土壤质量监测精.ppt
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1、土壤质量监测第1页,本讲稿共67页第一节第一节 土壤基本知识土壤基本知识一、土壤组成一、土壤组成 土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间,是环境中特有的组成部分。间,是环境中特有的组成部分。土壤是由矿物质、土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。和空气等固、液、气三相组成的。第2页,本讲稿共67页土壤土壤固相(占容积的50)空隙矿物质(质量占固相总质量的9598)有机质和
2、生物(质量占固相总质量的25)土壤溶液空气 土壤溶液和空气占土壤总体积的50,且二者之间经常处于彼此消长的状态。第3页,本讲稿共67页 土壤矿物质是由岩石经风化而来的,一般占土壤固体部分质量的9598。矿物质直接影响土壤性质,又是植物矿质养分的主要来源,故同土壤肥力有密切关系。1.土壤矿物质的组成 (1)原生矿物质:岩石经过物理风化作用被破碎形成的碎屑,其原来的化学组成没有改变。(2)次生矿物质:原生矿物质经过化学风化后形成的新矿物,其化学组成和晶体结构均有所改变。(一一一一)土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质土壤矿物质第4页,本讲稿共67页2.土壤化学组成氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素含
3、量约占96以上,与岩石中各元素的含量相似。3.土壤机械组成指不同大小颗粒(沙砾、粉粒、黏粒)的相对含量。不同粒径的矿物质颗粒的成分和物理化学性质有很大差异,如对污染物的吸附、解吸和迁移、转化能力,有效含水量及保水、保温能力等。我国土壤质地分类参见表5.1;国际制土壤质地分类见表5.2。第5页,本讲稿共67页表表5.1 我国土粒分级标准我国土粒分级标准颗粒名称颗粒名称颗粒名称颗粒名称粒径粒径粒径粒径/mm/mm石块石块石块石块1010石砾石砾石砾石砾粗砾粗砾粗砾粗砾10103 3细砾细砾细砾细砾3 31 1沙砾沙砾沙砾沙砾粗沙砾粗沙砾粗沙砾粗沙砾1 10.250.25细沙砾细沙砾细沙砾细沙砾0.
4、250.250.050.05粉粒粉粒粉粒粉粒粗粉粒粗粉粒粗粉粒粗粉粒0.050.050.010.01细粉粒细粉粒细粉粒细粉粒0.010.010.0050.005黏粒黏粒黏粒黏粒粗黏粒粗黏粒粗黏粒粗黏粒0.0050.0050.0010.001细黏粒细黏粒细黏粒细黏粒0.0010.001第6页,本讲稿共67页表表5.2 国际制土壤质地分类国际制土壤质地分类质地分类质地分类各级土粒质量分数各级土粒质量分数/质地名称质地名称黏粒黏粒(0.002mm)(0.002mm)粉沙砾粉沙砾(0.0020.02mm)(0.0020.02mm)沙砾沙砾(0.022mm)(0.022mm)类类别别砂土类砂土类砂土及壤
5、质砂土砂土及壤质砂土0150150150158510085100壤土类壤土类砂质壤土砂质壤土壤土壤土粉砂质壤土粉砂质壤土0150150150150150150450453545354545100451005585558540554055055055黏壤土类黏壤土类砂质黏壤土砂质黏壤土黏壤土黏壤土粉砂质黏壤土粉砂质黏壤土15251525152515251525152503003020452045458545855585558530553055040040黏土类黏土类砂质黏土砂质黏土壤质黏土壤质黏土粉砂质黏土粉砂质黏土黏土黏土重黏土重黏土254525452545254525452545456545
6、656510065100020020045045457545750350350350355575557510551055030030055055035035第7页,本讲稿共67页由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入土壤由进入土壤的植物、动物、微生物残体及施入土壤的有机肥料经分解转化逐渐形成,通常可分为非腐的有机肥料经分解转化逐渐形成,通常可分为非腐殖物质和腐殖物质两类;是土壤殖物质和腐殖物质两类;是土壤 形成的重要基础,形成的重要基础,与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分。与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分。土壤有机质中含有大量营养元素,分解后可提供植物土壤有机质中含有大量营养元素,分解后可
