第四章第三节 本节内容要点：土填的物理性质、胶体性质、配合和整合作用、氧化还原性质、酸碱性、生物学性质以及 土的自净作用等 士堞与植物的生命活动紧密相连，具有贮存、转化太阳能和生物能的功能。士壤是农业生态系统中连 结生物与非生物界、有机界与无机界的重要枢组。土壤也是组成环境的各个部分相互作用的地方。土壤园 一个复杂的物质体系，其中生存着大大小小有生命的有机体，还有各种无机和有机物，在这些物质的各相 界面上进行着多种多样物理的、化学的、生物化学的变化。 环境中的有机、无机污染物可以通过各种途径进入士堆柏物系统。士本身是一个活的过器，对 污染物产生过滤、稀释等物理效应，土堞的吸作用对重金属等污染物的迁移转化有较大的影响，士壤微 生物和植物生命活动产生的化学、生物化学反应对污染物也有显著的净化、代谢作用。土堆的性质是多方 面的，下而简单介绍与污染物迁移转化有关的一些基本性质。 1)土壤的物理性质 为周、液、气三相共存的多相体系。士周体的分散程度越高，土粒直径越小，其总表面积就越 大。比表面大的物质具有较高的表面能，表现出胶结、吸附及其他不同的物理及物理化学性质。例如，细 颗粒具有特别大的胶结性和吸附能力，一般士壤内部空间并没有全部被填满，它总是按一定方式排列，其 间有许多孔隙。土壤孔隙系统包括大量形状及大小各异的粒间孔啤，它们之间被比孔隙本身直径还小的通 首互相联结，土境孔演可分为大孔殖（非手管孔演）和小孔隙（手管孔破）。土瑰团聚体间的孔隙以非手管孔 隙为主，而团聚体内部的孔累以毛管孔隙为主。毛管孔隙能吸持水分，不易通气、透水，非毛管孔隙不能 吸持水分，易通气、透水 因士壤疏松多孔，一些污染物挥发或呈气体状态，另一些污染物溶解于水中或被吸附于固体颗粒上： 它们在士滨孔隙中随空气和水分的运动而挥发、扩散、稀释和浓集，以致迁出土体。这一过程与土摈温度、 含水量及土填孔隙的大小、数量和分布情况有关 2)土装的胶体性质 土壤胶体可分为无机胶体、有机胶体及有机无机复合胶体】 有机胶体 土，有机胶体主要是腐殖质。偏殖质胶体是非品态的无定形物质，有巨大的比表面，其范围为350 900m2g:由于胶体表面羧基或酚羟基中H+的解高，使腐殖质带负电荷，其负电量平均为 200 mequiv/100g,高于层状硅酸盐胶体，其阳离子交换量可达150~300，甚至可高达40 900mequiv/100g. 腐殖质可分为胡敏酸、富里酸和锁素等。胡敏素与土壤矿物质结合紧密，一般认为它对土壤吸附 性能的影响不明显。胡敏酸和富里酸是含氮羟酸，它是土壤胶体吸附过程中最活跃的分散性物质，特点是 功能团多，带负电量大，故其阳离子吸附量均很高。 胡敏酸和高里酸的主要区别是后者的移动性强、酸度高，有大量的含氧功能团，此外，富里酸有较大 的阳离子交换容量。在相同条件下，富里酸和胡敏酸的阳离子交换量分别为200一670和180 500 mequiv/100g。因此，富里酸对重金属等阳离子有很高的螯合和吸附能力，其聚合物一般是水溶性的 宫里酸吸附重金属离子以后早溶胶状态，易随士，溶液运动。可被植物吸收，也可流出土体，进入其他环 造介质中。胡敏酸除与一价金属离子（如K、N+】形成易溶物外，与其他金属离子均形成难溶的絮凝态物 质，使土壤保持有机碳和营养元素，同时也吸持了有毒的重金属离子 缓解其对植物的毒害。由此可见 胡敏酸含量高的腐殖质可大大提高士对重金属的容纳量。在研究土环境容量时，应考虑腐殖质中胡 酸和富里酸(H/F)的相对比例· ·无机胶体
