基礎知識（土壤）

基礎知識●土壤組成及性質(zhì)●土壤污染理論提升●土壤重金屬污染●土壤農(nóng)藥污染第四章土壤環(huán)境化學第四章土壤環(huán)境化學土壤與植物●土壤是陸地地表具有肥力并能生長植物的疏松層，它僅是巖石圈上薄薄的一層，大約2m左右。●土壤還具有同化和代謝外界進入土壤的物質(zhì)能力，即凈化能力，土壤是保護環(huán)境的重要凈化劑。第四章土壤環(huán)境化學●土壤具有不斷供應、協(xié)調(diào)植物生長發(fā)育必需的水分、養(yǎng)分、空氣和熱量的能力，即土壤具有肥力，這是土壤區(qū)別于其它自然體的最本質(zhì)的特征。土壤肥力第四章土壤環(huán)境化學土壤的形成：巖石風化過程和土壤母質(zhì)成土過程的綜合作

用下形成的?！裢寥滥纲|(zhì)的形成：巖石風化形成土壤母質(zhì)，并產(chǎn)生某些特性，如具有透水性、保水性和通氣性，并含有少量的可溶性礦物元素，但因不含氮素，不具備綠色植物生長所必需的肥力條件?！癯赏磷饔茫涸谝陨餅橹鞯木C合因素作用下，土壤母質(zhì)發(fā)展肥力，形成土壤的過程。第四章土壤環(huán)境化學

●生物是土壤形成的主導因素，包括土壤植物、土壤微生物、土壤動物。生物特別是綠色植物在母質(zhì)上生長之后，巖石風化釋放出來的養(yǎng)料才有儲存和集中的可能。通過生物的選擇性吸收及固碳固氮作用，養(yǎng)料在母質(zhì)中從無到有、由少到多，逐漸儲存和集中起來，這是有機質(zhì)的生物合成。另外通過微生物分解有機質(zhì)，使養(yǎng)分重新釋放出來，植物能重新利用，如此周而復始，母質(zhì)中的有機質(zhì)逐漸增多，土壤逐步形成。

●由于成土因素（母質(zhì)、生物、氣候、地形、時間）綜合作用的不同，產(chǎn)生出多種類型的土壤，如砂質(zhì)土、粘質(zhì)土、壤土。土壤類型一、土壤的組成與性質(zhì)1、土壤的組成土壤固相礦物質(zhì)>90%氣相液相有機質(zhì)1~10%可耕土壤5%土壤水分所含溶質(zhì)土壤空氣由固、液、氣三相物質(zhì)構(gòu)成的復雜的多相體系一、土壤的組成土壤中固、液、氣相結(jié)構(gòu)簡圖1、土壤的組成（1）土壤固相：絕大部分在土壤表層①土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)土壤有機質(zhì)次生礦物原生礦物

●原生礦物

各種巖石受到不同程度的物理風化而未經(jīng)化學風化的碎屑物體，其原來的化學組成和結(jié)晶構(gòu)造都沒有改變，如石英、長石類、云母類、輝石、角閃石、橄欖石、赤鐵礦、磁鐵礦、磷灰石、黃鐵礦等。

原生礦物的粒徑較大，具有堅實而穩(wěn)定的晶格，不透水，不膨脹。構(gòu)成土壤的骨架，提供無機營養(yǎng)物質(zhì)(C、N除外)分為四類：硅酸鹽類礦物、氧化物類礦物、硫化物類礦物、磷酸鹽類礦物是巖石經(jīng)過物理風化和化學風化形成的一、土壤的組成石英黑云母輝石1、土壤的組成

●次生礦物

由原生礦物經(jīng)化學風化后形成的新礦物，其化學組成和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。其粒徑較小，大部分以黏粒和膠體分散狀態(tài)存在。許多次生礦物具有巨大的表面積、強的吸附和離子交換能力，吸水后膨脹，有明顯的膠體特征。對土壤中無機污染物的行為和歸宿影響很大次生礦物簡單鹽類三氧化物類次生硅酸鹽類（黏土礦物、黏粒物）方解石、白云石、石膏、瀉鹽、巖鹽、芒硝、水氯鎂石等水溶性鹽，易淋溶流失，多存在于鹽漬土中針鐵礦、褐鐵礦、三水鋁石結(jié)晶構(gòu)造簡單，常見于熱帶和亞熱帶土壤中構(gòu)成土壤的主要成分，長石等原生硅酸鹽礦物風化后形成1、土壤的組成

母巖和環(huán)境條件不同，使巖石風化處在不同階段，所形成的次生黏土礦物的種類和數(shù)量不同，但最終產(chǎn)物都是鐵鋁氧化物。在干旱、半干旱氣候條件下，風化程度較低，主要形成伊利石；溫暖濕潤或半濕潤氣候條件下，形成蒙脫石和蛭石；濕熱氣候條件下，形成高嶺石。

