土壤环境化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章 土壤环境化学土壤环境化学(Soil Environmental Chemistry)第1页教学内容教学内容v、土壤组成与性质、土壤组成与性质;v、重金属在土壤、重金属在土壤植物体系中迁移及其作植物体系中迁移及其作用机制；用机制；v、主要农药在土壤中迁移、转化和归趋。、主要农药在土壤中迁移、转化和归趋。第2页教学要求教学要求vv掌握土壤组成与性质，土壤粒级与质地分组特征。掌握土壤组成与性质，土壤粒级与质地分组特征。掌握土壤组成与性质，土壤粒级与质地分组特征。掌握土壤组成与性质，土壤粒级与质地分组特征。vv了解污染物在土壤了解污染物在土壤了解污染物在土壤了解污染物在土壤-植物体系中迁移特点、影响原因植物体系中迁移特点、影响原因植物体系中迁移特点、影响原因植物体系中迁移特点、影响原因及作用机制。及作用机制。及作用机制。及作用机制。vv掌握土壤吸附、酸碱和氧化还原特征。掌握土壤吸附、酸碱和氧化还原特征。掌握土壤吸附、酸碱和氧化还原特征。掌握土壤吸附、酸碱和氧化还原特征。vv了解主要农药在土壤中迁移原理与主要影响原因。了解主要农药在土壤中迁移原理与主要影响原因。了解主要农药在土壤中迁移原理与主要影响原因。了解主要农药在土壤中迁移原理与主要影响原因。vv掌握造成土壤污染主要原因、危害及防治办法。掌握造成土壤污染主要原因、危害及防治办法。掌握造成土壤污染主要原因、危害及防治办法。掌握造成土壤污染主要原因、危害及防治办法。第3页引言引言 土壤是自然环境要素主要组成之一，它是处于土壤是自然环境要素主要组成之一，它是处于岩石圈最外面一层疏松部分岩石圈最外面一层疏松部分,含有含有支持植物和微生物支持植物和微生物生长繁殖生长繁殖能力，称作能力，称作土壤圈土壤圈。土壤还含有土壤还含有同化和代谢外界进入土壤物质同化和代谢外界进入土壤物质能力，能力，所以土壤又是所以土壤又是保护环境主要净化剂保护环境主要净化剂，这就是土壤，这就是土壤两两个主要功效个主要功效。第4页全球范围土壤环境问题全球范围土壤环境问题 (Environmental Problem in Soil)v土壤酸化、盐碱化、土壤污染土壤酸化、盐碱化、土壤污染 v土壤沙漠化（石漠化）土壤沙漠化（石漠化）v陆地植被破坏陆地植被破坏 v水土流失水土流失第5页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v土壤土壤（Soil）土壤处于岩石圈最外面一层疏松部分，含有支土壤处于岩石圈最外面一层疏松部分，含有支持植物和微生物生长繁殖能力，被称为土壤圈。持植物和微生物生长繁殖能力，被称为土壤圈。土壤圈是处于大气圈、岩石圈、水圈和生物图土壤圈是处于大气圈、岩石圈、水圈和生物图之间过渡地带，是联络有机界和无机界中心步骤。之间过渡地带，是联络有机界和无机界中心步骤。成土原因综合作用不一样，产生出各种类型土成土原因综合作用不一样，产生出各种类型土壤。壤。第6页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质vv土壤基本环境机能土壤基本环境机能 （1）培育植物）培育植物 （2）推进物质循环）推进物质循环 （3）保留水资源）保留水资源 （4）预防灾害）预防灾害 （5）自净能力）自净能力 第7页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v一、土壤组成（一、土壤组成（Soil Constitution）固相（土壤矿物质、土壤有机质）固相（土壤矿物质、土壤有机质）液相液相 （水分及水溶物）（水分及水溶物）气相（空气）气相（空气）土壤中还有数量众多细菌和微生物，普通作为土壤有机土壤中还有数量众多细菌和微生物，普通作为土壤有机土壤中还有数量众多细菌和微生物，普通作为土壤有机土壤中还有数量众多细菌和微生物，普通作为土壤有机物而视为土壤固相物质。物而视为土壤固相物质。物而视为土壤固相物质。物而视为土壤固相物质。第8页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质 土壤中固、液、气相结构图土壤中固、液、气相结构图第9页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质经典土壤随深度展现不一样层次经典土壤随深度展现不一样层次 v覆盖层覆盖层(A0)由地面上枯枝落叶所组成。由地面上枯枝落叶所组成。v淋溶层淋溶层(A)是土壤中生物最活跃一层，土壤有机质大是土壤中生物最活跃一层，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。中被淋浴得最显著。v淀积层淀积层(B)它受纳来自上一层淋溶出来约有机物、盐类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。和粘土颗粒类物质。v母质层母质层(C)是由风化成土母岩组成。是由风化成土母岩组成。