第四章土壤环境化学 土壤的结构和组成 2.土壤的性质 3.土壤污染 4.化学农药在土壤中的迁移转化 5.重金属在土壤环境中的迁移转化 6.氮磷肥料在土壤中的迁移转化 7.固体废弃物对土壤环境的影响
第四章 土壤环境化学 • 1. 土壤的结构和组成 • 2. 土壤的性质 • 3. 土壤污染 • 4. 化学农药在土壤中的迁移转化 • 5. 重金属在土壤环境中的迁移转化 • 6. 氮磷肥料在土壤中的迁移转化 • 7. 固体废弃物对土壤环境的影响
1.土壤的结构和组成 ·1.1土壤及其环境意义 1.2土壤的粒级与质地 1.3土壤的组成
1. 土壤的结构和组成 • 1.1 土壤及其环境意义 • 1.2 土壤的粒级与质地 • 1.3 土壤的组成
岩石圈是构成地球系统的基本圈层之一,岩石圈可分为下层坚硬 的岩石和上层表生自然体。岩石圈的表生自然体包括风化壳和土 壤,土壤是地球表面生长植物的疏松层,以不完全连续状态存在 于陆地表面,有时也称为土壤圈,与水圈、大气圈和生物圈的关 系密切,与人类生活休戚相关。在地球表面约1.5亿km2的陆地中 农耕田、草地和林田分别占9%21%和27%。这些陆地是土壤圈 的主要组成部分 土壤的平均厚度~2m,是具有肥力的疏松层,经由岩石、水等在 长期的气候因素下形成,包括母质的形成和在母质基础上形成土 壤两个阶段。 地层内部的岩石经受高温、高压作用,但化学上是相对稳定的。 旦暴露在地表面,压力降低,温度有很大变动,且与丰富的水和空 气接触,发生风化作用,从而在新的条件下,达成了新的稳定状态 相似地,生物体排泄物和死后残骸中的各种有机组分也受到了类似 作用。 这两种过程的组合以及各种无机、有机产物长期的相互作用结果, 造就了土壤系统
• 岩石圈是构成地球系统的基本圈层之一，岩石圈可分为下层坚硬 的岩石和上层表生自然体。岩石圈的表生自然体包括风化壳和土 壤，土壤是地球表面生长植物的疏松层，以不完全连续状态存在 于陆地表面，有时也称为土壤圈，与水圈、大气圈和生物圈的关 系密切，与人类生活休戚相关。在地球表面约1.5亿km2的陆地中， 农耕田、草地和林田分别占9％、21％和27％。这些陆地是土壤圈 的主要组成部分。 • 土壤的平均厚度~2m，是具有肥力的疏松层，经由岩石、水等在 长期的气候因素下形成，包括母质的形成和在母质基础上形成土 壤两个阶段。 – 地层内部的岩石经受高温、高压作用，但化学上是相对稳定的。一 旦暴露在地表面，压力降低，温度有很大变动，且与丰富的水和空 气接触，发生风化作用，从而在新的条件下，达成了新的稳定状态。 – 相似地，生物体排泄物和死后残骸中的各种有机组分也受到了类似 作用。 – 这两种过程的组合以及各种无机、有机产物长期的相互作用结果， 造就了土壤系统
土壤是能使植物挺立生长的支持体,具有一定的肥力,能为植物 生长提供水、空气和养分。因此土壤是植物生长基体,也是庄稼 和粮食的生产基地,从而成为动物、人类以及绝大多数微生物赖 以栖息、生活、繁衍的场所。 土壤是地球表层中介入元素循环的一个重要圈层,由岩石风化产 生的所有物质都有可能进入大气和水系,又可能通过地球化学循 环归入土壤。碳、氮元素在大气、海洋、土壤间以相当快的速度 循环(硫的循环速度略慢些)。一般地说,这些元素及其化合物 在土壤中的滞留时间相对较长,因为它们在土壤中受到诸如吸附、 沉降、酸碱缓冲和植物摄取等多种作用 土壤是大气和地下水的缓冲地区。土壤粒隙中储存的大量降水不 会过快蒸发,它们或通过径流徐徐流向河流、湖泊,或渗入地下 水体保存。水流中的杂质经土壤过滤、吸附及微生物降解等作用, 可得到较纯净的水
