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4.土壤环境化学.ppt

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第四章 土壤环境化学,一、土壤的立体剖面构型 二、土壤的组成三、土壤的粒级分组 四、土壤吸附性 五、土壤酸碱性六、土壤的氧化还原性,主要内容:土壤剖面构型;土壤的化学组成;土壤的化学性 质;土壤中重金属的迁移。土壤是自然环境要素的重要组成之一,它是处在岩石圈最 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,被称为土壤圈。土壤圈是处于大气圈、岩石圈、水圈和生 物圈之间的过渡地带,是联系有机界和无机界的中心环节。它 与地球的直径相比,只不过相当于一张薄纸,但它是农业生产 的基础,是人类生活的一项极其宝贵的自然资源。土壤还具有 同化和代谢外界进入土壤的物质的能力,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。,一、土壤的立体剖面构型,土壤的形成:地球内部的岩石在高温、高压作用环境下相对稳定,一旦暴露在地表,则压力降低、温度变化,并且与水和空气接触,就会发生物理风化、化学风化,这是土壤中无机成分的主要来源。同时死亡生物体以及生物排泄物也能够分泌一些化学物质参与岩石的风化(生物风化),并且在土壤中形成了有机成分,这样就形成了土壤。从土壤形成的影响因素看,土壤是生物、气候、母质、地形、时间和人类活动六大成土因素共同作用的产物。虽然成土因素不同,可能会形成不同类型的土壤,其中的成分也可能差别较大。例如我国南方的红壤(含丰富铁元素)和北方的黑钙土(含碳酸钙较多),性质差别很大,红壤呈酸性,黑钙土呈碱性。但是一般而言,各种土壤具有共同的立体剖面构型,即在垂直方向上,土壤具有相似的层次分布,虽然不同土壤中,同一层次的土壤组分可能差别很大。,认识土壤的基本特征,需要了解土壤的立体剖面构型; 认识其中污染物的迁移分布,可能发生在不同的土壤层次内,也需要了解剖面构型。典型土壤随深度呈现不同的层次。 最上层为覆盖层(A0),由地面上的枯枝落叶所构成。 第二层为淋溶层(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。 第三层为淀积层(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。 C层也叫母质层,是由风化的成土母岩构成。 母质层下面为末风化的基岩,常用D层表示。,二、土壤的组成,土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系,其相对含量因时因地而异。 土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质。 土壤矿物质占土壤的绝大部分,约占土壤固体总重量的90%以上。 土壤有机质约占固体总重量的1%~10%,一般在可耕性土壤中约占5%,且绝大部分在土壤表层。 土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。 土壤中有元数孔隙充满空气,即土壤气相,典型土壤约有35%的体积是充满空气的孔隙。所以土壤具有疏松的结构。 l.土壤无机矿物质土壤矿物是岩石经过物理风化和化学风化形成的。按其成因分为原生矿物、次生矿物。在土壤形成过程中,原生矿物以不同的数量与次生矿物混合成为土壤矿物质。,(1)原生矿物: 各种岩石受到不同程度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; 主要有石英(SiO2)、长石(KalSi3O8)、云母类(K(SiAl)Al2O10(OH)2)、辉石((Mg,Fe)SiO3)、角闪石((Mg,Fe)7(Si4O11)2(OH)2)、橄榄石((Mg,Fe)2SiO4)、赤铁矿。 原生矿物的种类和含量随母质的类型、风化强度和成土过程的不同而异。 1~0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。 原生矿物中,石英最难风化,长石次之,辉石、角闪石、黑云母易风化。因而石英常成为较粗的颗粒,遗留在土壤中,构成土壤的砂粒部分;辉石、角闪石和黑云母在土壤中残留较少,一般都被风化为次生矿物。,土壤中主要原生矿物四类: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。硅酸盐类矿物占岩浆岩重量的80%以上。硅酸盐矿物:常见长石类、云母类、辉百类和角闪石等,大都不很稳定比较容易风化而释放出钠、钾、钙、镁、铁等元素,同时形成次生矿物。氧化物类矿物:包括石英(SiO2)、赤铁矿(Fe2O3)、金红石(TiO2)等,相当稳定,不易风化。石英是土壤中分布最广的一种矿物力砂粒的主要成分。硫化物类矿物:在土壤中通常只有铁的硫化物矿物,即黄铁矿和自铁矿。二者是同质异构物,分子式均为FeS2。极易风化,成为土壤中硫的主要来源。磷酸盐类矿物:土壤中分布最广的是磷灰石,包括氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]和氯磷灰石[Ca(PO4)3Cl]两种,是土壤中无机磷的重要来源。,(2)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。据其性质与结构可分为三类:简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸盐类。 简单盐类:属水溶性盐,易淋溶流失,一般土壤中较少,多存在于盐渍土中
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