v基岩基岩惯用惯用D层表示。层表示。第10页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v1土壤矿物质土壤矿物质(Minerals in Soil)土壤矿物质是岩石经过土壤矿物质是岩石经过物理风化物理风化物理风化物理风化和和化学风化化学风化化学风化化学风化形成。形成。按成因类型分类：按成因类型分类：按成因类型分类：按成因类型分类：v原生矿物原生矿物:各种岩石受到程度不一样物理风化而未经化学风各种岩石受到程度不一样物理风化而未经化学风化碎屑物，其原来化学组成和结晶结构都没有改变。化碎屑物，其原来化学组成和结晶结构都没有改变。v次生矿物次生矿物:大多数是由原生矿物经化学风化后形成新矿物，大多数是由原生矿物经化学风化后形成新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。其化学组成和晶体结构都有所改变。第11页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（1）原生矿物）原生矿物 主要四类主要四类硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物、硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物、磷酸盐类矿物。磷酸盐类矿物。（2）次生矿物）次生矿物 分为三类分为三类简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸盐类。简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸盐类。第12页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质2、土壤有机质、土壤有机质(Soil Organic Matter，SOM)v作用：土壤有机质是土壤形成主要标志，土壤肥力表现，土作用：土壤有机质是土壤形成主要标志，土壤肥力表现，土壤中含碳有机物总称。壤中含碳有机物总称。v分类：两大类，一类是组成有机体各种有机化合物，称为非分类：两大类，一类是组成有机体各种有机化合物，称为非腐殖物质，如蛋白质、糖类、树脂、有机酸等；另一类是称腐殖物质，如蛋白质、糖类、树脂、有机酸等；另一类是称为腐殖质类有机化合物，它不属于有机化学中现有任何一类，为腐殖质类有机化合物，它不属于有机化学中现有任何一类，它包含腐殖酸、富里酸和腐黑物等。它包含腐殖酸、富里酸和腐黑物等。第13页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质3土壤水分土壤水分(Water in Soil)v土壤水分意义：土壤水分意义：土壤水分既是植物营养物起源，也是污染物向其它圈层土壤水分既是植物营养物起源，也是污染物向其它圈层迁移媒介。迁移媒介。v土壤水分存在形式：土壤水分存在形式：土壤颗粒吸附水分称土壤颗粒吸附水分称吸着水吸着水，几乎不移动，不被植物吸收。，几乎不移动，不被植物吸收。外层膜状水称外层膜状水称内聚水内聚水或毛细管水，是植物生长主要水源。或毛细管水，是植物生长主要水源。第14页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v吸着水和内聚水关系图解吸着水和内聚水关系图解第15页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质4土壤空气土壤空气(Atmosphere in Soil)特征：特征：(1)不连续性，存在于土粒间隙之间；不连续性，存在于土粒间隙之间；(2)湿度更高；湿度更高；(3)O2少，少，CO2多，有机质腐烂分解；多，有机质腐烂分解；(4)有还原性气体（有还原性气体（H2S、NH3、H2、CH4）、厌氧）、厌氧 细细 菌和污染物等存在。菌和污染物等存在。第16页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v二、土壤粒级分组与质地分组二、土壤粒级分组与质地分组1、土壤矿物质粒级划分、土壤矿物质粒级划分 土壤矿物质是以大小不一样颗粒状态存在。不一样粒径土壤矿物质是以大小不一样颗粒状态存在。不一样粒径土壤矿物质颗粒土壤矿物质颗粒(即土粒即土粒)，其性质和成份郡不一样。，其性质和成份郡不一样。我国土壤粒级划分标准为五级：我国土壤粒级划分标准为五级：石块、石砾、砂砾、粉粒、黏粒。石块、石砾、砂砾、粉粒、黏粒。第17页第18页第19页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质、各粒级主要矿物成份和理化特征、各粒级主要矿物成份和理化特征（1）石块和石砾）石块和石砾多为岩石碎块。其孔隙过大，水和养分多为岩石碎块。其孔隙过大，水和养分易流失。易流失。（2）砂砾）砂砾主要为原生矿物。孔隙大，通气和透水性强，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。