土壤环境化学

土壤中各种磷化合物从可溶性或速效性状态转变为不溶性或缓效性状态，统称为土壤的固磷作用、碱度（Alkalinity）是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受质子H+的物质总量。

土壤环境化学

• 土壤的主要污染物
  • 无机污染物
    • 如镉、汞、铜、铅、硝酸盐、硫酸盐等
  • 有机污染物
    • 包括化学农药、除草剂、石油类有机物、洗涤剂及酚类等
  • 放射性物质
    • 如137铯、90锶等
  • 病原微生物
    • 如肠道细菌、炭疽杆菌、肠寄生虫、结核杆菌等。
  • 污染物在土壤－植物体系中的迁移
    • 主动迁移
      • 在需消耗一定的代谢能量下，一些物质可在低浓度侧与膜上高浓度的特异性蛋白载体结合，通过生物膜至高浓度侧解离出原物质。
    • 被动迁移
      • 脂溶性物质从高浓度一侧向低浓度一侧，顺浓度梯度扩散，不需要消耗能量，不需要载体参与。
    • 植物提取
    • 植物挥发
    • 植物降解
    • 植物稳定
    • 植物根基降解
    • 典型农药在土壤中的迁移转化
      • 有机氯农药
        • （1）非生物降解：①吸附催化水解 ②光降解 （2）生物降解
• 土壤中氮的形态
  • 无机态氮
    • 机态氮主要为铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO3-)，是植物摄取的主要形态。
  • 有机态氮
    • 表层土的氮大部分是有机氮，约占总氮的90％以上。
• 磷素在土壤中的迁移
  • 土壤中的无机态磷
    • 几乎全部是正磷酸盐
      • 磷酸钙(镁)化合物
      • 磷酸铁和磷酸铝类化合物
      • 闭蓄态磷
      • 磷酸铁铝和碱金属、碱土金属复合而成的磷酸盐类
  • 有机态磷
    • 核酸类
    • 植素类
    • 磷脂类
  • 土壤的固磷作用
    • 土壤中各种磷化合物从可溶性或速效性状态转变为不溶性或缓效性状态，统称为土壤的固磷作用
• 土壤组成
  • 土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系，它们的相对含量因时因地而异。
• 土壤矿物质
  • 原生矿物
    • 它们是各种岩石（主要是岩浆岩）受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变
    • 风化
      • 氧化、水解、酸性水解。
    • 硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物
  • 次生矿物
    • 它们大多数是由原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有所改变。
    • 简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类
  • 粒级划分
    • 土壤矿物质是以大小不同的颗粒状态存在的。不同粒径的土壤矿物质颗粒（即土粒），其性质和成分都不一样。
• 土壤有机质
  • 土壤有机质是土壤中含碳有机化合物的总称。土壤有机质主要来源于动植物和微生物残体。
  • 非腐殖物质（蛋白质、糖类、树脂、有机酸）
  • 腐殖质（腐殖酸、富里酸、腐黑酸等）
• 土壤水分
  • 土壤水分是土壤的重要组成部分，主要来自大气降水和灌溉，
  • 土壤水分并非纯水
• 土壤中的空气
  • 土壤是一个多孔体系，在水分不饱和的情况下，孔隙中充满空气。土壤空气主要来自大气，其次来自土壤中的生物化学过程。
  • 土壤空气是不连续的
  • CO2含量一般远比在大气中高，氧的含量则低于大气。
  • 土壤空气一般比大气含有较高的水量
• 土壤吸附性
  • 土壤胶体具有巨大的比表面和表面能
  • 土壤胶体的电性
    • 土壤胶体微粒内部一般带负电荷，形成一个负离子层（决定电位离子层），其外部由于电性吸引而形成一个正离子层 （反离子层或扩散层），即合称双电层。
  • 土壤胶体的凝聚性和分散性
    • 凝聚性
      • 由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。
    • 分散性
      • 由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相互排斥，具有分散性，负电荷越多，负的电动电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强。
• 土壤酸度
  • 活性酸度
    • 土壤的活性酸度是土壤溶液中H+浓度的直接反映，又称为有效酸度，通常用pH表示
  • 土壤溶液中H+的来源
    • 土壤中CO2溶于水形成的碳酸； 有机物分解产生的有机酸； 土壤中矿物质氧化产生的无机酸； 无机肥料中残余的无机酸； 大气污染形成的大气酸沉降。
  • 潜性酸度
    • 土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和A13+。
    • 水解性酸度
      • 用弱酸强碱盐（如醋酸钠）淋洗土壤，溶液中金属离子可以将土壤胶体吸附的H+和A13+代换出来，同时生成某弱酸（醋酸）。此时，所测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。
    • 代换性酸度
      • 用过量中性盐溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+和A13+发生离子交换作用，而表现出的酸度，称为代换性酸度。
• 土壤的缓冲性能
  • 土壤溶液的缓冲作用
    • 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等弱酸及其盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。
  • 土壤胶体的缓冲作用
    • 土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。
• 土壤的氧化还原性
  • 氧化剂
    • 土壤空气中的游离O2、少量的NO3-、和高价的金属离子, 如Fe（III）、Mn（IV）、V（V）等
  • 还原剂
    • 土壤有机质、厌氧条件下的分解产物以及低价金属离子。