第六章 土壤胶体与土壤交换性能.ppt

1、第六章,土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体的种类、构造 第二节 土壤胶体的特性 第三节 土壤的吸收性能,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体的种类、构造,土壤胶体：是指土壤中最细微的颗粒，胶体颗粒的直径在11000nm之间的土粒（至少在长、宽、高三者中有一个方向在此范围内）都可归属于土壤胶粒的范围。,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体的种类、构造,一、土壤胶体的种类,1.有机胶体,2.无机胶体,层状铝硅酸盐矿物、无定形氧化物,通常用土壤中粘粒（0.001mm）的含量来反映土壤无机胶体的数量。,层状硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性,种类： 高岭组 蒙蛭组 水化云母组

2、 绿泥石组矿物,单位晶层,1:1型单位晶层: 由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。这样1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。,高岭石的矿物结构,2:1型单位晶层 由两个硅片夹一个铝片构成。两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。,单位晶层,蒙脱石的矿物结构,伊利石的结构示意图,绿泥石粘粒矿物结构示意图 由两层四面体与两层八面体构成2：2型矿物,各类粘粒矿物的构造和主要性质,

3、含水氧化物类胶体,（1）含水氧化硅胶体 土壤中氧化硅的含量很多，只有无定形的氧化硅才可能具有胶体性质，是一种活性很高的吸附剂。氧化硅胶体带有一定的负电荷，随pH值升高，负电荷数增加，但总的来说，其交换量很有限。 （2）含水氧化铁、铝胶体 氧化铁、氧化铝胶体都是两性胶体，其带电性随环境的酸碱度变化而改变，在酸性条件下（一般pH5）带正电，而碱性条件下可带负电。,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体的种类、构造,一、土壤胶体的种类,1.有机胶体,2.无机胶体,3.有机无机复合胶体,（1）水分散复合体 （2）钠分散复合体 （3）钠质研磨分散复合体,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节

4、土壤胶体的种类、构造,一、土壤胶体的种类,二、土壤胶体的构造,胶体微粒,胶粒,胶核,双电层,决定电位离子层（内）,补偿离子层（外）,非活性离子层,扩散层,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体的种类、构造,第二节 土壤胶体的特性,一、具有巨大的比表面和表面能,比表面 总面积 质量,球形土粒比表面4r2(4/3 r32.65) 1.13/r(cm3/g),表面能是指界面上的物质分子（表面分子）所具有的多余的不饱和能量。,土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2g-1）,我国几种主要土壤的比表面积： 砖红壤 6080m2g-1 红 壤 100150m2g-1 黄棕壤 200300m2g-1,总

5、之：2：1型粘土矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体的种类、构造,第二节 土壤胶体的特性,一、具有巨大的比表面和表面能,二、土壤胶体的带电性,永久电荷(permanent charge):由于粘粒矿物晶层内的同晶替代所产生的电荷。,可变电荷(variable charge):由于胶核表面分子或原子团的解离而产生的电荷。其数量和性质随介质pH而改变。,可变电荷的成因主要是胶核表面分子或原子团的解离： A. 含水氧化硅的解离 B. 粘粒矿物的晶面上的OH和H的解离 C. 腐殖质上某些官能团的解离 D. 含水氧化和水铝石表面的分子中OH的解离

6、； pH 3.2,从上述四种情况来看，土壤胶体所带的电荷数量和性质与介质的pH值有密切关系。,*影响土壤电荷数量的因素主要有：,C. pH值 主要影响可变电荷的数量。,B. 土壤胶体的种类 土壤质地完全相同的两种土壤，它们所带的电荷数量可以完全不同。这是由于胶体类型不同所导致的。,A. 质地一般来说，土壤的质地越粘，土粒越细，其电荷总量也越多。所以粘土的电荷数量要比壤土类和砂土类高得多。,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体的种类、构造,第二节 土壤胶体的特性,一、具有巨大的比表面和表面能,二、土壤胶体的带电性,三、土壤胶体的凝聚和分散,胶体由溶胶状态变成凝胶的过程称为胶体的凝聚；

7、 反之，由凝胶转化为溶胶的过程，称为胶体的分散。,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体的种类、构造,第二节 土壤胶体的特性,一、土壤吸附性能类型,1、机械吸附 2、物理吸附 3、化学吸附 4、生物吸附,第三节 土壤吸收性能和离子交换,5、物理化学吸附,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,一、土壤吸附性能类型,1、机械吸附：,第三节 土壤吸收性能和离子交换,是指土壤对进入其中的固体物质的机械阻留作用。,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,一、土壤吸附性能类型,1、机械吸附：,第三节 土壤吸收性能和离子交换,是指借助于土壤表面张力而吸附在土壤颗粒表面的物质分子。,2、物理吸附,第六章 土壤胶体

8、和土壤吸收性能,一、土壤吸附性能类型,1、机械吸附：,第三节 土壤吸收性能和离子交换,是指进入土壤溶液的某些成分经过化学作用，生成难溶性化合物或沉淀，因而保存于土壤中的现象。,2、物理吸附,3、化学吸附,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,一、土壤吸附性能类型,第三节 土壤吸收性能和离子交换,是指借助于生活在土壤中的生物（包括植物、微生物和一些小动物）的生命活动，把有效性养分吸收、积累、保存在生物体中的作用，又称为养分生物固定。具有选择性、表聚性和创新性。,1、机械吸附 2、物理吸附 3、化学吸附 4、生物吸附,第六章 土壤胶体和土壤吸收性能,一、土壤吸附性能类型,第三节 土壤吸收性能和离子交换,是指发生在土壤溶液与土壤胶体界面上的