保水保肥能力弱，营养元素含量少。（3）粉粒）粉粒原生和次生矿物混合体。团聚、胶结性差，分原生和次生矿物混合体。团聚、胶结性差，分散性强，保水保肥能力很好。散性强，保水保肥能力很好。（4）黏粒）黏粒主要为次生矿物。营养元素含量丰富，团聚能主要为次生矿物。营养元素含量丰富，团聚能力较强，有良好保水保肥能力，但通气和透水性较差。力较强，有良好保水保肥能力，但通气和透水性较差。第20页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质3、土壤质地分类及其特征、土壤质地分类及其特征v由不一样粒级混合在一起所表现出来土壤粗细情况，称土壤由不一样粒级混合在一起所表现出来土壤粗细情况，称土壤质地。质地。v我国土壤质地分类标准分为三组：砂土组、两合土组（壤土）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。、黏土。v壤土壤土兼有砂土和黏土优点，克服了二者缺点，是最理想土壤兼有砂土和黏土优点，克服了二者缺点，是最理想土壤质地。质地。第21页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v三、土壤吸附性三、土壤吸附性 土壤中活跃组分：土壤胶体和土壤微生物。土壤中活跃组分：土壤胶体和土壤微生物。它们对污染物在土壤中迁移、转化有主要作用。土壤胶它们对污染物在土壤中迁移、转化有主要作用。土壤胶体以其巨大比表面积和带电性，而使土壤含有吸附性。体以其巨大比表面积和带电性，而使土壤含有吸附性。第22页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质1 1土壤胶体性质（直径土壤胶体性质（直径土壤胶体性质（直径土壤胶体性质（直径1-100nm1-100nm）（）土壤胶体含有极大比表面积和表面能（）土壤胶体含有极大比表面积和表面能（）土壤胶体含有极大比表面积和表面能（）土壤胶体含有极大比表面积和表面能 比表面比表面：单位重量（或体积）物质表面积。：单位重量（或体积）物质表面积。胶体表面分子与内部分子所处状态不一样，受到内外部胶体表面分子与内部分子所处状态不一样，受到内外部两种不一样引力，因而含有多出自由能即表面能，这是土壤两种不一样引力，因而含有多出自由能即表面能，这是土壤胶体含有吸附作用主要原因。胶体含有吸附作用主要原因。比表面积愈大，表面能愈大，胶体吸附性愈大。比表面积愈大，表面能愈大，胶体吸附性愈大。第23页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（）土壤胶体电性（）土壤胶体电性(Colloids of Soil)土壤胶体微粒内部普通带负电荷，形成一个负离子层土壤胶体微粒内部普通带负电荷，形成一个负离子层（决定电位离子层），其外部因为电性吸引而形成一个正离（决定电位离子层），其外部因为电性吸引而形成一个正离子层子层（反离子层或扩散层），即称双电层。（反离子层或扩散层），即称双电层。第24页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（）土壤胶体凝聚性和分散性（）土壤胶体凝聚性和分散性 v 因为胶体比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体含有因为胶体比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体含有相互吸引、凝聚趋势，这就是胶体相互吸引、凝聚趋势，这就是胶体凝聚性凝聚性。v因为土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相互排斥，含有因为土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相互排斥，含有分散分散性性，负电荷越多，负电动电位越高，相互排斥力越强，分散，负电荷越多，负电动电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强；性也越强；v土壤胶体凝聚性主要取决于其电动电位大小和扩散层厚度；土壤胶体凝聚性主要取决于其电动电位大小和扩散层厚度；v另外，土壤溶液中电解质和另外，土壤溶液中电解质和 pH 值也有影响。值也有影响。第25页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质2、土壤胶体离子交换吸附土壤胶体离子交换吸附离子交换：离子交换：土壤胶体扩散层中赔偿离子，能够和溶液中相同土壤胶体扩散层中赔偿离子，能够和溶液中相同电荷离子以离子价为依据作电荷离子以离子价为依据作等价交换等价交换。离子交换作用包含离子交换作用包含阳离子交换吸附阳离子交换吸附和和阴离子交换吸附阴离子交换吸附。