各种阴离子配体的种类和浓度，应用化学平衡模式计 算铝离子的形态分布（计算途径）。
A. 分析途径
① 依据配合剂与可溶性铝的反应速度进行土壤溶液中铝的 形态区分。
NH4+ + 2O2
2H+ + NO3- + H2O
土壤酸化程度随N肥品种而异，大体上硫酸铵>尿素> 硝酸态肥（表7-5） 。
土壤不同在施用同类化学氮肥时土壤酸化程度也不相 同，水稻土具有较大的酸性缓冲力而红壤则较弱。
上图比较了作物栽培、土地利用方式、施肥历史不同 情况下，肥料施用与土壤活性Al之间的关系。
除了分泌H+以外，根系在逆境下，如缺磷，会分泌 出柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸等有机酸，它们大部分 被土壤所吸附，或与固相铝作用，少部分与在根内自由空 间中的Al迅速反应形成有机结合态铝。
第三节 土壤铝的迁移与环境
土壤固相铝主要通过与有机质的配位作用而溶出进入 土壤水中，并随土壤含水量的变化形成径流或壤中流向内 外环境迁移。
铝在酸性pH下对植物根系作 用的主要部位是根尖分生组织细 胞。
毒害性铝的含量随添加的 Al量增加明显增加。
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4.铝毒指数
土壤溶液中的钙铝比（Ca/Al）能较好地反映根系吸收 点上钙、铝之间的竞争关系，是评价铝毒性的良好指标之 一。Ca/Al<1或Ca/Al<2，作物表现出中毒症状；Ca/Al＝ 0.2时，作物根系完全坏死。但这种方法没有考虑到其他阳 离子，也不能反映其他铝离子配合物的存在。
为了充分考虑土壤溶液中存在的其他铝离子配合物， 有人提出铝毒指数（ATI）来评价土壤中铝的毒性。
1.土壤溶液中铝离子形态分布
土壤溶液中Al离子的形态分布主要根据铝的各种形态 的化学稳定性及分子量的不同，用定时比色法、离子交换 法、过滤法等进行分离鉴定（分析途径），或是先确定溶 液中各种阴离子配体的种类和浓度，应用化学平衡模式计 算铝离子的形态分布（计算途径）。
A. 分析途径
① 依据配合剂与可溶性铝的反应速度进行土壤溶液中铝的 形态区分。
多呈胶体状态。广泛分布于酸性土壤的表土中。
④ 含水氧化铝和氢氧化铝：主要指土壤中存在的三水铝
石(Al2O3·3H2O)和氢氧化铝(Al2O3·nH2O) 。
土壤酸度的变化易引起有机态铝的分解，图7-1（A） 表明酸性土壤有效铝主要以有机结合态存在，长期使用 酸性肥料，有可能增加了土壤酸度，从而改变土壤铝化 学行为，使土壤中各形态铝进行再分配。
在土壤学上对土壤铝毒的诊断，早期主要根据土壤化学 性质的测定，如pH、代换性铝和土壤铝的饱和度，但都不 够可靠；继后转向用化学提取剂划分土壤铝的形态，但这 些提取剂提取的土壤铝量，除个别外与植物生长的相关性 并不密切。近年，集中于水溶性铝，即土壤溶液中铝离子 的形态分布以及铝毒的生物鉴定，企图检出铝的毒害形态。
第一节 铝的形态
土壤铝化学是一个非常复杂的问题，它包括土壤固相 铝和溶液中的铝两部分。
一、土壤固相铝的形态及其化学性质
铝是地壳中最丰富的元素，约占地壳组成的8％。铝 也是土壤中大量存在的一种元素，它主要存在于土壤固相 部分，以铝硅酸盐、铝氧化物和铝的氢氧化物形态存在。
1.土壤铝的分级法
2.土壤固相铝的形态
lgK0 -5.02 -9.30 -14.99 -23.33
铝的各种水解产物的数量 和分布随溶液的pH而变化
游离Al3+是较毒的，在其 活度<1umol/L时就可引起 某些植物的铝毒。
② 多核羟基铝:单核羟基铝可进一步聚合成各种多核物种， 多核羟基铝的形成主要决定于铝的浓度及其碱度（Al/OH 摩尔比），其生物毒性大于游离Al3+。
