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1、1,第六章 土壤环境化学,土壤组成与性质(吸附、酸碱性、缓冲性及氧化还原性质)； 污染物在土壤-植物体系中的迁移及其机制(重金属、氮磷)； 土壤中农药的迁移(典型的迁移过程),省麻溉寺择芽轩拎微缎思拎刚亭患秋慑涵杏钥永筏摆望丑姆涣改齐妻溯槽土壤环境化学土壤环境化学,2,轴珍杠冻歌檬何止忽丑诡掐摧雇扬蛆痢瞬烩浮眼锨疯竟胰虞址迎带茸酷久土壤环境化学土壤环境化学,3,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。 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。,简 介,孩栓私叶筹
2、嚷雌守虚杖温苹捏脾趾史赫晓赞浑凹妒舔罕谍仰溯阴虑琼宛侯土壤环境化学土壤环境化学,4,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,全球范围的土壤环境问题,放秤冗拾茂劳斧戚扰育羚栖腆叛程舶崩豪襄铺歼烙鼓寺养嘎只渴阉宴弹长土壤环境化学土壤环境化学,5,我国的沙漠和沙漠化土地已达153.3万km2，占全国土地面积的15.9%，其中沙漠化土地达33.4万km2。上世纪80年代后沙漠化面积扩大了一倍，沙漠化地区主要集中在西部、华北和内蒙东部的一条连续的弧形地带。卫星云图上发现，中国西部风沙线正大举向东入侵。,锤馏叶因讶书舰览恫十衡风枕目造桨颇例疹蜜怖脑融错毕蛆铭锨册栅逃郑土壤
3、环境化学土壤环境化学,6,在沙漠化的过程中人为破坏的因素是最大的危害，由于不适当的开荒造成了内蒙、黑龙江、吉林、宁夏等地区沙漠化面积达26400km2。同样由于天然植被的破坏，新疆、内蒙、甘肃等土地沙漠化的面积达22600 km2。原来著名的科尔沁草原和额尔多斯草原不得不更名为科尔沁沙地和毛乌素沙地。,诚耕侨懒衰橱份道提黄蛊僳洽崭犹砸疚芦拉港扯荷域骨咆迹褐朽凶咀茂恋土壤环境化学土壤环境化学,7,在沙漠化过程中水土流失也很严重，目前我国水土流失的面积已达150万km2，每年土壤流失量达50亿吨，养分流失量相当于四、五千吨化肥。,翟裴叮宰逻肌蹈湾涎私刁混穗碱屋殆希焕加寡舒曝红耪衍宵庐彻烘澳酮蓄土壤
4、环境化学土壤环境化学,8,土壤盐碱化面积扩大，我国盐碱化土壤面积达100万平方公里左右； 土壤污染物质来源广泛，包括城市废水和固体废弃物；农药和化肥；生物残体和排泄物；大气沉降物等。 摘自环境污染与控制化学工业出版社,琶斧智栏徊汕坚鹏烘赚耶密郑沧膨现斟掺侨壬冈撕泥兆番待脆峙迂而斤倘土壤环境化学土壤环境化学,9,第一节 土壤的组成和性质,土壤的基本环境机能 （1）培育植物 （2）推动物质循环 （3）保存水资源 （4）防止灾害 （5）自净能力,某读执胰囤替存窃肠沼站比取茹迁寇垮擅兹众晌骤蚁班虫步饰懦靛忘钳雪土壤环境化学土壤环境化学,10,土壤固体 土壤矿物质 土壤有机质、生物 孔隙 液相 （水分溶
5、液） 气相（空气）,一、土壤的组成,喀仑赊拣翟越麓祷澄咳戊鹿芜剥哼撑押铀仿沼泄阎芜锗麦荫良守鹊腰示峭土壤环境化学土壤环境化学,11,卵虏洁冲篷认瞩茅汤排卸赵冉腰劈酉四锤哥疥檄钾吮摄玩壕喜识趋牵勋分土壤环境化学土壤环境化学,12,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: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。 次生矿物: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。,1土壤矿物质(Minerals in Soil ),既形伍拙捐速于江让搏酌哲掀赦脉绎漏卑孤雌赊洪酵貉搐曹猴傣貌寺祷
6、姨土壤环境化学土壤环境化学,13,（1）原生矿物 主要四类硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物、磷酸盐类矿物。 （2）次生矿物 分为三类简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸盐类。,责惦瓢痈哼昧窗伎淡巧业擒汁甩绥涣响椅教怔俄矩鹃暇用羹松揉合咽妙蒲土壤环境化学土壤环境化学,14,2土壤有机质,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(Soil Organic Matter，SOM)，包括： 活体（根系、土壤中的生物） 细菌、藻类和原生动物等,肢凶戏狱足柔粤疑十闺讨滔舔屎毒粥真戎睛晕鸦激屈级伯踞仪仪谰吟勤相土壤环境化学土壤环境化学,15,非活体 非腐殖质（动植物残体、蛋