第四章 第三节 本节内容要点：土壤的物理性质、胶体性质、配合和螯合作用、氧化还原性质、酸碱性、生物学性质以及 土壤的自净作用等。 土壤与植物的生命活动紧密相连，具有贮存、转化太阳能和生物能的功能。土壤是农业生态系统中连 结生物与非生物界、有机界与无机界的重要枢纽。土壤也是组成环境的各个部分相互作用的地方。土壤是 一个复杂的物质体系，其中生存着大大小小有生命的有机体，还有各种无机和有机物，在这些物质的各相 界面上进行着多种多样物理的、化学的、生物化学的变化。 环境中的有机、无机污染物可以通过各种途径进入土壤 植物系统。土壤本身是一个活的过滤器，对 污染物产生过滤、稀释等物理效应，土壤的吸附作用对重金属等污染物的迁移转化有较大的影响，土壤微 生物和植物生命活动产生的化学、生物化学反应对污染物也有显著的净化、代谢作用。土壤的性质是多方 面的，下面简单介绍与污染物迁移转化有关的一些基本性质。 1） 土壤的物理性质 土壤为固、液、气三相共存的多相体系。土壤固体的分散程度越高，土粒直径越小，其总表面积就越 大。比表面大的物质具有较高的表面能，表现出胶结、吸附及其他不同的物理及物理化学性质。例如，细 颗粒具有特别大的胶结性和吸附能力。一般土壤内部空间并没有全部被填满，它总是按一定方式排列，其 间有许多孔隙。土壤孔隙系统包括大量形状及大小各异的粒间孔隙，它们之间被比孔隙本身直径还小的通 道互相联结。土壤孔隙可分为大孔隙(非毛管孔隙)和小孔隙(毛管孔隙)。土壤团聚体间的孔隙以非毛管孔 隙为主，而团聚体内部的孔隙以毛管孔隙为主。毛管孔隙能吸持水分，不易通气、透水，非毛管孔隙不能 吸持水分，易通气、透水。 因土壤疏松多孔，一些污染物挥发或呈气体状态，另一些污染物溶解于水中或被吸附于固体颗粒上。 它们在土壤孔隙中随空气和水分的运动而挥发、扩散、稀释和浓集，以致迁出土体。这一过程与土壤温度、 含水量及土壤孔隙的大小、数量和分布情况有关。 2） 土壤的胶体性质 土壤胶体可分为无机胶体、有机胶体及有机无机复合胶体。 ●有机胶体 土壤有机胶体主要是腐殖质。腐殖质胶体是非晶态的无定形物质，有巨大的比表面，其范围为 350～ 900 m2/g ； 由于 胶 体表 面 羧 基或 酚 羟 基中 H+ 的解 离 ， 使腐 殖 质 带负 电 荷 ，其 负 电 量平 均 为 200mequiv/100g，高于层状硅酸盐胶体，其阳离子交换量可达 150～300，甚至可高达 400～ 900mequiv/100g。 腐殖质可分为胡敏酸、富里酸和胡敏素等。胡敏素与土壤矿物质结合紧密，一般认为它对土壤吸附 性能的影响不明显。胡敏酸和富里酸是含氮羟酸，它是土壤胶体吸附过程中最活跃的分散性物质，特点是 功能团多，带负电量大，故其阳离子吸附量均很高。 胡敏酸和富里酸的主要区别是后者的移动性强、酸度高，有大量的含氧功能团。此外，富里酸有较大 的阳离子交换容量。在相同条件下，富里酸和胡敏酸的阳离子交换量分别为 200～670 和 180～ 500mequiv/100g。因此，富里酸对重金属等阳离子有很高的螯合和吸附能力，其螯合物一般是水溶性的。 富里酸吸附重金属离子以后呈溶胶状态，易随土壤溶液运动，可被植物吸收，也可流出土体，进入其他环 境介质中。胡敏酸除与一价金属离子(如 K+、Na+)形成易溶物外，与其他金属离子均形成难溶的絮凝态物 质，使土壤保持有机碳和营养元素，同时也吸持了有毒的重金属离子，缓解其对植物的毒害。由此可见， 胡敏酸含量高的腐殖质可大大提高土壤对重金属的容纳量。在研究土壤环境容量时，应考虑腐殖质中胡敏 酸和富里酸(H/F)的相对比例。 ● 无机胶体
