环境科学概论第四章土壤环境黄荣华PPT课件
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4.1.4 土壤的性质
1.土壤是一个多相的疏松多孔体 土壤中的腐殖质和粘粒通过Ca2+ 、Mg2+联接作用形成微
团粒，继而形成团粒结构，在团粒结构内部具有较多的毛细 管空隙，而在团粒和团粒之间具有较大的非毛细管空隙，这 些构成空气和水分的通道。 2.土壤胶体及其吸附特性
土壤胶体是土壤中颗粒直径小于1微米或2微米的微细固 体颗粒，是由矿物质微粒、腐殖质、铝、铁、锰、硅和含水 氧化物组成。
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吸附作用是使许多金属离子和分子从不饱和溶液中转 入固相的主要途径。
土壤胶体对重金属粒子的吸附作用具有双重效果，一 是使它们不易被植物吸收，暂时退出生物圈的小循环；另 一方面却使它们长期滞留在农田内，并随时间的推移而富 集，很难让它们通过地下渗水、水田放水等途径离开土壤， 最终还是只有让植物吸收，危及生物圈。
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3.土壤酸碱性和土壤缓冲性 （1）土壤酸碱性的产生 ①土壤酸性的产生主要有以下几个途径：
首先，植物根系活动以及土壤中有机质的分解产生的 有机酸和大量的CO2，以及某些微生物产生的矿质酸， 都是土壤溶液中H+的来源；
其次，当土壤胶体上吸附的H+达到一定的数量后，粘 粒矿物的晶格遭到破坏，使粘粒矿物中的铝被溶解出来， 溶液中出现了活性铝，水解后释放出H+ ；
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次生矿物 大多数是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，
其化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。 土壤中次生矿百度文库可分为：简单盐类、三氧化物类和
次生铝硅酸盐类。 (1)简单盐类
如方解石(CaCO3)、白云石(Ca、Mg（CO3）2)、石 膏(CaSO4·2H2O)等，是原生矿物化学风化的最终产物， 结晶构造都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤。
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(2)三氧化物 如针铁矿(Fe2O3·H2O)、褐铁矿（2Fe2O3· 3H2O）等，
是硅酸盐类矿物彻底风化的产物，常见于湿热的热带和亚热 带地区的土壤中，特别是基性岩(玄武岩、安山岩和石灰墙) 上发育的土壤中含量最多。 （3）次生硅酸盐类
由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成，是构成土壤粘粒 的主要成分，故又称粘土矿物或粘粒矿物。可细分为伊利石、 蒙脱石和高岭石。
第4章
土壤环境问题
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4.1 土壤环境概述
4.1.1 土壤的概念和特征
土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松层次。 土壤的本质特征：
一是具有肥力，即具有供应和协调植物生长所需要的 营养条件（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能 力；
二是具有同化和代谢外界输入物质的能力。
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4.1.2 土壤的组成
土壤由矿物质、 有机质（包括土壤生 物）、水分和空气四 种物质组成。
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第三，胶体上吸附的H+和Al3+ 、 Fe3+被其他阳离子 代换到溶液中而使土壤成酸性。 ②土壤碱性的产生
土壤碱性主要来自土壤中大量存在的碱金属，如钾、 钠、钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐的水解。土壤pH在7.58.5之间时，主要由于含有的CaCO3水解所致；pH>8.5时 土壤中可能含有Na2CO3 。 （2）土壤酸碱性的表示
H2S、NH3、NO2、CO等; 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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4.1.3 土壤的分层
土壤从上到下通常分为A、B、C、D四层： A层（淋溶层）：厚度在10厘米左右，含有 丰富的有机物和腐殖质； B层（淀积层）：由上层土淋滤出来的有机 物、盐类、以及粘土颗粒组成； C层（母质层）：风化的成土母岩组成。 D层（原始层）：为未风化的基岩。
(2) 土壤腐殖质，是土壤特有的有机物质，是土壤有机质 的主体，主要是动植物残体通过微生物作用，发生复 杂转化而成，主要为胡敏酸和富里酸。
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▪ 3、土壤中的水分
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4、土壤中的空气 土壤孔隙中所存在的各种气体的混合物称为土壤
空气。 以O2、N2、CO2及水汽等为主要成分; 其次由于土壤进行生物化学作用产生的气体。如
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1.土壤矿物质 按成因可将土壤矿物分为：原生矿物和次生矿物.
