1第第4章章土壤环境问题土壤环境问题24.1 土壤环境概述土壤环境概述4.1.1 土壤的概念和特征土壤的概念和特征 土壤土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松层次是位于陆地表面具有肥力的疏松层次 土壤的本质特征土壤的本质特征： 一一是是具具有有肥肥力力，即即具具有有供供应应和和协协调调植植物物生生长长所所需需要要的的营营养养条条件件（水水分分和和养养分分）和和环环境境条条件件（温温度度和和空空气气）的的能能力；力； 二是具有同化和代谢外界输入物质的能力二是具有同化和代谢外界输入物质的能力34.1.2 土壤的组成土壤的组成 土土壤壤由由矿矿物物质质、有有机机质质（包包括括土土壤壤生生物物）、水水分分和和空空气气四四种物质组成种物质组成 41.土壤矿物质土壤矿物质 按成因可将土壤矿物分为：原生矿物和次生矿物按成因可将土壤矿物分为：原生矿物和次生矿物. 原生矿物原生矿物 是各种岩石是各种岩石(主要趋岩浆岩主要趋岩浆岩)受到程度不同的物理风化而未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 土壤中最主要的原生矿物有四类：硅酸盐类矿物、氧化物土壤中最主要的原生矿物有四类：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。
类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物1）硅酸盐类矿物硅酸盐类矿物 长长石石类类、云云母母类类、辉辉石石类类和和闪闪角角石石类类等等矿矿物物，容容易易风风化化而而释释放放出出K、Na、Ca、Fe、Mg和和Al等等元元素素可可供供植植物物吸吸收收，同同时时形成新的次生矿物形成新的次生矿物5（2）氧化物类矿物）氧化物类矿物 石英石英(SiO2)、赤铁矿、赤铁矿(Fe2O3)、金红石、金红石(TiO2) 、蓝晶石、蓝晶石(Al2SiO5)等 （3）硫化物类矿物）硫化物类矿物 土土壤壤中中通通常常只只有有铁铁的的硫硫化化物物，即即黄黄铁铁矿矿和和白白铁铁矿矿，二二者者是是同同质质异异构构物物，分分子子式式均均为为Fe2S，极极易易风风化化，成成为为土土壤壤中硫元素的主要来源中硫元素的主要来源4）磷酸盐类矿物）磷酸盐类矿物 土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰土壤中分布最广的是磷灰石，包括氟磷灰石和氯磷灰石两种，其次是磷酸铁、铝以及其它磷的化合物，是土壤石两种，其次是磷酸铁、铝以及其它磷的化合物，是土壤中无机磷的重要来源中无机磷的重要来源6次生矿物次生矿物 大大多多数数是是由由原原生生矿矿物物经经风风化化后后重重新新形形成成的的新新矿矿物物，其化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。
其化学组成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物 土土壤壤中中次次生生矿矿物物可可分分为为：简简单单盐盐类类、三三氧氧化化物物类类和和次生铝硅酸盐类次生铝硅酸盐类1)简单盐类简单盐类 如如方方解解石石(CaCO3)、白白云云石石(Ca、Mg（CO3）2)、石石膏膏(CaSO42H2O)等等，是是原原生生矿矿物物化化学学风风化化的的最最终终产产物物，结晶构造都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤结晶构造都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤 7(2)三氧化物三氧化物 如如针针铁铁矿矿(Fe2O3H2O)、褐褐铁铁矿矿（2Fe2O3 3H2O）等等，是是硅硅酸酸盐盐类类矿矿物物彻彻底底风风化化的的产产物物，常常见见于于湿湿热热的的热热带带和和亚亚热热带带地地区区的的土土壤壤中中，特特别别是是基基性性岩岩(玄玄武武岩岩、安安山山岩岩和和石石灰灰墙墙)上上发育的土壤中含量最多发育的土壤中含量最多3）次生硅酸盐类）次生硅酸盐类 由由长长石石等等原原生生硅硅酸酸盐盐矿矿物物风风化化后后形形成成，是是构构成成土土壤壤粘粘粒粒的的主主要要成成分分，故故又又称称粘粘土土矿矿物物或或粘粘粒粒矿矿物物可可细细分分为为伊伊利利石石、蒙脱石和高岭石。