② 用阳离子交换树脂将不带电荷的有机铝与带电荷的无机 铝区分开来。
③ 用过滤法区分胶体铝和溶液中铝。
④ 以F-电位法区分溶液中无机和有机铝的各种形态。举例 ⑤ 用离子层析仪法进行铝的形态区分。
B. 计算途径
① 单组分质量平衡方程，用连续逼近法求解。 ② 多组分质量平衡方程，用计算机求解。举例
表7-2是用F-电位法研究大麦根际土壤中铝离子形态分布 及其生物毒性的结果（宜家祥，1995）
土壤环境化学
第七章 铝的土壤过程与环境质量
主要内容
第一节 铝的形态
一、土壤固相铝的形态及其化学性质 二、土壤溶液中铝离子的形态及其相对毒性
第二节 土壤酸化与铝的溶出
一、酸沉降引起土壤酸化与铝的溶出 二、有机酸引起的土壤铝的活化 三、施肥、种植与铝的溶出
第三节 土壤铝的迁移与环境
一、土壤铝的迁移 二、土壤铝毒与植物生长
① 交换态铝：土壤黏粒表面以静电引力吸附又能被中性盐
（如KCl或BaCl2）的阳离子所置换的铝，对生物的危害性 很大。
② 羟基铝聚合物：位于膨胀性层状矿物层间或以胶膜形式
存在于矿物表面和边缘的带不同正电荷的聚合铝离子。广 泛分布于土壤中。
③ 有机配合铝：与大分子(分子量>1000)腐殖质相螯合的铝，
3.铝毒的生物鉴定法
① 水培试验法
铝的毒害形态的直接鉴定均采用水培试验法进行。供 给不同的铝源和水平以及调节溶液的pH等以形成铝的各 种形态或保持Al3+的浓度不变改变某些无机配合态的浓度。 供试作物则选择铝敏感或耐铝的不同品种，生长一定时间 后，依据根的相对生长百分率来评判对（％）＝
Al处理溶液的根长 对照溶液的根长
×100
② 快速土培法
如果着眼点仅在于快速筛选出铝毒土则可采用4d的 土培试验法。把待检土壤和对照土壤（无铝毒且钙充足 的土壤）置于塑料杯中，种上已发芽的种子放于自然光 或人工光下， 4d后测量根长，以相对根长来划分，如 （85％～100％）为无毒， （40％～56％）为中毒， （18％～29％）而为剧毒。
酸处理土壤导致各形态铝含量下降，有机态铝与无 机态铝的溶解度差别很大，有机结合态占所释放到溶液 铝总铝量的80％以上。图7-1（B）
二、土壤溶液中铝离子的形态及其相对毒性
土壤固相铝藉溶解和阳离子交换作用进入土壤溶液之中， 进入的铝能与溶液中的许多无机和有机配体形成配合物， 通常为“混合配体”混合物。土壤溶液中可溶性总铝浓度 约为10-5mol/L。这些铝能被植物所吸收的机理，或许是通 过胞吞作用或与运铁蛋白相结合而进入根的细胞之中，但 不同形态的铝吸入通量各不相同，因而其相对毒性不同。
ATI＝9(Al3+)
+
4(Ca2+) + 4(Mg2+) 4(AlOH2+) + (Al(OH)2+)
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2.土壤溶液中铝离子形态
① 游离Al3+与单核羟基铝
溶液中的三价铝离子通常以水合Al(H2O) 3+形态 存在，水溶液中Al3+极易发生水解，即使在低pH下也 是如此，水解过程会产生氢离子。
水解反应：
Al3+ + H2O = Al(OH)2+ + H＋ Al3+ + 2H2O = Al(OH)2+ + 2H＋ Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H＋ Al3+ + 4H2O = Al(OH)4- + 4H＋
③ Al－F配合物：F离子对铝有很强的亲和力，易行成Al－ F 配合物，是底层土壤的主要铝离子化合物，对植物有一定 毒性。
④ Al－SO4配合物：在土壤中稳定性不如Al－ F配合物，一 般认为低毒。
⑤ 有机结合态铝：有机阴离子与溶液中铝形成稳定的有机铝 配合物，占可溶性总铝的80％以上，易迁移，对作物无毒。