7、提供植物土壤有机质中含有大量营养元素,分解后可提供植物土壤有机质中含有大量营养元素,分解后可提供植物生长发育的需要,是植物养分的重要来源。有机质腐生长发育的需要,是植物养分的重要来源。有机质腐生长发育的需要,是植物养分的重要来源。有机质腐生长发育的需要,是植物养分的重要来源。有机质腐解后形成的腐殖质,能把土粒粘结成团粒结构。这种解后形成的腐殖质,能把土粒粘结成团粒结构。这种解后形成的腐殖质,能把土粒粘结成团粒结构。这种解后形成的腐殖质,能把土粒粘结成团粒结构。这种结构保水、保肥能力强,类似储存水肥的小仓库,随结构保水、保肥能力强,类似储存水肥的小仓库,随结构保水、保肥能力强,类似储存水肥的小仓
8、库,随结构保水、保肥能力强,类似储存水肥的小仓库,随时供给植物吸收利用。有机质是微生物的食物,土壤时供给植物吸收利用。有机质是微生物的食物,土壤时供给植物吸收利用。有机质是微生物的食物,土壤时供给植物吸收利用。有机质是微生物的食物,土壤有机质丰富而其他条件又适宜时,就能促进微生物的有机质丰富而其他条件又适宜时,就能促进微生物的有机质丰富而其他条件又适宜时,就能促进微生物的有机质丰富而其他条件又适宜时,就能促进微生物的旺盛活动。旺盛活动。旺盛活动。旺盛活动。(二)土壤有机质(二)土壤有机质第8页,本讲稿共67页n n非腐殖物质:非腐殖物质:包括糖类化合物包括糖类化合物(如淀粉、纤维素等如淀粉、纤
9、维素等)、含氮有机合物及有机磷和有机硫化合物。含氮有机合物及有机磷和有机硫化合物。n n腐殖物质腐殖物质腐殖物质腐殖物质:是植物残体中稳定性较大的木质素及其类:是植物残体中稳定性较大的木质素及其类:是植物残体中稳定性较大的木质素及其类:是植物残体中稳定性较大的木质素及其类似物在微生物作用下,部分被氧化形成的一类特殊的似物在微生物作用下,部分被氧化形成的一类特殊的似物在微生物作用下,部分被氧化形成的一类特殊的似物在微生物作用下,部分被氧化形成的一类特殊的高分子聚合物,具有芳环结构,苯环周围连有多种官高分子聚合物,具有芳环结构,苯环周围连有多种官高分子聚合物,具有芳环结构,苯环周围连有多种官高分子
10、聚合物,具有芳环结构,苯环周围连有多种官能团,如羧基、羟基、甲氧基及氨基等,使之具有表能团,如羧基、羟基、甲氧基及氨基等,使之具有表能团,如羧基、羟基、甲氧基及氨基等,使之具有表能团,如羧基、羟基、甲氧基及氨基等,使之具有表面吸附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用及生面吸附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用及生面吸附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用及生面吸附、离子交换、络合、缓冲、氧化还原作用及生理活性等性能。理活性等性能。理活性等性能。理活性等性能。第9页,本讲稿共67页 土壤中生活的微生物土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线菌、藻类等细菌、真菌、放线菌、藻类等)及动物及动物(原生动
11、物、蚯蚓、线虫类等原生动物、蚯蚓、线虫类等)对进入土壤的有机污对进入土壤的有机污染物的降解及无机污染物染物的降解及无机污染物(如重金属如重金属)的形态转化起着主导的形态转化起着主导作用,是土壤净化功能的主要贡献者。作用,是土壤净化功能的主要贡献者。(三)土壤生物(三)土壤生物(三)土壤生物(三)土壤生物细菌细菌放线菌放线菌蚯蚓蚯蚓线虫线虫图图5.1 土壤微生物和动物土壤微生物和动物第10页,本讲稿共67页 土壤水分及其所含溶质的总称,溶有土壤中可溶成分的土壤水分及其所含溶质的总称,溶有土壤中可溶成分的土壤水分及其所含溶质的总称,溶有土壤中可溶成分的土壤水分及其所含溶质的总称,溶有土壤中可溶成分