无机胶体包括次生黏土物、铁铝水合氧化物、含水氧化硅两性胶体。次生黏土矿物主要有蒙脱石 伊利石、高岭石，均是粒径小于5m的层状铝硅酸盐，对土壤中分子态、离子态污染物有很强的吸附能 力其原因是：(1)士矿物颗粒微 、具有很大的表面 ,其中以蒙脱石类表面积最 大(600 800m2g】 它不仅有外表面，而且有巨大的内表面：伊利石次之(100~200m2/g),高岭石最小(7~30m2g):巨 大的表面积伴随产生巨大的表而能。因此能够吸附进入土壤中的气、液态污染物。(2)黏土矿物带负电荷， 阳离子交换量高，对士壤中高子态污染物有较强的交换固定能力：蒙脱石和高岭石的阳离子交换容量分别 为80-120、315 meauiy/100a,负电荷部分来源于品层间同品代换作用，部分来源于胶体等电点时 品格表面羟基解离出H+后产生的可变负电，据研究，蒙脱石类永久负电荷占总负电荷量的959%， 石占60%，高岭石占25%。高岭石吸附的金属阳离子位于品格表面离子交换点上，易被解吸：而蒙脱石 伊利石吸附的盐基离子部分位于品格内部，不易解吸， 。有机无机复合胶体 它是无机胶体和有机胶体结合而成的一种胶体，其性质介于上述两种胶体之间。土壤胶体大多是有机 无机复合胶体 如上所述 土胶体有很大的比表面，并带有电荷，因此具有从士溶液中吸附和交换离子的特 能力。士壤散体对金属离子的吸附作用主要有表面分子吸附和阳离子交换吸附，其吸附交换量与胶体的国 表面积及所带电荷量的大小有关。士摈胶体对有机污染物的吸附作用主要有表面吸附作用和分配作用。因 此，土填对污染物的吸附作用与其种类、组成、交换吸附容量、污染物本身的性质及介质的DH有关。 分子表面吸附是指细小的胶体颗粒具有巨大的表面积，处于表面的分子常因受力不均匀产生剩余力 此力产生的能量被称为自由能或表面能。自然界中的物 体均有降 其自由能， 果持其分散系统稳定性的 一般情况下它通过吸附分子态物质，消耗自由能来达到。这是士摊胶体对分子态物质或鳌合物吸附的 重要机理之 阳离子交换吸附是指土端胶体对高子态物质的吸附和保特作用，实际是胶体分散系统中扩散层的阳离 子与土填溶液中的阳离子相互交换达到平衡的过程。它有以下三个特点：(1)阳离了吸附过程是一种可逆 反应的动态平衡。进入土壤的金属离子浓度愈高、价态愈高，则愈易被胶体 当进入胶体表面的重金 属离子过量 境胶体吸臀能力减弱，重金属有可能解吸出来。（②）阳离子交挨量是等量进行的。（） 种阳离子被胶体物质吸附的亲和力大小各不相同。对同价离子，离子半径愈小，息易被吸附，胶体吸附金 属离子的能力还常常受到士壤环境条件的影响。 不网胶体物质所能交换的阳离子量不回。当土推溶液为中性时，吸附阳离子的最大量为该十填的阳离 子交换量(CEC),又称土阳离子最大吸量，单位为 /100g土.我国士摧的阳离子交换量(CEC) 从南到北依次由低到高：东北黑土为24.44~34.34：华北褐士约为16.40：长江流城黄褐土钓为13.23 南方红黄填仅为4.77和4.09。Levi Minzi等的试验表明，决定土壤重金属吸附量的因素首先是士壤交 换量，其次是离殖质含量，而黏土的作用不明显。不同黏土矿物对金属离子的吸附亲合力顺序是不一祥的。 例如： 装石对一价金尾离子的吸附顺序为：Ca2*>pb2+>Cu2+>Ma2+>Cd2+>Zn2+ 高岭石为：Pb2+>Ca24>Cu24>Mg2+>Zn2+>Cd2 伊利石为：Pb2* Ca>Zn+>Ca+ Cd 士環有机质对重金属离子等的吸附作用和整合作用可同时发生。当重金属离子浓度高时以交换吸附为 主，低浓度时以整合作用为主.Hasler指出土城有机质结合金属离子能力的顺序为：Pb>Cu>Ni>Co Zn>Mn>Mg>Ba>Ca>Ha>Cd。Jonasson认为胡敏酸、言里酸吸附金属的顺序为Ha2+>Cu2+> Ph2+7n24Ni24C02+ 。土壤有机质一般只占固相部分的5%，其负电量平均占士壤总负电量的 21%(5%~42%):所以有机胶体对金属高子的吸附总贡献小于无机胶体，但士壤有机胶体对污染物，特 别是有机污染物的迁移转化及生物效应有重要的影响， 土埃胶体对重金属及农药的吸附，对于控制它们在士壤植物系统中的迁移起着重要作用，如士桌中 重金属元素的活性在很大程度上取决于土岸的吸附作用。土缤中的黏土矿物和腐殖质对重金属有很强的吸
