環(huán)境學(xué)概論(劉培桐)第四章知識要點(diǎn)

1、第四章土壤環(huán)境一名詞解譯1 .原生礦物：是直接來源于巖石受到不同程度的物理風(fēng)化作用的碎屑，其化學(xué)成分和結(jié)晶 構(gòu)造未有改變。2 .次生礦物：巖石風(fēng)化和成土過程中新生成的礦物，包括各種簡單鹽類， 次生氧化物和鋁硅酸鹽類礦物等統(tǒng)稱次生礦物。次生礦物是土壤礦物質(zhì)中最細(xì)小的部分（粒徑0.001mm）具有膠體特性，影響土壤許多物理化學(xué)特性。3 .土壤質(zhì)地（土壤的機(jī)械組成）：自然界的土壤都是由很多大小不同的土粒，按不同的比例 組合而成的，各粒級在土壤中所占的相對比例或重量百分?jǐn)?shù)稱為土壤的機(jī)械組成，也叫做土壤質(zhì)地。4 . 土壤結(jié)構(gòu)：一般把土壤顆粒的空間排列方式及其穩(wěn)定程度，孔隙的分布和結(jié)合的狀況稱 為土壤的結(jié)

2、構(gòu)。5 . 土壤膠體：土壤中顆粒直徑小于2微米或1微米，具有膠體性質(zhì)的微粒。6 . 土壤污染：人類活動產(chǎn)生的污染物進(jìn)入土壤并積累到一定程度，引起土壤質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。具體地說，污染物質(zhì)是指與人為活動有關(guān)的各種對人體和生物有害的物質(zhì)，包括化學(xué)瀉藥、 重金屬、放射性物質(zhì)，病原菌等。7 . 土壤凈化：是指土壤本身通過吸附、分解、遷移、轉(zhuǎn)化，氧化一還原、絡(luò)合-螯合作用及 化學(xué)沉淀等作用而使進(jìn)入土壤的污染物的濃度降低，形態(tài)改變，難以被植物所吸收而暫時退出生物小循環(huán)，脫離食物鏈或被排出土壤之外的過程。8 .溶膠：膠體微粒分散在水中成為膠體溶液稱為溶膠。凝膠：膠體微粒相互凝聚呈無定形的凝膠。凝聚作用：由溶膠凝

3、聚成凝膠的作用。分散作用：由凝膠分散成溶膠的作用。9 .環(huán)境背景值：是指環(huán)境中諸因素，如大氣、水體、土壤以及植物、動物和人體組織等在正 常情況下，化學(xué)元素的含量及其賦存形態(tài)。10 . 土壤環(huán)境中重金屬元素背景值：是指一定區(qū)域內(nèi)自然狀態(tài)下未受人為污染影響的土壤中 重金屬元素的正常含量。11 .活性酸度：由土壤溶液中的 H+所引起的酸性和活性酸底。酸度大小取決于溶液中的H+。土壤膠體所吸附的可交換性 H極A13+水解所產(chǎn)生H+總稱為潛在酸度（包括交換酸和水 解酸）。二簡答題1 .土壤膠體包括哪些？膠體的性質(zhì)有哪些？答：土壤膠體是指土壤中直徑小于 2微米或1微米，具有膠體性質(zhì)的微粒。 包括有機(jī)膠體（

4、主 要是腐殖質(zhì)和生物活動的產(chǎn)物，直徑在2040nm之間）膠體的性質(zhì)：（1）巨大的比表面和表面能。物質(zhì)的比表面越大，表面能也越大（每100g腐殖質(zhì)膠體的交換容量平均約為2000mol）。（2）電荷性質(zhì)。土壤膠體微粒具有雙電層，微粒的內(nèi)部稱微粒核，一般帶負(fù)電荷，形成 一個負(fù)離子層，其外部由于電性吸引，而形成一個正離子層，即合稱為雙電層。（3）凝聚性和分散性。2 . 土壤的吸附與交換包括哪些？答：土壤的吸附作用：生物吸收（指植物和土壤微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收保蓄作用）、機(jī)械 吸收、物理吸收、化學(xué)吸收、物理-化學(xué)吸收；離子交換作用：陽離子交換、陰離子交換。3 .土壤酸堿性的來源及分類？答：土壤中的氫離子