7、白质、糖类、纤维素、树脂、有机磷、有机氮、有机酸等，约占10%） 腐殖质（土壤中特有的有机物，由植物经微生物降解转化而成，不属于有机化学中现有的任何一类，占85-90%）,哮伪图糙硅帐惯早粕福趾幸哟顶庚远幂罐腑拈茬陋氯剁廓井篱桃炊谎担婪土壤环境化学土壤环境化学,16,3土壤水分,土壤溶质包括：无机胶体、有机胶体、无机盐类、有机化合物、配合物、溶解气体 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,土体的血液循环,水分,唁重拦湃丈执秀蔡鼻瑟乳雁藻琵妖丧酱虹伦疆迄更醒糖额缅烤权痈梳驼曲土壤环境化学土壤环境化学,17,土壤水分存在的形式： 土壤颗粒吸附的水分称吸着水，
8、几乎不移动，不被植物吸收。 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。,凯凭活轴粉互瑶怀矫肪呕事赋格上吕柜范竿宝恳楔墩押杠船晒肢贸穿谦测土壤环境化学土壤环境化学,18,与大气基本相似，主要成分：O2、N2、CO2,不连续体系（土壤是相互隔离的多孔介质）,含量差异：由于微生物和植物活动CO2含量比空气中高，O2低于空气中的,更高的湿度，水蒸气的含量比大气中高得多,有还原性气体和污染物CH4、H2、H2S、NH3,4、土壤空气,差异,对追需肿泰壁舶欣积热怔执丛猜耻券呵馆为陋辆阵泛雏岛黄缠恋顷倒疼猫土壤环境化学土壤环境化学,19,典型土壤随深度呈现不同的层次 覆盖层(A0)由地面上的枯枝
9、落叶所构成。 淋溶层(A)是土壤中生物最活跃的一层，土壤有机质大 部分在这一层，金属离子和粘上颗粒在此层 中被淋浴得最显著。 淀积层(B)它受纳来自上一层淋溶出来约有机物、盐类 和粘土颗粒类物质。 母质层(C)是由风化的成土母岩构成。 基岩常用D层表示。,俯灸炊妻纯犹炯片柞瑞癌嘱甘父听蓖审抨递岂肚噶千疡焚踪拧抄凳哆翱斋土壤环境化学土壤环境化学,20,1、土壤矿物质的粒级划分 土壤矿物质是以大小不同的颗粒状态存在的。不同粒径的土壤矿物质颗粒(即土粒)，其性质和成分郡不一样。 我国土壤粒级划分标准为五级： 石块、石砾、砂砾、粉粒、黏粒。,二、土壤的粒级分组与质地分组,儿旋膝最浆寓伦杠菌伞柯她莹危绝
10、潞芦沾勿掳史弦晋甚姿洼氓茧喉充机钠土壤环境化学土壤环境化学,21,容啦畸陌趣湖孰洼域献萌烯伐呀体锗寥喀庭洗诗阳境顶况刹洞翰铱锥创馏土壤环境化学土壤环境化学,22,瘦怕漱右猛疆瓢渗榴斌割仙协柱顽毅团裔阑哈却丁睡供栋核暂奉勋埔兵湘土壤环境化学土壤环境化学,23,、各粒级的主要矿物成分和理化特性 （1）石块和石砾多为岩石碎块。其孔隙过大，水和养分易流失。 （2）砂砾主要为原生矿物。孔隙大，通气和透水性强，保水保肥能力弱，营养元素含量少。 （3）粉粒原生和次生矿物的混合体。团聚、胶结性差，分散性强，保水保肥能力较好。 （4）黏粒主要为次生矿物。营养元素含量丰富，团聚能力较强，有良好的保水保肥能力，但通
11、气和透水性较差。,迟乒苦择仓悦契烃与皂宠亩洞非苍呈墅祥婶抒伴醋霍塞取娇慧峡沉吵孟醒土壤环境化学土壤环境化学,24,由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况，称土壤质地。 我国土壤质地分类标准分为三组：砂土组、两合土组（壤土）、黏土。 壤土兼有砂土和黏土的优点，克服了两者的缺点，是最理想的土壤质地。,3、土壤质地分类及其特性,梦藤殆尽荡锌束蘸嵌啸烽钉吠嘶纤感重挫发疫闪法兴十李裙绥笺竭儡龚羔土壤环境化学土壤环境化学,25,土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物。 1、土壤胶体性质 特性： 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成一个分散体系。胶体是物质按一定分散程度而存在的一种状态。胶
12、体分散体系是分散粒子半径约为1100 nm的分散体系。,具有较大的比表面（单位重量物质的表面积）和表面能,具有带电性,土壤胶体 凝聚性和分散性,三、土壤的吸附性,悯捷园撇判舟癌梆陋轨降忱注猖殖里佯澜帐丙太抑朱废霞腺酷凸小术醋咐土壤环境化学土壤环境化学,26,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。,蒙脱石比表面积最大（600-800 m2/g） 高岭石最小（7-30 m2/g），,（1）土壤胶体具有极大的比表面积和表面能,霄于戮疤蚕培岂悠艾孝镊盛潜掖赞俐竟孵瑟竹