• 土壤是能使植物挺立生长的支持体，具有一定的肥力，能为植物 生长提供水、空气和养分。因此土壤是植物生长基体，也是庄稼 和粮食的生产基地，从而成为动物、人类以及绝大多数微生物赖 以栖息、生活、繁衍的场所。 • 土壤是地球表层中介入元素循环的一个重要圈层，由岩石风化产 生的所有物质都有可能进入大气和水系，又可能通过地球化学循 环归入土壤。碳、氮元素在大气、海洋、土壤间以相当快的速度 循环（硫的循环速度略慢些）。一般地说，这些元素及其化合物 在土壤中的滞留时间相对较长，因为它们在土壤中受到诸如吸附、 沉降、酸碱缓冲和植物摄取等多种作用。 • 土壤是大气和地下水的缓冲地区。土壤粒隙中储存的大量降水不 会过快蒸发，它们或通过径流徐徐流向河流、湖泊，或渗入地下 水体保存。水流中的杂质经土壤过滤、吸附及微生物降解等作用， 可得到较纯净的水
由于土壤蓄水量大,可防止洪水发生。土壤植物又可防止风雨侵 蚀、水土流失或土壤沙漠化趋向,并兼有防风、消音等作用 土壤对外来污染物有一定的自净能力,因为土壤具有极大比表面 和催化活性,兼以土壤中所含水、空气、微生物等都能使污染物 降解,从而将这些污染物的降解产物纳入天然循环轨道。 处于自然环境之中又受种种环境因素作用的土壤还有其退化的过 程,其中主要的过程如下: 由于风和水的侵蚀作用,引起土壤流失; 由于受纳酸雨或过多使用氨氮肥料,引起土壤酸化; 由于灌溉水中含过多盐分或深度风化作用,引起土壤盐碱化; 由于干旱,引起土壤板结、龟裂、结构单元破坏甚至沙漠化; 由于水涝,引起营养物浸出和流失; 由于污染,引起土壤中有毒物质累积,继而通过食物链辗转进入生物 或人体
• 由于土壤蓄水量大，可防止洪水发生。土壤植物又可防止风雨侵 蚀、水土流失或土壤沙漠化趋向，并兼有防风、消音等作用。 • 土壤对外来污染物有一定的自净能力，因为土壤具有极大比表面 和催化活性，兼以土壤中所含水、空气、微生物等都能使污染物 降解，从而将这些污染物的降解产物纳入天然循环轨道。 • 处于自然环境之中又受种种环境因素作用的土壤还有其退化的过 程，其中主要的过程如下： – 由于风和水的侵蚀作用，引起土壤流失； – 由于受纳酸雨或过多使用氨氮肥料，引起土壤酸化； – 由于灌溉水中含过多盐分或深度风化作用，引起土壤盐碱化； – 由于干旱，引起土壤板结、龟裂、结构单元破坏甚至沙漠化； – 由于水涝，引起营养物浸出和流失； – 由于污染，引起土壤中有毒物质累积，继而通过食物链辗转进入生物 或人体
土壤的组成不均匀,形态结构也不均匀,由一系列不同性质和 质地的层次构成,故各类土壤都有一定的剖面构型。土体构型 也是土壤分类的重要依据。土体内物质的迁移和转化过程,固 然发生于土壤各组成成分之间,但宏观地看来,也发生于各土 层之间。 国际代号土层名称 O 凋落物层 AH泥炭层}有机质层 真正土壤{A腐殖质层 A E 淋溶层 腐殖质 B 淀积层 C 母质层 粘粒 R 母岩层 返回>
• 土壤的组成不均匀，形态结构也不均匀，由一系列不同性质和 质地的层次构成，故各类土壤都有一定的剖面构型。土体构型 也是土壤分类的重要依据。土体内物质的迁移和转化过程，固 然发生于土壤各组成成分之间，但宏观地看来，也发生于各土 层之间。 O A0 H A A E B C R 国际代号 土层名称 凋落物层 泥炭层 腐殖质层 淋溶层 淀积层 母质层 母岩层 真正土壤 有机质层 腐殖质 粘粒
12.1土壤的粒级 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(土粒),其性质和成分都不一样。为了研究方便,按 粒径的大小将土粒分为若干组,称为粒组或粒级,同组土粒的成 分和性质基本一致,组间则有明显差异。 表4-2我国土粒分级标准 颗粒名称 粒径(mm) 石块 石砾 粗 你 10-3 细砾 砂粒 粗砂粒 1-0.25 细砂粒 0.25-0.05 粉粒 粗粉粒 0.05-0.01 细粉粒 0.01-0.005 粘 粗粘粒 0.005-0.001 细粘粒 <0.001
