环境化学第四章土壤教学文案.ppt
《环境化学第四章土壤教学文案.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《环境化学第四章土壤教学文案.ppt(113页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、环境化学第四章土壤一、土壤的组成一、土壤的组成 土壤是指地球陆地表面具有土壤是指地球陆地表面具有一定肥力一定肥力且能生长植物的疏松表且能生长植物的疏松表层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产物。物。其本质属性是具有肥力其本质属性是具有肥力,由固、液、气三相组成。,由固、液、气三相组成。第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质矿物质矿物质 90%以上以上 有机质有机质 1.010%土壤中的水分土壤中的水分及其水溶物及其水溶物(包括气体)(包括气体)Soil solution is defined as the soi
2、l interstitial water,its solutes and dissolved gases.孔隙中充满空气孔隙中充满空气porous media土壤soil气相 gases液相 liquids固相 solidSoil air、CO2、O2、N2、H2S、CH4等watersaltsSoil solutioninorganicorganicmineralsHumus及植物残体microorganisms根须根须土粒上的吸附水土粒上的吸附水土粒土粒土壤空隙土壤空隙被水饱和的土壤被水饱和的土壤排入地下水排入地下水中固、液、气相结构图(自中固、液、气相结构图(自S.F.Manahan,1
3、984)淋溶层:淋溶层:是指由于淋溶作用是物质下移所经过的土层,也可是指由于淋溶作用是物质下移所经过的土层,也可称过滤层,是土壤中生物最活跃的一层,有机质大部分在这一称过滤层,是土壤中生物最活跃的一层,有机质大部分在这一层。层。淋溶(淋溶(leaching):):是指污染物随渗透水在土壤中沿土壤垂是指污染物随渗透水在土壤中沿土壤垂直剖面向下的运动,是污染物在水直剖面向下的运动,是污染物在水土壤颗粒之间吸附土壤颗粒之间吸附解吸解吸或分配的一种综合行为。或分配的一种综合行为。评价污染物淋溶性能的指标一般使用最大淋溶深度,是指土评价污染物淋溶性能的指标一般使用最大淋溶深度,是指土层中污染物的残留浓度
4、为层中污染物的残留浓度为500ppb时,污染物所能达到的最大时,污染物所能达到的最大深度。深度。土壤的机械组成(土壤的机械组成(mechanical composition):土壤是由粗细土壤是由粗细不等的土壤颗粒物组成的,这种粗细不等的土粒按不同比例组不等的土壤颗粒物组成的,这种粗细不等的土粒按不同比例组合称为土壤的机械组成,又称为合称为土壤的机械组成,又称为土壤质地(土壤质地(soil texture)。瞧!颗粒大小多么不匀1 1 1 1、土壤矿物质、土壤矿物质、土壤矿物质、土壤矿物质l l原生矿物原生矿物原生矿物原生矿物 primary mineralsprimary minerals岩
5、石受物理风化,化学组成和结晶构造都未改变。岩石受物理风化,化学组成和结晶构造都未改变。主要有:石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。主要有:石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。土壤中土壤中1-0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。四类最重要的原生矿物:四类最重要的原生矿物:磷酸盐类磷酸盐类、氧化物类氧化物类、硫化物硫化物 类类、硅酸盐类硅酸盐类(占岩浆岩质量的(占岩浆岩质量的80以上)。以上)。l l次生矿物次生矿物次生矿物次生矿物 secondary mineralssecondary minerals由原生矿物经化学风化形成。由原生矿物经化学风化形成。化学