5、主要是二氧化碳溶于水形成碳酸，有機(jī)物分解產(chǎn)生有機(jī)酸以及某些少數(shù)無機(jī)酸、鋁離子水解產(chǎn)生氫離子。氫氧根離子主要來自土壤溶液中的碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣以及膠料表面交換性鈉，它能水解產(chǎn)生氫氧根離子。土壤酸度：活性酸度、潛在酸度、 交換酸、水解酸；土壤堿度4 .土壤酸堿度分為五級：。通常把交換性鈉離子占交換量的百分?jǐn)?shù)稱為堿化度。5 .土壤的氧化還原性大致分為無機(jī)體系和有機(jī)體系。無機(jī)體系中有：氧體系、鐵體系、鎰體系、硫體系、硫體系和氫體系。有機(jī)體系可以包括6 .質(zhì)的化學(xué)組成：糖類、木質(zhì)素、有機(jī)氮、脂肪、蠟質(zhì)、單寧、木栓質(zhì)、角質(zhì)、有機(jī)磷、灰 分等。7 .影響土壤氧化-還原作用因素有哪些？答：土壤通氣善，通

6、氣良好，電位升高；通氣不良，電位下降；土壤有機(jī)質(zhì)狀況，土壤有機(jī)質(zhì)在嫌氣投機(jī)倒把下分解，形成大量還原性物質(zhì)，在浸水條件下Eh下降；土壤無機(jī)物狀況，一般還原性無機(jī)物多，還原作用強(qiáng)，氧化性無機(jī)物多，氧化作用強(qiáng)。8 .土壤膠體吸附的交換性離子包括： K+、Na+ Ca2+、Mg2-+ NH4吸括H+和A13+;其中K+、 Na+、Ca2+、Mg2+ NH4瓶為鹽基性離子。鹽基飽和度 =交換鹽基離子總量（mol/100g 土）/ 陽離子交換總量（mol/100 g 土）9 .簡述重金屬元素的種類及其在土壤中的存在形態(tài)。（2005年）10 . 土壤污染源有哪些？答：1.工業(yè)污染源，主要是工業(yè)三廢，工業(yè)“三

7、廢”以廢渣形式作為肥料放入農(nóng)田，或用汗水灌溉等多種形式經(jīng)長期作用使污染物在土壤中積累而造成污染；2.農(nóng)業(yè)污染源，化學(xué)農(nóng)藥、除草劑等的使用，牲畜排出的廢物；3.生物污染源，人糞尿、 生活污水和被污染的河水均含致病的各種病原菌和寄生蟲等；其他污染源：I自然狀況：火山噴發(fā)、自然災(zāi)害等。II大氣污染源：沉降物、非工業(yè)污染物。 III含重金屬或放射性元素礦床礦山附近的土壤：風(fēng)化、 分解。 11.簡述土壤污染的發(fā)生類型。答：（1）水體污染型（2）大氣污染型（3）農(nóng)業(yè)污染型（4）固體廢棄物污染型12 .簡述土壤具有凈化功能的原因。（2006年）答:I.由于土壤中含有各種各樣的微生物和土壤動物，對外界進(jìn)入土壤

8、中的各種物質(zhì)都能分解轉(zhuǎn)化。II.由于土壤中存在有復(fù)雜的有機(jī)和無機(jī)膠體體系，通過吸附、解吸、代換等過程，對外界進(jìn)入土壤中的各種物質(zhì)起著“蓄積作用”，使污染物發(fā)生形態(tài)變化；III。封是綠色植物生長的基地，通過植物的吸收作用，土壤中的污染物質(zhì)起著轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的作用。 13. 土壤污染物質(zhì)的種類有哪些？答：（1）有機(jī)物類，主要是化學(xué)農(nóng)藥、除草劑等（有機(jī)氯、有機(jī)磷和氨基甲酸酯），工業(yè)“三廢”中的酚、油類、多氯聯(lián)苯、苯并花等；（2）重金屬污染物，包括汞、鎘、鉛、銅、鋅、銘、饃、神等；（3）放射性物質(zhì)，元素如葩、鋸等；（4）化學(xué)肥料，氮類和磷類化學(xué)肥料；（5） 致病的微生物，源于人糞便及用于灌溉的污水，如腸細(xì)