无机胶体包括次生黏土矿物、铁铝水合氧化物、含水氧化硅两性胶体。次生黏土矿物主要有蒙脱石、 伊利石、高岭石，均是粒径小于 5nm 的层状铝硅酸盐，对土壤中分子态、离子态污染物有很强的吸附能 力。其原因是：(1)黏土矿物颗粒微细、具有很大的表面积，其中以蒙脱石类表面积最大(600～800 m2/g)， 它不仅有外表面，而且有巨大的内表面；伊利石次之(100～200 m2/g)，高岭石最小(7～30 m2/g)；巨 大的表面积伴随产生巨大的表面能，因此能够吸附进入土壤中的气、液态污染物。(2)黏土矿物带负电荷， 阳离子交换量高，对土壤中离子态污染物有较强的交换固定能力；蒙脱石和高岭石的阳离子交换容量分别 为 80～120、3～15 mequiv/100g。负电荷部分来源于晶层间同晶代换作用，部分来源于胶体等电点时 晶格表面羟基解离出 H+后产生的可变负电荷。据研究，蒙脱石类永久负电荷占总负电荷量的 95%，伊利 石占 60%，高岭石占 25%。高岭石吸附的金属阳离子位于晶格表面离子交换点上，易被解吸；而蒙脱石、 伊利石吸附的盐基离子部分位于晶格内部，不易解吸。 ● 有机无机复合胶体 它是无机胶体和有机胶体结合而成的一种胶体，其性质介于上述两种胶体之间。土壤胶体大多是有机 无机复合胶体。 如上所述，土壤胶体有很大的比表面，并带有电荷，因此具有从土壤溶液中吸附和交换离子的特殊 能力。土壤胶体对金属离子的吸附作用主要有表面分子吸附和阳离子交换吸附，其吸附交换量与胶体的比 表面积及所带电荷量的大小有关。土壤胶体对有机污染物的吸附作用主要有表面吸附作用和分配作用。因 此，土壤对污染物的吸附作用与其种类、组成、交换吸附容量、污染物本身的性质及介质的 pH 有关。 分子表面吸附是指细小的胶体颗粒具有巨大的表面积，处于表面的分子常因受力不均匀产生剩余力， 此力产生的能量被称为自由能或表面能。自然界中的物体均有降低其自由能，保持其分散系统稳定性的趋 势，一般情况下它通过吸附分子态物质，消耗自由能来达到。这是土壤胶体对分子态物质或螯合物吸附的 重要机理之一。 阳离子交换吸附是指土壤胶体对离子态物质的吸附和保持作用，实际是胶体分散系统中扩散层的阳离 子与土壤溶液中的阳离子相互交换达到平衡的过程。它有以下三个特点：(1) 阳离子吸附过程是一种可逆 反应的动态平衡。进入土壤的金属离子浓度愈高、价态愈高，则愈易被胶体吸附。当进入胶体表面的重金 属离子过量，土壤胶体吸附能力减弱，重金属有可能解吸出来。(2) 阳离子交换量是等量进行的。(3) 各 种阳离子被胶体物质吸附的亲和力大小各不相同。对同价离子，离子半径愈小，愈易被吸附，胶体吸附金 属离子的能力还常常受到土壤环境条件的影响。 不同胶体物质所能交换的阳离子量不同。当土壤溶液为中性时，吸附阳离子的最大量为该土壤的阳离 子交换量(CEC)，又称土壤阳离子最大吸附容量，单位为 mequiv/100g 土。我国土壤的阳离子交换量(CEC) 从南到北，依次由低到高：东北黑土为 24.44～34.34；华北褐土约为 16.40；长江流域黄褐土约为 13.23； 南方红黄壤仅为 4.77 和 4.09。Levi Minzi 等的试验表明，决定土壤重金属吸附量的因素首先是土壤交 换量，其次是腐殖质含量，而黏土的作用不明显。不同黏土矿物对金属离子的吸附亲合力顺序是不一样的。 例如： 蒙脱石对二价金属离子的吸附顺序为：Ca2+＞Pb2+＞Cu2+＞Mg2+>Cd2+＞Zn2+； 高岭石为：Pb2+＞Ca2+＞Cu2+＞Mg2+＞Zn2+＞Cd2+； 伊利石为：Pb2+＞Ca2+＞Zn2+＞Ca2+＞Cd2+。 