土壤环境化学新PPT课件

第4章，土壤环境化学，第4章，土壤环境化学，第2章，本章要点：1，土壤的组成和性质；2.重金属在土壤-植物系统中的迁移及其作用机制：3.农药在土壤中的迁移和转化。土壤是指地表肥沃、能种植植物的松散表层，厚度一般为2米左右。土壤不仅能为植物生长提供机械支持，还能提供植物生长发育所需的水、肥、气、热等肥力因子。近年来，由于人口的快速增长和工业的快速发展，固体废弃物不断堆积和倾倒在土壤表面，有害废水不断渗入土壤，大气中的有害气体和浮尘也随着雨水不断落入土壤，造成土壤污染。第一节。土壤的组成和性质，土壤的组成，图2。自然土壤综合剖面图(南京大学等，1980)，土壤的组成和性质，1。土壤矿物，由岩石的物理风化和化学风化形成。根据其成因类型，土壤矿物可分为两类：原生矿物和次生矿物。(1)原生矿物岩石物理风化形成的碎屑，即在风化过程中未改变其化学组成和结构的原生成岩矿物。粒径较大的砂粒，1 0.001毫米。对土壤的贡献：形成土壤骨架；提供无机营养并含有植物所需的所有元素。硅酸盐矿物如长石(KAlSi3O8)、云母(ksi3al) Al2O3 (oh) 2等。易风化，便于植物吸收钾镁铝和铁元素。(2)氧化物矿物，如应时(二氧化硅)、赤铁矿(氧化铁)等。稳定，不易风化。(3)硫化物矿物黄铁矿和钠长石(类质同象)，两者化学式均为FeS2。高度风化，s是主要来源。磷酸盐矿物主要有磷灰石Ca5(PO4)3F和氯磷灰石Ca5(PO4)3Cl。还有少量的磷酸铁磷酸铝。无机磷的主要来源。原生矿物有四种主要类型：(9)、(2)次生矿物原生矿物化学风化形成的新矿物的化学组成和晶体结构发生了变化。次生矿物一般分为三类：简单盐类，如方解石(CaCO3)、白云石钙、镁(CO3)2、石膏(CaSO42H2O)、硫酸镁(MgSO47H2O)、芒硝(Na2SO410H2O)和氯氧镁(氯化镁)等。常见于干旱和半干旱地区。风化的最终产物可溶于水并被沥滤掉。针铁矿(Fe2O3H2O)、褐铁矿(2Fe2O33H2O)、三水铝石(Al2O33H2O)等三种氧化物。硅酸盐矿物完全风化的产物。在湿热地区和亚热带地区很常见。(3)次生硅铝酸盐矿物是由原生硅酸盐矿物如长石风化形成的。又称粘土矿物，分为伊利石、蒙脱石和高岭石。次生矿物分为晶态和非晶态。结晶次生矿物主要包括铝硅酸盐粘土矿物。无定形次生矿物主要以胶膜的形式包裹在土壤颗粒表面，如水合氧化铁、铝、硅等。以及颗粒凝胶的形式，其变成极细的土壤颗粒，例如勃姆石。大多数次生矿物颗粒细小(粒径小于0.001毫米)，具有胶体性质。它们是土壤固相物质中最活跃的部分。它们影响土壤的许多重要物理和化学性质，如土壤颜色、吸收、膨胀和收缩、粘度、可塑性、吸收能力和化学活性。土壤有机质土壤有机质是土壤中含碳有机化合物的总称。(2)石料3石料3砾石3-1粗砾石3-2粗砂2-0.2粗砂1-0.50极粗砂2-1细砂0.2-0.02中砂0.5-0.25粗砂1-0.5细砂0.25-0.05中砂0.5-0.25细砂0.25-0.10极细砂0.10-0.05粉砂0.02-0.002粗粉砂0.02土壤吸附性土壤中最活跃的两种成分是土壤胶体和土壤微生物，它们对土壤中污染物的迁移和转化起着重要作用。胶体系统由粒子和介质组成。颗粒尺寸在一维方向上至少约为30-10000。粒子被称为胶体粒子或分散相。这种介质称为分散介质或连续相。土壤的组成和性质，土壤胶体的性质，土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能。比表面积是单位质量物质的表面积。胶体的内部分子在所有方向上受到相同的重力，而表面分子在所有方向上受到不同的重力，并具有一定的表面能。土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能。(2)土壤胶体具有双电层，颗粒的内部通常带负电，形成负离子层(决定电位的离子层)，其外部由于电吸引形成正离子层(反离子层，包括非活性离子层和扩散层)，统称为双电层。