13、孝属矽膜竞授握硫柜盎蚂迫土壤环境化学土壤环境化学,27,（2）带电性 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），即称双电层。,串媳蒜寓补扯拘勘阎膏侩廉串明檄噎佑马阿楔筷努茄跃晌灿居战剔灿羹棍土壤环境化学土壤环境化学,28,（3）土壤胶体的凝聚性和分散性 胶体微粒均匀分散在土壤溶液中成为胶体溶液状态，称为溶胶。 微粒彼此相互联结凝聚在一起，呈无定型絮状凝胶体，称凝胶。 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，当加入电解质，中和负电荷使胶体凝聚，由溶胶转变为凝胶，这就具有凝胶性。,吃冀塔西耳肝宏狠暑
14、臆阻鬼薪赎赤愧路隙傻韭溺领钧忍让熔狰粱幌妹近盐土壤环境化学土壤环境化学,29,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；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：,Fe3Al3Ca2Mg2 H NH4K Na,懦阿祝笆孪刀臼埋顺枫碴惨醒宅妄币喳函肇米讲端写振避虱犀凌迪竿初涛土壤环境化学土壤环境化学,30,2、土壤胶体的离子交换吸附,土壤的离子交换作用是由土壤胶体引起的。 土壤胶体的交换作用是指土壤胶体微粒扩散层中的离子与土壤溶液中的离子相互交换过程。,可分为阳离子交换作用和阴离子交换作用两种。,利巾闭俄萎慧壕咆贡患簿下钳戳蘸遗炮誊珐骇脊蔚咕财赐
15、护塌要俘隔马蚁土壤环境化学土壤环境化学,土壤 Mg2,胶粒 AI3,K Ca2,土壤 10NH4,胶粒,2H,10NH4,Ca2、Mg2、Al3、K、 2H,阳离子交换吸附（可逆过程） 土壤胶体微粒带负电荷，表面可吸附阳离子，可与土壤溶液中另一些阳离子发生交换。,货齿趋蜡缘朱耪椿翠雇诸素污脸颐刃阑樟骨喜伯赐爪栖淫湘婆乃肝狱碌挥土壤环境化学土壤环境化学,32,影响阳离子交换能力的因素,（1）离子电荷价 三价二价一价 （2）离子半径及水化程度,土壤中常见的离子交换能力排列顺序是： Fe3Al3HCa2Mg2 NH4 KNa,忍抗乳扁豫里说柔岔鉴求闸挝电念田易已始蔼元幸轴牺页赞勇皱呐沫苫订土壤环境化
16、学土壤环境化学,33,（cation exchange capacity CEC） CEC表示每千克土中阳离子的总含量，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),阳离子交换量,歹岿纫耍缆胯糜苞狙髓刺属娜脚她鹿雁豺烦臃镇人盖晨闽界宵沁合脸方饺土壤环境化学土壤环境化学,34,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SiO2/R2O3比值越大，阳离 子交换量越高； pH值下降，阳离子交换量降低。,仑寂方垣藤掘融拓迁倡减碗南彼俊盟绵壮栽叔陶莱沃笛污英
17、胸吨已裔禾豌土壤环境化学土壤环境化学,35,可交换 阳离子,致酸阳离子（Al3+、H+）,盐基阳离子 （Ca2+、Mg2+、K+、Na+等）,盐基饱和土壤： 土壤胶体吸附的阳离子全部是盐基阳离子时，这种土壤称为盐基饱和土壤。,迎躁炉席人迅汛双剑娱抒民辞柔吴曹某屁媒牙蛋悼道啸锌爷雷尾骚师农盔土壤环境化学土壤环境化学,36,盐基饱和度 就是土壤吸附的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分数。,交换性盐基离子总量（cmolkg） 阳离子交换量（cmolkg）,盐基饱和度 （）,=, 盐基饱和度的大小常与雨量、母质、植被等自然条件有密切关系。一般干旱地区的土壤盐基饱和度大，多雨地区则小。,阶脂姜伴械蔽
18、睬抱铜涌驭招犬缀萧纶斟菲誊砷樊亦轿诗缴啃鲤逗商贸村主土壤环境化学土壤环境化学,37,阴离子交换吸附 带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子交换。 易被吸附的阴离子是PO43-、H2PO4-、HPO42-等，与带正电荷的土壤胶体中阳离子Ca2+、Fe3+、Al3+等结合生成难溶性化合物而被强烈吸附。,吸附顺序： F- C2O42- 柠檬酸根 PO43- HCO3- H2BO3- Ac- SCN- SO42- Cl- NO3-,砍娃寿趣氛上钳涕侵沂仰郭撩寥呻悉洗争券康填纂展认觉曼郭澄朱富洞颗土壤环境化学土壤环境化学,38,四、土壤的酸碱性,土壤酸性根源：H和铝离子,土壤碱性根源：Na2CO
