鹽堿化土壤污染土壤沙漠化課件

第四章土壤環(huán)境化學(xué)（一）Chapter4.SoilEnvironmentalChemistry第四章土壤環(huán)境化學(xué)（一）Chapter4.SoilE1

簡(jiǎn)介土壤又是保護(hù)環(huán)境的重要凈化劑。土壤是處于巖石圈最外面的一層疏松部分，具有支持植物和微生物生長繁殖的能力，稱作土壤圈。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。兩個(gè)重要的功能簡(jiǎn)介土壤又是保護(hù)環(huán)2

土壤酸化、鹽堿化、土壤污染

土壤沙漠化（石漠化）陸地植被破壞水土流失全球范圍的土壤環(huán)境問題全球范圍的土壤環(huán)境問題3我國的沙漠和沙漠化土地已達(dá)153.3萬km2，占全國土地面積的15.9%，其中沙漠化土地達(dá)33.4萬km2。上世紀(jì)80年代后沙漠化面積擴(kuò)大了一倍，沙漠化地區(qū)主要集中在西部、華北和內(nèi)蒙東部的一條連續(xù)的弧形地帶。衛(wèi)星云圖上發(fā)現(xiàn)，中國西部風(fēng)沙線正大舉向東入侵。綠色卡片我國的沙漠和沙漠化土地已達(dá)153.3萬k4

在沙漠化的過程中人為破壞的因素是最大的，由于不適當(dāng)?shù)拈_荒造成了內(nèi)蒙、黑龍江、吉林、寧夏等地區(qū)沙漠化面積達(dá)2.64萬km2。同樣由于天然植被的破壞，新疆、內(nèi)蒙、甘肅等土地沙漠化的面積達(dá)2.26萬km2。原來著名的科爾沁草原和額爾多斯草原不得不更名為科爾沁沙地和毛烏素沙地。綠色卡片在沙漠化的過程中人為破壞的因素是最大的5

在沙漠化過程中水土流失也很嚴(yán)重，目前我國水土流失的面積已達(dá)150萬km2，每年土壤流失量達(dá)50億噸，養(yǎng)分流失量相當(dāng)于四、五千噸化肥。綠色卡片在沙漠化過程中水土流失也很嚴(yán)重，目前我6土壤鹽堿化面積擴(kuò)大，我國鹽堿化土壤面積達(dá)100萬平方公里左右；土壤污染物質(zhì)來源廣泛，包括城市廢水和固體廢棄物；農(nóng)藥和化肥；生物殘?bào)w和排泄物；大氣沉降物等。

摘自《環(huán)境污染與控制》化學(xué)工業(yè)出版社綠色卡片土壤鹽堿化面積擴(kuò)大，我國鹽堿化土壤面積達(dá)100萬平方公里左右7第一節(jié)土壤的組成和性質(zhì)土壤固相土壤氣相(35%V)土壤液相土壤礦物質(zhì)(90%以上)土壤有機(jī)質(zhì)(1-10%)原生礦物次生礦物Whoeversavesonelife,

Savestheentireworld第一節(jié)土壤的組成和性質(zhì)土壤固相土壤氣相(35%V8鹽堿化土壤污染土壤沙漠化課件9土壤的層次結(jié)構(gòu)圖4-2自然土壤的綜合剖面圖(南京大學(xué)等合編，1980)A00A0A1A2A3B1B2B3CCCSGD土壤層覆蓋層(A0)淋溶層(A)淀積層(B)母質(zhì)層(C)基巖(D)疏松的枯枝落葉層，未經(jīng)分解暗色半分解有機(jī)質(zhì)層暗色的腐殖層灰白色的灰化層向B層過渡層，多似A層向A層過渡層，多似B層棕色至紅棕色的淀積層向C層過渡層CaCO3聚集層CaSO4聚集層潛育層(灰粘層)可能出現(xiàn)的特殊層次土壤的層次結(jié)構(gòu)圖4-2自然土壤的綜合剖面圖(南京大學(xué)等合10一、土壤組成

1．土壤礦物質(zhì)成土母質(zhì)的風(fēng)化-土壤的形成一、土壤組成

1．土壤礦物質(zhì)成土母質(zhì)的風(fēng)化-11

原生礦物

土壤中原先存在的巖石顆粒，受到不同程度物理風(fēng)化后形成的硅酸鹽（長石、云母、輝石等），氧化物（SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3），硫化物，磷酸鹽等?；瘜W(xué)組成沒有改變。原生礦物化學(xué)組成沒有改變。12