在土壤形成過程中，原生礦物以不同的數(shù)量與次生礦物混合成為土壤礦物質(zhì)。次生硅酸鹽類（黏土礦物、黏粒物）伊利石蒙脫石1、土壤的組成②土壤有機質(zhì)

●土壤中合碳有機化合物的總稱，土壤有機質(zhì)是土壤形成的主要標志，土壤肥力的表現(xiàn)。

●主要來源動植物和微生物的殘體、施用的有機肥料、微生物活動生成的有機物等。

●和土壤礦物質(zhì)相比，有機質(zhì)含量不高，一般占固相總重量的10%以下，但對土壤的理化性質(zhì)和土壤中的化學反應有較大影響。1、土壤的組成土壤有機質(zhì)非腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)腐黑物：不溶于堿，也不溶于酸富里酸：既溶于堿，又溶于酸占有機質(zhì)總量的10%～15%是組成有機體的各種有機化合物，如蛋白質(zhì)、糖類、樹脂、有機酸等腐殖酸：溶于堿，不溶于酸由植物殘體經(jīng)微生物降解轉(zhuǎn)化而成，不屬于有機化學中現(xiàn)有的任何一類，占有機質(zhì)總量的85%～90%，高分子聚合物，含羧基、羥基、氨基等多種官能團，有較大的比表面積、較高的陽離子代換量。1、土壤的組成●土壤有機質(zhì)不但含有豐富的營養(yǎng)元素，而且在自身緩慢的分解過程中，把生成的CO2釋放到空氣中，成為光合作用的物質(zhì)來源；與此同時，產(chǎn)生的有機酸可以促進礦物養(yǎng)分的溶出，為作物生長提供豐富的養(yǎng)分。●土壤有機質(zhì)，能增強植物呼吸，提高細胞膜的滲透性，促進根系的生長。有機質(zhì)中的維生素、生長素、抗生素等對植物起促生長、抗病害的作用。土壤有機質(zhì)的作用1、土壤的組成●有機質(zhì)還能促進土壤良好結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤疏松性、通氣性、透水性和保水性。腐殖質(zhì)有巨大的比表面，可強烈吸附土壤中可溶性養(yǎng)分，保持土壤肥力；具有兩性膠體性質(zhì)的有機物可緩沖土壤溶液的pH?！裼袡C物可作為土壤微生物的營養(yǎng)物，而微生物活動又增加土壤養(yǎng)分，促進作物生長。土壤有機質(zhì)的作用1、土壤的組成（2）土壤液相●指土壤中的水分及其水溶物。主要來自大氣降水和灌溉，在地下水位接近地面(2～3m)的情況下，地下水也是上層土壤水分的重要來源。

●水進人土壤以后，由于土壤顆粒表面的吸附力和微細孔隙的毛細管力，可將一部分水保持住。土壤固體保持水分的牢固程度，在很大程度上決定了土壤中水分的運動和植物對水分的利用。土壤水分并非純水?。?！1、土壤的組成土壤水分的存在形式內(nèi)聚水：外層的膜狀水，植物生長的主要水源吸著水：土壤顆粒吸附的水分，幾乎不移動，不被植物吸收1、土壤的組成（2）土壤液相●不同土壤保持水分的能力不同，砂土由于土質(zhì)疏松，孔隙大，水分容易滲漏流失；粘土土質(zhì)細密，孔隙小，水分不容易滲漏流失。●土壤水分把土壤、大氣中的植物養(yǎng)分溶解成營養(yǎng)溶液，輸送到植物根部，最大程度地提供給植物體?！裢寥浪质侵参镂震B(yǎng)料的主要媒介，也是土壤污染物向水環(huán)境、生物體內(nèi)遷移的媒介?！裢寥浪謱嶋H上是土壤中各種成分和污染物的土壤溶液，包含無機膠體、有機膠體、無機鹽類、有機物、配合物、溶解氣體等。土壤水分并非純水?。。?、土壤的組成●土壤空氣存在于未被水分占據(jù)的土壤空隙中，來源于大氣和土壤中生物化學作用產(chǎn)生氣體，組成與大氣基本相似，主要成分N2、O2、CO2。（3）土壤氣相①不連續(xù)的體系：土壤空氣存在于相互隔離的土壤孔隙中②含量差異：CO2含量高于大氣，