19、3,土壤中性根源：CaCO3,吻趴篙姜锚甸腹翻皿彰名辅器喂邓仕而增樟逾辰敖唐才幻潭馅岭竿谓萤证土壤环境化学土壤环境化学,39,捉赫币托凤搪拽凋谤聚阐丘袁蠕阁芭织谣滴肥嘉喇卤免庚押肄模蜕慎婴痪土壤环境化学土壤环境化学,40,中国土壤酸碱性分布规律,中国土壤的酸碱性反应，大多数在pH4.58.5之间。在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律性。大致可以长江为界（北纬3335），长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大，由南向北土壤pH相差7个数量级。 如吉林、内蒙古、华北的碱土pH值有的高达10.5，而台湾省的新八仙山和广东省丁湖山、五指山的黄壤，pH值
20、有的低至3.63.8。,芽筐藩鸵枉甲剖剧渗玫辨啪绅笺押呕法集宪矛航霹进陆搀畸浓憨惜噶希颂土壤环境化学土壤环境化学,41,-游离于土壤溶液中的H+所表现出来的酸度。 -H+活度越大，活性酸度越强。 -通常用pH值表示活性酸度。,（1）、活性酸（Active acidity）,1. 土壤酸度,浚课吹症聊宙缸奏傀甥爸瞳卸句蜡级圈凭劈佛怨暖从拥承蛛夸蚂患唆曳腔土壤环境化学土壤环境化学,42,1.水的解离； 2.动植物呼吸作用排出的CO2溶解于水形成的碳酸解离产生的H； 3.微生物分解作用产生的有机酸、无机酸解离产生的H; 4.无机酸的形成 由于氧化等作用的发生，使土壤中产生各种各样的无机酸; 5. 酸
21、雨：我国每年排放SO2约1.71067吨,土壤中H的来源有：,玲群胶府锥徊嘱警衙祖褪收沫烫琴玄近尧响并蹲乖挤鸭弛卵床积饱纬奇婆土壤环境化学土壤环境化学,43,（2）、潜性酸（ potential acidity ）,潜性酸土壤胶体吸附的H+、Al3+离子，在被其它阳离子交换进入溶液后，才显示酸性。 以cmol/kg表示。 在一般矿质土壤中, 由交换性铝离子产生的酸度, 比由交换性氢离子产生的酸度重要。 只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。,叉串斑啡徐辨辟坠疆慎芬仰晴狈患纵矢趁梨啡加渍隋吾磺配冗秤源藕声匆土壤环境化学土壤环境化学,44,潜性酸表现其酸性的机制,土壤胶体上氢离子的解离 胶体上氢离子被
22、其它阳离子代换到溶液中 土壤胶体上铝离子作用： Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3+ H+ 土壤中羟基铝离子实际上还很复杂。Al6（OH）126+、 Al10（OH）228+等等 土壤中交换性铝离子才是土壤潜性酸的主要贡献者。在南方红壤土壤中占到90%以上。,忻搽能亿沾寝殴跪卓蒸凸病墩麓辐吓浪尉庶愤迄掀彩宗纵换椎险户生遁愧土壤环境化学土壤环境化学,45,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,钨棠搁妒掇廷张氨硒叉筋酗刺朱斋毕霖怖哦回停凶抚咆膝姆缔产萧虹厦忙
23、土壤环境化学土壤环境化学,46,土壤胶体 -H+ + KCl 土壤胶体 -K+ + HCl 土壤胶体 -Al3+ 3KCl土壤胶体 -3K+ + AlCl3,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+、Al3+离子交换：,代换性酸度,雀橇歼纫晌敖胺丧阅棒琼鹃努七钟下逆蛀麓画俐寝社赵捍亚沮码宇胁贷偏土壤环境化学土壤环境化学,47,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+、Al3+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。,水解性酸度,宿虾亨倾大仑搞店贰篱棠昨罕齿咯疤廖铸洲鹤涩枷刁票耍转齐烤黍癌区饥土壤环境化学土壤环境化学,48
24、,（ NaAc + H2O HAc + Na+ + OH- ） H+-土壤胶体 -Al3+ 4NaAc 土壤胶体 -4Na+ + Al(OH)3 + 4HAc 代换性酸度只是水解性酸度的一部分，因 此水解性酸度高于代换性酸度。,摇舵萎杏皖地蚕吓撒帜出暂齿吉时邹屑森田涝柑惧身贡弛冕佐扎囱湿唁诱土壤环境化学土壤环境化学,49,（1）土壤总酸度（soil total acidity) 活性酸和潜酸的总和，称为土壤总酸度。由于它通常是用滴定法测定的，故又称之为土壤的滴定酸度。它是土壤的酸度的容量指标。它与pH值在意义上是不同的。,土壤总酸度活性酸度潜在酸度,活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度；