土壤有机质对重金属离子等的吸附作用和螯合作用可同时发生。当重金属离子浓度高时以交换吸附为 主，低浓度时以螯合作用为主。Hasler 指出土壤有机质结合金属离子能力的顺序为：Pb＞Cu＞Ni＞Co＞ Zn＞Mn＞Mg＞Ba＞Ca＞Hg＞Cd。Jonasson 认为胡敏酸、富里酸吸附金属的顺序为 Hg2+＞Cu2+＞ Pb2+＞Zn2+＞Ni2+＞Co2+。土壤有机质一般只占固相部分的 5%，其负电量平均占土壤总负电量的 21%(5%～42%)；所以有机胶体对金属离子的吸附总贡献小于无机胶体，但土壤有机胶体对污染物，特 别是有机污染物的迁移转化及生物效应有重要的影响。 土壤胶体对重金属及农药的吸附，对于控制它们在土壤 植物系统中的迁移起着重要作用。如土壤中 重金属元素的活性在很大程度上取决于土壤的吸附作用。土壤中的黏土矿物和腐殖质对重金属有很强的吸
附能力，能降低重金属的活性， 3)土壤的配合和合作用 中的有机、无机配体能与金属高子发生配合或整合作用，从而影响金属离子迁移转化等行为 土境中有机配体主要是腐殖质，其表面含有多种含氧、含氮等多配位原子的官能团，能与金属离子形 成配合或螯合物。不同配位基与金属离子亲和力的大小顺序为：一NH2>一OH>一C0OH>C=O。腐殖 质官能团中我基和酚羟基分别约占功能团的50%和30%，成为腐殖质金属配合物的主要配位基团。我 国土壤中，胡敏酸的羟基含量(340~480 mequiv/100g)低于富里酸(700~800 mequiv/100g),前者 发基与羟基的比值为0. ~1.9。后者为2.7~5.6：富里酸的配合、还原能力高于胡敏酸 十岸中常见的无机配体有C、SO42、HCO方、OH等，它们与金属离子生成各种配合物，如Qu(OH)+, Cu(OH)O2、CuC+、CuC等. 金属配合物或螯合物的稳定性与配位体或整合剂、金属离子种类及环境条件有关。土壤有机质对金属 离子的合或整合能力的顺序为：Pb2+>C2+>N2>Zn2+>H2+>Cd2+。土介历DH对整合物的 定性有较大的影响。pH低时，H+与金属离子争夺合剂，整合物的稳定性较差：pH较高时，金属高子可 形成氢氧化物、磷酸盐或碳酸盐等不溶性无机化合物。 配合或整合作用对金属离子迁移的影响取决于所形成整合物的可溶性。若形成的整合物易溶于水，则 有利于金属的迁移：反之，有利于金属在土壤中滞留，降低其活性。一般说来，胡敏酸与金属高子形成的 整合物是难溶的，富甲酸与金属离子形成的整合物是易溶的。重金属与临殖质生成可溶性稳定整合物，能 够有效阻止重金属作为难溶盐而沉淀。例如，腐殖质与F、A1、、V等形成的合物易溶于中性、弱酸 或弱碱性士溶液中，使之以整合物的形式迁移，当缺乏腐殖质时它们便析出沉淀 重金属离子与无机、有机配体的配合反应以及形响因素，在水污染化学中已作了详细论述，士壤中 的情况与之类似。例如，在土堞表层的溶液中，汞主要以Hg(OH)02、HgC02形式存在：在氯离子浓度 高的盐碱土中，则以HgC为主。Cd2+、Zn2+、b2+则可生成MCO2、MC°、MC配离子，盐碱士 的DH高，重会属可发生水解，生成轻某配离子，此时即发牛轻某配合作用与配合作用相，或形成 各种复杂的配离子，如HgOHC COH等 重金属与羟基及氧离子的配合作用。 可提高难溶重金属《 合物的溶解度，并减弱土壤胶体对重金属的吸附，从而影响土壤中重金属的迁移转化。 4)土壤的氧化还原性质 十端中存在着多种有机、无机氧化还原物质，并始终进行若氧化还原反应。士城中氧化还原作用的理 弱同样可用氧化还限电位(E)表示。士壤中氧化剂主要有游离氧、高价金属离子，还原剂有低价金属离了 土壤有机质及在厌氧条件下的分解产物。士壤中氧化还原反应除了纯化学反应，还有生物反应。