北師大 土壤復(fù)習(xí)

1、土壤復(fù)習(xí)第一章 土壤成分、功能、結(jié)構(gòu)土壤：由固相（礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)）、液相和氣相組成的自然體，位于陸地表層，占據(jù)空間的，并有以下一個(gè)或兩個(gè)的特征：（1）由于累積、損失、轉(zhuǎn)移以及能量和物質(zhì)的轉(zhuǎn)換，從最初的物質(zhì)開始分層；（2）能夠支持根系植物在自然環(huán)境中生長的能力。土壤的主要成分：空氣（25%）、水（25%）、礦物質(zhì)（45%）、有機(jī)質(zhì)（5%）。從顆粒尺度：沙粒、粘粒、粉粒；從元素角度：O，Si, Al, Fe, Ca, Mg, K從礦物角度：原生礦物（沙粒和粉粒）和次生礦物（粘粒和一小部分的粉粒）礦物質(zhì)是天然存在的均相固體，帶有一定（但一般不固定）的化學(xué)組成和高度有序的原子排列，通常是無機(jī)過程形成的

2、。化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)是重要部分。土壤有機(jī)質(zhì)：活生物體、生物碳遺體、代謝產(chǎn)生的有機(jī)化合物。土壤有機(jī)質(zhì)可以吸附大量污染物。提高含水率、植物營養(yǎng)的來源、為土壤有機(jī)體提供碳源和能源。有機(jī)質(zhì)：腐殖質(zhì)（胡敏素、腐殖酸、富里酸）和非腐殖質(zhì)土壤功能：與生物圈的作用：植物生長的介質(zhì)、動(dòng)植物棲息地、廢物養(yǎng)分的分解循環(huán)利用與水圈的作用：調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量與大氣圈作用：大氣調(diào)節(jié)，減緩溫室效應(yīng)人類建筑：工程介質(zhì)土壤圈：環(huán)境的交界面，巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈的交界土壤的形成：從巖石到土壤，風(fēng)化作用風(fēng)化分解巖石和礦物，重組破壞其物理化學(xué)性質(zhì)，帶走細(xì)的碎片和水溶性物質(zhì)，合成新的礦物質(zhì)。影響土壤形成的因素：母質(zhì)、氣候、生物、地

3、形地貌、時(shí)間土壤剖面層次：（O、E層不是所有土壤都有的）O層：有機(jī)質(zhì)層；位于土壤表層，通常為松散的未分解或半分解的有機(jī)物質(zhì)。A層：腐殖質(zhì)和礦物質(zhì)的混合層；位于表層或接近表層，有機(jī)質(zhì)積累，礦物質(zhì)淋溶。由于有機(jī)質(zhì)含量較高，通常呈暗黑色。E層：淋溶層；在A層之下的礦物質(zhì)層，由于淋溶作用，該層的硅酸鹽粘土礦物、鐵鋁氧化物隨向下水流遷移到B層，剩下砂和粉粒，但沒有有機(jī)質(zhì)的積累，因而E層多呈灰白色。B層：淀積層；次表層礦物層，產(chǎn)生于成土母質(zhì)原地變化和來自上層物質(zhì)的淀積。C層：母質(zhì)層；松散的或弱固結(jié)的礦質(zhì)層，保留了巖石結(jié)構(gòu)的痕跡，該層基本未收到成土過程的影響。第二章土壤物理特性和土壤水土壤顏色成因：有機(jī)質(zhì)含

4、量、水含量、鐵錳氧化物土壤質(zhì)地：土壤中不同粒徑顆粒的分布或比例。土壤質(zhì)地影響：水、氣體和可溶性化學(xué)物質(zhì)、風(fēng)化土壤質(zhì)地類別：砂土、壤土、粘土土壤容重Db：單位體積干土的質(zhì)量，包括固體和孔隙。土壤比重Dp：單位體積固體土壤的質(zhì)量，不包括孔隙。從能量角度，土壤水具有重力勢、壓力勢、基質(zhì)勢、溶質(zhì)勢從含水量角度，飽和含水量、田間持水量、枯萎系數(shù)、吸濕系數(shù)可利用性角度：重力水（飽和含水量-田間持水量）、植物可用水田間持水量-枯萎系數(shù)）、毛管持水量（田間持水量-吸濕系數(shù)）、吸濕水（吸濕系數(shù)以下，不可用的水）【土壤基質(zhì)勢：由土壤基質(zhì)吸附力和毛管力造成的；田間持水量：在地下水較深和排水良好的土地充分灌水后，允許

