【正文】 0（3）土壤孔隙度（4℃時(shí)水的密度為1g/cm3）。例如：許多金屬離子被土壤中的OH 、H2PO4 、SO4 CO32沉淀于土粒表面，經(jīng)過(guò)反復(fù)沉淀與表面覆蓋成為封閉狀態(tài)。 氧化物MOH2】X+＋F 在這個(gè)排序中，特別要注意的是H ，這主要是因?yàn)闅潆x子水化很弱，通常H 只帶一個(gè)水分子，以H3O＋的形式參加代換，水化半徑很小，與膠粒間的距離短，吸引力就大，故具有較大的代換能力，處在特殊的位置上。 土壤膠體表面的電荷從溶液中吸附反號(hào)離子（＋），同時(shí)膠體上吸附的離子又重新被其它同號(hào)離子（＋）交換下來(lái)，這一過(guò)程稱為土壤膠體離子吸附交換作用。但對(duì)于不同粘土礦物來(lái)說(shuō)由于其結(jié)構(gòu)特征的影響也存在某些差異。 土壤膠體吸附水分發(fā)生體積膨脹的作用。不同類型的土壤是不一樣的，取決于土壤膠體的種類和數(shù)量以及土壤溶液反應(yīng)（pH）的狀況。膠團(tuán)間溶液：膠體分散體系中的分散介質(zhì)。 有機(jī)膠體土壤膠體可以大于500納米或小于1納米。 環(huán)境微生物工程是目前環(huán)境科學(xué)研究熱點(diǎn)之一。 非特殊的土壤有機(jī)質(zhì)（占10－15％，以動(dòng)植物體的組成分和有機(jī)質(zhì)分解的中間產(chǎn)物），如糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、有機(jī)堿、樹脂等；因此，土壤越粘，次生礦物就越多。 橄欖石：土壤中極少見，因?yàn)槭且罪L(fēng)化礦物。也就是說(shuō)土壤礦物質(zhì)中同時(shí)包括原生礦物和次生礦物。 原生礦物：形成于高溫高壓下的礦物，例如：石英、長(zhǎng)石、云母等等。 粘粒 砂粒具體是通過(guò)質(zhì)地類型來(lái)反映。這些功能是由土粒的組成、結(jié)構(gòu)和行為規(guī)律所決定的。 土層具有上層和下層的傳遞作用，對(duì)于因種種原因?qū)е聜鬏敳粫郴蛩俣冗^(guò)快的情況即會(huì)產(chǎn)生物質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)成分或污染物）和能量的“滯留層”或“漏層”，即生產(chǎn)上所說(shuō)的障礙層。這是土壤形成過(guò)程的產(chǎn)物。 土體的功能 Function of Soil Body土體是立體的土壤基質(zhì)總體。有機(jī)質(zhì)在微生物作用下一部分分解供植物再利用，另一部分有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為特殊的腐殖質(zhì)（humus），積累在土壤的表層，保存了植物需要的營(yíng)養(yǎng)元素。一般來(lái)說(shuō)，任何土壤都必須經(jīng)歷三個(gè)基本的成土過(guò)程：原始成土過(guò)程，有機(jī)質(zhì)積累過(guò)程和粘化過(guò)程，而象脫硅富鋁化過(guò)程只有南方紅黃壤上才具有，鹽堿化過(guò)程只有鹽堿土上才有。如溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用。風(fēng)化作用 （rockweathering 礦物 （mineral）是主要的成土母質(zhì)，分礫巖、砂巖、頁(yè)巖、石灰?guī)r。 冰積物（冰川搬運(yùn)和沉積）。 沖擊物（水搬運(yùn)，河流相沉積）； 按照風(fēng)化物不同搬運(yùn)動(dòng)力與沉積特點(diǎn)可分為八大類型： 環(huán)境地球化學(xué) 以化學(xué)物質(zhì)在地表環(huán)境中的分布、遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律為研究對(duì)象。 Content of the Course土壤的基本特性及其主要功能； 2. 土壤污染Soil Pollution進(jìn)入土壤的污染物超過(guò)土壤的自凈能力，而且對(duì)土壤、植物和動(dòng)物造成損害時(shí)的狀態(tài)。第二節(jié) 環(huán)境土壤學(xué)的興起1. 土壤環(huán)境問(wèn)題Environmental Problem of Soil存在數(shù)量（quality）和質(zhì)量（guantity）兩個(gè)方面的問(wèn)題。 