原生矿物 是各种岩石(主要趋岩浆岩)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。
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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土壤胶体的性质： 带电荷：一方面由于表面基团解离或吸附离子而带电荷； 另一方面，胶体内部的电荷不平衡表现出来的表面电荷。 吸附作用：由于其颗粒细小，所以表面积大，产生吸附作 用。 （1）机械吸附：土壤胶体能把大于孔隙的物质阻留，小 于孔隙的颗粒也能阻留在土壤中。机械吸附对不溶性颗 粒物的作用最为明显。 （2）物理吸附：是指土壤胶体颗粒对分子态物质的吸附 作用。 （3）物理-化学吸附：是指土壤胶体对土壤溶液中离子态 物质的保蓄作用。
在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的 次生矿物混合存在，成为土壤矿物质。
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2、土壤有机质 土壤有机质包括：
(1) 非腐殖质，包括动植物残体的组成部分以及有机质分 解的中间产物，主要为碳水化合物和含氮化合物。我 国各主要土壤表土中碳水化合物的含量约占有机质总 量的15-27%，主要是微生物来源的多糖混合物，小部 分为植物纤维。土壤中已知的含氮化合物主要是结合 态的氨基酸和氨基糖。
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（2）氧化物类矿物 石英(SiO2)、赤铁矿(Fe2O3)、金红石(TiO2) 、蓝晶石
(Al2SiO5)等。 （3）硫化物类矿物
土壤中通常只有铁的硫化物，即黄铁矿和白铁矿，二 者是同质异构物，分子式均为Fe2S，极易风化，成为土壤 中硫元素的主要来源。 （4）磷酸盐类矿物
土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰 石两种，其次是磷酸铁、铝以及其它磷的化合物，是土壤 中无机磷的重要来源。
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土壤胶体的种类 （1）无机胶体
主要是细颗粒的粘土微粒，包括粘土矿物中的高岭石、 伊利石等以及铁、铝、锰水合氧化物。 （2）有机胶体
主要是腐殖质和生物活动的产物，它是高分子有机物， 具有极大的表面积，吸附作用强。 （3）有机-无机复合体
是由土壤中一部分矿物胶体和腐殖质胶体结合在一起所 形成的。这种胶体的特点是比表面减少；形成稳定的团粒结 构，能改善水、肥、气、热的状况。
4.1.4 土壤的性质
1.土壤是一个多相的疏松多孔体 土壤中的腐殖质和粘粒通过Ca2+ 、Mg2+联接作用形成微
团粒，继而形成团粒结构，在团粒结构内部具有较多的毛细 管空隙，而在团粒和团粒之间具有较大的非毛细管空隙，这 些构成空气和水分的通道。 2.土壤胶体及其吸附特性
土壤胶体是土壤中颗粒直径小于1微米或2微米的微细固 体颗粒，是由矿物质微粒、腐殖质、铝、铁、锰、硅和含水 氧化物组成。
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吸附作用是使许多金属离子和分子从不饱和溶液中转 入固相的主要途径。
土壤胶体对重金属粒子的吸附作用具有双重效果，一 是使它们不易被植物吸收，暂时退出生物圈的小循环；另 一方面却使它们长期滞留在农田内，并随时间的推移而富 集，很难让它们通过地下渗水、水田放水等途径离开土壤， 最终还是只有让植物吸收，危及生物圈。
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3.土壤酸碱性和土壤缓冲性 （1）土壤酸碱性的产生 ①土壤酸性的产生主要有以下几个途径：
首先，植物根系活动以及土壤中有机质的分解产生的 有机酸和大量的CO2，以及某些微生物产生的矿质酸， 都是土壤溶液中H+的来源；
其次，当土壤胶体上吸附的H+达到一定的数量后，粘 粒矿物的晶格遭到破坏，使粘粒矿物中的铝被溶解出来， 溶液中出现了活性铝，水解后释放出H+ ；
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次生矿物 大多数是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，
其化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。 土壤中次生矿百度文库可分为：简单盐类、三氧化物类和
次生铝硅酸盐类。 (1)简单盐类
如方解石(CaCO3)、白云石(Ca、Mg（CO3）2)、石 膏(CaSO4·2H2O)等，是原生矿物化学风化的最终产物， 结晶构造都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤。
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(2)三氧化物 如针铁矿(Fe2O3·H2O)、褐铁矿（2Fe2O3· 3H2O）等，
是硅酸盐类矿物彻底风化的产物，常见于湿热的热带和亚热 带地区的土壤中，特别是基性岩(玄武岩、安山岩和石灰墙) 上发育的土壤中含量最多。 （3）次生硅酸盐类
由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成，是构成土壤粘粒 的主要成分，故又称粘土矿物或粘粒矿物。可细分为伊利石、 蒙脱石和高岭石。