第26页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（1）土壤胶体阳离子交换吸附（可逆过程）土壤胶体阳离子交换吸附（可逆过程）土壤胶体吸附阳离子，可与土壤溶液中阳离子以离子价土壤胶体吸附阳离子，可与土壤溶液中阳离子以离子价为依据进行等价交换，各种阳离子交换能力强弱，主要依赖为依据进行等价交换，各种阳离子交换能力强弱，主要依赖于以下原因于以下原因:电荷数电荷数:离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。离子半径及水化程度离子半径及水化程度：同价离子中，离子半径越大，水化：同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，因而含有较强交换能力。离子半径就越小，因而含有较强交换能力。土壤土壤第27页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v不一样土壤阳离子交换量不一样：不一样土壤阳离子交换量不一样：（1）不一样种类胶体阳离子交换量次序）不一样种类胶体阳离子交换量次序 有机胶体有机胶体 蒙脱石蒙脱石 水化云母水化云母 高岭土高岭土 水合氧化铁、铝水合氧化铁、铝（2）土壤质地越细，阳离子交换量越高；）土壤质地越细，阳离子交换量越高；（3）土壤胶体中）土壤胶体中SiO2/R2O3比值越大，阳离子交换量越高；比值越大，阳离子交换量越高；（4）pH值下降，阳离子交换量降低。值下降，阳离子交换量降低。第28页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v阳离子交换量阳离子交换量（Cation ExchangeCapacity,CEC）CECCEC表示每千克干土中所含全部阳离子总量，是表示土表示每千克干土中所含全部阳离子总量，是表示土表示每千克干土中所含全部阳离子总量，是表示土表示每千克干土中所含全部阳离子总量，是表示土壤吸附性质主要指标。壤吸附性质主要指标。壤吸附性质主要指标。壤吸附性质主要指标。单位：厘摩尔单位：厘摩尔单位：厘摩尔单位：厘摩尔/每千克土每千克土每千克土每千克土 (cmol/kg)(cmol/kg)测定：用测定：用测定：用测定：用Ca2+Ca2+作指示剂，作指示剂，作指示剂，作指示剂，Ba2+Ba2+作萃取剂，原子吸收分光光作萃取剂，原子吸收分光光作萃取剂，原子吸收分光光作萃取剂，原子吸收分光光度法测定。度法测定。度法测定。度法测定。第29页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质 致酸离子：致酸离子：Al3+、H+。可交换性阳离子可交换性阳离子 盐基离子：盐基离子：Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。等。盐基饱和土壤：盐基饱和土壤：土壤胶体吸附阳离子全部是盐基阳离子时，这种土壤称土壤胶体吸附阳离子全部是盐基阳离子时，这种土壤称为盐基饱和土壤。为盐基饱和土壤。第30页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（2）土壤胶体阴离子交换吸附）土壤胶体阴离子交换吸附 带正电荷胶体吸附阴离子与土壤溶液中阴离子交换。带正电荷胶体吸附阴离子与土壤溶液中阴离子交换。吸附次序：吸附次序：F-C2O42-柠檬酸根柠檬酸根 PO43-HCO3-H2BO3-Ac-SCN-SO42-Cl-NO3-第31页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v四、土壤酸碱性四、土壤酸碱性(Acidity-Alkalinity of Soil)1、土壤酸度、土壤酸度(Acidity of Soil)依据土壤中依据土壤中依据土壤中依据土壤中H+H+存在形式：存在形式：存在形式：存在形式：活性酸度（或有效酸度）（活性酸度（或有效酸度）（活性酸度（或有效酸度）（活性酸度（或有效酸度）（Activity AcidityActivity Acidity）：）：）：）：土壤溶液中氢离子浓度直接反应出来酸土壤溶液中氢离子浓度直接反应出来酸土壤溶液中氢离子浓度直接反应出来酸土壤溶液中氢离子浓度直接反应出来酸 度，通惯用度，通惯用度，通惯用度，通惯用pHpH表示（通常描述土壤性质时表示（通常描述土壤性质时表示（通常描述土壤性质时表示（通常描述土壤性质时 表示作土壤表示作土壤表示作土壤表示作土壤pHpH值）值）值）值）潜性酸度（潜性酸度（Potential Acidity）：代换性酸度）：代换性酸度 水解性酸度水解性酸度 是由土壤胶体吸附可代换性是由土壤胶体吸附可代换性H+、Al3+离子造成。离子造成。