6、风化的三个历程:化学风化的三个历程:氧化氧化、水解水解和和酸性水解酸性水解。分为三类:分为三类:简单盐类简单盐类原生矿物化学风化的最终产物原生矿物化学风化的最终产物 三氧化物三氧化物硅酸盐矿物彻底风化后的产物硅酸盐矿物彻底风化后的产物 次生铝硅酸盐类次生铝硅酸盐类伊利石、蒙脱石、高岭石伊利石、蒙脱石、高岭石 SiO4-4化学结构式硅氧四面体 tetrahedra中心孔0.32埃Si-0.39埃公用底角氧原子硅氧四面体片 tetrahedral sheet铝氧八面体 octahedraAlO6-9化学结构式中心孔径0.58埃Al离子半径0.57埃铝氧八面体片 ctahedral sheet公用上
7、下两层氧原子形成片同晶取代同晶取代同晶取代同晶取代:当硅酸盐粘土矿物形成时,晶格内的组成离当硅酸盐粘土矿物形成时,晶格内的组成离子,常被另一种大小相近、电荷符号相同的离子所取代,子,常被另一种大小相近、电荷符号相同的离子所取代,取代后的晶体构造并未改变。取代后的晶体构造并未改变。粒径小于2m,阳离子代换量较多,富含钾,属2:1型晶格,两晶层之间通过K离子相连,膨胀性小,可发生同晶取代,但不明显粒径小于1m,阳离子代换量极高,它所吸收的水份植物难以利用,属2:1型晶格,晶层之间主要靠弱的分子间力连接,晶层连接不紧,水分子易进入,极易发生同晶取代风化程度极高,粒径0.1-5.0m,膨胀性小,阳离子
8、代换量低,属1:1型晶格,晶层之间由氢键连接,甚为紧密极少发生同晶取代结构与性质结构与性质之间的关系之间的关系高岭石 kaolinite0.72nmC轴B轴铝氧八面体层硅氧四面体层6(OH)4Al4O+2(OH)4Si6O代表OH群高岭石类结晶构造示意图O3 Si2 O2 OHAl2 (OH)3硅氧片 水铝片瞧:氢键在这里(牢固)不易发生同晶取代单位晶层内表面(无)外表面高岭石back蒙脱石 montmorilloniteO3 Si2 O2 OHAl2OH O2 Si2 O3硅氧片 水铝片 硅氧片 蒙脱石类结晶构造示意图back弱的分子间力极易发生同晶取代伊利石类结晶构造示意图backK+能发
9、生同晶取代三大类次生硅酸盐矿物区别性质次生层状硅酸盐矿物蒙脱石伊利石高岭石晶架结构2:12:11:1晶层间连接键分子引力钾键氢键大小()0.011.0(小)0.12.0(中)0.15.0(大)形状不规则片状不规则片状六方形晶体比表面(m2/g)高 700800中 100120低 520外表面高中低内表面很高中无胀缩性高中低CEC(cmol/kg)801202040315back磷酸盐类氧化物类硫化物类硅酸盐类简单盐类三氧化物次生铝硅酸盐类伊利石高岭石蒙脱石原生矿物次生矿物土壤矿物质2 2 2 2、土壤有机质、土壤有机质、土壤有机质、土壤有机质土壤有机质:土壤中含碳有机化合物的总称。土壤有机质:
10、土壤中含碳有机化合物的总称。分为如下两类:分为如下两类:非腐殖质:如蛋白质、糖、有机酸等。占非腐殖质:如蛋白质、糖、有机酸等。占10%15%10%15%腐殖质:占腐殖质:占85%85%90%90%。腐殖质是地表分布最广的天然有机物,。腐殖质是地表分布最广的天然有机物,是动植物残体在土地微生物的作用下,通过复杂的反应转化而是动植物残体在土地微生物的作用下,通过复杂的反应转化而成的暗色、无定形、难于分解、组成复杂的高分子有机物。包成的暗色、无定形、难于分解、组成复杂的高分子有机物。包括:富里酸、胡敏酸、胡敏素。其中,括:富里酸、胡敏酸、胡敏素。其中,富里酸溶于稀酸稀碱;富里酸溶于稀酸稀碱;胡敏酸只
11、溶于稀碱,不溶于稀酸;胡敏素不被碱液提取胡敏酸只溶于稀碱,不溶于稀酸;胡敏素不被碱液提取。有机碳含量(1.72)=有机质含量提取方法提取方法土壤或沉积物土壤或沉积物 不溶物不溶物(腐黑物,胡敏素)(腐黑物,胡敏素)用碱液提取用碱液提取不沉淀物不沉淀物(富里酸)(富里酸)可溶物可溶物用酸处理用酸处理沉淀物(腐殖酸)沉淀物(腐殖酸)重新溶入碱并加入电解质重新溶入碱并加入电解质沉淀物沉淀物(灰腐酸灰腐酸)不沉淀物不沉淀物(褐腐酸)(褐腐酸)用乙醇提取用乙醇提取 可溶物可溶物(棕腐酸、(棕腐酸、吉马多美朗酸)吉马多美朗酸)有机质测定方法:有机质测定方法:K2Cr2O7-H2SO4氧化法氧化法2K2Cr