势层和液体之间的电势差被确定为热力学势0。非活性离子层和液体之间的电位差称为(电动力学点电位)。亥姆霍兹在1879年首次提出了双电层的概念。双电层形成在固液界面上。正负离子分别平行排列在固液界面上，类似于平行板电容器。两层之间的距离大约等于离子的大小。如果固体物质是胶体体系的分散相，则在胶体颗粒周围形成上述双电层。由于离子的热运动，固体表面上带相反电荷的离子(异质电离子和补偿离子)并不都按顺序排列在一个表面上，而是随着离界面的距离而有一定的浓度分布。以溶胶中的一部分胶体粒子为例，其电荷分布如图所示。根据分散双电层理论，正离子在靠近粒子表面的层中具有较大的浓度。随着与界面距离的增加，过量正离子的浓度逐渐降低，直到与界面的距离为l，并且过量正离子的浓度等于零。溶液中的所有这些离子都被溶解了。23，抗衡离子：一部分是靠近固体表面的非流动层，称为致密层(非活性离子层)，其中包含吸附的离子和部分过量的等电离子(在这种情况下为正离子)。它的厚度大约是几个水分子的大小，即从固体表面MN到B处的虚线AB；另一部分包括从AB到远离表面的d点，称为分裂(扩散)层，其中多余的杂电子离子逐渐减少到零。这层可以流动。24、固体表面(决定性电位)MN，其电位相对于CD为0，或CD与MN之间的电位差为0，这个电位称为总电位差，也称为热力学电位0。非活性离子层和液体之间的电位差称为动电位。0和不同。随着电解质浓度或电解质价态的增加，双电层厚度变薄，电位也降低。(1)双电层的基本组成(2)双电层电势与溶液中离子的关联0取决于溶液中离子与固体平衡时的浓度，它与电荷符号、价格、电荷量和浓度有关。25、土壤双电层示意图。26，(3)土壤胶体的内聚性和分散性，胶体在土壤溶液中经常带负电荷，所以胶体颗粒被相同的电荷排斥，这就是胶体分散性。由于胶体的大比表面积和表面能，胶体倾向于相互吸引和聚集，以降低表面能，即胶体的内聚力。土壤胶体的动电位和扩散厚度高且分散。(2)阳离子浓度增加以增强内聚力，土壤溶液中阳离子增加。随着土壤表面负电荷被中和，动电位降低，扩散层厚度减小。聚集效应可以被加强。水合云母高岭土水合氧化铁，铝。(2)土壤质地越细，阳离子交换量越高。(3)土壤胶体中二氧化硅/氧化亚铁(al2o 3或fe2o 3)的比例越大影响交换容量的因素。30、基本饱和土：当土壤吸附饱和时，吸附在土壤胶体上的阳离子均为基本离子，基本饱和100%为基本非饱和土：当土壤吸附饱和时，吸附在土壤胶体上的一些阳离子为成酸离子，则土壤为基本非饱和土；当它们都是酸性离子时，碱饱和度为0，碱饱和度为：在土壤交换性阳离子中，碱离子的百分比为碱饱和度。(2)土壤胶体的阴离子交换吸附是自正电荷胶体离子：吸附的阴离子与溶液中的阴离子之间的交换作用。阴离子交换吸附是一个可逆过程，遵循质量作用定律。然而，土壤中的阴离子交换吸附相对复杂，土壤中的阴离子交换通常伴随着化学固定，即可交换的阴离子可以与胶体颗粒或阳离子(Ca2、Fe3、Al3等)形成不可溶的沉淀物。)并被强烈吸附。例如：Fe3PO43- FePO4 Al 3PO43- ALPO 4，32，4土壤酸碱度，1。土壤酸度根据土壤中氢的存在方式，土壤酸度：活性酸度，潜在酸度，(1)活性酸度：是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，也称为有效酸度，通常用酸碱度来表示。土壤溶液中氢离子的来源：CO2溶于水形成碳酸，有机酸，矿物氧化无机酸，酸沉降，潜在酸度：土壤潜在酸度的来源是土壤胶体吸附的交换性氢和铝。(h，Al3)在吸附状态下不呈酸性(只有碱性不饱和土壤具有潜在的酸性(主要来自(Al3)。(34)，(1)替代酸度：用过量的中性盐(如氯化钠或KCl)溶液浸提土壤而显示的酸度，其中金属离子与土壤中的h和al3交换。土壤的潜在酸度根据提取物可分为替代酸度和水解酸度。