氧的含量低于大氣③更高的濕度：水蒸氣的含量

比大氣高很多④有還原性氣體：CH4、H2、H2S、NH3差異生物呼吸有機物分解大氣中0.02%～0.03%，土壤空氣0.15%～0.65%2、土壤的性質(zhì)●土壤的性質(zhì)與土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)息息相關●土壤質(zhì)地：指土壤中粗細、大小不等的土壤顆粒的比例組成，即由不同的粒級混合在一起所表現(xiàn)出來的土壤粗細狀況。土壤質(zhì)地與土壤通氣、保肥、保水狀況及耕作的難易有密切關系；土壤質(zhì)地狀況是擬定土壤利用、管理和改良措施的重要依據(jù)。其分類是以土壤中各粒級含量的相對百分比做標準的?！駠H制土壤質(zhì)地分類是一種三級分類法，即按砂粒、粉粒、黏粒三種粒級占百分數(shù)進行分類，劃分為砂土、壤土、黏壤土、黏土四類十二等級。2、土壤的性質(zhì)●土壤的性質(zhì)與土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)息息相關質(zhì)地分類各級土粒重量（%）類別質(zhì)地名稱黏粒（＜0.002mm）粉砂粒（0.02~0.002mm）砂粒（2~0.02mm）砂土類砂土及壤質(zhì)砂土0~150~1585~100壤土類砂質(zhì)壤土壤土粉砂質(zhì)壤土0~150~150~150~4535~4545~10055~8545~550~55黏壤土類砂質(zhì)黏壤土黏壤土粉砂質(zhì)黏壤土15~2515~2515~250~3020~4545~8555~8530~550~40黏土類砂質(zhì)黏土壤質(zhì)黏土粉砂質(zhì)黏土黏土重黏土25~4525~4525~4545~6565~1000~200~4545~750~350~3555~7510~550~300~550~55國際制土壤質(zhì)地分類2、土壤的性質(zhì)2、土壤的性質(zhì)砂土兩合土（壤土）黏土我國土壤質(zhì)地分類標準分為三組通氣透水性強，含養(yǎng)分少，保肥性差通氣透水性差，含養(yǎng)分豐富，保肥性強兼有砂土類和黏土類的優(yōu)點，消除了二者缺點，質(zhì)地理想的土壤2、土壤的性質(zhì)●土壤的性質(zhì)與土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)息息相關土壤結(jié)構(gòu)：指土壤顆粒的排列與組合形式●按形狀分為塊狀、片狀和柱狀三大類型；●按其大小、發(fā)育程度和穩(wěn)定性等，再分為團粒、團塊、塊狀、棱塊狀、棱柱狀、柱狀和片狀等。團粒結(jié)構(gòu)：最適宜植物生長的結(jié)構(gòu)體土壤類型，在一定程度上標志著土壤肥力的水平和利用價值?！衲軈f(xié)調(diào)土壤水分和空氣的矛盾；●能協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分的消耗和積累的矛盾；●能調(diào)節(jié)土壤溫度，并改善土壤的溫度狀況；●能改良土壤的可耕性，改善植物根系的生長伸長條件。2、土壤的性質(zhì)吸附性酸堿性氧化還原性生物學性質(zhì)自凈作用2、土壤的性質(zhì)●土壤膠體以巨大的比表面積、帶電性而使土壤具有吸附性（1）土壤的吸附性土壤具有吸收并保持固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)的能力

●土壤膠體：土壤中粒徑<1μm或2μm的礦物質(zhì)顆粒和腐殖質(zhì)分

散在土壤溶液中的分散體系。①土壤膠體的性質(zhì)巨大的比表面和表面能帶電性凝聚性和分散性土壤中最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物a.土壤膠體具有巨大的比表面和表面能●膠體的比表面越大，表面能也越大，吸附能力也愈強。①土壤膠體的性質(zhì)膠體表面分子與內(nèi)部分子所處狀態(tài)不同，受到內(nèi)外部兩種不同的引力，因而具有多余的自由能即表面能。這是膠體具有吸附作用的主要原因。自然界中的物體均有降低其自由能，保持其分散系統(tǒng)穩(wěn)定性的趨勢，一般情況下它通過吸附分子態(tài)物質(zhì)，消耗表面能來達到。單位重量或單位體積物體的總表面積，顆粒越小，比表面越大土壤膠體的結(jié)構(gòu)?膠核：土壤膠體微粒的核心部分，由腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)、二氧化硅、硅鋁