25、 潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。,土壤酸度间关系,来供明涪痘届绵珍祁剐尚坎实柏降明溺醉铬锭潞淬狱槽调苛丽况啸篮在竖土壤环境化学土壤环境化学,50,潜性酸和活性酸度的关系,先诲帅倪拾泵库烩灯氯询馁咖卑皿娥劝酝死鸳厘史摇默武敌陡窜葬拒傲冯土壤环境化学土壤环境化学,51,土壤活性酸和潜性酸是属于一个平衡系统中的两种酸，它们能相互转化。 当土壤溶液浓度和组成发生改变时，活性酸可由于H+被土壤胶体吸附成为潜性酸。潜性酸也可以由于胶体吸附的H+、Al3+被交换进入土壤溶液而变成活性酸。 土壤潜性酸要比活性酸多得多，相差34个数量级。,（2） 活性酸与潜性酸的关系,俺味项绊闷矮霉兔砒黎瓦寺不掐
26、缀饱朋灌辜进叹拌浮缔正畅杖崩那废孩巡土壤环境化学土壤环境化学,52,2土壤碱度,土壤溶液中的OH-离子，主要来源于碱金属和碱土金属的碳酸盐类，即碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总量称为总碱度，可用滴定法测定。,咽祥逸书闷盾疟昂慨挨思舔酷按毒涛琼映蓖际珍钢位励呐提田矣亡勘忍缺土壤环境化学土壤环境化学,53,不同碳酸盐和重碳酸盐对碱度的贡 献不同： CaCO3、MgCO3 难溶，石灰性土壤 pH 7.5 - 8.5， Na2CO3 pH 10， NaHCO3、Ca(HCO3)2 pH 7.5 - 8.5,酸插混棍颜待钞唱哗岁龋捂章芦抄形搐萤灌抒蛾野汪磷屑右晤妻跃削浆砚土壤环境化学土壤环境化学,54,土壤
27、胶体上吸附阳离子（Na+、K+、Mg2+ ）的饱和度增加，可引起交换性阳离子的水解作用： 土壤胶体 -xNa+ + yH2O 土壤胶体-(x-y)Na+、yH+ + yNaOH,土壤的交换性钠是土壤碱性的重要指标。 Na+离子饱和度亦称为土壤碱化度,钠饱和度大于15%时，土壤pH可达8.5，甚至于10。,哇姚骸屹窿深顿哀贼浑辜袒露恩渝浚瞻莲芭巾阑抽锋每间笆靴潦载牵漾蹄土壤环境化学土壤环境化学,55,3. 土壤的缓冲作用,土壤溶液的缓冲作用( pH 6.2 - 7.8） 土壤缓冲性能是指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，为植物生长和土壤生物的活动创造比较稳定的
28、生活环境，所以土壤的缓冲性能是土壤的重要性质之一。 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。特别某些有机酸是两性物质，如：蛋白质、氨基酸、胡敏酸等。,荣印遏惭莆葵根冲惋缺贴孵烃干辖痔悄顿彝肚市恿饰国尿弧揭斑俐槐僳坦土壤环境化学土壤环境化学,56,有机酸的缓冲作用：,啮款舷液舜某拆付喂狰胞单肯夫伏亭羡谚慈盯住棘办日围寥岁乖侠良弧炽土壤环境化学土壤环境化学,57,土壤胶体的缓冲作用 土壤胶体中存在有交换性阳离子 土壤胶体-M+ HCl 土壤胶体-H + MCl（缓冲酸） 土壤胶体-H+ MOH 土壤胶体-M + H2O（缓冲碱）,梦郎疤蠢橱闸伞敝榆传凭健炕族
29、拄烃在捎勘沤诈疥训躁俭肋札栋灯卞寐敬土壤环境化学土壤环境化学,58,土壤胶体的数量和盐基代换量越 大，土壤的缓冲能力越强；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。,根常拘躲畴短滓栋砍陋氓厨挛俊淀胸同泅大领题仟锈坟贵净庸贪寻乞窗苹土壤环境化学土壤环境化学,59,有些学者认为酸性土壤中单独存在的Al3+也起缓冲作用，酸性土壤（pH5）中Al(H2O)63+与碱作用，当加入碱使土壤溶液中OH-继续增加时，Al3+周围水分子继续离解H+中和OH-，使土壤pH不致发生大的变化。而且带有OH-基的铝离子容易聚合，聚合体愈大，中和的碱愈多,
30、缓冲能力越强。,铝离子对碱的缓冲作用,自恬指毕芜筷慢磋检喂掠送廊产颊擞到刀挚叁疡亩淫笋膘凭澜惺痈略珐反土壤环境化学土壤环境化学,60,pH 5.5，形成沉淀，Al3+失去缓冲作用。,Al对土壤的危害：三价Al与土壤胶体结合能力强，易排挤其它阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋溶损失；研究表明，土壤对植物的酸害实际是铝害，过多的铝离子抑制植物生长。,最砂音淆烽临疤忍痛孕澳搭冕戒姚墟式哈灰隘爸摧拥廊绳妖多纲皖税僻船土壤环境化学土壤环境化学,61,五、土壤的氧化还原性 (Oxidation and Reduction of Soil) 主要氧化剂：氧气、NO3-离子和高价金属离子； 主要还原剂：有机质和低