第32页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（1）代换性酸度）代换性酸度 用过量中性盐（用过量中性盐（KCl、NaCl等等)溶液淋洗土壤，溶液中溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中金属离子与土壤中H+、Al3+发生离子交换作用：发生离子交换作用：|土壤胶体土壤胶体土壤胶体土壤胶体|-H+KCl|-H+KCl|土壤胶体土壤胶体土壤胶体土壤胶体|-K+HCl|-K+HCl|土壤胶体土壤胶体土壤胶体土壤胶体|-Al3+3KCl|-Al3+3KCl|土壤胶体土壤胶体土壤胶体土壤胶体|-3K+AlCl3|-3K+AlCl3 AlCl3+H2O Al(OH)3+3H AlCl3+H2O Al(OH)3+3H第33页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（2）水解性酸度）水解性酸度 用弱酸强碱盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体用弱酸强碱盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体用弱酸强碱盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体用弱酸强碱盐淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体吸附吸附吸附吸附H+H+、Al3+Al3+离子代换出来，同时生成弱酸（醋酸），此离子代换出来，同时生成弱酸（醋酸），此离子代换出来，同时生成弱酸（醋酸），此离子代换出来，同时生成弱酸（醋酸），此时所测定出该弱酸酸度称时所测定出该弱酸酸度称时所测定出该弱酸酸度称时所测定出该弱酸酸度称水解性酸度水解性酸度水解性酸度水解性酸度。（NaAc+H2O HAc+Na+OH-）|土壤胶体土壤胶体|-Al3+、H+4NaAc|土壤胶体土壤胶体|-4Na+Al(OH)3+4HAc 代换性酸度只是水解性酸度一部分，所以水解性酸度高代换性酸度只是水解性酸度一部分，所以水解性酸度高于代换性酸度。于代换性酸度。第34页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（3）活性酸度和潜性酸度关系）活性酸度和潜性酸度关系 vv活性酸度与潜性酸度是存在于同一平衡体系两种酸度，二者活性酸度与潜性酸度是存在于同一平衡体系两种酸度，二者活性酸度与潜性酸度是存在于同一平衡体系两种酸度，二者活性酸度与潜性酸度是存在于同一平衡体系两种酸度，二者能够相互转换，一定条件下可处于暂时平衡。能够相互转换，一定条件下可处于暂时平衡。能够相互转换，一定条件下可处于暂时平衡。能够相互转换，一定条件下可处于暂时平衡。vv活性酸度是土壤酸度现实表现，土壤胶体是活性酸度是土壤酸度现实表现，土壤胶体是活性酸度是土壤酸度现实表现，土壤胶体是活性酸度是土壤酸度现实表现，土壤胶体是H+Al3+H+Al3+储存库，储存库，储存库，储存库，所以潜性酸度是活性酸度贮备。所以潜性酸度是活性酸度贮备。所以潜性酸度是活性酸度贮备。所以潜性酸度是活性酸度贮备。第35页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v2、土壤碱度、土壤碱度(Alkalinity of Soil)土壤溶液中土壤溶液中土壤溶液中土壤溶液中OH-OH-离子，主要起源于碱金属离子，主要起源于碱金属离子，主要起源于碱金属离子，主要起源于碱金属(Na、K)和碱和碱和碱和碱土金属土金属土金属土金属(Ca、Mg)碳酸盐类，即碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度碳酸盐类，即碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度碳酸盐类，即碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度碳酸盐类，即碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度总量称为总碱度，可用滴定法测定。总量称为总碱度，可用滴定法测定。总量称为总碱度，可用滴定法测定。总量称为总碱度，可用滴定法测定。当土壤胶体上吸附当土壤胶体上吸附当土壤胶体上吸附当土壤胶体上吸附Na+Na+、K+K+、Mg2+(Mg2+(主要是主要是主要是主要是Na+)Na+)等离子等离子等离子等离子饱和度增加到一定程度时，会引发交换性阳离子水解作用，饱和度增加到一定程度时，会引发交换性阳离子水解作用，饱和度增加到一定程度时，会引发交换性阳离子水解作用，饱和度增加到一定程度时，会引发交换性阳离子水解作用，结果在土壤溶液中产生结果在土壤溶液中产生结果在土壤溶液中产生结果在土壤溶液中产生NaOHNaOH，使土壤呈碱性。此时，使土壤呈碱性。此时，使土壤呈碱性。此时，使土壤呈碱性。此时Na+Na+离离离离子饱和度亦称为土壤碱化度。子饱和度亦称为土壤碱化度。子饱和度亦称为土壤碱化度。子饱和度亦称为土壤碱化度。