如果士壤 中游离氧占优势，则以氧化作用为主，如果以有机物为主，则以还原作用为主。土壤DE受通气状况及人 为措施的影响。早地DE较高。以氧化作用为主，在土壤深处，pE较低：水田的pE可降至负值，以还原 作用为主。例如，士壤中Hg2+可被有机质，微生物等还原为Hg2+、再发生歧化反应则还原为Hg0。早地 士的pE为8.5~11.84，Hg以HgC和Hg(OH)2形态存在：水田土壤pE为-5.1，产生的HS与 Hg2+形成HgS沉淀。此外 土壤pE还与pH有关：pH降低，pE增高 士環PE可影响有机物和无机物的存在形态，从而影响它们在土壤中的迁移转化和对作物的毒害程度 这对那些变价元素尤为重要。例如，在pE很低的还原条件下，Cd2+形成难溶的CS沉淀，难以被植物吸 收，毒性降低.。但水田落干后，CdS被氧化为可溶性CdS04,易被植物吸收，若Cd2+含量较高，则会影 喻植物生长，因此，可通过节土的DE及DH,降低污染物的毒性 5)土集的酸碱性 士堞的酸碱性取决于士壤溶液中H+高子的浓度，而H+主要来自士壤中交换性铝的水解： AP++H20 Al(OH)2++H+
附能力，能降低重金属的活性。 3） 土壤的配合和螯合作用 土壤中的有机、无机配体能与金属离子发生配合或螯合作用，从而影响金属离子迁移转化等行为。 土壤中有机配体主要是腐殖质，其表面含有多种含氧、含氮等多配位原子的官能团，能与金属离子形 成配合或螯合物。不同配位基与金属离子亲和力的大小顺序为：－NH2＞－OH＞－COOH ＞C=O。腐殖 质官能团中羧基和酚羟基分别约占功能团的 50%和 30%，成为腐殖质 金属配合物的主要配位基团。我 国土壤中，胡敏酸的羟基含量(340～480 mequiv/100g)低于富里酸(700～800 mequiv/100g)，前者 羧基与羟基的比值为 0.7～1.9，后者为 2.7～5.6；富里酸的配合、还原能力高于胡敏酸。 土壤中常见的无机配体有 Cl-、SO4 2-、HCO3 -、OH-等。它们与金属离子生成各种配合物，如 Cu (OH)+、 Cu(OH)O2、CuCl+、CuCl3 -等。 金属配合物或螯合物的稳定性与配位体或螯合剂、金属离子种类及环境条件有关。土壤有机质对金属 离子的配合或螯合能力的顺序为：Pb2+＞Cu2+＞Ni2+＞Zn2+＞Hg2+＞Cd2+。土壤介质 pH 对螯合物的稳 定性有较大的影响。pH 低时，H+与金属离子争夺螯合剂，螯合物的稳定性较差；pH 较高时，金属离子可 形成氢氧化物、磷酸盐或碳酸盐等不溶性无机化合物。 配合或螯合作用对金属离子迁移的影响取决于所形成螯合物的可溶性。若形成的螯合物易溶于水，则 有利于金属的迁移；反之，有利于金属在土壤中滞留，降低其活性。一般说来，胡敏酸与金属离子形成的 螯合物是难溶的，富里酸与金属离子形成的螯合物是易溶的。重金属与腐殖质生成可溶性稳定螯合物，能 够有效阻止重金属作为难溶盐而沉淀。例如，腐殖质与 Fe、Al、Ti、V 等形成的螯合物易溶于中性、弱酸 或弱碱性土壤溶液中，使之以螯合物的形式迁移，当缺乏腐殖质时它们便析出沉淀。 重金属离子与无机、有机配体的配合反应以及影响因素，在水污染化学中已作了详细论述，土壤中 的情况与之类似。例如，在土壤表层的溶液中，汞主要以 Hg(OH)02、HgCl02 形式存在；在氯离子浓度 高的盐碱土中，则以 HgCl4 2-为主。Cd2+、Zn2+、Pb2+则可生成 MClO2、MCl3 -、MCl4 -配离子。盐碱土 的 pH 高，重金属可发生水解，生成羟基配离子，此时即发生羟基配合作用与氯配合作用相竞争，或形成 各种复杂的配离子，如 HgOHCl、CdOHCl 等。重金属与羟基及氯离子的配合作用，可提高难溶重金属化 合物的溶解度，并减弱土壤胶体对重金属的吸附，从而影响土壤中重金属的迁移转化。 