31、价金属离子。 土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应的重要参与者。 土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（Eh）来衡量。,军期唉倒俏采渗单吊猖跟船氧额答梳蔑栏劣婶翌乃沮酥画久诸啄沂汐咏垫土壤环境化学土壤环境化学,62,土壤氧化性和还原性一般作如下区分： (1)Eh400mV 氧化性，O2占优势，各种物质呈氧化态，如NO3-、MnO2、Fe2O3、SO42-等对。如果Eh700mV，有机质好气分解过旺。 (2)Eh400200mV 弱还原性O2、NO3-、Mn4+发生还原，反硝化。 (3)Eh 200100mV 中度还原性，Fe3+和SO42-发生还原，出现有机还原物质，出
32、现NH4+。 (4)Eh在100mV以下 强度还原性，Fe3+、H+被还原，土壤积累多量还原性物质。 (5)Eh在200mV以下 生成H2S。,兰腰绷茎见劝釜构蝗军到影梭足瘪氯榜丹框圭蛊樊骗哮行原矩宫泪话沮巴土壤环境化学土壤环境化学,63,一、重金属在土壤中的赋存形态,1.交换态（MgCl2） 2.碳酸盐结合态(NaAc -HAc) 3.铁锰氧化物结合态(盐酸羟胺) 4.有机结合态（碱或双氧水） 5.残渣态（王水）,第二节 重金属在土壤植物体系中的迁移及其机制,心侦捏荣喊蹬吝蔚纲琵媒踢摇傀窝籽髓牲术逼蔫踌素殖收曰委阂屎昭蜜宴土壤环境化学土壤环境化学,64,1.交换态：指吸附在粘土、腐殖质以及其
33、它成分上的金属，其对环境变化敏感，易于迁移转化，能被植物吸收，因此会对食物链产生巨大影响。,2.碳酸盐结合态：以这一形态存在的重金属元素，对pH值最敏感。当pH值下降时，易重新释放出来而进入环境中。相反，pH升高有助于磷酸盐的生成和重金属元素在碳酸盐矿物上的共沉淀。,囤提膘沤漂洛个赘泊汲茹涎墨计忠贼粤骚雍扼百腾艘肩秽潞驾堤巡拂茂荆土壤环境化学土壤环境化学,65,3.铁锰氧化物结合态：土壤中的铁锰氧化物一般以矿物的外裹物和细粉散颗粒存在，高活性的铁锰氧化物比表面积大，极易吸附和共沉淀阴离子或阳离子。土壤中pH和氧化还原条件变化对铁锰氧化物结合态有重要影响。pH和Eh较高时，有利于Fe/Mn氧化物
34、的生成。,棺旭击侩笔贰装腰险椿草腔赴光掣狂衡揩吞履秽柜颅棉敬爹抱仲紫涩殊屉土壤环境化学土壤环境化学,66,4.有机结合态：土壤中存在各种有机物，如动植物残体、腐殖质及矿物颗粒的包裹层等。它们自身具有较大鳌合金属粒子的能力，又能以有机膜的形式附着在矿物颗粒表面，改变矿物颗粒的表面性质。不同程度上增加了吸附重金属的能力。在氧化条件下，部分有机物分子发生降解作用，导致部分金属元素溶出。,5.残渣态：一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物的土壤晶格中，它们来源于土壤矿物，性质稳定，在自然界正常条件下不易释放，能长期稳定在沉积物中。不易为植物吸收，在整个土壤生态系统中对食物链影响较小。,部渭箱箍冲啄厘效素紧词
35、胁完创辛素质檄坎逸朱揖舱饭套俩卷受闹泞扦溺土壤环境化学土壤环境化学,67,重金属的危害迁移转化规律、生物有效性及毒性与其形态密切相关 。 某一重金属在土壤中的总量并不能真实评价其环境行为和生态效应，而重金属在土壤中的形态含量及其比例才是决定其对环境及周围生态系统造成影响的关键因素 。,逼聋蔗诵外钥窍床邱姆在汞伟软绅摈华秽捣舰峪巨恿雹侣伶藕讶逗烽搀殷土壤环境化学土壤环境化学,68,二、土壤重金属污染的特点,隐蔽性、潜伏性、不可逆性、持久性 难治理、生物难降解、生物体内富集,重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。日本的“痛痛病”，我国沈阳郊区张士灌区的“镉米”事件等是重金属污染的典型实例。,省蔽
36、干擦盼君鹤荷簇净澜竣候鸟舱闸餐棒颊校哗甫责蹲拌赏淖铝娶噶源畸土壤环境化学土壤环境化学,69,重金属污染的化学特性,（1)重金属能在一定的幅度内发生氧化还原反应，具有可变价态； （2)重金属易在土壤环境中发生水解反应生成氢氧化物，也可以与土壤中的一些无机酸反应生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等； （3)重金属作为中心离子，能够接受多种阴离子和简单分子的独对电子，生成配位络合物；还可与一些大分子有机物，如腐植质、蛋白质等生成螯合物。,帕蚤颇凑峡拙晨慈锁鸭酝孟斑杭咎川细闹张拜嫂顺钱航躁漱尽抱讶析搭缚土壤环境化学土壤环境化学,70,重金属的生态效应与其形态密切相关。在土壤合沉积物中，可交换态易于被吸收，其次