第36页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质vv土壤胶体上吸附阳离子（土壤胶体上吸附阳离子（土壤胶体上吸附阳离子（土壤胶体上吸附阳离子（Na+Na+、K+K+、Mg2+Mg2+）饱和度增加，）饱和度增加，）饱和度增加，）饱和度增加，可引发交换性阳离子水解作用：可引发交换性阳离子水解作用：可引发交换性阳离子水解作用：可引发交换性阳离子水解作用：土壤胶体土壤胶体|-xNa+yH2O 土壤胶体土壤胶体|-(x-y)Na+、yH+yNaOH 结果在土壤溶液中产生结果在土壤溶液中产生NaOH，使土壤呈碱性。，使土壤呈碱性。此时此时此时此时Na+Na+离子饱和度亦称为土壤碱化度。离子饱和度亦称为土壤碱化度。离子饱和度亦称为土壤碱化度。离子饱和度亦称为土壤碱化度。第37页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v3、土壤缓冲作用、土壤缓冲作用(Buffer Action of Soil)土壤缓冲性能是指土壤含有缓解其酸碱度发生激烈改变土壤缓冲性能是指土壤含有缓解其酸碱度发生激烈改变能力，它能够保持土壤反应相对稳定，为植物生长和土壤生能力，它能够保持土壤反应相对稳定，为植物生长和土壤生物活动创造比较稳定生活环境，所以土壤缓冲性能是土壤主物活动创造比较稳定生活环境，所以土壤缓冲性能是土壤主要性质之一。要性质之一。第38页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（1）土壤溶液缓冲作用）土壤溶液缓冲作用 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，组成很好缓冲体系。酸及其盐类，组成很好缓冲体系。v如：碳酸及其钠盐缓冲作用如：碳酸及其钠盐缓冲作用当加入盐酸时，碳酸钠与它作用，生成中性盐和碳酸，大大抑当加入盐酸时，碳酸钠与它作用，生成中性盐和碳酸，大大抑制了土壤酸度提升。制了土壤酸度提升。Na2CO3+2HCL=2NaCL+H2CO3当加大当加大Ca(OH)2时，碳酸与它作用，生成溶解度较小碳酸时，碳酸与它作用，生成溶解度较小碳酸钙，限制了土壤碱度。钙，限制了土壤碱度。H2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2H2O第39页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v又如：土壤中一些有机酸又如：土壤中一些有机酸(如氨基酸、胡敏酸等如氨基酸、胡敏酸等)是两性物质，是两性物质，含有缓冲作用，如氨基酸含氨基和羧基可分别中和酸和碱，含有缓冲作用，如氨基酸含氨基和羧基可分别中和酸和碱，从而对酸和碱都含有缓冲能力。从而对酸和碱都含有缓冲能力。R-CH(NH2)(COOH)+HCL=R-CH(NH3CL)(COOH)R-CH(NH2)(COOH)+NaOH=R-CH(NH2)(COONa)+H2O第40页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质（2）土壤胶体缓冲作用）土壤胶体缓冲作用(Buffer Action of Colloids of Soil)土壤胶体中存在有各种代换性阳离子土壤胶体中存在有各种代换性阳离子 对酸缓冲作用：对酸缓冲作用：土壤胶体土壤胶体|-M+HCl 土壤胶体土壤胶体|-H+MCl对碱缓冲作用：对碱缓冲作用：土壤胶体土壤胶体|-H+MOH 土壤胶体土壤胶体|-M+H2O 土壤胶体数量和盐基代换量越大，土壤缓冲能力越强；土壤胶体数量和盐基代换量越大，土壤缓冲能力越强；土壤胶体数量和盐基代换量越大，土壤缓冲能力越强；土壤胶体数量和盐基代换量越大，土壤缓冲能力越强；代换量相当初，盐基饱和度越高，土壤对酸缓冲能力越大；代换量相当初，盐基饱和度越高，土壤对酸缓冲能力越大；代换量相当初，盐基饱和度越高，土壤对酸缓冲能力越大；代换量相当初，盐基饱和度越高，土壤对酸缓冲能力越大；反之，盐基饱和度减小，土壤对碱缓冲能力增加。反之，盐基饱和度减小，土壤对碱缓冲能力增加。反之，盐基饱和度减小，土壤对碱缓冲能力增加。反之，盐基饱和度减小，土壤对碱缓冲能力增加。第41页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质 铝离子对碱缓冲作用铝离子对碱缓冲作用铝离子对碱缓冲作用铝离子对碱缓冲作用 AlAl对土壤危害：对土壤危害：对土壤危害：对土壤危害：三价三价三价三价AlAl与土壤胶体结合能力强，易排挤其它与土壤胶体结合能力强，易排挤其它与土壤胶体结合能力强，易排挤其它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，阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋溶损失；研究表明，阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋溶损失；研究表明，阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋溶损失；研究表明，土壤土壤土壤土壤对植物酸害实际是铝害，过多铝离子抑制植物生长对植物酸害实际是铝害，过多铝离子抑制植物生长对植物酸害实际是铝害，过多铝离子抑制植物生长对植物酸害实际是铝害，过多铝离子抑制植物生长。