5、水分充分下滲，防止其水分蒸發(fā)，一段時(shí)間后，土壤剖面能維持的較穩(wěn)定的土壤含水量；枯萎點(diǎn)：由于水分蒸發(fā)和植物利用，土壤中的孔隙被空氣占用，植物從土壤中吸收水分需要更多能量，當(dāng)作物開始枯萎并且過夜后仍未復(fù)原時(shí)，此時(shí)土壤中的水分含量為枯萎點(diǎn)；】第三章土壤膠體膠體特性：顆粒??；比表面積大，內(nèi)表面大，表面能大；帶電荷（可變電荷和恒定電荷）；吸附陰陽離子，吸附水土壤膠體類型：晶體硅酸鹽膠體CSC，非晶體硅酸鹽膠體NSC，氧化物膠體Oxides，有機(jī)膠體SOM晶體硅酸鹽膠體（CSC）：【粘土礦物】結(jié)構(gòu)：硅氧四面體、鋁/鎂氧八面體（1）1:1硅酸鹽片：一個(gè)四面體片、一個(gè)八面體片共用四面體片頂端的氧原子特性：非膨

6、脹；總電荷少，無同晶取代，只有可變電荷；無內(nèi)表面，低比表面積；電荷隨pH值變化，斷層地方也有電荷；層與層之間由氫鍵連接；物理特性好；因帶電荷少所以吸附能力小，對污染物和營養(yǎng)物保持能力較低。（高嶺土kaolinite）（2）2:1硅酸鹽片：四面體片-八面體片-四面體片特性：層與層之間無氫鍵，靠中間陽離子架橋吸附體吸附在一起，作用力??；有膨脹性，取決于含水量的多少，取代個(gè)數(shù)多少；含有大量電荷，有同晶取代；大部分有內(nèi)表面，比表面積大；物理特性不好。第四章土壤有機(jī)質(zhì) 第五章固相平衡有機(jī)膠體（SOM）：（1）腐殖質(zhì)：大分子結(jié)構(gòu)，由脂肪鏈、芳香環(huán)構(gòu)成，其中官能團(tuán)（極性物質(zhì)吸附）、非極性點(diǎn)（非極性物質(zhì)吸附）

7、。沒有完全一樣的腐殖質(zhì)分子，只有基本結(jié)構(gòu)，不固定，很難降解。胡敏素：不溶于酸堿；腐殖酸：溶于堿不溶于酸；富里酸：溶于酸堿（2）非腐殖質(zhì)：有固定的化學(xué)結(jié)構(gòu)有機(jī)膠體與礦物質(zhì)之間的作用力：化學(xué)鍵、氫鍵、庫侖力、范德華力陽離子交換容量（CEC）：一定pH值時(shí)，單位質(zhì)量土壤中所含有的全部交換性陽離子的量。重金屬在土壤中的行為：生物利用性：物質(zhì)是可生物利用的，植物（生物）可吸收，并且一旦被吸收，會(huì)影響植物（生物）的生命周期。確定土壤中的金屬的技術(shù)：單項(xiàng)化學(xué)提取、選擇性連續(xù)提取、光譜選擇性連續(xù)提取依次：可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)（可被植物利用）、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)。土壤元素的形態(tài)：溶解態(tài)、吸

8、附態(tài)、固態(tài)交換性的金屬離子（外球型吸附）：電子鍵鍵能低，陽離子交換，速度快，可逆，沒有穩(wěn)定的金屬鎖定。特殊吸附的金屬元素（內(nèi)球型吸附）：結(jié)合力強(qiáng)，第六章土壤吸附吸附三種分類：（1）吸附力角度：物理吸附、化學(xué)吸附、靜電（庫倫）吸附（2）距離角度：專性吸附（距離近）；非專性吸附（距離遠(yuǎn)）（3）有無水分子角度：外球型吸附（有水）、內(nèi)球型吸附（無水）吸附模型：Freudlich吸附模型（log q = log Kd + 1/n logC）、Langmuir吸附模型（可以模擬最大吸附量）、表面配位作用吸附等溫線（adsorption isotherm）：恒定溫度下，已經(jīng)被吸附的物質(zhì)和未被吸附的物質(zhì)之間濃

9、度平衡。外球型吸附：庫侖力和范德華力；快速可逆的過程內(nèi)球型吸附：共價(jià)鍵和離子鍵；較慢且不可逆陽離子吸附，隨pH值變化，但變化范圍小陰離子吸附，隨pH值變化，變化范圍大（硝酸根、氯離子等為外球型，離子強(qiáng)度敏感；磷酸鹽、硅酸鹽等為內(nèi)球型）土壤中的農(nóng)藥：降解、滯留、轉(zhuǎn)移土壤中的農(nóng)藥與土壤中礦物質(zhì)的吸附：陰離子交換、配體交換、陽離子交換、氫鍵、化學(xué)鍵、疏水鍵、范德華力土壤農(nóng)藥與有機(jī)質(zhì)的吸附：離子交換、氫鍵、范德華力、配體交換、陽離子和水架橋。第七章土壤污染修復(fù)土壤污染定義：化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入土壤，造成土壤質(zhì)量變化，而這有可能影響土壤的正常使用以及危害公眾健康和生活環(huán)境。有機(jī)污染物的種類：工業(yè)污染物、農(nóng)藥有機(jī)