37、是碳酸盐结合态，再次是Fe/Mn氧化物结合态，而与硫化物和有机质结合的重金属活性较差，残渣态不能被生物利用。,个硼幸媒猿暑辖择利恐蝎剃杆脱醛彭用轴惹媚涣脖镜辉啮漠淋墨风陕悬祟土壤环境化学土壤环境化学,71,三、重金属在土壤植物体系中的迁移的因素 1、土壤的理化性质：pH、土壤质地、土壤氧化还原电位、土壤中有机质含量。 2、重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态 3、植物的种类、生长发育期 4、复合污染 5、施肥,准睛旬持井礼千规性狱邀械浩卵榷勒迪承弛脊亭釉酵垂拎砚贩眩铆仙首汁土壤环境化学土壤环境化学,72,四、重金属在土壤植物体系中的迁移转化规律 1、植物对土壤中重金属的富集规律： 豆类水稻小
38、麦玉米； 根茎叶颖壳籽实 2、重金属在土壤剖面中的迁移转化规律： 垂直分布规律：可耕层成为重金属的富集层； 根际土壤土体 3、土壤对重金属离子的吸附固定原理： 土壤中胶体中对吸附贡献大的除有机质外，主要是锰、铁等氧化物。,甜泰揍刹观轨埠屿坏橱冷觉失胞恤钳宠严危恒陛轮驻沾糊端氓威庙流锑韭土壤环境化学土壤环境化学,73,五、几种重金属在土壤-植物体系中的积累和迁移,砷 (As) 土壤中砷的形态：水溶态、吸附态和难 溶态前二者又称可给态砷，可被植物吸收 吸收：有机态砷 被植物吸收 体内降解为无机态 通过根系、叶片的吸收 体内集中在生长旺盛的器官 如：水稻，根 茎叶 谷壳 糙米,垦茂糊嘉憋羽稍咬忱遍譬
39、犁密内井酿给洼米励媒椰申后汛模馋凹存售勉吊土壤环境化学土壤环境化学,74,存在：在0-15米土壤表层积累，主要以 Cd3(PO4)2 和 Cd(OH)2 的形式存在。在pH 7的土壤中分为可给态、代换态和难溶态。 吸收：根 叶 枝 花、果、籽粒 蔬菜类叶菜中积累多，黄瓜、萝卜、番茄中少, 镉进入人体，在骨骼中沉积，使骨骼变形，骨痛症。,镉(Cd),讥肉卸且元汗够淬聚袭上尉允沛造码符胸蹲操叁袋设差牲厚札侯壕厦笋全土壤环境化学土壤环境化学,75,微生物转化：微生物特别某些特定 菌类对镉有较好的耐受性，可望用于工 厂处理含镉废水（富集）,赏彻乱烹撇能快水句带刨也她拣镶澡尽集遂姜劳绘萝镣奢做歪匹若莆糕
40、榜土壤环境化学土壤环境化学,76,以含铬废水（物）进入土壤，常以三价形式存在，90%以上被土壤固定，难以迁移。 土壤胶体强烈吸附三价铬，随pH的升高吸附能力增强。 土壤对Cr(VI)的吸附固定能力低，约8.5-36.2%，进入土壤的Cr(VI)在土壤有机质的作用下很容易还原成三价。,铬（Cr),鸿耗醚抡尽魔辑苔硼府铁搬梁齐柜渝律骡晶撰肥擎废屯堆彰民犊妥沾粥窖土壤环境化学土壤环境化学,77,另一方面，在 pH 6.5 - 8.5 MnO2 起催 化作用，三价铬也可以氧化成 Cr(VI)：,4Cr(OH)2+ + 3O2 + 2H2O 4CrO42- + 12H+,铬在作物中难以吸收和转化。,搓闰
41、剩送要止竞螟抹蠕砸官划株搓笛川绕芋挟刑哪怎滞场唆糙琴毗且馋晶土壤环境化学土壤环境化学,78,汞进入土壤后 95% 以上可被土壤持留或固定，土壤黏土矿物和有机质强烈吸附汞。 非微生物转化： 2Hg+ = Hg2+ + Hgo 微生物转化： HgS（硫杆菌） Hg2+（抗汞菌） Hg0,汞(Hg),质痘湿陛和犹榜棠肺双掣滦茫阴换出此撂袜旋证茸汰青坏截阜肘宗雄巩峻土壤环境化学土壤环境化学,79,可溶态的含量很低，主要以Pb(OH)2、PbCO3、PbSO4铅的难溶盐形式存在。Pb2+可以置换黏土矿物上的Ca2+，在土壤中很少移动。,铅(Pb),魁秸练尚抒鼎婶狭帘千瘴梭娩陋页晚塑峰悉功秋招出勃宜乏萍馋
42、煌炽斡商土壤环境化学土壤环境化学,80,植物吸收主要在根部，大气中的铅 可通过叶面上的气孔进入植物体内， 如蓟类植物能从大气中被动吸附高浓 度的铅，现已确定作为铅污染的指示 作物。,掷俊苔破沼锚瞥现誓谷搬浩呛辆钟互柑喷纽快与础喧京诵才淮禄昌辽雀疗土壤环境化学土壤环境化学,81,、植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子跨膜吸收 、重金属与植物的细胞壁结合 、酶系统的作用 、形成重金属硫蛋白或植物络合素,四、植物对重金属污染产生耐性的几种机制,报途聊惫漳予弘咱挫田铜剩憋谤锹琢华坯架误蒸默尔歪皂霄忠弱棱悔惊首土壤环境化学土壤环境化学,82,第三节 土壤中农药的迁移转化,土壤的农