酸鹽等的分子團所組成。?雙電層：吸附層（決定電位離子層+非活性補償離子層）、擴散層電位離子補償離子層非活性補償離子層土壤膠體的結(jié)構(gòu)決定電位離子層●決定電位離子層：吸附在膠核表面，決定膠粒電荷和電位的一層離子。由于這一層離子決定該膠粒的電荷和電位，故叫決定電位離子層，也叫雙電層內(nèi)層。其所帶電荷的符號取決于膠核的性質(zhì)，一般均帶負電。如粘土礦物和腐殖質(zhì)膠體的決定電位離子層一般是由各種陰離子組成，因此粘土礦物和腐殖質(zhì)膠粒一般都帶負電，決定電位離子層的電荷符號和數(shù)量是土壤膠體吸附交換性能的決定因素。電位離子土壤膠體的結(jié)構(gòu)土壤膠體的結(jié)構(gòu)補償離子層非活性補償離子層電位離子●非活性補償離子層：補償離子層的內(nèi)層，靠近決定電位離子層，受到的靜電引力強，離子被牢牢吸引，成平行密實排列，不易自由解離，只能隨著膠核移動。

擴散層：在非活性補償離子層的外面，受到的靜電引力小，活動性大。同時還受使離子均勻分布的熱運動的影響，使此層陽離子隨離子距膠粒表面距離的增大而減少，由稠密到稀疏，呈擴散狀態(tài)。擴散層的離子具有較強的交換能力，容易和土壤溶液中的其它相同電荷的離子相互交換?！裱a償離子層：由于膠核表面決定電位離子層帶電，產(chǎn)生靜電引力，從土壤溶液中吸附帶相反的電荷的離子，圍繞在其周圍而形成補償離子層，又叫雙電層外層。分為兩個層次：非活性補償離子層、擴散層。電位離子補償離子層非活性補償離子層擴散層以內(nèi)的部分，即從膠核到非活性補償離子層，稱膠粒，膠粒與擴散層構(gòu)成膠團，整個膠團是電中性的。溶膠中的獨立運動單位是膠粒，擴散層的離子可脫離膠粒而移動。土壤膠體的結(jié)構(gòu)b.土壤膠體的電性

土壤膠體微粒一般帶負電荷，形成一個負離子層（決定電位離子層），其外部由于電性吸引形成一個正離子層（反離子）。①土壤膠體的性質(zhì)電位離子補償離子層非活性補償離子層c.土壤膠體的凝聚性和分散性土壤溶液中常見陽離子的凝聚能力順序：

Na+

＜K+

＜NH4+＜H+＜Mg2+＜Ca2+＜Al3+＜Fe3+由于土壤膠體微粒帶負電荷，膠體粒子相互排斥，具有分散性。負電荷越多，負的電動電位越高，相互排斥越強的，分散性越強。非活性補償離子層與介質(zhì)溶液間的電位差由于土壤溶液中含有陽離子，可以中和負電荷使膠體凝聚，同時由于膠體比表面和表面能都很大，為了減少表面能，膠體也具有相互吸引、凝聚的趨勢，這就是膠體的凝聚性?！裼绊懲寥滥坌阅艿闹饕蛩赜型寥滥z體的電動電位和擴散層厚度。此外，溶液中的電解質(zhì)和pH值也有影響。①土壤膠體的性質(zhì)凝聚性分散性

離子交換：土壤膠體雙電層的擴散層中，補償離子可以和溶液中的同種電荷的離子以離子價為依據(jù)作等價交換（1Ca2+→2Na+）。離子交換作用包括陽離子交換吸附作用和陰離子交換吸附作用。

●土壤膠體的陽離子交換吸附土壤膠體微粒帶負電荷，吸附的陽離子（擴散層中），可與土壤溶液中其他陽離子發(fā)生交換。致酸陽離子可交換性陽離子②土壤膠體的離子交換吸附除了H+、Al3+外，其它可交換性陽離子，如Ca2+、Mg2+、

K+、Na+等鹽基陽離子解吸后使土壤偏酸性，如

Al3+、H+陽離子吸附過程是一種可逆反應的動態(tài)平衡。●陽離子交換吸附的特點●陽離子交換量CEC：表示土壤吸附性質(zhì)的重要指標

指土壤溶液為中性時，每千克干土中所吸附的全部交換性陽離子的總量，單位：厘摩爾/千克土，cmol/kg陽離子交換量是等量進行的，電荷等量。東北黑土華北褐土長江流域黃褐土南方紅黃壤土CEC(cmol/kg)24.44～34.3416.4013.234.77，4.09②土壤膠體的離子交換吸附●鹽基飽和土壤

實際劃分飽和、不飽和土壤時，一般以鹽基飽和度80﹪為界限，即鹽基飽和度大于80%，為鹽基飽和土壤，小于80%，為鹽基不飽和土壤。當土壤膠體吸附的陽離子全部為鹽基離子，且已達到吸附飽和時的土壤，為鹽基飽和土壤；土壤膠體吸附的陽離子含一部分致酸離子，為鹽基不飽和土壤。土壤膠體上的交換性鹽基離子總量占交換性陽離子總量的百分比，稱為鹽基飽和度?！裼绊懲寥滥z體的陽離子交換吸附的因素②土壤膠體的離子交換吸附電荷數(shù)：離子電荷數(shù)越高，陽離子交換能力越強。離子半徑及水化程度：同價離子中，離子半徑越大，水化離子半徑就越小，