12、的稀溶液,来源主要有:大气降水、降雪、地表径流、灌溉、稀溶液,来源主要有:大气降水、降雪、地表径流、灌溉、稀溶液,来源主要有:大气降水、降雪、地表径流、灌溉、稀溶液,来源主要有:大气降水、降雪、地表径流、灌溉、地下水。地下水。地下水。地下水。(四四)土壤溶液土壤溶液浅层地下水浅层地下水浅层地下水浅层地下水农田灌溉农田灌溉农田灌溉农田灌溉河流河流河流河流雾雾雾雾雨雨雨雨雪雪雪雪图图图图5.2 5.2 土壤溶液的来源土壤溶液的来源土壤溶液的来源土壤溶液的来源第11页,本讲稿共67页n n土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中,来源于土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中,来源于土壤空气存在于未被水
13、分占据的土壤孔隙中,来源于土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中,来源于大气、生物化学反应和化学反应产生的气体大气、生物化学反应和化学反应产生的气体大气、生物化学反应和化学反应产生的气体大气、生物化学反应和化学反应产生的气体(如甲烷、如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等)。n n积水的土壤通气不良,导致对植物的危害,茶树最积水的土壤通气不良,导致对植物的危害,茶树最积水的土壤通气不良,导致对植物的危害,茶树最积水的土壤通气不良,导致对植物的危害,茶树最忌积水,积水的土壤不应用于种茶树。忌积水,积水的土壤不应用于种茶树。忌积水,积水的土壤不应用于种茶树。忌
14、积水,积水的土壤不应用于种茶树。(五五)土壤空气土壤空气第12页,本讲稿共67页二、土壤的基本性质二、土壤的基本性质(一一)吸附性吸附性 与土壤中存在的胶体物质密切相关。与土壤中存在的胶体物质密切相关。与土壤中存在的胶体物质密切相关。与土壤中存在的胶体物质密切相关。土壤胶体:土壤胶体:土壤胶体:土壤胶体:无机胶体无机胶体 有机胶体有机胶体 有机无机复合胶体有机无机复合胶体 对有机污染物(如有机磷和有机氯农药)和无机对有机污染物(如有机磷和有机氯农药)和无机污染物(如污染物(如Hg2+2+、PbPb2+、CuCu2+2+、CdCd2+等重金属离子)等重金属离子)有较强的吸附能力或离子交换吸附能力
15、。有较强的吸附能力或离子交换吸附能力。第13页,本讲稿共67页 (二二)酸碱性酸碱性 土壤的酸碱度可以划分为九级:土壤的酸碱度可以划分为九级:pH4.5pH5.5pH5.56.0为酸性土;为酸性土;为酸性土;为酸性土;pH6.06.5为弱酸性土;为弱酸性土;为弱酸性土;为弱酸性土;pH6.57.0为为为为中性土;中性土;中性土;中性土;pH7.07.5为弱碱性土;为弱碱性土;为弱碱性土;为弱碱性土;pH7.58.5为碱性土;为碱性土;pH8.5pH8.59.5为强碱性土;为强碱性土;pH9.5pH9.5为极强碱性土。为极强碱性土。中国土壤的中国土壤的中国土壤的中国土壤的pH大多在大多在4.58
16、.58.5范围内,并呈东南酸西范围内,并呈东南酸西范围内,并呈东南酸西范围内,并呈东南酸西北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤北碱的规律。土壤的酸碱性直接或间接地影响污染物在土壤中的迁移转化。中的迁移转化。中的迁移转化。中的迁移转化。第14页,本讲稿共67页 (三三)氧化氧化-还原性还原性 因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质,使因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质,使因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质,使因土壤中含有氧化性和还原性无机物质和有机物质
17、,使其具有氧化性和还原性,可以用氧化还原电位其具有氧化性和还原性,可以用氧化还原电位其具有氧化性和还原性,可以用氧化还原电位其具有氧化性和还原性,可以用氧化还原电位(Eh)来衡量。来衡量。来衡量。来衡量。Eh h300mV300mV:氧化体系起主导作用,土壤处于氧化:氧化体系起主导作用,土壤处于氧化状态。状态。E Eh h300mV300mV:还原体系起主导作用,土壤处于还原:还原体系起主导作用,土壤处于还原状态。状态。第15页,本讲稿共67页 判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。判断土壤是否受到污染或污染程度的标准。判断土壤是否受到污染或污染程度的标准