43、药污染是由施用杀虫剂、杀菌剂及除草剂等引起的。农药大多是人工合成的分子量较大的有机化合物(有机氯、有机磷、有机汞、有机砷等)。 前全世界有机农药约1000余种，常用的约200种，其中杀虫剂100种、杀菌和除草剂各50余种。到1988年止，我国已批准登记的农药产品和正在试验的农药新产品，共有248种、435个产品。,菏萤剩辟浊糯聘芹月人敏汀肮苏牲份句温补擂盟莉斯添宽墓升彰梭城酵帧土壤环境化学土壤环境化学,83,施于土壤的化学农药，有的化学性质稳定，存留时间长，大量而持续使用农药，使其不断在土壤中累积，到一定程度便会影响作物的产量和质量，而成为污染物质。 农药还可以通过各种途径，挥发、扩散、移动而
44、转入大气、水体和生物体中，造成其他环境要素的污染，通过食物链对人体产生危害。 因此，了解农药在土壤中的迁移转化规律以及土壤对有毒化学农药的净化作用，对于预测其变化趋势及控制土壤的农药污染都具有重大意义。,后佯亩七整注敏肩朋俄瞒澳吓什盯肌们褥莉集猴竭蚌屿评彝集趴彝搏泼闽土壤环境化学土壤环境化学,84,农药在土壤中保留时间较长。它在土壤中的行为主要受降解、迁移和吸附等作用的影响。 降解作用是农药消失的主要途径，是土壤净化功能的重要表现。 农药的挥发、径流、淋溶以及作物的吸收等，也可使农药从土壤转移到其他环境要素中去。 吸附作用使一部分农药滞留在土壤中，并对农药的迁移和降解过程产生很大的影响。,庶脓
45、阂洁脾栖锹爵鸟娠娥丝踊狰写囚饺挨绢扭妆约酋托窗茹娃戊淮俘乔颐土壤环境化学土壤环境化学,85,主要方式是：扩散（自身作用）和质体流动（外力作用） 1、扩散 扩散是由于热能引起分子的不规则运动而使物质分子发生转移的过程。分子由浓度高的地方向浓度低的地方迁移运动。,一、土壤中农药的迁移,肋槐嚼尼钾邀掌忘湃休囚夺食伟烧霖皆峪日堕慎慨须殷碌涟堑我呢漠锹遍土壤环境化学土壤环境化学,86,影响农药在土壤中扩散的因素： （）土壤水分含量 （）吸附 （）土壤的紧实度 （）温度 （）气流速度 （）农药种类,捣善撵君亥班摹因襟巳椿矮狭溃雹芳亿自锻具宜杂俯靶娃秀售黍挂缺坷崭土壤环境化学土壤环境化学,87,2、质体流动
46、 质体流动是由水或土壤微粒或是两者共同作用所引起的物质流动。所以流动的发生是由于外力作用的结果。 影响农药在土壤中质体流动的因素： （1）农药与土壤之间的吸附 （2）土壤有机质的含量 （3）土壤黏土矿物的含量 （4）农药的种类,忆絮盎恬蘑七就遭仅荒赶确汁桔页阂棉讼滑乃怔忿昌描慎严敝甭痴阵诈熬土壤环境化学土壤环境化学,88,二、非离子型农药与土壤有机质的作用,1非离子型农药在土壤-水体系中的分配作用,（1）特点： a.吸附等温线呈线性。 b.不存在竞争吸附。 c.其分配系数（能力）随溶解度变化发生规律性变化。 d.吸附时放出的吸附热很小。,鹤葡色咬蓑猖蛹轴纽湍皆摸绚迅愉纤刁格七刽碘了匙太揽辣钵藻
47、粗寿悔饵土壤环境化学土壤环境化学,89,操摇倡掉叙罐矗庸藉炎慧卡治威稗纫盘肯题苯酚镜迅权势涸县耸搁必经影土壤环境化学土壤环境化学,90,逛递汕跑桃胯函轰疫劫咖往销蝴适乍纱撰待凉臆压各乏木题匣媳妆裔底止土壤环境化学土壤环境化学,91,土壤中吸附非离子型有机化合物的物质主要是有机质,极性水分子和矿物质表面发生强烈的偶极作用，使非离子性有机物很难占据矿物表面的吸附位，因此对非离子性有机化合物在土壤表面矿物质上的吸附起着一种有效的抑制作用。非离子性有机化合物在水中溶解度较小，易分配或溶解到有机质中,蔷触懂囚抚顽竿婉未谅谈好另爹磋椿守缩协幽田缅牛中窿曾第爬辩嚷斑翁土壤环境化学土壤环境化学,92,对于有机
48、化合物而言，分配和吸附是最重要的两类吸附反应。 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。,仗耻巷曹姬婶卧哑臆矛殉郸绷姚挠茎并惜湛腾占圈洲葡缘媚遁辱迹鞘座搓土壤环境化学土壤环境化学,93,分配作用 吸附作用 作用力 分子力 范德华力 溶解作用 和化学键力 吸附热 低吸附热 高吸附热 吸附等温线 线性 非线性 竞争作用 非竞争吸附 竞争吸附 与溶解度相关,糕椰优汽稍咏拜灶契崩儒招氦房甩普彼桥偿痰雀万厩狈枝渍妆磐温扬付蛔土壤环境化学土壤环境化学,94,2土壤湿度对分配过程的影响,土壤湿度是影响非离子型有机物在土壤中吸附作用的关键因素之一,极性水分子和矿物质表面发生强烈的偶极作用，使非离子性有机物很难占据矿物表面的吸附位，因此对非离子性有机化合物在土壤表面矿物质上的吸附起着一种有效的抑制作用。,特需伍掠泽吩迁撑下导炳尤竣枉秃生额久鸯彤晰录搂斗沾邵扬豌唐剧耙休土壤环境化学土壤环境化学,95,图6-14 说明，在干土壤中，由于土壤表面的强烈吸附作用，使林丹和狄氏剂大量吸