10、物在土壤中的行為：有毒的無機(jī)化合物：在較大或較小的程度，所有這些元素對人類和其它動(dòng)物而言是有毒的。鎘和砷是劇毒;汞，鉛，鎳和氟是中等毒性;硼，銅，錳和鋅是在哺乳動(dòng)物毒性相對較低。土壤修復(fù)介紹：原位、異位第八章生物修復(fù)生物修復(fù)：使用微生物降解土壤中的有機(jī)污染物，可以用來降低金屬和類金屬的毒性和流動(dòng)性。微生物分解污染物作為它們的食物來源或合成食物來源。生物強(qiáng)化（bioaugmentation）：接種具有特定降解能力的微生物來增強(qiáng)土壤環(huán)境中的生物活性，以達(dá)到修復(fù)土壤的目的。生物刺激（biostimulation）：環(huán)境條件不合適時(shí)，不引入外源微生物而改變環(huán)境條件，以達(dá)到修復(fù)土壤的目的。生物修復(fù)的環(huán)境

11、條件：（1）微生物：本地的/非本地的（2）氧氣：1mg/L，2%（3）土壤濕度：55%90%田間持水量（4）pH7.0（5.58.5）（5）營養(yǎng)：C：N：P=100:10:1（6）溫度：嗜冷的15；嗜溫的1545；嗜熱的45（7）有毒物質(zhì)異位生物修復(fù)：（1）土地處理（land treatment）；挖掘、篩選、混合、放置基底：壓實(shí)粘土、HDPE膜襯層；引流系統(tǒng)：管道、砂層、護(hù)堤土地處理技術(shù)是一種相對便宜和技術(shù)含量低的措施，但是該方法需要大面積的土地而且可能導(dǎo)致污染物釋放到空氣中。（2）生物堆置（biopile）；土地準(zhǔn)備：挖掘、篩選、混合滲濾液收集控制的襯層、灌溉（水分和養(yǎng)分）、滲濾液收集循環(huán)

12、、空氣注入及抽取、滲濾液和氣體處理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)（3）堆肥（compost）；（區(qū)別于2，加入膨脹劑和有機(jī)物）厭氧和好氧過程同時(shí)出現(xiàn)、高溫（4）生物反應(yīng)器（bioreactor）；（處理難降解的）篩選、混合、固液分離、廢氣處理原位生物修復(fù)：通風(fēng)bioventing（1）好氧通風(fēng)Aerobic bioventing, （2）共代謝通風(fēng)cometabolic bioventing, （3）厭氧通風(fēng)anaerobic bioventing, （4）連續(xù)厭氧/好氧通風(fēng)sequential anaerobic/aerobic bioventing生物修復(fù)優(yōu)點(diǎn)：（1）不破壞土壤環(huán)境（2）成本低效率高（3）

13、處理清潔，不留固體殘?jiān)?）利用環(huán)境壓力和溫度，方便（5）無化學(xué)沉淀物缺點(diǎn)：（1）處理時(shí)間長（2）只能修復(fù)可生物降解的污染土壤（3）土壤中需要不含阻礙微生物生長的有毒物質(zhì)（4）土地處理和生物堆置需要相對較大的場地。第九章植物修復(fù)（重金屬、有機(jī)污染物等等）植物修復(fù)是利用各種植物從土壤和水中降解、提取、固定污染物的技術(shù)。土壤中的元素和化合物溶解（mass flow、diffusion）、吸附（interception）、鎖定植物根系和微生物植物穩(wěn)定Phytostabilization：植物在與土壤等環(huán)境介質(zhì)的共同作用下，將污染物固定，從而減少其對生物與環(huán)境危害的一種植物修復(fù)方法。根區(qū)降解Rhizo

14、degradation：利用根區(qū)微生物的作用，分解土壤中的有機(jī)污染物。植物提取Phytoextraction：利用一些對重金屬具有較強(qiáng)富集能力的特殊植物從土壤中吸取重金屬，將其轉(zhuǎn)移貯存到地上部分并通過收獲植物地上部分而去除土壤中污染物的一種方法。植物降解Phytodegradation：利用植物分泌物直接將土壤中有機(jī)污染物降解或?qū)⑽廴疚镔|(zhì)吸收到植物體內(nèi)，再將分解后的化合物及其分解碎片貯藏在新的植物組織中，或者使分解后的化合物完全揮發(fā)，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為二氧化碳和水，最終將污染物轉(zhuǎn)化為毒性小或無毒物質(zhì)的技術(shù)。植物揮發(fā)Phytovolatization：植物吸收土壤和水體中的污染物，再通過揮發(fā)蒸騰作用將