18、。土壤背景值又称土壤背景值又称土壤本底值土壤本底值,它代表一定环境单,它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值。元中的一个统计量的特征值。背景值(地质学):指在各区域正常地质地理条背景值(地质学):指在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常件和地球化学条件下元素在各类自然体中的正常含量。含量。环境科学上:指在未受或少受人类影响的情况下,环境科学上:指在未受或少受人类影响的情况下,尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。不同土壤的本底值相差很大不同土壤的本底值相差很大不同土壤的本底值相差很大不同土壤的本底值相差很大(见下页表(见
19、下页表(见下页表(见下页表5.35.3)三、土壤背景值三、土壤背景值第16页,本讲稿共67页表表5.3 全国土壤全国土壤(A层层)背景值背景值 单位:g/kgA层指土壤表层或耕层。元元素素算术算术几何几何95%95%置信度置信度范围值范围值元素元素算术算术几何几何95%95%置信度置信度范围值范围值均值均值标准差标准差均值均值标准差标准差均值均值标准差标准差均值均值标准差标准差AsAs 11.211.27.867.869.29.21.911.912.52.533.533.5K K1.861.860.4630.4631.791.791.3421.3420.940.942.972.97CdCd 0
20、.0970.0970.0790.0790.0740.0742.1182.1180.0170.0170.3330.333AgAg0.1320.1320.0980.0980.1050.1051.9731.9730.0270.0270.4090.409CoCo 12.712.76.406.4011.211.21.671.674.04.031.231.2BeBe1.951.950.7310.7311.821.821.4661.4660.850.853.913.91CrCr 61.061.031.0731.0753.953.91.671.6719.319.3150.2150.2MgMg 0.780.78
21、0.4330.4330.630.632.0802.0800.020.021.641.64CuCu 22.622.611.4111.4120.020.01.661.667.37.355.155.1CaCa1.541.541.6331.6330.710.714.4094.4090.010.014.84.8F F478478197.7197.74404401.501.5019119110121012BaBa469469134.7134.74504501.301.30251251809809HgHg 0.0650.0650.0800.0800.0400.0402.6022.6020.0060.0060
22、.2720.272B B47.847.832.5532.5538.738.71.981.989.99.9151.3151.3MnMn 583583362.8362.84824821.901.9013013017861786AlAl6.626.621.6261.6266.416.411.3071.3073.373.379.879.87NiNi 26.926.914.3614.3623.423.41.741.747.77.771.071.0GeGe1.701.700.300.301.701.701.191.191.201.202.402.40PbPb 26.026.012.3712.3723.62
23、3.61.541.5410.010.056.156.1SnSn2.602.601.541.542.302.301.711.710.800.806.706.70SeSe 0.2900.2900.2550.2550.2150.2152.1462.1460.0470.0470.9330.933SbSb1.211.210.6760.6761.061.061.6761.6760.380.382.982.98V V82.482.432.6832.6876.476.41.481.4834.834.8168.2168.2BiBi0.370.370.2110.2110.320.321.6741.6740.120
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