环境化学第四章土壤环境化学

第四章 土壤环境化学
1、土壤圈：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。

是联系有机界和无机界的中心环节，还具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。

主要元素 O 、Si 、Al 、Fe 、C 、Ca 、K 、Na 、Mg 、Ti 、N 、S 、P 等。

2、土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。

其本质属性是具有肥力 土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。

土壤矿物质：是岩石经过物理和化学风化的产物，由原生矿物和次生矿物构成。

土壤有机质：土壤中含碳有机物的总称，是土壤形成的标志，土壤肥力的表现。

土壤水分：来自大气降水和灌溉
土壤中的空气：成分与大气相似，不连续，二氧化碳比氧气多。

3、土壤具有 缓和其酸碱度 发生激烈变化的能力，它可以保持土壤反应的相对稳定，称为土壤的缓冲性能。

4、土壤中存在着由土壤动物、土壤微生物和 细菌 组成的生物群体。

5、典型土壤随深度呈现不同层次，分别为覆盖层、淋溶层、淀积层和母质层。

6、土壤的显著特点是具有：隐蔽性、潜在性 和不可逆性。

7、岩石化学风化分为氧化、水解和酸性水解三个过程。

8、什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？
根据土壤中H +的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。

（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH 表示。

（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H +和Al 3+。

当这些离子处
于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶
液的H +浓度，使土壤pH 值降低。

根据测定潜性酸度的提取液不同，可分为代换性酸度、水解性酸度：代换性酸度：用过量的中性盐（KCl 、NaCl 等) 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H +、Al 3+离子交换。

用强碱弱酸盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的H +、Al 3+离子代换出来，同时生成弱酸，此时测定该弱酸的酸度称水解性酸度。

一般水解性酸度高于代换性酸度，代换性酸度
只是水解性酸度的一部分。

吸附性铝离子（Al 3＋）是大多数酸性土壤中潜性酸酸主要来源，
而吸附性氢离子则是次要来源。

潜性酸度远大于活性酸度。

9、土壤胶体的性质
（1）土壤胶体具有极大的比表面积和表面能（2）土壤胶体的电性土壤胶体微粒一般带负电荷，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。

（3）土壤胶体的凝聚性和分散性
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
常见阳离子凝聚力的强弱顺序： 10、影响阳离子交换吸附的因素：电荷数,离子半径,水化程度
不同土壤的阳离子交换量不同，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
土壤质地越细，阳离子交换量越高
土壤胶体中SiO 2/R 2O 3比值越大，阳离子交换量越高
pH 值下降，阳离子交换量降低
11、可交换阳离子分两类：致酸阳离子（Al 3+、H +）和 盐基阳离子（Ca 2+、Mg 2+、K +、Na +等） 。

盐基饱和度：
+
+++++++〈〈〈〈〈〈〈33224Fe Al Ca Mg H NH K Na 100
%⨯=阳离子交换量可交换性盐基总量）盐基饱和度（
交换量的单位：厘摩尔/每千克土(cmol/kg)
12、土壤的缓冲作用
土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其它有机酸及其盐类，构成很好的缓冲体系。

a土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲能力越强；b代换量相当时，盐基饱和度越高，土壤对酸的缓冲能力越大；反之，盐基饱和度减小，土壤对碱的缓冲能力增加。

铝离子对碱的缓冲作用：带有OH-基的铝离子容易聚合，聚合体愈大，中和的碱愈多, pH > 5.5，Al3+失去缓冲作用。

一般土壤缓冲能力的大小顺序是：腐殖质土﹥黏土﹥砂土。

13、Eh > 300 mv，氧体系起主要作用，土壤处于氧化状态；Eh < 300 mv，土壤有机质起主要作用，还原状态；
影响Eh的因素（1）土壤通气情况（2）pH值：受氧体系支配，pH下降则Eh上升（3）有机质状况：有机质分解时形成大量还原性物质（4）无机物状况：还原性或氧化性物质的含量（5）根系代谢所分泌的有机酸的Redox
Eh对土壤性质的影响：Eh在200-700mv时，养分供应正常；Eh >700mv, 有机质被氧化，迅速分解，养分贫乏；Eh在400-700mv时, 氮素以NO3-存在；Eh <400mv, 反硝化发生；Eh <200mv, NO3-消失，出现大量NH4+；Eh <-200mv, H2S产生氧化使土壤酸化，还原使土壤碱化
14、土壤污染：当各种污染物通过各种途径输入土壤其数量超过了土壤的自净能力，并破坏了土壤的功能和影响了土壤生态系统的平衡，称为土壤污染
来源：（1）污水灌溉；（2）固体废弃物污染；（3）大气沉降（酸雨、放射性元素、有机污染物）；（4）农业污染（农药、化肥）
污染的类型：重金属污染；有机污染物；放射性物质；有害生物污染；其它污染（如酸雨）特点：隐蔽性、累积性、复杂性
危害：影响植物生长、影响土壤微生物、危害土壤动物、污染水体、食物和大气
15、土壤的理化性质主要包括pH值、土壤质地、土壤氧化还原电位、有机质含
量、CEC（阳离子交换容量）等。