• 1.2.1 土壤的粒级 • 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（土粒），其性质和成分都不一样。为了研究方便，按 粒径的大小将土粒分为若干组，称为粒组或粒级，同组土粒的成 分和性质基本一致，组间则有明显差异
·由于各种矿物质抵抗风化的能力不同,它们经受风化后,在各粒级中 分布的多少也不相同。矿物的粒级不同,其化学成分也有较大的差异。 在较细颗粒中,Ca、Mg、P、K等元素的含量较大。一般而言,土粒越 细,所含养分越多,反之则越少。 表4-3各级土粒的矿物组成(%) 粒径(mm) 石英 长石 云“母 角闪石 其他 I-0.25 14 0.25-0.05 81 0.05—0.01 74 15 0.01-0.005 63 8 21 <0.005 10 10 66 7 7 表4-4不同粒径土粒的化学组成(%) 粒径(mm) Al2O3 Fe,O3 Cao MgO K2o PrO 1.0-0.2 1.2 0.4 0.6 0.05 0.2—0.04 2.0 0.5 1.5 0.04-0.01 89.4 5.0 1.5 0.8 0.3 0.2 0.01-0.002 74.2 1.6 4.2 0.1 <0.002 53.2 21.5 13.2 1.6 1.0
• 由于各种矿物质抵抗风化的能力不同，它们经受风化后，在各粒级中 分布的多少也不相同。矿物的粒级不同，其化学成分也有较大的差异。 在较细颗粒中，Ca、Mg、P、K等元素的含量较大。一般而言，土粒越 细，所含养分越多，反之则越少
·1.2.2土壤的质地 由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况称为土壤质地(或土壤 机械组成)。土壤质地分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的。 表220 国际制士壤质地分类 质地 所含粒级的百分数范牌 类别 名称,沙粒Q200m粉粒(020022.粘02 沙土类沙士及壤质沙上 85-100 0-15 0~15 沙质壤土 55-85 045 0~15 壤土类 壤上 35-45 0~15 粉沙质壤土 0~55 45-100 0~15 沙质粘壤上 55-85 030 5~25 粘壤土类 粘土 30~55 20-45 15~25 粉沙质粘壤土 45-85 1525 沙质粘土 55-75 0~20 25~45 粉沙质粘土 0~30 45~75 25~45 粘土类 壞质粘土 10-55 045 25-45 粘士 0~55 03 45-65 重粘土 0-35 0-35 65~100
• 1.2.2 土壤的质地 • 由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况称为土壤质地（或土壤 机械组成）。土壤质地分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的
·土壤质地在一定程度上反映了土壤矿物组成和化学组成,同时土壤颗粒大小 和土壤的物理性质密切相关,并且影响土壤孔隙状况。因此对土壤水分、空 气、热量的运动和养分转化均有很大的影响。质地不同的土壤表现出不同的 性状,壤土兼有砂土和粘土的优点而克服了二者的缺点,是质地理想的土壤 表4-7土壤质地与土壤性状 土壤质地 土壤性状 砂土 壤土 粘土 比表面积 小 中等 紧密性 中等 大大 孔隙状况 大孔隙多 中等 细孔隙多 通透性 中等 有效含水量 保肥能力 大低小低 中等 中等 保水分能力 中等 在春季的土温 小高大高冷粘 触觉 砂 凉滑
• 土壤质地在一定程度上反映了土壤矿物组成和化学组成，同时土壤颗粒大小 和土壤的物理性质密切相关，并且影响土壤孔隙状况。因此对土壤水分、空 气、热量的运动和养分转化均有很大的影响。质地不同的土壤表现出不同的 性状，壤土兼有砂土和粘土的优点而克服了二者的缺点，是质地理想的土壤