腐植酸产生更多的氢，替代的铝是矿物潜在酸性的主要来源。水解酸度：用弱酸和强碱盐(如醋酸钠)淋洗土壤，溶液中的金属离子可以取代土壤胶体吸附的氢和铝，同时产生弱酸。此时测得的弱酸的酸度是水解酸度。(3)活性酸度和潜在酸度的关系：土壤活性酸度和潜在酸度是同一平衡体系中的两种酸度。两者可以相互转化，在一定条件下处于暂时的平衡状态。土壤的潜在酸度通常比活性酸度高得多。醋酸根和铝离子双重水解，水解酸度一般高于替代酸度。由于中性盐测得的替代酸度仅相当于水解酸度的一部分，当土壤溶液的碱度增加时，吸附在土壤胶体上的氢被更多地替代，因此水解酸度较大。如弱酸和强碱，不同溶解度的碳酸盐和碳酸氢盐对土壤碱度的贡献不同。土壤中含有碳酸钙、碳酸镁、酸碱度7.5-8.5、碳酸氢钠、钙(碳酸氢钠)2、酸碱度7.5-8.5、碳酸钠，酸碱度 10，钠饱和称为土壤碱化度，是可交换阳离子的水解。2.土壤碱度是土壤溶液中羟基的主要来源，它是碱金属和碱土金属盐的二氧化碳和碳酸氢盐。碳酸盐碱度和碳酸氢盐碱度之和称为总碱度。当吸附在土壤胶体上的钠、钾、镁(主要是钠)等离子体饱和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的水解。嘿。37，Itimportanttodistinguished between high basility，manifestedbyanelevatedpH，andhighalkalinity，the capacity to accepth . where SphiasencyFactor . thismebuillectedbycomparing asolution 1.0010-3 NaOhwithasolution 0.10 MACHO 3-.二氢氧化物溶液基本上是碱性的，含pHof11，但literofitillneutralizeonly 1.0010-3含油面。thehoftheodumbicarbonatesolutionis 8.34，muchlowerthanthatoftheNaOH .但是，aliteroftheodiumbicarbonatesolutionwilneutralized 0.100油面；因此它的碱含量是更多碱溶液的100倍。缓冲溶液称为缓冲溶液。以下是实验报告：以上实验结果表明，水没有缓冲作用，HAc NaAc体系溶液有缓冲作用，是一种缓冲溶液。3。土壤的缓冲性能。39、缓冲溶液的组成及作用原理、组成、耐碱组分3354、抗酸组分(弱质子酸)(弱质子碱)、1。弱酸及其盐溶液。酸式盐溶液碳酸氢钠.酸式盐及其二次盐溶液磷酸氢钠Na2HPO44.弱碱及其盐溶液NH4Cl-NH3，以HAC-naac体系为例，说明其作用原理，加入少量的羟基-与h结合生成水，在平衡时向右移动，加入少量的h，它与Ac-结合生成HAC，平衡向左移动。无论加入酸或碱，溶液的酸度保持相对稳定。40，3。土壤缓冲性能土壤缓冲能力土壤缓冲性能是指土壤缓解其酸碱度急剧变化的能力。(1)土壤溶液的缓冲作用土壤溶液含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等有机酸及其盐类等弱酸，形成良好的缓冲体系，对酸碱有缓冲作用。两性物质，如氨基酸、腐植酸能缓冲酸、碱和土壤，补充。土壤胶体的缓冲作用土壤胶体吸收各种阳离子，其中碱性离子(以m离子为代表)和氢离子可以分别缓冲酸和碱。土壤胶体的量和碱的替代量越大，土壤的缓冲能力越强；碱饱和度越高，对酸的缓冲能力越强，碱饱和度越低，对碱的缓冲能力越强。缓和碱、缓和酸。42，pH700mV:土壤完全处于氧化状态，有机质迅速分解Eh400700mV:土壤中的氮元素主要以NO3- Eh400mV的形式存在：反硝化作用发生Eh200 mV:NO3-开始消失，大量的nh4eh-100 mv出现：Fe2Fe3Eh4叶花、果实、种子、蔬菜、叶菜积累较多，黄瓜、萝卜、西红柿较少，镉进入人体，沉积在骨