timeThe type of soil developed depends on the amount of time a parent material on a specific topography is exposed to the effects of climate and vegetation. p organism (Vegetation) 土壤土壤圈Pedosphere：地球陸地表層由所有土壤所構(gòu)成的具有重要特征的圈層。土壤圈是地球圈層結(jié)構(gòu)中具有重要作用的一個(gè)圈層，界于巖石圈和大氣圈、生物圈、水圈之間。 soil 巖石或母質(zhì) 植被是土壤生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的保障。與大氣污染、水體污染相比，土壤污染更隱蔽，其危害的后果也更深遠(yuǎn)。 20世紀(jì)70年代進(jìn)行農(nóng)田污水灌溉利弊與監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，部分城市郊區(qū)土壤污染與背景值研究；化學(xué)物質(zhì)從土壤到植物再影響食物鏈和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。需要很好理解和掌握以下三個(gè)基本概念： 根據(jù)巖石的成因，可以分為三大類： :各種地質(zhì)作用下自然產(chǎn)生于地殼中的化合物或化學(xué)元素，是具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然均質(zhì)體，是組成巖石的基本單位。此外還有硫酸化作用、還原作用、去碳作用、中和作用。這就是說(shuō)土壤的成土過(guò)程可區(qū)分為共有成土過(guò)程和專有成土過(guò)程。粘化過(guò)程 Clay Minerals Forming固相部分是構(gòu)成土壤的基本骨架，包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)。 第二節(jié) 土壤的基本功能 Concept of Soil Function土壤能為植物提供支撐的場(chǎng)所，調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱等植物所需的生活環(huán)境，即土壤肥力（soil fertility）功能。 土壤層次及其組合方式將影響整個(gè)土體的抗逆性和緩沖力。國(guó)際上把土壤顆粒分成四級(jí)： ，功能基本同上。 ，比表面最大，具有強(qiáng)烈的吸水膨脹和可塑性。 原生礦物 Primary Minerals長(zhǎng)石類：是地殼巖石中分布最廣的礦物，占地殼重量的50～60％。 云母類：含鉀和鐵、鎂的鋁硅酸鹽。 主要的土壤次生礦物類型：高嶺石、蒙脫石、水云母、水鋁英石、含水氧化硅等等，為原生礦物風(fēng)化后產(chǎn)生的次生硅酸鹽礦物。 原生礦物的顆粒較大。 Organic Matter and Organisms土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成成分之一（土壤固相包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)）,前者95～99％，后者1～5％。 Soil colloid分散系的概念（按顆粒大小劃分）：土壤的主要膠體類型： 包括各種高分子有機(jī)化合物，主要有多糖、糖醛酸、腐殖物質(zhì)和腐殖酸，分子量有上千到數(shù)十萬(wàn)。 土壤膠體性質(zhì)土壤中實(shí)際上就是土壤溶液。有永久電荷和可變電荷的區(qū)分。 粘結(jié)性：由于細(xì)小土粒間的分子引力的作用，表現(xiàn)出土粒間的相互吸附與緊密結(jié)合的作用。 (4)、吸附作用交換是有條件的，以交換力大小來(lái)排序，H＋排在第三位。 其大小取決于：離子價(jià)和水化半徑；陽(yáng)離子相對(duì)濃度；陪拌離子的類型。 交換條件：交換的雙方離子具有相同的半徑。土壤中鐵的失效就是這一原理。所以，土壤比重在數(shù)值上與土壤密度相同，但是，密度有單位而比重沒有單位。實(shí)際上是土壤中孔隙狀況的穩(wěn)定性。(2)、土壤空氣的運(yùn)動(dòng) 氣體擴(kuò)散通量與擴(kuò)散系數(shù)和濃度梯度成正比。國(guó)際土壤學(xué)會(huì)的定義：在一定高度和大氣壓條件下，從一個(gè)純水池向已知點(diǎn)土壤水可逆等溫地輸出無(wú)限少量的水，每單位數(shù)量純水所必須做的有用功稱為土水勢(shì)。第五節(jié) 土層的功能1. 土壤層次的概念 Concept of Soil Layer土壤物質(zhì)狀態(tài)在垂直方向上產(chǎn)生的分異。