第42页第一节第一节 土壤组成和性质土壤组成和性质v五、土壤氧化还原性五、土壤氧化还原性 (Oxidation and Reduction of Soil)主要氧化剂：氧气、主要氧化剂：氧气、主要氧化剂：氧气、主要氧化剂：氧气、NO3NO3离子和高价金属离子；离子和高价金属离子；离子和高价金属离子；离子和高价金属离子；主要还原剂：有机质和低价金属离子。主要还原剂：有机质和低价金属离子。主要还原剂：有机质和低价金属离子。主要还原剂：有机质和低价金属离子。vv土壤中植物根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应主要土壤中植物根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应主要土壤中植物根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应主要土壤中植物根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应主要参加者。参加者。参加者。参加者。vv土壤氧化还原能力大小能够用土壤氧化还原电位（土壤氧化还原能力大小能够用土壤氧化还原电位（土壤氧化还原能力大小能够用土壤氧化还原电位（土壤氧化还原能力大小能够用土壤氧化还原电位（EhEh）来衡）来衡）来衡）来衡量。量。量。量。第43页第二节第二节 重金属在土壤重金属在土壤植物体系中迁植物体系中迁移及其机制移及其机制v一、重金属在土壤一、重金属在土壤植物体系中迁移原因植物体系中迁移原因1、土壤理化性质：、土壤理化性质：pH、土壤质地、土壤氧化还原电位、土、土壤质地、土壤氧化还原电位、土 壤中有机质含量。壤中有机质含量。2、重金属种类、浓度及在土壤中存在形态、重金属种类、浓度及在土壤中存在形态3、植物种类、生长发育期、植物种类、生长发育期4、复合污染、复合污染5、施肥、施肥第44页第二节第二节 重金属在土壤重金属在土壤植物体系中迁移及其机制植物体系中迁移及其机制v二、重金属在土壤二、重金属在土壤植物体系中迁移转化规律植物体系中迁移转化规律1、植物对土壤中重金属富集规律：、植物对土壤中重金属富集规律：豆类豆类水稻水稻小麦小麦玉米；玉米；根根茎叶茎叶颖壳颖壳籽实籽实2、重金属在土壤剖面中迁移转化规律：、重金属在土壤剖面中迁移转化规律：垂直分布规律：垂直分布规律：可耕层可耕层成为重金属富集层；成为重金属富集层；根际土壤根际土壤土体土体3、土壤对重金属离子吸附固定原理：、土壤对重金属离子吸附固定原理：土壤中胶体中对吸附贡献大除有机质外，主要是锰、铁土壤中胶体中对吸附贡献大除有机质外，主要是锰、铁等氧化物。等氧化物。第45页第二节第二节 重金属在土壤重金属在土壤植物体系中迁移及其机制植物体系中迁移及其机制v三、植物对重金属污染产生耐性几个机制三、植物对重金属污染产生耐性几个机制、植物根系经过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用限制、植物根系经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离子跨膜吸收、重金属与植物细胞壁结合、重金属与植物细胞壁结合、酶系统作用、酶系统作用、形成重金属硫蛋白或植物络合素、形成重金属硫蛋白或植物络合素第46页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化 土壤农药污染是由施用杀虫剂、杀菌剂及除草土壤农药污染是由施用杀虫剂、杀菌剂及除草剂等引发。农药大多是人工合成分子量较大有机化剂等引发。农药大多是人工合成分子量较大有机化合物合物(有机氯、有机磷、有机汞、有机砷等有机氯、有机磷、有机汞、有机砷等)。当前全世界有机农药约当前全世界有机农药约1000余种，惯用约余种，惯用约200种，其中杀虫剂种，其中杀虫剂100种、杀菌和除草剂各种、杀菌和除草剂各50余种。余种。到到1988年止，我国已同意登记农药产品和正在试验年止，我国已同意登记农药产品和正在试验农药新产品，共有农药新产品，共有248种、种、435个产品。个产品。第47页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化 施于土壤化学农药，有化学性质稳定，存留时间长，大施于土壤化学农药，有化学性质稳定，存留时间长，大量而连续使用农药，使其不停在土壤中累积，到一定程度便量而连续使用农药，使其不停在土壤中累积，到一定程度便会影响作物产量和质量，而成为污染物质。会影响作物产量和质量，而成为污染物质。农药还能够经过各种路径，挥发、扩散、移动而转入大农药还能够经过各种路径，挥发、扩散、移动而转入大气、水体和生物体中，造成其它环境要素污染，经过食物链气、水体和生物体中，造成其它环境要素污染，经过食物链对人体产生危害。对人体产生危害。