9、菌、炭疽桿菌、破傷風(fēng)桿菌、腸寄生 蟲（蠕蟲）、霍亂弧菌、結(jié)核桿菌等。14 .代換劑可提取的、次生礦物中的、原生礦物中的。15 .簡述土壤環(huán)境中重金屬元素背景值的調(diào)查研究方法。答：（一）平均值加標(biāo)準(zhǔn)差法，即在一定區(qū)域內(nèi)的土壤中用重金屬元素自然含量的平均值加 二倍或三倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法。（二）差異檢驗(yàn)法，即用表、底土層間的化學(xué)元素含量的差異顯著性去判別。（三）富集系數(shù)法，利用含量較高的抗風(fēng)化物質(zhì)TiO2或Al2O3作為指示礦物。富集系數(shù)=土壤中元素含量/ 土壤中TiO2含量/巖石中元素含量/巖石中TiO2含量;（四） 元素相關(guān)分析法。16 .請簡述重金屬元素在土壤中污染特征。答：（1）重金屬元素在土壤

10、中一般不易隨水移動，不能為微生物分解，而在土壤中累積。 （2）甚至有的可能轉(zhuǎn)化成毒性更強(qiáng)的化合物（如甲基化合物），它可以通過植物吸收在植 物體內(nèi)富集轉(zhuǎn)化，對人類帶來潛在的危害。（3）各種重金屬化學(xué)性質(zhì)不同，而造成的污染危害也不相同；（4）植物對各種重金屬的需求有很大差別，有些是植物生長發(fā)育并不需要且對人體直接危害明顯（Hg、Cd、Pb）等，有些微量元素是必需的；（5）不同類的重金屬污染對作物生長危害不同；（6）其危害作用還與它們的存在形態(tài)有關(guān)。 17.簡述土壤中汞的存在形態(tài)及影響汞遷移轉(zhuǎn)化的因素。（2007年） 答：土壤中汞的存在形成有離子吸附和共價(jià)吸附的汞、可溶性汞（HgCl2）、難溶性汞（

11、HgHPO4HgCO吸HgS）。影響汞遷移轉(zhuǎn)化的因素主要有：吸附劑的種類：土壤中的腐殖質(zhì)膠體和無機(jī)膠體對汞有很強(qiáng)的吸附力。pH等于7時，無機(jī)膠體對汞的吸附量最大；有機(jī)膠體在pH值較較低時，能達(dá)到最大的吸附量。非離子態(tài)汞也可被膠體吸附；當(dāng)溶液中有氯離子存在時，可顯著減弱對二價(jià)汞離子的吸附；氧化還原狀況植物對汞的吸收和累積：土壤中汞及其化合物可通過離子交換與植物的根蛋白進(jìn)行結(jié)合，發(fā)生凝固反應(yīng)。18 .試以神為例說明土壤中重金屬及類金屬元素的來源、存在形態(tài)及其遷移轉(zhuǎn)化過程。（20分）答：來源：自然界的土壤中的微量重金屬元素主要來自原生巖石。原生巖石中重金屬元素的組成和含量，決定著土壤重金屬元素的組成

12、特征。人類大規(guī)模的地球活動；金屬礦物加工的產(chǎn)物和尾礦部分地進(jìn)入到土壤中；每年以肥料形式向土壤中施入的大量元素和微量元素中也含有微量重金屬元素。土壤中神的形態(tài)可分為水溶性神、交換性神和難溶性神三種。神在土壤溶液中遷移過程中可與其他組分發(fā)生一系列反應(yīng)：（1）與堿金屬化合，可生成亞神酸鹽，神與重金屬化合也可形成亞神酸鹽 類。除堿金屬與神反應(yīng)生成的亞神酸鹽如Na3AsO笳解度較大，易于遷移外，其余的亞神酸鹽類溶解度均較小，限制了神在溶液中的遷移。（2） 土壤中的神大部分為膠體所吸附，或與有機(jī)物絡(luò)合、螯合，或與土壤中的鐵、鋁、鈣等結(jié)合形成難溶性化合物，或與鐵、鋁等氫 氧化物形成共沉淀。（3）吸附于粘粒表