12、2O7+3C+8H2SO4 2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2OK2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe(SO4)3+7H2O参看参看土壤理化分析土壤理化分析3 3、土壤水分、土壤水分主要来源于大气降水、灌溉和地下主要来源于大气降水、灌溉和地下水,土壤水分并非纯水,实际上是水,土壤水分并非纯水,实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶液,即的溶液,即土壤溶液土壤溶液。土壤水冻结时土壤水冻结时形成的冰形成的冰存在于土壤空存在于土壤空气中的水汽气中的水汽毛管水、重力毛管水、重力水、地下水水、地下水吸湿水、吸
13、湿水、膜状水膜状水土壤溶液的重要意义早已被人们所认识 1933年Joffe就将土壤溶液比喻成“土体的血液循环”。土壤溶液是土壤与环境间物质交换的载体,是物质迁移与运动的基础,也是植物根系获取养分最基本的途径。由于土壤溶液与土壤固相构成了一动态平衡体系,因此,土壤溶液的组成在一定程度上反映了发生在土壤中的各种反应。单位体积的土壤具有的土壤颗粒表面积很大,因而具有很强的吸附力,能将周围环境中水汽分子吸附于自身表面。这种束缚在土粒表面的水分即吸湿水。当吸湿水大最大数量后,土粒已无足够力量吸附空气中活动力较强的水汽分子,只能吸持周围环境中处于液态的水分子。有这种吸着力吸持的水分使吸湿水外面的薄膜逐渐加
14、厚,形成连续的水膜,故称为膜状水。土壤颗粒间的细小的空隙可视为毛管,土壤中薄膜水达最大后,多余的水分是由毛管力吸持在土壤的细小孔隙中,称为毛管水。毛管力随着毛管直径增大而减小。毛管力随着毛管直径增大而减小。土壤中较大直径的孔隙为非毛管孔土壤中较大直径的孔隙为非毛管孔隙。若土壤的含水量超过了土壤的隙。若土壤的含水量超过了土壤的田间持水量,多余的水分不能被毛田间持水量,多余的水分不能被毛管力吸持,在重力作用下将沿着非管力吸持,在重力作用下将沿着非毛管孔隙下渗,这部分土壤水称为毛管孔隙下渗,这部分土壤水称为重力水。重力水。(1)主要成分:主要成分:O2、N2、CO24 4、土壤空气、土壤空气不连续(
15、土壤是多孔介质,且孔隙大小不同)含量差异:由于微生物和植物活动CO2含量比空气中高,O2低于空气中的更高的湿度,水蒸气的含量比大气中高得多有还原性气体和污染物CH4、H2、H2S、NH3二二 、粒级分组与质地分组、粒级分组与质地分组机械组成机械组成Mechanical composition组组 成成我国标准我国标准 mm国际标准国际标准 mm砂粒砂粒Sand主要是原生主要是原生矿物矿物1-0.052-0.02粉粒粉粒Silt主要是次生主要是次生矿物矿物0.05-0.0050.02-0.002粘粒粘粒Clay原生与次生原生与次生矿物混合矿物混合0.0052石块 stone粗砾 gravel3.
16、023石块石砾313粗砂 coarse sand细砂 fine sand20.20.20.02极粗砂粒 very coarse sand粗砂粒 coarse sand中砂粒 medium sand细砂粒 fine sand极细砂粒very fine sand120.510.250.50.10.250.050.1粗细砂 中细砂 细砂粒 0.510.250.50.050.02粉粒 silt0.020.002粉粒 silt0.0020.05粗粉砂 中粉砂 细粉砂 0.010.050.0050.010.0010.005粘粒 clay0.002粘粒 clay0.002粘粒 胶粒 胶体 0.0050.00
17、10.00010.0005Al3+H+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+3)可交换阳离子是由致酸离子(H+、Al+)和盐 基离子 (Na+、K+、Ca2+)组成的。4)阳离子交换量(cation exchange capacity,CEC),用阳离子交换容量来表征,其大小与土壤胶体的种类、特性有关 盐基饱和度=交换性盐基总量/阳离子交换量100%单位:cmol/l每Kg干土中所含全部阳离子的总量(3 3)阴离子交换吸附阴离子交换吸附1、土壤酸度soil acidity:取决于土壤中H+的存在方式(1)活性酸度 soil active acidity (有效酸度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 环境 化学 第四 土壤 教学 文案
限制150内