第4章
土壤环境问题
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4.1 土壤环境概述
4.1.1 土壤的概念和特征
土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松层次。 土壤的本质特征：
一是具有肥力，即具有供应和协调植物生长所需要的 营养条件（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能 力；
二是具有同化和代谢外界输入物质的能力。
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4.1.2 土壤的组成
土壤由矿物质、 有机质（包括土壤生 物）、水分和空气四 种物质组成。
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第三，胶体上吸附的H+和Al3+ 、 Fe3+被其他阳离子 代换到溶液中而使土壤成酸性。 ②土壤碱性的产生
土壤碱性主要来自土壤中大量存在的碱金属，如钾、 钠、钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐的水解。土壤pH在7.58.5之间时，主要由于含有的CaCO3水解所致；pH>8.5时 土壤中可能含有Na2CO3 。 （2）土壤酸碱性的表示
H2S、NH3、NO2、CO等; 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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4.1.3 土壤的分层
土壤从上到下通常分为A、B、C、D四层： A层（淋溶层）：厚度在10厘米左右，含有 丰富的有机物和腐殖质； B层（淀积层）：由上层土淋滤出来的有机 物、盐类、以及粘土颗粒组成； C层（母质层）：风化的成土母岩组成。 D层（原始层）：为未风化的基岩。
(2) 土壤腐殖质，是土壤特有的有机物质，是土壤有机质 的主体，主要是动植物残体通过微生物作用，发生复 杂转化而成，主要为胡敏酸和富里酸。
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▪ 3、土壤中的水分
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4、土壤中的空气 土壤孔隙中所存在的各种气体的混合物称为土壤
空气。 以O2、N2、CO2及水汽等为主要成分; 其次由于土壤进行生物化学作用产生的气体。如
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1.土壤矿物质 按成因可将土壤矿物分为：原生矿物和次生矿物.
原生矿物 是各种岩石(主要趋岩浆岩)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。
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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土壤胶体的性质： 带电荷：一方面由于表面基团解离或吸附离子而带电荷； 另一方面，胶体内部的电荷不平衡表现出来的表面电荷。 吸附作用：由于其颗粒细小，所以表面积大，产生吸附作 用。 （1）机械吸附：土壤胶体能把大于孔隙的物质阻留，小 于孔隙的颗粒也能阻留在土壤中。机械吸附对不溶性颗 粒物的作用最为明显。 （2）物理吸附：是指土壤胶体颗粒对分子态物质的吸附 作用。 （3）物理-化学吸附：是指土壤胶体对土壤溶液中离子态 物质的保蓄作用。
在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的 次生矿物混合存在，成为土壤矿物质。
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2、土壤有机质 土壤有机质包括：
(1) 非腐殖质，包括动植物残体的组成部分以及有机质分 解的中间产物，主要为碳水化合物和含氮化合物。我 国各主要土壤表土中碳水化合物的含量约占有机质总 量的15-27%，主要是微生物来源的多糖混合物，小部 分为植物纤维。土壤中已知的含氮化合物主要是结合 态的氨基酸和氨基糖。
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（2）氧化物类矿物 石英(SiO2)、赤铁矿(Fe2O3)、金红石(TiO2) 、蓝晶石
(Al2SiO5)等。 （3）硫化物类矿物
土壤中通常只有铁的硫化物，即黄铁矿和白铁矿，二 者是同质异构物，分子式均为Fe2S，极易风化，成为土壤 中硫元素的主要来源。 （4）磷酸盐类矿物
土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰 石两种，其次是磷酸铁、铝以及其它磷的化合物，是土壤 中无机磷的重要来源。
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土壤胶体的种类 （1）无机胶体
主要是细颗粒的粘土微粒，包括粘土矿物中的高岭石、 伊利石等以及铁、铝、锰水合氧化物。 （2）有机胶体
主要是腐殖质和生物活动的产物，它是高分子有机物， 具有极大的表面积，吸附作用强。 （3）有机-无机复合体
是由土壤中一部分矿物胶体和腐殖质胶体结合在一起所 形成的。这种胶体的特点是比表面减少；形成稳定的团粒结 构，能改善水、肥、气、热的状况。