4）土壤的氧化还原性质 土壤中存在着多种有机、无机氧化还原物质，并始终进行着氧化还原反应。土壤中氧化还原作用的强 弱同样可用氧化还原电位(pE)表示。土壤中氧化剂主要有游离氧、高价金属离子，还原剂有低价金属离子、 土壤有机质及在厌氧条件下的分解产物。土壤中氧化还原反应除了纯化学反应，还有生物反应。如果土壤 中游离氧占优势，则以氧化作用为主，如果以有机物为主，则以还原作用为主。土壤 pE 受通气状况及人 为措施的影响。旱地 pE 较高，以氧化作用为主，在土壤深处，pE 较低；水田的 pE 可降至负值，以还原 作用为主。例如，土壤中 Hg2+可被有机质、微生物等还原为 Hg2+、再发生歧化反应则还原为 HgO。旱地 土壤的 pE 为 8.5～11.84，Hg 以 HgCl2和 Hg(OH)2形态存在；水田土壤 pE 为-5.1，产生的 H2S 与 Hg2+形成 HgS 沉淀。此外，土壤 pE 还与 pH 有关；pH 降低，pE 增高。 土壤 pE 可影响有机物和无机物的存在形态，从而影响它们在土壤中的迁移转化和对作物的毒害程度， 这对那些变价元素尤为重要。例如，在 pE 很低的还原条件下，Cd2+形成难溶的 CdS 沉淀，难以被植物吸 收，毒性降低。但水田落干后，CdS 被氧化为可溶性 CdSO4，易被植物吸收，若 Cd2+含量较高，则会影 响植物生长。因此，可通过调节土壤的 pE 及 pH，降低污染物的毒性。 5）土壤的酸碱性 土壤的酸碱性取决于土壤溶液中 H+离子的浓度，而 H+主要来自土壤中交换性铝的水解： Al3+ +H2O Al(OH)2+ + H+
Al(OH)++H2O Al(OH)2*+H Al(OH)2++H2O Al(OH)3+H 2溶解于水生成碳酸也能离解出H,士壤中有机酸、无机酸和其他盐碱物质的含量及吸 在胶体表面上正高子的种类对土壤酸碱度均有影响，后者是由胶体吸附的H(或A+)在被土堆盐溶液中的 阳离子所代换时才表现出来的，所以又称代换性酸或潜在酸。例如，将土壤与中性盐溶液如K相互作用， 则H艹被代换入溶液，等量的K+则被胶体吸附 歌体H+K口胶体-K+Hd 从胶休中量换出的H艹愈多，士壤的代换性酸度愈大 土正常的pH在5~8之间。酸性土壤的pH可能小于4，碱性土壤的pH高达11 一般在湿润地 区，淋溶作用强，土滨星酸性或强酸性，pH7.5.在半早半湿地区，土壤的pH介于两者之间。酸市能使土填酸化，这已成为世界性环境问思。 DH值是土蝶的重要指标之一。土境酸碱度直接或间接影响污染物在土壤中的迁移转化：(1)响重分 属等离子的溶解度(2)影响污染物氧化还原体系的电位。3)影响士胶体对重金属离子等的吸附。如对 酸胶休吸附金属高子的最佳pH范围为：Co2+,5一7：Cr3,3.5~ ,土酸碱度对士中重金属的 性有明显的影响。例如，镉在酸性士壤中溶解度大，对枝物的毒性牧大：在碱性土壤中则溶解度减小，毒 性降低。 6)士壤的生物学性质 谁中存在着山 壤动物、原生动物和微生物组成的生物群体。士壤微生物是士蝶生物的主体，它的 种类繁多，数量巨大。特别是在士表层中，每克士含有以亿和十亿计的细菌、真菌、放线菌和酵母 微生物。它们能产生各种专性酶，因而在士壤有机质的分解转化过程中起主要作用。士壤微生物和其他生 物对有机污染物有强的自净能力，即生物降解作用。十堪这种自身更新能力和去毒作用为土堆生态系统的 物质活环创透了决定性的有利条件，也对土境那力的保持提供了必要的保证 污染物可被生物吸收并累积在体内，植物根系对污染物的吸收是植物污染的主要途径 7)土藻的自净作用 士岸的上述性版对污染物的迁移转化有很大的影响。