13、面的交換性神，可被植物吸收，而難溶性神化物很 難為作物吸收，并累積在土壤中。（4） 土壤中各種形態(tài)的神可發(fā)發(fā)生轉(zhuǎn)化。提高土壤氧化還原電值以減少低價(jià)神酸鹽的形成，降低其活性可有效防止神的污染及危害。19 .影響重金屬在土壤中遷移的主要因素有哪些？答案：在不同的土壤條件下，包括受土壤類型、土地利用方式、土壤的物理化學(xué)性狀的影響， 都能引起土壤中重金屬元素存在形態(tài)的差異，從而影響重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。主要有：土壤的氧化還原條件土壤酸堿度土壤膠體的吸附作用（土壤中含有豐富的無機(jī)和有機(jī)膠體，對進(jìn)入土壤中的重金屬元素具有明顯的固定作用）；土壤中重金屬的絡(luò)合一螯合作用。（金屬離子濃度高時，以吸附交換作用為主，

14、而金屬離子濃度低時， 則以絡(luò)合一螯合為主），（羥 基與氯離子兩無機(jī)配位體與重金屬的絡(luò)合作用是影響重金屬難溶鹽類溶解重要因素；土壤中腐殖質(zhì)具有很強(qiáng)的螯合能力，具有與重金屬離子牢固螯合的配位體，如氨基、亞氨基、酮基、羥基及硫酸等基團(tuán)。）答：土壤中鎘的存在形態(tài)分為水溶性鎘和非水溶性鎘。旱地土壤中多以CdCO3（為主）、Cd3（PO4）2 和 Cd（OH）2 形態(tài)存在（1）離子態(tài) CdCl2、Cd（NO2） 2、CdCO麗絡(luò)合態(tài)如 Cd（OH）2 呈水溶性的，易遷移，可被植物吸收，而難溶性鎘的化合物如鎘沉淀物、膠體吸附態(tài)鎘等為 難溶性鎘，不易遷移和為植物吸收。（2） 土壤氧化還原條件和施磷肥；（3）作

15、物對鎘的吸收，隨土壤pH值的增高而降低，（4） 土壤中的有機(jī)物質(zhì)能與鎘螯合成螯合物，從而降低鎘 的有效性；（5）氧化還原電位也影響作物對鎘的吸收，Eh低或降為零，則有利于形成難溶性的硫化鎘；（6）鎘還受 Pb2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+I?伴生離子的影響。21、簡述農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用農(nóng)藥產(chǎn)生的不良后果。（2009年）答：有機(jī)氯農(nóng)藥不僅對害蟲有殺傷毒害作用，同時對害蟲的“天敵”及傳粉昆蟲等益蟲益鳥也有殺傷作用，因而破壞了自然界的生態(tài)平； 長期使用同類型農(nóng)藥， 使害蟲產(chǎn)生了抗藥 性，因而增加了農(nóng)藥的用量和防治次數(shù)， 也大大增加了防治費(fèi)用和成本。 長期大量使用農(nóng) 藥，使農(nóng)藥在環(huán)境中逐漸

16、積累，尤其是在土壤環(huán)境中，產(chǎn)生了農(nóng)藥污染環(huán)境問題。22、請簡述農(nóng)藥的主要類型。答：I按化學(xué)組成分為：有機(jī)氯、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)神、氨基甲酸酯類等；II按環(huán)境中存在的物理狀態(tài)可分為：粉狀、可溶性液體、揮發(fā)性液體等；III按作用方式分為：胃毒、觸殺，熏蒸等。23、請簡述主要農(nóng)藥的特點(diǎn)。答：（一）有機(jī)氯農(nóng)藥 有機(jī)氯農(nóng)藥大部分是含有一個或幾個苯環(huán)的氯的衍生物，主要產(chǎn)品有 DDT六六六、艾氏劑、氯丹等。其特點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在環(huán)境中 殘留時間長，易溶于脂肪中，并在脂肪中蓄積，長期使用是千成環(huán)境污染的最主要農(nóng)藥類型。 由于這一特性，它通過生物富集和食物鏈的作用，環(huán)境中的殘留農(nóng)藥會進(jìn)一步得到農(nóng)集和擴(kuò)散。通