蒙脱石和高岭石 在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的次生矿物混合存在，成为土壤矿物质次生矿物混合存在，成为土壤矿物质82、土壤有机质、土壤有机质 土壤有机质包括：土壤有机质包括：(1)非非腐腐殖殖质质，包包括括动动植植物物残残体体的的组组成成部部分分以以及及有有机机质质分分解解的的中中间间产产物物，主主要要为为碳碳水水化化合合物物和和含含氮氮化化合合物物我我国国各各主主要要土土壤壤表表土土中中碳碳水水化化合合物物的的含含量量约约占占有有机机质质总总量量的的15-27%，主主要要是是微微生生物物来来源源的的多多糖糖混混合合物物，小小部部分分为为植植物物纤纤维维土土壤壤中中已已知知的的含含氮氮化化合合物物主主要要是是结结合合态的氨基酸和氨基糖态的氨基酸和氨基糖2) 土土壤壤腐腐殖殖质质，是是土土壤壤特特有有的的有有机机物物质质，是是土土壤壤有有机机质质的的主主体体，主主要要是是动动植植物物残残体体通通过过微微生生物物作作用用，发发生生复复杂转化而成，主要为胡敏酸和富里酸杂转化而成，主要为胡敏酸和富里酸93、土壤中的水分、土壤中的水分104、土壤中的空气、土壤中的空气 土土壤壤孔孔隙隙中中所所存存在在的的各各种种气气体体的的混混合合物物称称为为土土壤壤空气。
空气 以以O2、N2、CO2及水汽等为主要成分及水汽等为主要成分; 其其次次由由于于土土壤壤进进行行生生物物化化学学作作用用产产生生的的气气体体如如H2S、NH3、NO2、CO等等; 另另外外一一些些醇醇类类、酸酸类类以以及及其其它它挥挥发发性性物物质质通通过过挥挥发作用也进入土壤发作用也进入土壤114.1.3 土壤的分层土壤的分层 土壤从上到下通常分为土壤从上到下通常分为A A、B B、C C、D D四层：四层：A A层层（淋淋溶溶层层）：厚厚度度在在1010厘厘米米左左右右，含含有有丰富的有机物和腐殖质；丰富的有机物和腐殖质；B B层层（淀淀积积层层）：由由上上层层土土淋淋滤滤出出来来的的有有机机物、盐类、以及粘土颗粒组成；物、盐类、以及粘土颗粒组成；C C层（母质层）：层（母质层）：风化的成土母岩组成风化的成土母岩组成D D层（原始层）：层（原始层）：为未风化的基岩为未风化的基岩124.1.4 土壤的性质土壤的性质1.土壤是一个多相的疏松多孔体土壤是一个多相的疏松多孔体 土壤中的腐殖质和粘粒通过土壤中的腐殖质和粘粒通过Ca2+ 、Mg2+联接作用形成微联接作用形成微团粒，继而形成团粒结构，在团粒结构内部具有较多的毛细团粒，继而形成团粒结构，在团粒结构内部具有较多的毛细管空隙，而在团粒和团粒之间具有较大的非毛细管空隙，这管空隙，而在团粒和团粒之间具有较大的非毛细管空隙，这些构成空气和水分的通道。
些构成空气和水分的通道2.土壤胶体及其吸附特性土壤胶体及其吸附特性 土土壤壤胶胶体体是是土土壤壤中中颗颗粒粒直直径径小小于于1微微米米或或2微微米米的的微微细细固固体体颗颗粒粒，是是由由矿矿物物质质微微粒粒、腐腐殖殖质质、铝铝、铁铁、锰锰、硅硅和和含含水水氧化物组成氧化物组成13土壤胶体的种类土壤胶体的种类（1）无机胶体）无机胶体 主主要要是是细细颗颗粒粒的的粘粘土土微微粒粒，包包括括粘粘土土矿矿物物中中的的高高岭岭石石、伊利石等以及铁、铝、锰水合氧化物伊利石等以及铁、铝、锰水合氧化物2）有机胶体）有机胶体 主主要要是是腐腐殖殖质质和和生生物物活活动动的的产产物物，它它是是高高分分子子有有机机物物，具有极大的表面积，吸附作用强具有极大的表面积，吸附作用强3）有机）有机-无机复合体无机复合体 是是由由土土壤壤中中一一部部分分矿矿物物胶胶体体和和腐腐殖殖质质胶胶体体结结合合在在一一起起所所形形成成的的这这种种胶胶体体的的特特点点是是比比表表面面减减少少；形形成成稳稳定定的的团团粒粒结结构，能改善水、肥、气、热的状况构，能改善水、肥、气、热的状况14土壤胶体的性质：土壤胶体的性质： 带带电电荷荷：一一方方面面由由于于表表面面基基团团解解离离或或吸吸附附离离子子而而带带电电荷荷；另一方面，胶体内部的电荷不平衡表现出来的表面电荷。