其交換能力越強?！裢寥滥z體的陰離子交換吸附

帶正電荷的膠體吸附的陰離子與土壤溶液中的陰離子交換●各種陰離子被土壤膠體吸附的順序是：F-＞C2O42-＞檸檬酸根＞PO43-＞HCO3-＞H2BO3-＞Ac-＞SCN-＞SO42-＞Cl-＞NO3-

●土壤有機質(zhì)對金屬離子的吸附作用和螯合作用可同時發(fā)生，金屬離子濃度高時，交換吸附為主，濃度低時螯合作用為主。

●土壤膠體對重金屬及農(nóng)藥的吸附，對控制其在土壤植物系統(tǒng)中的遷移起重要作用，重金屬的活性很大程度上取決于土壤的吸附作用，土壤礦物質(zhì)和腐殖質(zhì)的對重金屬有很強的吸附能力，降低重金屬的活性。②土壤膠體的離子交換吸附

●有機膠體：主要是腐殖質(zhì)，具有巨大的比表面，350～900m2/g；膠體表面羧基或酚羥基H+的解離，使腐殖質(zhì)帶負電荷，陽離子交換量150～300cmol/kg，甚至可高達400～900cmol/kg。

?腐殖酸（胡敏酸）、富里酸和胡敏素（腐黑物）中，胡敏素與土壤礦物質(zhì)結(jié)合緊密，對土壤吸附性能影響不明顯，胡敏酸和富里酸帶負電量大，陽離子吸附量高。相同條件下，富里酸CEC為200～670cmol/kg，胡敏酸為180～500cmol/kg。富里酸對重金屬離子有很高的螯合能力和吸附能力，其螯合物一般是水溶性，吸附重金屬離子后呈溶膠狀態(tài)，易隨土壤溶液運動，可被植物吸收，也可流出土體。胡敏酸除了與一價金屬離子形成易溶物，與其他金屬離子均形成難溶物，緩解對植物的毒害。?土壤有機質(zhì)一般只占土壤固相的5%，有機膠體對金屬離子的吸附總貢獻小于無機膠體，但對有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化和生物效應影響較大。土壤膠體的分類●無機膠體：包括次生黏土礦物、鐵鋁水合氧化物、含水氧化硅兩性膠體。次生黏土礦物主要有蒙脫石、伊利石、高嶺石，是粒徑小于5nm的層狀硅酸鹽，對土壤中分子態(tài)、離子態(tài)污染物有很強的吸附能力。原因是：

?黏土礦物顆粒微細、具有很大表面積（蒙脫石＞伊利石＞高嶺石），有巨大的表面能，因此，能夠吸附進入土壤中的氣、液態(tài)污染物。

?黏土礦物帶負電荷，陽離子交換量高，對土壤中離子態(tài)污染物有較強的交換固定能力。蒙脫石的CEC為80～120cmol/kg，高嶺石為3～15cmol/kg。

●有機-無機復合膠體無機膠體和有機膠體結(jié)合而成的一種膠體，其性質(zhì)介于上述兩種膠體之間。土壤膠體大多是有機-無機復合膠體。土壤膠體的分類（2）土壤的酸堿性2、土壤的性質(zhì)酸堿度分級pH值酸堿度分級pH值極強酸性<4.5弱堿性7.0~7.5強酸性4.5~5.5堿性7.5~8.5酸性5.5~6.0強堿性8.5~9.5弱酸性6.0~6.5極強堿性>9.5中性6.5~7.0土壤酸堿度分級我國土壤pH值多在4.5~8.5由南向北pH值遞增長江以南土壤多為酸性和強酸性長江以北土壤多為中性或堿性華南、西南地區(qū)的紅壤、黃壤4.5~5.5華中、華東地區(qū)的紅壤5.5~6.5華北、西北地區(qū)的土壤7.5~8.5，少數(shù)>10.5（2）土壤酸堿性①土壤酸度土壤膠體吸附的可代換性H+、Al3+造成的潛性酸度活性酸度土壤溶液中氫離子濃度的直接反映土壤與KCl作用◆CO2溶于水形成的碳酸◆有機質(zhì)分解產(chǎn)生的有機酸◆氧化作用產(chǎn)生的無機酸◆無機肥料殘留的無機酸根◆大氣污染產(chǎn)生的酸沉降氫離子的來源活性酸度與潛性酸度是同一個平衡體系的兩種酸度。二者可以互相轉(zhuǎn)化，在一定條件下處于暫時平衡狀態(tài)。（2）土壤酸堿性*活性酸度是土壤酸度的現(xiàn)實表現(xiàn)

