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第四章 土壤环境化学 第一节 土壤的组成与性质 一、土壤组成 二、土壤的粒级分组与质地分组 三、土壤吸附性 四、土壤酸碱性 五、土壤的氧化还原性 三、土壤吸附性 土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物，它们对污染物在土壤中的迁移、转化有重要作用。 土壤胶体以其巨大的比表面积和带电性，而使土壤具有吸附性。 1．土壤胶体的性质 (1)土壤胶体具有巨大的比表面和表面能 比表面是单位重量(或体积)物质的表面积。 物质的比表面越大，表面能也越大。 (2)土壤胶体的电性 土壤胶体微粒具有双电层； 微粒的内部称微粒核，一般带负电荷，形成一个负离子层(即决定电位离子层)，其外部由于电性吸引，而形成一个正离子层(又称反离子层，包括非活动性离子层和扩散层)，即合称为双电层。 1．土壤胶体的性质 (3)土壤胶体的凝聚性和分散性 胶体的凝聚性: 由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势。 胶体的分散性: 在土壤溶液中，胶体常带负电荷，即具有负的电动电位，所以胶体微粒又因相向电荷而相互排斥，电动电位越高，相互排斥力越强，胶体微粒呈现出的分散性也越强。 一般，土壤溶液中常见阳离子的凝聚能力顺序如下 2．土壤胶体的离子交换吸附 在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价交换，称为离子交换(或代换)。 离子交换作用：阳离子交换吸附作用和阴离子交换吸附作用。 2．土壤胶体的离子交换吸附 (1)土壤胶体的阳离子交换吸附：土壤胶体吸附的阳离子，可与土壤溶液中的阳离子进行交换，其交换反应如下： 各种阳离子交换能力的强弱，主要依赖于以下因素： ① 电荷数：离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。 ② 离子半径及水化程度：同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，因而具有较强的交换能力。 2．土壤胶体的离子交换吸附 不同土壤的阳离子交换量不同： ① 不同种类胶体的阳离子交换量的顺序为： 有机胶体蒙脱石水化云母高岭土含水氧化铁、铝。 ② 土壤质地越细，阳离子交换量越高。 ③ 土壤胶体中SiO2／R2O3比值越大，其阳离子交换量越大，当SiO2/R2O3小于2，阳离子交换量显著降低。 ④ 因为胶体表面OH基团的离解受pH的影响，所以pH值下降，土壤负电荷减少，阳离子交换量降低；反之，交换量增大。 2．土壤胶体的离子交换吸附 土壤的可交换性阳离子有两类：一类是致酸离子，包括 另一类是盐基离子，包括 当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子，且已达到吸附饱和时的土壤，称为盐基饱和土壤。 当土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种土壤为盐基不饱和土壤。 在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度： 2．土壤胶体的离子交换吸附 (2)土壤胶体的阴离子交换吸附： 土壤中阴离子交换吸附是指带正电荷的胶体所吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换作用。 四、土壤酸碱性 根据土壤的酸度可以将其划分为9个等级。 1．土壤酸度 根据土壤中H+离子的存在方式，土壤酸度可分为两大类。 (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，又称为有效酸度，通常用pH表示。 土壤溶液中氢离子的来源: a. 土壤中CO2溶于水形成的碳酸 b. 有机物质分解产生的有机酸 c. 土壤中矿物质氧化产生的无机酸 d. 施用的无机肥料中残留的无机酸，如硝酸、硫酸和磷酸等。 e. 由于大气污染形成的大气酸沉降．也会使土壤酸化，所以它也是土壤活性酸度的一个重要来源。 1．土壤酸度 (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Al3+。 当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。 根据测定土壤潜性酸度所用的提取液，可以把潜性酸度分为代换性酸度和水解酸度。 1．土壤酸度 (2)潜性酸度： ①代换性酸度：用过量中性盐(如NaCl或KCl