17、過食物鏈進(jìn)入人體的有機(jī)氯農(nóng)藥能在肝、腎、心臟等組織中蓄積，特別是由于這類農(nóng) 藥脂溶性大，所以在體內(nèi)脂肪中的積極因素貯更突出。（二）有機(jī)磷農(nóng)藥有機(jī)磷農(nóng)藥是含磷的有機(jī)化合物，有的也含硫、氮元素，大部分是磷酸酯類或酰胺類化合物。有機(jī)磷農(nóng)藥一般有劇烈毒性，但易于分解，在環(huán)境中殘留時間短，在動植物體內(nèi)，因受酶的作用，磷酸酯 進(jìn)行分解不易蓄積。機(jī)理：破壞昆蟲及哺乳類動物神經(jīng)細(xì)胞分泌的乙酰膽堿，阻礙刺激的傳送機(jī)能等生理作用，使之致死。有機(jī)磷農(nóng)藥具有烷基化用用， 引起動物的致癌、致突變作用。按毒性大小分為劇毒類、中毒類、低毒類。（三）氨基甲酸酯類農(nóng)藥 具有苯基一NH烷基氨基甲酸酯的結(jié)構(gòu)，具有抗膽堿酯酶作用，機(jī)

18、理：對膽堿酯酶分子總體的弱可逆結(jié)合的抑制而引起中毒的。（四）除草劑（除莠劑）具有選擇性，只能殺傷雜草，而不傷害作物。24、農(nóng)藥污染土壤的主要途徑：（1）施用于田間的各種農(nóng)藥大部分落入土壤中，附著于植 物體上的部分農(nóng)藥，也會因風(fēng)吹雨淋落入土壤中；（2）使用浸種、拌種、毒谷等施藥方式，或是將農(nóng)藥直接撒至土壤中，造成污染的積累。（3）近年來所采用的噴射方式，農(nóng)藥粘附在飄塵上，隨氣流擴(kuò)散，隨降雨落到土壤中，造 成土壤污染。25、影響農(nóng)藥在土壤中殘留的因素有哪些？答：（1）化學(xué)農(nóng)藥性質(zhì)的影響：農(nóng)藥本身的化學(xué)性質(zhì)，如揮發(fā)性、溶解度、化學(xué)穩(wěn)定性、 劑型等，一般愈大、濕度大、含水量高，風(fēng)速大則揮發(fā)作用愈強(qiáng)。（

19、2） 土壤性質(zhì)的影響：農(nóng)藥在質(zhì)地粘重和有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中存留時間較長。土壤pH值對有機(jī)磷農(nóng)藥影響比對有機(jī)氯農(nóng)藥更敏感。土壤含水量的多少。26、簡述有機(jī)農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化。答：1、土壤對化學(xué)農(nóng)藥的吸附作用：進(jìn)入土壤的化學(xué)農(nóng)藥通過物理吸附、化學(xué)吸附、氫鍵結(jié)合和配價(jià)鍵結(jié)合等形式吸附在土壤顆粒表面，使其移動性、生理毒性發(fā)生變化。2、化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的揮發(fā)和擴(kuò)散，通過氣體揮發(fā)和水的淋溶，導(dǎo)致大氣、水和生物的污染，化學(xué)農(nóng)藥在土壤中的揮發(fā)速度決定于農(nóng)藥本身的溶解度、蒸汽壓和近地表的空氣層的擴(kuò)散速度。 農(nóng)藥隨水遷移：溶解度大的直接隨水遷移，難溶性的附于土壤顆粒表面進(jìn)行水的機(jī)械遷移； 3、農(nóng)藥在土壤中的降解，包括光化學(xué)降解、化學(xué)降解（水解和氧化）和微生物降解（脫氯 作用、氧化還原作用、脫烷基作用、水解作用、環(huán)裂作用）等；4、農(nóng)藥在土壤中的殘留；5、 植物對農(nóng)藥的吸收與代謝27、簡述農(nóng)藥的光化學(xué)降解機(jī)理。答：土壤表面接受太陽能和紫外線光譜等能流而引起農(nóng)藥的分解作用。農(nóng)藥吸收光能使分子具有過剩的能量而呈激發(fā)狀態(tài)，這種過剩的能量可以通過熒光或熱等形式釋放出來，也可產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，使農(nóng)藥分子發(fā)生光解、光氧化、光水解或光異構(gòu)化；紫外線產(chǎn)生的能量使 農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)中碳一碳鍵、碳一氫鍵斷裂，引起農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化。28、有機(jī)磷農(nóng)藥的降解（1）吸附催化水解：是土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥的主要降解途徑；（2）光降解（3）