潛性酸度則是活性酸度的貯備土壤膠體是H+和Al3+的貯存庫

*潛性酸度遠大于活性酸度，二者的比例，在砂土中約為1000，在有機質(zhì)豐富的粘土中則可高達5×104～1×105。吸附的H+、Al3+?土壤溶液中的H+、Al3+

潛性酸度

活性酸度◆活性酸度與潛性酸度的關系②土壤堿度

土壤溶液中的OH-離子，主要來源于堿金屬和堿土金屬的碳酸鹽類，可用酸堿滴定法測定。

不同的碳酸鹽和重碳酸鹽對土壤堿性的貢獻不同

富含CaCO3和MgCO3的石灰性土壤呈弱堿性(pH=7.5～8.5)；

含Na2CO3的土壤，pH＞10；

含NaHCO3及Ca(HCO3)2的土壤，pH值=7.5～8.5，堿性較弱。

土壤膠體上吸附陽離子（Na+、K+、Mg2+）的飽和度增加，可引起交換性陽離子的水解作用：

結(jié)果在在土壤中產(chǎn)生NaOH，使土壤顯堿性。（2）土壤酸堿性●土壤酸堿度直接或間接影響污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化（2）土壤酸堿性?影響重金屬等離子的溶解度?影響污染物氧化還原體系的電位?影響影響土壤膠體對重金屬離子等的吸附?土壤酸堿度對土壤中重金屬的活性有明顯的影響硅酸膠體吸附金屬離子的最佳pH范圍為Co2+，5～7；Cr3+，3.5～7鎘在酸性土壤中溶解度大，對植物的毒性較大

在堿性土壤中則溶解度減小，毒性降低（2）土壤酸堿性③土壤的緩沖性能指土壤具有緩和其酸堿度發(fā)生激烈變化的能力，它可保持土壤反應的相對穩(wěn)定，為植物生長和土壤生物活動創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境。◆土壤溶液的緩沖作用土壤中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有機酸及其鹽，構(gòu)成緩沖體系。如H2CO3-NaHCO3；兩性物質(zhì)，如氨基酸。H2CO3-NaHCO3氨基酸加HCl：NaHCO3+HCl→NaCl+H2CO3加Ca(OH)2：H2CO3+Ca(OH)2→CaCO3+2H2ONaOHHCl（2）土壤酸堿性◆土壤膠體的緩沖作用土壤膠體中存在有代換性陽離子而具有緩沖能力，鹽基離子對酸起緩沖作用，氫離子對堿緩沖作用對酸的緩沖作用|土壤膠體|-M++HCl→|土壤膠體|-H++MCl（緩沖酸）對堿的緩沖作用|土壤膠體|-H++MOH→|土壤膠體|-M++H2O（緩沖堿）土壤膠體的數(shù)量和代換量越大，土壤的緩沖能力越強；代換量相當時，鹽基飽和度越高，土壤對酸的緩沖能力越大；鹽基飽和度減小，土壤對堿的緩沖能力增加?！裢寥乐醒趸瘎┲饕杏坞x氧、NO3-、高價金屬離子，還原劑有低價金屬離子、土壤有機質(zhì)。如果土壤中游離氧占優(yōu)勢，則以氧化作用為主，如果以有機物為主，則以還原作用為主。土壤中氧化還原作用的強弱同樣可用氧化還原電位Eh表示。①Eh的意義土壤的氧化還原電位Eh越高，氧化態(tài)物質(zhì)的氧化能力越強；越低,還原態(tài)物質(zhì)的還原能力越強。Eh>300mV，氧化體系起主要作用，土壤處于氧化狀態(tài)；Eh<300mV，土壤有機質(zhì)起主要作用，還原狀態(tài)；旱地Eh=400～700mV，以氧化作用為主；在土壤深處，Eh較低；水田的Eh=-200～300mV，以還原作用為主。（3）土壤的氧化還原性

Eh=200～700mV時，養(yǎng)分供應正常；

Eh值>700mV時，土壤完全處于氧化條件下，有機物質(zhì)會迅速分解，養(yǎng)分貧乏；

Eh值在400～700mV時，土壤中氮素主要以NO3-形式存在；Eh值<400mV時，反硝化開始發(fā)生；

Eh<200mV時，NO3-開始消失，出現(xiàn)大量的NH4+；

土壤漬水時，Eh值降至-l00mV，F(xiàn)e2+濃度已經(jīng)超過Fe3+；Eh<-200mV時，H2S大量產(chǎn)生，F(xiàn)e2+→FeS沉淀，遷移能力降低了。