如士增脑体能吸附各种污染物并降低其话性，当 生物对有机污染物有特殊的降解作用，使得士宾只有优越的自身更新能力，而无须借助外力，十填的这种 白身新能力，款为土的白净作用。污染物讲入土后，其白净讨程大致如下：污染物在土填内经扩做 释、挥发等物理过程降低其浓度：经生物和化学降解为无毒或低毒物 或道过化学沉淀、配合或整 作用、氧化还原作用转化为不溶性化合物，或是被土壤胶体牢固吸阳，难以为植物吸收，而暂时退出生物 小循环，脱离食物链或被排至土体之外的大气或水体中。 士城自净能力与土壤的物质组成和其他特性及污染物的种类、性质有关。不同土撑的自净能力是不 同的。同一士壤对不同污处物的净化能力也是有差异的。总的来说，土维的自净速度比较缓慢。污染物进 入士桌后较难净化
Al(OH)2 + + H2O Al(OH)2 + + H+ Al(OH)2 + + H2O Al(OH)3 + H+ 土壤中 CO2溶解于水生成碳酸也能离解出 H+。土壤中有机酸、无机酸和其他盐碱物质的含量及吸附 在胶体表面上正离子的种类对土壤酸碱度均有影响。后者是由胶体吸附的 H+(或 Al3+)在被土壤盐溶液中的 阳离子所代换时才表现出来的，所以又称代换性酸或潜在酸。例如，将土壤与中性盐溶液如 KCl 相互作用， 则 H+被代换入溶液，等量的 K+则被胶体吸附。 胶体-H + KCl 胶体-K + HCl 从胶体中量换出的 H+愈多，土壤的代换性酸度愈大。 土壤正常的 pH 在 5～8 之间。酸性土壤的 pH 可能小于 4，碱性土壤的 pH 高达 11。一般在湿润地 区，淋溶作用强，土壤呈酸性或强酸性，pH＜6.5。在干旱地区，淋溶作用弱，土壤大多呈碱性或强碱性， pH＞7.5。在半旱半湿地区，土壤的 pH 介于两者之间。酸雨能使土壤酸化，这已成为世界性环境问题。 pH 值是土壤的重要指标之一。土壤酸碱度直接或间接影响污染物在土壤中的迁移转化：(1)影响重金 属等离子的溶解度。(2)影响污染物氧化还原体系的电位。(3)影响土壤胶体对重金属离子等的吸附。如硅 酸胶体吸附金属离子的最佳 pH 范围为：Co2+，5～7；Cr3+，3.5～7。土壤酸碱度对土壤中重金属的活 性有明显的影响。例如，镉在酸性土壤中溶解度大，对植物的毒性较大；在碱性土壤中则溶解度减小，毒 性降低。 6） 土壤的生物学性质 土壤中存在着由土壤动物、原生动物和微生物组成的生物群体。土壤微生物是土壤生物的主体，它的 种类繁多，数量巨大。特别是在土壤表层中，每克土壤含有以亿和十亿计的细菌、真菌、放线菌和酵母等 微生物。它们能产生各种专性酶，因而在土壤有机质的分解转化过程中起主要作用。土壤微生物和其他生 物对有机污染物有强的自净能力，即生物降解作用。土壤这种自身更新能力和去毒作用为土壤生态系统的 物质循环创造了决定性的有利条件，也对土壤肥力的保持提供了必要的保证。 污染物可被生物吸收并累积在体内，植物根系对污染物的吸收是植物污染的主要途径。 7） 土壤的自净作用 土壤的上述性质对污染物的迁移转化有很大的影响。如土壤胶体能吸附各种污染物并降低其活性，微 生物对有机污染物有特殊的降解作用，使得土壤具有优越的自身更新能力，而无须借助外力。土壤的这种 自身更新能力，称为土壤的自净作用。污染物进入土壤后，其自净过程大致如下：污染物在土壤内经扩散、 稀释、挥发等物理过程降低其浓度；经生物和化学降解为无毒或低毒物质，或通过化学沉淀、配合或螯合 作用、氧化还原作用转化为不溶性化合物，或是被土壤胶体牢固吸附，难以为植物吸收，而暂时退出生物 小循环，脱离食物链或被排至土体之外的大气或水体中。 土壤自净能力与土壤的物质组成和其他特性及污染物的种类、性质有关。不同土壤的自净能力是不 同的，同一土壤对不同污染物的净化能力也是有差异的。总的来说，土壤的自净速度比较缓慢，污染物进 入土壤后较难净化