次生礦物：由原生礦物化學(xué)風(fēng)化后形成，具有膠體性質(zhì)，為無機(jī)膠體或粘粒，可分為：簡(jiǎn)單鹽類水合氧化物伊利石蒙脫石高嶺石次生鋁硅酸鹽次生礦物：簡(jiǎn)單鹽類水合氧化物13次生鋁硅酸鹽粘土礦物的類型和性質(zhì)硅四面體次生鋁硅酸鹽粘土礦物的類型和性質(zhì)硅四面體14次生鋁硅酸鹽粘土礦物的類型和性質(zhì)鋁八面體次生鋁硅酸鹽粘土礦物的類型和性質(zhì)鋁八面體15伊利石的特點(diǎn)兩層間通過K離子相連，晶層距離不易改變，膨脹性小。晶格中鋁硅離子可發(fā)生同晶取代，但不顯著。同晶取代－伊利石的特點(diǎn)兩層間通過K離子相連，晶層距離16蒙脫石的特點(diǎn)八面體片中，部分Mg取代Al而使層片帶負(fù)電，多余電荷由層間陽離子中和。水化時(shí)膨脹嚴(yán)重。蒙脫石的特點(diǎn)八面體片中，部分Mg17高嶺石的特點(diǎn)：四面體片與八面體片通過共用氧原子結(jié)合成一個(gè)晶片，晶片間以氫鍵相連，水化時(shí)基本不膨脹。高嶺石的特點(diǎn)：四面體片與八面體片通過共用氧原182．土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤形成的主要標(biāo)志，土壤肥力的表現(xiàn)，土壤中含碳有機(jī)物的總稱(SoilOrganicMatter，SOM)，包括：

活體（根系、土壤中的生物）細(xì)菌、藻類和原生動(dòng)物等2．土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤形成的主要標(biāo)志，19

非活體

非腐殖質(zhì)（動(dòng)植物殘?bào)w、蛋白質(zhì)、糖類、纖維素、樹脂、有機(jī)磷、有機(jī)氮、有機(jī)酸等，約占10%）

腐殖質(zhì)（土壤中特有的有機(jī)物，由植物經(jīng)微生物降解轉(zhuǎn)化而成，不屬于有機(jī)化學(xué)中現(xiàn)有的任何一類，占85-90%）非活體20不同生態(tài)系統(tǒng)下土壤有機(jī)質(zhì)的含量?jī)舫跫?jí)生產(chǎn)力(MgC/hay)植物生物量(MgC/ha)SOM(MgC/ha)不同生態(tài)系統(tǒng)下土壤有機(jī)質(zhì)的含量?jī)舫跫?jí)生產(chǎn)力(MgC/ha213．土壤水分土壤溶質(zhì)包括：無機(jī)膠體、有機(jī)膠體、無機(jī)鹽類、有機(jī)化合物、配合物、溶解氣體。土壤水分的意義：土壤水分既是植物營養(yǎng)物的來源，也是污染物向其他圈層遷移的媒介。3．土壤水分土壤溶質(zhì)包括：無機(jī)膠體、有機(jī)膠體、無機(jī)鹽類、有22

土壤水分存在的形式：土壤顆粒表面有很強(qiáng)的粘附力，土壤顆粒吸附的水分稱吸著水，幾乎不移動(dòng)，不被植物吸收。外層的膜狀水稱內(nèi)聚水或毛細(xì)管水，是植物生長的主要水源。土壤水分存在的形式：土壤顆粒23鹽堿化土壤污染土壤沙漠化課件24

4．土壤空氣特性：有還原性氣體（H2S、NH3、CH4）等存在。O2少，CO2多，有機(jī)質(zhì)腐爛分解；不連續(xù)性，存在于土粒間隙之間；濕度更高；大氣土壤O221%(v/v)15%CO20.03%幾%4．土壤空氣特性：有還原性氣體（H2S、NH3、CH25顆粒名稱粒徑／mm石塊>10石礫

粗礫10—3

細(xì)礫3—1砂粒

粗砂粒1—0.25

細(xì)砂粒0.25—0.05表4-1我國土粒分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二、土壤的粒級(jí)分組與質(zhì)地分組1.土壤礦物質(zhì)的粒級(jí)劃分顆粒名稱粒徑／mm粉粒