②Eh對土壤性質(zhì)的影響（3）土壤的氧化還原性③土壤氧化-還原反應的作用◆對土壤養(yǎng)分的影響

氮和礦物質(zhì)大多呈氧化態(tài)才能被吸收，Eh應保持適當高的水平，適宜的Eh=200～700mV?！粲绊懲寥浪釅A性元素價態(tài)不同，其化合物酸堿性不同?！粲绊懳廴疚锏倪w移能力

在Eh很低的還原條件下，Cd2+形成難溶的CdS沉淀，難以被植物吸收，毒性降低。但水田落干后，Eh增大，CdS被氧化為可溶性CdSO4，易被植物吸收，若Cd2+含量較高，則會影響植物生長。

有些元素低價離子化合物溶解度大，有些高價離子化合物溶解度大。（3）土壤的氧化還原性（4）土壤的生物學性質(zhì)土壤生物是土壤形成，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，物質(zhì)遷移，污染物降解、轉(zhuǎn)化、固定的重要參與者。土壤微生物土壤動物土壤生物土壤微生物土壤動物（5）土壤的自凈作用土壤自凈作用在自然條件下，污染物在土壤環(huán)境中通過吸附、分解、遷移、轉(zhuǎn)化等過程濃度降低、毒性或活性下降，甚至消失的過程。?土壤中含有各種各樣的微生物和土壤動物，對外界進入土壤的各種物質(zhì)可分解轉(zhuǎn)化?土壤中存在復雜的有機和無機膠體體系，通過吸附、解吸、代換等過程使污染物發(fā)生形態(tài)變化?土壤是綠色植物生長的基地，通過植物的吸收作用，對土壤中的污染物質(zhì)起著轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的作用?污染物在土體中可通過揮發(fā)、擴散、分解以及水循環(huán)等作用，逐步降低污染物的濃度，減少毒性或被分解成無害的物質(zhì)（5）土壤的自凈作用影響土壤自凈作用的因素土壤中微生物的種類、數(shù)量及活性土壤的結(jié)構(gòu)、有機物含量、溫濕度、通氣狀況等理化性質(zhì)土壤污染影響土壤中生存的動植物，最后通過生態(tài)系統(tǒng)食物鏈危害牲畜及人體健康●污染物一旦超過土壤最大容量將會引起不同程度的土壤污染●重金屬、農(nóng)藥進入土壤系統(tǒng)也將會引起不同程度的土壤污染二、土壤污染1955年日本發(fā)生了“鎘米”事件富山縣的農(nóng)民長期用神通川上游鉛鋅冶煉廠的廢水灌溉稻田，致使土壤和稻米中含鎘量增加。人食用這種稻米，鎘在體內(nèi)積累，引起全身性神經(jīng)痛、關節(jié)痛、骨折，以至死亡。這種疾病以劇烈疼痛為主要癥狀，被稱為“痛痛病”。殘留在土壤中的鎘至今還難以清除。土壤污染案例一：“鎘米”事件二、土壤污染上世紀70年代末，沈陽因工業(yè)污水灌溉出現(xiàn)鎘米

有關部門在開展沈陽市的環(huán)境質(zhì)量評價時，對灌區(qū)的鎘污染狀況、污染物遷移分布規(guī)律、污染的生態(tài)影響等問題作了較為詳細調(diào)查研究。調(diào)查顯示，造成灌區(qū)鎘污染的主要污染源是沈陽冶煉廠，該廠在1980年以前，每年向外環(huán)境排鎘10噸，其中很大一部分進入灌區(qū)，污染地下水，危害作物，并在土壤中積累。

當?shù)卣饕扇×藘蓚€措施：切斷污染源，改變生產(chǎn)鎘米的耕地用途。多年后，雖然鎘米的危害基本消除，但被污染地環(huán)境問題依然存在。

土壤污染案例一：“鎘米”事件二、土壤污染2009年湖南瀏陽發(fā)生一起區(qū)域性鎘污染事件長沙湘和化工廠在生產(chǎn)硫酸鋅和非法生產(chǎn)金屬銦的過程中，由于環(huán)保設施不齊全、有效防護措施不足，鎘被直接排入水體和土地，導致土地大面積污染。截至當年7月31日，在已出具的2888人的有效檢測結(jié)果中，尿鎘超標509人。在離化工廠數(shù)百米遠的地方，田里的水稻和蔬菜都變成了黃綠色，喂養(yǎng)的豬和鴨則因為吃了受鎘污染的農(nóng)作物而不斷生病。