15、其釋放到大氣中。植物修復(fù)優(yōu)點(diǎn)：green technology; cost-effective; ecological benefits（1）綠色技術(shù)、不破壞土壤資源，對環(huán)境擾動(dòng)少；（2）成本效益：利用太陽能，不需要另外補(bǔ)充能量；（3）生態(tài)效益：改善空氣質(zhì)量和減少溫室氣體；控制污染物的二次污染；控制土壤侵蝕、水土流失等；（4）提高美學(xué)價(jià)值，包括減少噪音；（5）經(jīng)植物修復(fù)的土壤，有機(jī)質(zhì)和土壤肥力都會(huì)增加，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。缺點(diǎn)：root system; growth rate; contaminant concentrations; contaminated plants（1）修復(fù)主要通過根系

16、統(tǒng)與污染物接觸，深層修復(fù)較困難；（2）翻動(dòng)土壤等操作會(huì)使污染揮發(fā)出來；（3）修復(fù)周期長；（4）高濃度污染物會(huì)阻礙植物生長；（5）被污染的植物進(jìn)入食物鏈第十章化學(xué)修復(fù)固化/穩(wěn)定化：有機(jī)污染和無機(jī)污染污染物可以被沉淀、吸附、吸收、包裹，從而減小污染物的遷移性和毒性。固化穩(wěn)定劑：水泥、沸石、有機(jī)物、石灰、磷酸鹽、鐵氧化物、粘土礦物等，其中石灰磷酸鹽對鋁的修復(fù)最有效。局限：（1）固化穩(wěn)定劑在整個(gè)污染區(qū)域中充分混合的能力；（2）土壤體積顯著增加，改變了土壤的物理化學(xué)性質(zhì)；（3）會(huì)阻礙土壤生長蔬菜，局限場地的潛在最終用途。異位淋洗：預(yù)處理篩分粗處理細(xì)處理水洗殘?jiān)幚硭茨康模海?）將顆粒分開（2）加洗滌劑

17、洗凈洗滌劑包括：純水、酸溶液、螯合劑（重金屬）、表面活性劑（有機(jī)物）等。原位淋洗：過程和洗滌劑與異位相同區(qū)別在于：原位沖洗需要分析污染物特點(diǎn)、勘探地質(zhì)條件、打注射井和抽提井、處理地上部分。土壤淋洗的應(yīng)用依賴于：轉(zhuǎn)移能力、控制流速、回收沖洗流體。適用性：容易被淋洗的有機(jī)和無機(jī)污染物；地質(zhì)條件：深度、滲透性、容量（如果土壤中含有細(xì)粒物質(zhì)如粘土和淤泥和大量碎片不適用）；原位化學(xué)氧化：處理有機(jī)污染氧化劑：高錳酸鹽、酚酮試劑、臭氧、過氧化氫等。第十一章 SVE土壤氣相抽提技術(shù) BV生物通風(fēng)修復(fù)揮發(fā)性的有機(jī)污染SVE：從土壤中以氣相的形式去除有害化學(xué)物質(zhì)，氣相是化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)是產(chǎn)生的氣體，利用真空泵產(chǎn)生氣流

18、，將轉(zhuǎn)化為氣相的污染物抽提到地面，然后進(jìn)行收集處理。SVE裝置：抽氣井、注氣井、鼓風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī)、真空泵、水氣分離裝置、尾氣處理、廢水處理、防滲裝置、屏幕監(jiān)測常用流程：注氣、抽氣水氣分離（尾氣處理、廢水處理）BV：通過向污染場地中通入空氣，增加土壤中氧濃度，排出二氧化碳，從而提高微生物活性，加強(qiáng)其對污染物的降解效果。SVE與BV的異同：不同：（1）目標(biāo)物不同，SVE提取可揮發(fā)性的污染物，BV降解可生物降解的污染物。（2）氣流速率不同，SVE氣流速率快氣量大，BV氣流速率低氣量小。相同：工程系統(tǒng)相同，可同時(shí)運(yùn)行SVE和BV。SVE與BV的篩選條件：土壤透氣性、污染物揮發(fā)性、可降解性等等優(yōu)先考慮BV，再考慮SVE。第十二章超級基金采用最多：固化穩(wěn)定化（重金屬）、焚燒（揮發(fā)性有機(jī)污染）、SVE（揮發(fā)性有機(jī)）、生物修復(fù)（可降解有機(jī)污染）熱解吸