另一方面，胶体内部的电荷不平衡表现出来的表面电荷 吸吸附附作作用用：由由于于其其颗颗粒粒细细小小，所所以以表表面面积积大大，产产生生吸吸附附作作用 （1）机机械械吸吸附附：土土壤壤胶胶体体能能把把大大于于孔孔隙隙的的物物质质阻阻留留，小小于于孔孔隙隙的的颗颗粒粒也也能能阻阻留留在在土土壤壤中中机机械械吸吸附附对对不不溶溶性性颗颗粒物的作用最为明显粒物的作用最为明显 （2）物物理理吸吸附附：是是指指土土壤壤胶胶体体颗颗粒粒对对分分子子态态物物质质的的吸吸附附作用 （3）物物理理-化化学学吸吸附附：是是指指土土壤壤胶胶体体对对土土壤壤溶溶液液中中离离子子态态物质的保蓄作用物质的保蓄作用15 吸附作用吸附作用是使许多金属离子和分子从不饱和溶液中转是使许多金属离子和分子从不饱和溶液中转入固相的主要途径入固相的主要途径 土壤胶体对重金属粒子的吸附作用具有双重效果，一土壤胶体对重金属粒子的吸附作用具有双重效果，一是使它们不易被植物吸收，暂时退出生物圈的小循环；另是使它们不易被植物吸收，暂时退出生物圈的小循环；另一方面却使它们长期滞留在农田内，并随时间的推移而富一方面却使它们长期滞留在农田内，并随时间的推移而富集，很难让它们通过地下渗水、水田放水等途径离开土壤，集，很难让它们通过地下渗水、水田放水等途径离开土壤，最终还是只有让植物吸收，危及生物圈。
最终还是只有让植物吸收，危及生物圈163.土壤酸碱性和土壤缓冲性土壤酸碱性和土壤缓冲性 （1）土壤酸碱性的产生土壤酸碱性的产生 土壤酸性的产生主要有以下几个途径：土壤酸性的产生主要有以下几个途径： 首首先先，植植物物根根系系活活动动以以及及土土壤壤中中有有机机质质的的分分解解产产生生的的有有机机酸酸和和大大量量的的CO2，以以及及某某些些微微生生物物产产生生的的矿矿质质酸酸，都都是土壤溶液中是土壤溶液中H+的来源；的来源； 其次，当土壤胶体上吸附的其次，当土壤胶体上吸附的H+达到一定的数量后，粘达到一定的数量后，粘粒矿物的晶格遭到破坏，使粘粒矿物中的铝被溶解出来，粒矿物的晶格遭到破坏，使粘粒矿物中的铝被溶解出来，溶液中出现了活性铝，水解后释放出溶液中出现了活性铝，水解后释放出H+ ； 17 第第三三，胶胶体体上上吸吸附附的的H+和和Al3+ 、 Fe3+被被其其他他阳阳离离子子代换到溶液中而使土壤成酸性代换到溶液中而使土壤成酸性土壤碱性的产生土壤碱性的产生 土土壤壤碱碱性性主主要要来来自自土土壤壤中中大大量量存存在在的的碱碱金金属属，如如钾钾、钠钠、钙钙、镁镁的的碳碳酸酸盐盐和和重重碳碳酸酸盐盐的的水水解解。
土土壤壤pH在在7.5-8.5之之间间时时，主主要要由由于于含含有有的的CaCO3水水解解所所致致；pH8.5时时土壤中可能含有土壤中可能含有Na2CO3 2）土壤酸碱性的表示）土壤酸碱性的表示 土土壤壤酸酸碱碱性性的的主主要要指指标标是是pH值值，pH越越小小，表表示示土土壤壤的的酸酸性性越越强强，碱碱性性越越弱弱大大部部分分土土壤壤的的PH值值在在4.5-9.5之之间，其中间，其中6.5-7.5为中性18（3）土壤的）土壤的缓缓冲性冲性 指指土土壤壤抵抵制制pH值值改改变变的的能能力力土土壤壤中中起起缓缓冲冲作作用用的的主主要要因因素素是是土土壤壤胶胶体体上上吸吸附附的的阳阳离离子子 H+ 、 Al3+ 和和Fe3+的的存存在在可可以以缓缓冲冲碱碱，其其他他阳阳离离子子可可以以缓缓冲冲酸酸土土壤壤缓缓冲冲能能力力越越大大，对对酸酸碱碱污污染物染物质质的容的容纳纳量就越大量就越大 一般土壤一般土壤缓缓冲能力的大小冲能力的大小顺顺序是：腐殖序是：腐殖质质土土 粘土粘土 砂土。