自然土壤剖面的發(fā)生層：（土壤層包括A和B） 有時(shí)也表現(xiàn)為不同過(guò)渡層次； 耕作土壤的剖面層次：區(qū)分旱地和水田+ 青泥層 （潛育層）G土層的功能：（2）上粘下砂型 2. 土體的功能 Function of Soil Pedon土體的功能包括了土壤各級(jí)功能的總和，而且是通過(guò)在立體上表現(xiàn)出來(lái)。大量元素：C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg、Fe，含量在百分之幾。不同形態(tài)的氮是如何轉(zhuǎn)化的？氮素礦化： 從有機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)態(tài)的過(guò)程 N0=K□Nt/□t1/2N0為礦化氮增量 □Nt為時(shí)間t時(shí)礦化氮的增量 公式說(shuō)明：礦化氮的生成速度并非常數(shù)，而是隨著時(shí)間的進(jìn)展而逐步降低，但反應(yīng)速度下降的比例一致。土壤磷素的基本形態(tài)包括粘土礦物水云母以及層狀硅酸鹽粘土礦物層間所固定的鉀離子，也包括一部分黑云母，含量占1～10％。 以上不同形態(tài)之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。這些微量元素與作物的生長(zhǎng)關(guān)系密切，為植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素。 Mo與pH值之間這種密切關(guān)系，有人提出用Mo值來(lái)表示： 收入：生物殘落物、施肥、灌溉與大氣沉降物；施肥、污水灌溉、酸雨土水勢(shì)：土壤水分的能量概念，用以判斷水分運(yùn)動(dòng)方向 土壤水分特征曲線：土水勢(shì)與土壤含水量的關(guān)系曲線。 有時(shí)需要水利工程來(lái)調(diào)節(jié)，如南水北調(diào)。 某些氣體組分由于該組分的分壓梯度不同而產(chǎn)生的移動(dòng)取決于土壤通氣孔隙的體積和土壤含水量。 土壤的通氣性意味著氧氣的供應(yīng)狀況。 還原型，Mn、N 物質(zhì)開始還原； 具體可區(qū)分成重量熱容量（比熱），單位Cal/g；容積熱容量，Cal/cm3表：不同土壤物質(zhì)的密度和容積熱容量 土壤有機(jī)質(zhì)無(wú)論從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際還是環(huán)境角度都非常重要。 生產(chǎn)中的應(yīng)用？ 背景值在空間上也是有差異的。雖然這類物質(zhì)是20世紀(jì)才有所發(fā)展，而從50年代以后，以每年數(shù)千個(gè)新種問(wèn)世的速度進(jìn)入環(huán)境，并且最終進(jìn)入土壤（？）。這是環(huán)境污染導(dǎo)致人體中毒而形成的疾病。 （p71 表42 土壤主要元素與生物健康）。 缺氟會(huì)導(dǎo)致齲齒病，氟過(guò)量則造成中毒，形成氟骨病、跛足。 研究表明：環(huán)境硒（Se）、鉬缺乏與克山病的發(fā)病區(qū)是一致的，尤其是與缺硒關(guān)系最大（所以現(xiàn)在國(guó)內(nèi)流行富硒食品，健康消費(fèi)新時(shí)尚）。開發(fā)富硒食品（富硒茶、富硒大米）。 通過(guò)水體－水生生物－人體這種形式來(lái)產(chǎn)生影響的。采樣范圍：由研究目的而定，例如為一定的行政區(qū)域范圍內(nèi)求取土壤背景值，那么該行政區(qū)的疆界就是其研究范圍。樣品風(fēng)干：要防止塵埃的落入，保證無(wú)采樣后污染。 土壤元素濃度概率分布類型的確定采用擬合度檢驗(yàn)的方法，即假定數(shù)字服從某種理論分布（正態(tài)分布或?qū)?shù)分布），然后采用某種擬合度檢驗(yàn)法檢驗(yàn)數(shù)字是否符合這種分布。在非污染的系統(tǒng)中，巖石（母質(zhì)）、土壤與植物之間的背景值自然是緊密相關(guān)的?！霸谏镩_始表現(xiàn)出受害癥狀時(shí)土壤有害物質(zhì)的濃度稱為臨界濃度或稱土壤達(dá)到了污染水平”。 （1）以土壤背景值作為污染的下限值。 問(wèn)題：對(duì)于同一種作物，以全量計(jì)，土壤臨界濃度隨土壤不同而有很大差異，對(duì)于陽(yáng)離子而言，土壤呈酸性的其臨界濃度低，而石灰性土壤臨界濃度較高。 與生物容量法的區(qū)別：前者是總量（不是全量）的概念（不同作物、不同土壤是不一樣的），而化學(xué)容量法以有效濃度為指標(biāo)的。 