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[农学]环 境 化 学 第四章 土壤环境化学
第三章 土壤环境化学 参考书目 环境化学 戴树桂 主编 高等教育出版社 第一节 土壤的组成和性质 一、土壤的组成 土壤固体相(土壤矿物质、 土壤有机质) 孔隙液相 (水分-溶液) 气相(空气) 1.土壤矿物质 土壤矿物质是岩石经过物理和化 学风化的产物,主要元素 O、Si,Al、 Fe、C、Ca、K、Na、Mg、Ti、N、S、P等。 原生矿物 岩石化学风化的过程 次生矿物: 次生矿物: 伊利石 分子式: [(OH)4Ky(AI4Fe4Mg4Mg6)(Si8-yAl9)O20] 特点: 粒径小于2μm,风化程度较低,膨胀性较小,富含钾(K2O),具有较高的阳离子代换量,晶格中的硅、铝原子可发生同晶取代,但不显著。 分子式: [Al4Si8O20(OH)4] 为伊利石的风化产物 特点: 粒径小于1μm,阳离子代换量极高,晶格中的硅、铝原子易发生同晶取代;但它吸收的水分植物难以利用,不利于植物的生长。 [Al4Si4O10(OH)8] 是风化程度极高的矿物。 特点:粒径较大,为0.1-5.0μm,膨胀性小,阳离子代换量也低,极少发生同晶取代。透水性好但保肥能力低。 请比较三类土壤矿物质的特性! 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 2.土壤有机质 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。 3.土壤水分 4.土壤空气 特性: 不连续性,存在于土粒间隙之间; 湿度更高; O2少,CO2多,有机质腐烂分解; 大气 土壤 O2 21% (v/v) 15% CO2 0.03% 几% 有还原性气体(H2S、NH3、H2、CH4)、厌氧 细菌和污染物等存在。 二、土壤的吸附性 1.土壤胶体的性质(直径1-100nm) 土壤胶体具有极大的比表面积和表面能 土壤胶体的电性 土壤胶体的凝聚性和分散性 2 土壤胶体的离子交换吸附 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。 吸附能力很弱的阴离子Cl-、NO3-、NO2- 等,只有在极酸性的溶液中才被吸附。 吸附顺序: F- C2O42- 柠檬酸根 PO43- HCO3- H2BO3- Ac- SCN- SO42- Cl- NO3- 四、土壤的酸碱性 1. 土壤酸度 根据土壤中H+存在的形式,土壤酸度可分为两类: 活性酸度 activity acidity(有效酸度) 土壤溶液中氢离子浓度的直接反映出来的酸度,通常用pH表示(通常描述土壤性质时表示作土壤pH值 )。 潜性酸度 potential acidity 是由土壤胶体吸附的可代换性H+、Al3+离子造成的。H+、Al3+致酸离子只有通过离子交换作用产生H+离子才显示酸性,因此称潜性酸度。 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 (NaAc + H2O → HAc + Na+ + OH-) |土壤胶体|-Al3+、H+ + 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。 一般情况下,潜性酸度远大于活性酸度。二者之比在沙土中达1000,有机质丰富的粘土中高达上万倍。 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。 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
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