所以，了解农药在土壤中迁移转化规律以及土壤对有毒所以，了解农药在土壤中迁移转化规律以及土壤对有毒化学农药净化作用，对于预测其改变趋势及控制土壤农药污化学农药净化作用，对于预测其改变趋势及控制土壤农药污染都含有重大意义。染都含有重大意义。第48页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化 农药在土壤中保留时间较长。它在土壤中行为农药在土壤中保留时间较长。它在土壤中行为主要受降解、迁移和吸附等作用影响。主要受降解、迁移和吸附等作用影响。v降解作用降解作用是农药消失主要路径，是土壤净化功效主是农药消失主要路径，是土壤净化功效主要表现。要表现。v农药挥发、径流、淋溶农药挥发、径流、淋溶以及作物吸收等，也可使农以及作物吸收等，也可使农药从土壤转移到其它环境要素中去。药从土壤转移到其它环境要素中去。v吸附作用吸附作用使一部分农药滞留在土壤中，并对农药迁使一部分农药滞留在土壤中，并对农药迁移和降解过程产生很大影响。移和降解过程产生很大影响。第49页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化v一、土壤中农药迁移一、土壤中农药迁移 主要方式是：主要方式是：扩散扩散（本身作用）和（本身作用）和质体流动质体流动（外力作用）（外力作用）1、扩散、扩散 扩散是因为热能引发分子不规则运动而使物质分子发生扩散是因为热能引发分子不规则运动而使物质分子发生转移过程。分子由浓度高地方向浓度低地方迁移运动。转移过程。分子由浓度高地方向浓度低地方迁移运动。第50页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化v影响农药在土壤中扩散原因：影响农药在土壤中扩散原因：（）土壤水分含量（）土壤水分含量 （）吸附（）吸附 （）土壤紧实度（）土壤紧实度 （）温度（）温度 （）气流速度（）气流速度 （）农药种类（）农药种类第51页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化2、质体流动、质体流动 质体流动是由水或土壤微粒或是二者共同作用所引发物质体流动是由水或土壤微粒或是二者共同作用所引发物质流动。所以流动发生是因为外力作用结果。质流动。所以流动发生是因为外力作用结果。v影响农药在土壤中质体流动原因：影响农药在土壤中质体流动原因：（1）农药与土壤之间吸附）农药与土壤之间吸附 （2）土壤有机质含量）土壤有机质含量 （3）土壤黏土矿物含量）土壤黏土矿物含量 （4）农药种类）农药种类第52页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化v三、经典农药在土壤中迁移转化三、经典农药在土壤中迁移转化1、有机氯农药、有机氯农药 特点：化学性质稳定，残留期长，易溶于脂肪，并在其中积累。特点：化学性质稳定，残留期长，易溶于脂肪，并在其中积累。主要有机氯农药有：主要有机氯农药有：DDT和和林丹林丹。（1）DDT DDT挥发性小，不溶于水，易溶于有机溶剂和脂肪。挥发性小，不溶于水，易溶于有机溶剂和脂肪。DDT易被土壤胶体吸附，故其在土壤中移动不显著，但易被土壤胶体吸附，故其在土壤中移动不显著，但DDT可经过植物根际渗透植物体内。可经过植物根际渗透植物体内。DDT是持久性农药，主要靠是持久性农药，主要靠微生物微生物作用降解，如还原、作用降解，如还原、氧化、脱氯化氢；另一个降解路径是氧化、脱氯化氢；另一个降解路径是光解光解。第53页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化（2）林丹）林丹 v林丹挥发性强，在水、土壤和其它环境对象中积累较少。林丹挥发性强，在水、土壤和其它环境对象中积累较少。v林丹易溶于水，可从土壤和空气中进入水体，亦可随水蒸发林丹易溶于水，可从土壤和空气中进入水体，亦可随水蒸发又进入大气。又进入大气。v林丹还能在土壤生物体内积累。林丹还能在土壤生物体内积累。v与与DDT相比，林丹含有较低积累性和持久性。相比，林丹含有较低积累性和持久性。第54页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化2、有机磷农药、有机磷农药 有机磷农药是为取代有机氯农药而发展起来。有机磷农有机磷农药是为取代有机氯农药而发展起来。有机磷农药比有机氯农药轻易降解，但有机磷农药药比有机氯农药轻易降解，但有机磷农药毒性较大毒性较大。有机磷农。有机磷农药多为药多为液体液体，普通都，普通都难溶于水难溶于水，而，而易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂中。中。（1）有机磷农药非生物降解过程）有机磷农药非生物降解过程 吸附催化水解吸附催化水解降解主要路径。降解主要路径。光降解光降解（2 2）有机磷农药生物降解）有机磷农药生物降解第55页第三节第三节 土壤中农药迁移转化土壤中农药迁移转化v例：地亚农和马拉硫磷降解例：地亚农和马拉硫磷降解第56页