求解：＋/kg，＋/Kg，,土層厚度為20cm時(shí)， 因此，土壤I Cr3＋容量＝240=624kgCr3＋/ha 實(shí)例： 當(dāng)環(huán)境容量一定的情況下，灌溉水質(zhì)應(yīng)得到什么樣的標(biāo)準(zhǔn)（當(dāng)然這其中還涉及到其元素在土壤中的殘留量，一般用半衰期表示）：用土壤中的殘留總量達(dá)到土壤環(huán)境容量時(shí)的關(guān)系式求出水質(zhì)的濃度I（mg/L）。大容量，高標(biāo)準(zhǔn)（控制嚴(yán)格），引起浪費(fèi)；相反，小容量，低標(biāo)準(zhǔn)，則容易造成污染。這就是說(shuō)土壤的自凈能力是有限的。 生物發(fā)展盡管可以慢慢地、逐漸地被環(huán)境同化，但事實(shí)上植物化學(xué)成分的驟變，是不允許等待生理過(guò)程與環(huán)境物質(zhì)間達(dá)到相互適應(yīng)的諧和平衡過(guò)程的。如果大氣和水體受到污染，切斷污染源之后通過(guò)稀釋作用和自凈化作用也有可能使污染問(wèn)題不斷逆轉(zhuǎn)，但是積累在污染土壤中的難降解污染物則很難靠稀釋作用和自凈化作用來(lái)消除掉。在我國(guó)污灌有40多年的歷史，%以上。涉及15個(gè)省和29個(gè)地區(qū)，每年生產(chǎn)“汞米”（）；被鉛污染的農(nóng)田有三個(gè)灌區(qū)，面積達(dá)533余公頃；被石油廢水等有機(jī)污染物污染的面積達(dá)1300余公頃。一般按其來(lái)源性質(zhì)進(jìn)行歸納。而且當(dāng)?shù)赝寥篮康讓痈哂诒韺?，可能為降水淋洗和牧草利用表層的氟有關(guān)。第二節(jié) 土壤污染源和污染物土壤污染源和污染物分類：工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源和生物污染源。 潛伏期長(zhǎng)，一旦危害癥狀出現(xiàn)土壤污染就難以挽回。 含量狀況：地殼中為5mg/Kg 。 含量狀況： 危害：對(duì)植物主要是引起葉綠素下降，阻礙呼吸和CO2的同化作用；對(duì)動(dòng)物的危害是積累性中毒。 我國(guó)部分地區(qū)土壤背景值60mg/Kg （5）砷（As）的土壤污染與危害 我國(guó)部分地區(qū)土壤砷背景值8～10mg/Kg，砂土較低，粘土較高。 含量：～） ； 污染土壤中含量達(dá)10mg/Kg 土壤重金屬污染的基本特點(diǎn)：其它：氟、酸（酸雨）、鹽、堿（2）有機(jī)污染物農(nóng)藥類有機(jī)污染物根據(jù)污染物的性質(zhì)土壤污染物主要分成兩大類：（1） 無(wú)機(jī)污染物重金屬：Hg、Cd、Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、As、Se (3). F污染型 因此，治理污染土壤通常成本較高、治理周期較長(zhǎng)。 （3）.土壤污染修復(fù)的困難性多數(shù)無(wú)機(jī)污染物特別是金屬和微量元素，都能與土壤有機(jī)質(zhì)或礦物質(zhì)相結(jié)合，長(zhǎng)久地保存在土壤中。 每公頃土壤重量為：66715＝2600（噸）＝106kg 從保護(hù)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)出發(fā)，一個(gè)區(qū)域的土壤環(huán)境容量確定應(yīng)以最敏感而常見的作物的試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)。 （4）土壤的臨界濃度和土壤環(huán)境容量之間并不完全等同。來(lái)自土壤的元素，其植株體內(nèi)的分布根 莖葉；而來(lái)自大氣的元素（如汞）其在植株體內(nèi)的分布是葉莖根。5. 背景值的分級(jí)與制圖不同的含量水平在地理上有一定的特點(diǎn)和規(guī)律，由于某個(gè)天然污染源的影響會(huì)形成某種程度的高背景值狀況，其污染物背景就會(huì)表現(xiàn)出一定濃度的規(guī)律性分布，因此需要分級(jí)并制圖。 對(duì)于正態(tài)分布的元素，其背景值用算術(shù)平均值（X）和算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差（S）表示，其范圍為：X+S 除此以外還包括：檢出限、標(biāo)準(zhǔn)曲線和異常結(jié)果發(fā)現(xiàn)時(shí)的檢查與核對(duì)。全量分析通過(guò)100目篩子，分析有效成分通過(guò)20目篩子。樣點(diǎn)總數(shù)的設(shè)置要看被測(cè)物含量變異性情況而定，類似于土壤學(xué)上的常規(guī)布點(diǎn)原則。 案例：我國(guó)貴州省有的地方性氟中毒全球約有2 億患者。