土壤污染案例一“鎘米”事件二、土壤污染土壤污染案例二甘肅鉛污染事件2006年9月12日，甘肅鉛污染事件，造成甘肅省隴南市徽縣水陽鄉(xiāng)新寺、牟壩兩個村354人血鉛超標，因血鉛超標問題住院的共179人。其中14歲以下171人，14歲以上的8人。造成血鉛超標事故的是徽縣有色金屬冶煉有限責任公司，其周邊400米范圍內(nèi)土地已經(jīng)全部被污染。二、土壤污染土壤污染案例三遼寧省沈陽冶煉廠非法轉(zhuǎn)移有毒化工廢渣1992年10月和1993年5月，在未經(jīng)有關部門同意的情況下，遼寧省沈陽冶煉廠兩次非法向黑龍江省雞西市梨樹區(qū)轉(zhuǎn)移有毒化工廢渣造成重大環(huán)境污染。轉(zhuǎn)移的廢渣中含有As2O3等10多種有毒物質(zhì)332噸。穆棱河下游約20平方公里范圍內(nèi)的土壤、植物和地下水環(huán)境造成不同程度的污染。以土壤和植被受到的污染和破壞最為嚴重，殘留在廢渣堆放地及周圍的銅、鎘等重金屬污染平均超標為75倍，其中砷的超標103倍。廢渣傾倒現(xiàn)場寸草不長，26棵20厘米直徑樹木枯死，地表裸露面積達500平方米，大約7公頃地表植物受到較嚴重污染，污染深度0～140厘米。經(jīng)預測，在自然狀況下，要想將土壤恢復到原有水平，大概需要幾百年，甚至幾千年以上。二、土壤污染土壤污染案例四陜西省龍嶺村癌癥現(xiàn)象

陜西省華縣瓜坡鎮(zhèn)龍嶺村，1974年，發(fā)現(xiàn)第一例食道癌患者，從此，揮之不去的“癌魔”籠罩龍嶺村。截至2001年11月，不到30年的時間，全村154人中死亡人數(shù)59人，死于癌癥的36人，無一例自然死亡。癌病患者和死亡人數(shù)連年增多，且呈年輕化。最終發(fā)現(xiàn)該村的土壤污染十分嚴重。該村西北方4000米遠是陜西化肥廠和復合化肥廠，西北風將工廠散播的懸浮顆粒污染物吹到龍嶺村，使全村空氣、水、耕植地、非耕植地以及室內(nèi)用地、糧食作物等都受到了鉛、鉻、砷、銅、鋅、鎳、錳、磷等的污染。當?shù)厣a(chǎn)的面粉鉛含量超標（GB）1.6倍，屬重污染；鉻超標2.98倍，屬嚴重污染；芹菜中鎘、鉛、汞、砷、鉻都超標，其中汞超標16倍、鉛超標83.5倍，屬特級污染；中藥柴胡中鎘、鉛、汞、砷、鉻都超標，其中鉛超標91.5倍；豆角葉中鉛超標191倍；核桃中鉻超標2.9倍；油菜子中鉛超標75倍。二、土壤污染汞—汞中毒引發(fā)全身麻痹、眼瞎耳聾、頭疼、精神失常、全身痙攣；鎘—鎘中毒引發(fā)心血管、糖尿病、骨癌、胃腸癌、食道癌、直腸癌、肝癌、前列腺癌；鉛—鉛污染引發(fā)心血管功能嚴重障礙、動脈硬化、高血壓、心肌肥大、心肌壞死、智力低下；砷—砷污染引發(fā)皮膚癌、肺癌、膀胱癌、肝癌、腎癌、神經(jīng)系統(tǒng)紊亂汞、鎘、鉛、砷四種元素對于人體都屬于有毒元素，人體都是不需要的。正常人的身體中一般都會含有這些元素，但都在正常水平以下。更為重要的是，每個人體內(nèi)都有基因錯配修復機制，每當基因排序出現(xiàn)問題，它可以自動地修復，從而抑制疾病。但如果有害元素積累到一定的數(shù)量，就有可能破壞基因錯配修復機制，最終形成癌癥等疾病。專家告訴我們，加強體育鍛煉，不挑食，保持良好心情，都是日常預防癌癥的有效辦法?；瘜W元素與疾病專家告訴我們二、土壤污染進入土壤的污染物的數(shù)量超過了土壤的自凈能力，并破壞了土壤的功能和影響了土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡，稱為土壤污染。土壤污染污染物可通過各種途徑進入土壤。若進入污染物的量在土壤自凈能力范圍內(nèi)，仍可維持正常生態(tài)循環(huán)。如果人類活動產(chǎn)生的污染物進入土壤的數(shù)量與速度超過凈化速度，造成污染物在土壤中持續(xù)累積，表現(xiàn)出不