（1）一般来说，土壤pH越低，H+越多，重金属被解吸的越多，其活动性就越强，从而加大了土壤中的重金属向生物体内迁移的数量。

（2）一般来说，质地粘重的土壤对重金属的吸附力强，降低了重金属的迁移转化能力。

（3）一般来说，在还原条件下，很多重金属易产生难溶性的硫化物，而在氧化条件下，溶解态和交换态含量增加。

（4）有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质含量低的土壤。

16、在旱地土壤中，镉的主要存在形式是CdCO3。

土壤中铬是以CdCO3、Cd(PO4)2、Cd(OH)2、Cd 四种形态存在
17、土壤淹水条件下，镉的迁移能力增强。

砷对植物危害小。

18、影响土壤酸碱性主要有氧化作用和还原作用，其中氧化作用使土壤酸性增加。

19、植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么？
不同种类的植物对重金属的耐性不同，同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性。

（1）植物根系通过改变根系化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收。

（2）重金属与植物的细胞壁结合，而不能进入细胞质影响细胞代谢活动，使植物对重金属表现出耐性。

（3）酶系统的作用。

耐性植物中酶活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，此外在耐性植物中还发现另一些酶可被激活，从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常代谢过程。

（4）形成重金属硫蛋白或植物络合素，使重金属以不具生物活性的无毒螯合物形式存在，降低了重金属离子活性，从而减轻或解除其毒害作用。

20、不同种类的重金属，由于其物理化学行为和生物有效性的差异，在土壤和农作物系统中迁移转化规律明显不同。

重金属的存在形态，可分为交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结
合态、有机结合态和残渣态。

交换态的重金属（包括溶解态的重金属）迁移能力最强，具有生物有效性（又称有效态）。

土壤中各类胶体的吸附顺序为：氧化锰＞有机质＞氧化铁＞伊利石＞蒙脱石＞高岭石。

重金属在土壤——植物系统中的迁移过程与重金属的种类、浓度、及在土壤中的存在形态，植物种类、生长发育期、复合污染、施肥等有关。

21、土壤重金属污染的防治措施。

答：①控制农药的适用②合理适用化学肥料③加强污染物的监测和管理④排土、客土改良⑤施加抑制剂
22、重金属污染的特点是？举例说明水体中金属迁移转化的影响因素。

答：特点——难分解、易富集、植物对各种金属的需求的差别很大、生物效应明显、污染危害与存在形态有关。

影响因素：悬浮物对金属的吸附作用、金属化合物的溶解度、金属的物理化学性质、水体PH。

23、以下可以诱发重金属从沉积物中释放出来因素是：…………PH降低、增加水中配合剂的含量、改变氧化还原条件
24、土壤对农药的吸附作用可分为静电吸附、离子交换吸附和专属吸附。

25、土壤有机质的来源有树脂、腐殖质、腐黑物
26、土壤中农药的迁移的主要方式是通过扩散和质体流动。

农药在田间中的损失主要途径是挥发。

影响农药在土壤中扩散的主要影响因素：1）土壤水分的含量2）土壤吸附的影响3）土壤的紧实度4）温度5）气流速6）农药种类。

影响质体流动最重要的是农药与土壤之间的吸附，吸附最强者移动最困难。

27、有机化合物的吸附中，存在两种主要机理：一是分配作用，即在水溶液中，土壤有机质对有机化合物的溶解作用；二是吸附作用，即在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用，或干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用。

低浓度有机物在土壤上呈非线性吸附。

橡胶态对有机物吸附速率较慢，呈线性、非竞争吸附；玻璃态对有机物吸附速率较快，呈非线性、竞争吸附；。