粗粉粒0.05—0.01

細(xì)粉粒0.01—0.005粘粒

粗粘粒0.005—0.001

細(xì)粘粒<0.001顆粒名稱粒徑／mm表4-1我國土粒262.各粒級(jí)的主要礦物成分和理化特性

土粒主要成分粒徑肥力特征石塊和石礫巖石碎塊＞１mm水和養(yǎng)分易流失砂礫原生礦物１~０.０５mm透氣性好、保肥能力弱粘粒次生礦物<0.001mm透氣性差、保肥能力強(qiáng)粉?；旌象w０.００５~０.０５mm透氣性較好、保肥能力較好2.各粒級(jí)的主要礦物成分和理化特性土粒273.土壤質(zhì)地分類和主要特性3.土壤質(zhì)地分類和主要特性28第四章土壤環(huán)境化學(xué)（一）Chapter4.SoilEnvironmentalChemistry第四章土壤環(huán)境化學(xué)（一）Chapter4.SoilE29

簡(jiǎn)介土壤又是保護(hù)環(huán)境的重要凈化劑。土壤是處于巖石圈最外面的一層疏松部分，具有支持植物和微生物生長繁殖的能力，稱作土壤圈。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。兩個(gè)重要的功能簡(jiǎn)介土壤又是保護(hù)環(huán)30

土壤酸化、鹽堿化、土壤污染

土壤沙漠化（石漠化）陸地植被破壞水土流失全球范圍的土壤環(huán)境問題全球范圍的土壤環(huán)境問題31我國的沙漠和沙漠化土地已達(dá)153.3萬km2，占全國土地面積的15.9%，其中沙漠化土地達(dá)33.4萬km2。上世紀(jì)80年代后沙漠化面積擴(kuò)大了一倍，沙漠化地區(qū)主要集中在西部、華北和內(nèi)蒙東部的一條連續(xù)的弧形地帶。衛(wèi)星云圖上發(fā)現(xiàn)，中國西部風(fēng)沙線正大舉向東入侵。綠色卡片我國的沙漠和沙漠化土地已達(dá)153.3萬k32

在沙漠化的過程中人為破壞的因素是最大的，由于不適當(dāng)?shù)拈_荒造成了內(nèi)蒙、黑龍江、吉林、寧夏等地區(qū)沙漠化面積達(dá)2.64萬km2。同樣由于天然植被的破壞，新疆、內(nèi)蒙、甘肅等土地沙漠化的面積達(dá)2.26萬km2。原來著名的科爾沁草原和額爾多斯草原不得不更名為科爾沁沙地和毛烏素沙地。綠色卡片在沙漠化的過程中人為破壞的因素是最大的33

在沙漠化過程中水土流失也很嚴(yán)重，目前我國水土流失的面積已達(dá)150萬km2，每年土壤流失量達(dá)50億噸，養(yǎng)分流失量相當(dāng)于四、五千噸化肥。綠色卡片在沙漠化過程中水土流失也很嚴(yán)重，目前我34土壤鹽堿化面積擴(kuò)大，我國鹽堿化土壤面積達(dá)100萬平方公里左右；土壤污染物質(zhì)來源廣泛，包括城市廢水和固體廢棄物；農(nóng)藥和化肥；生物殘?bào)w和排泄物；大氣沉降物等。

摘自《環(huán)境污染與控制》化學(xué)工業(yè)出版社綠色卡片土壤鹽堿化面積擴(kuò)大，我國鹽堿化土壤面積達(dá)100萬平方公里左右35第一節(jié)土壤的組成和性質(zhì)土壤固相土壤氣相(35%V)土壤液相土壤礦物質(zhì)(90%以上)土壤有機(jī)質(zhì)(1-10%)原生礦物次生礦物Whoeversavesonelife,

Savestheentireworld第一節(jié)土壤的組成和性質(zhì)土壤固相土壤氣相(35%V36鹽堿化土壤污染土壤沙漠化課件37土壤的層次結(jié)構(gòu)圖4-2自然土壤的綜合剖面圖(南京大學(xué)等合編，1980)A00A0A1A2A3B1B2B3CCCSGD土壤層覆蓋層(A0)淋溶層(A)淀積層(B)母質(zhì)層(C)基巖(D)疏松的枯枝落葉層，未經(jīng)分解暗色半分解有機(jī)質(zhì)層暗色的腐殖層灰白色的灰化層向B層過渡層，多似A層向A層過渡層，多似B層棕色至紅棕色的淀積層向C層過渡層CaCO3聚集層CaSO4聚集層潛育層(灰粘層)可能出現(xiàn)的特殊層次土壤的層次結(jié)構(gòu)圖4-2自然土壤的綜合剖面圖(南京大學(xué)等合38一、土壤組成

1．土壤礦物質(zhì)成土母質(zhì)的風(fēng)化-土壤的形成一、土壤組成

1．土壤礦物質(zhì)成土母質(zhì)的風(fēng)化-39

原生礦物

土壤中原先存在的巖石顆粒，受到不同程度物理風(fēng)化后形成的硅酸鹽（長石、云母、輝石等），氧化物（SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3），硫化物，磷酸鹽等?；瘜W(xué)組成沒有改變。原生礦物化學(xué)組成沒有改變。40

次生礦物：由原生礦物化學(xué)風(fēng)化后形成，具有膠體性質(zhì)，為無機(jī)膠體或粘粒，可分為：簡(jiǎn)單鹽類水合氧化物伊利石蒙脫石高嶺石次生鋁硅酸鹽次生礦物：簡(jiǎn)單鹽類水合氧化物41次生鋁硅酸鹽粘土礦物的類型和性質(zhì)硅四面體次生鋁硅酸鹽粘土礦物的類型和性質(zhì)硅四面體42次生鋁硅酸鹽粘土礦物的類型和性質(zhì)鋁八面體次生鋁硅酸鹽粘土礦物的類型和性質(zhì)鋁八面體43伊利石的特點(diǎn)兩層間通過K離子相連，晶層距離不易改變，膨脹性小。晶格中鋁硅離子可發(fā)生同晶取代，但不顯著。同晶取代－伊利石的特點(diǎn)兩層間通過K離子相連，晶層距離44蒙脫石的特點(diǎn)八面體片中，部分Mg取代Al而使層片帶負(fù)電，多余電荷由層間陽離子中和。水化時(shí)膨脹嚴(yán)重。蒙脫石的特點(diǎn)八面體片中，部分Mg45高嶺石的特點(diǎn)：四面體片與八面體片通過共用氧原子結(jié)合成一個(gè)晶片，晶片間以氫鍵相連，水化時(shí)基本不膨脹。高嶺石的特點(diǎn)：四面體片與八面體片通過共用氧原462．土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤形成的主要標(biāo)志，土壤肥力的表現(xiàn)，土壤中含碳有機(jī)物的總稱(SoilOrganicMatter，SOM)，包括：

活體（根系、土壤中的生物）細(xì)菌、藻類和原生動(dòng)物等2．土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤形成的主要標(biāo)志，47

非活體

非腐殖質(zhì)（動(dòng)植物殘?bào)w、蛋白質(zhì)、糖類、纖維素、樹脂、有機(jī)磷、有機(jī)氮、有機(jī)酸等，約占10%）

腐殖質(zhì)（土壤中特有的有機(jī)物，由植物經(jīng)微生物降解轉(zhuǎn)化而成，不屬于有機(jī)化學(xué)中現(xiàn)有的任何一類，占85-90%）非活體48不同生態(tài)系統(tǒng)下土壤有機(jī)質(zhì)的含量?jī)舫跫?jí)生產(chǎn)力(MgC/hay)植物生物量(MgC/ha)SOM(MgC/ha)不同生態(tài)系統(tǒng)下土壤有機(jī)質(zhì)的含量?jī)舫跫?jí)生產(chǎn)力(MgC/ha493．土壤水分土壤溶質(zhì)包括：無機(jī)膠體、有機(jī)膠體、無機(jī)鹽類、有機(jī)化合物、配合物、溶解氣體。土壤水分的意義：土壤水分既是植物營養(yǎng)物的來源，也是污染物向其他圈層遷移的媒介。3．土壤水分土壤溶質(zhì)包括：無機(jī)膠體、有機(jī)膠體、無機(jī)鹽類、有50

土壤水分存在的形式：土壤顆粒表面有很強(qiáng)的粘附力，土壤顆粒吸附的水分稱吸著水，幾乎不移動(dòng)，不被植物吸收。外層的膜狀水稱內(nèi)聚水或毛細(xì)管水，是植物生長的主要水源。土壤水分存在的形式：土壤顆粒51鹽堿化土壤污染土壤沙漠化課件52

4．土壤空氣特性：有還原性氣體（H2S、NH3、CH4）等存在。O2少，CO2多，有機(jī)質(zhì)腐爛分解；不連續(xù)性，存在于土粒間隙之間；濕度更高；大氣土壤O221%(v/v)