土壤化學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)1. 土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)的分組2. 腐殖酸的化學(xué)性質(zhì)1) 腐殖質(zhì)的組成-胡敏酸 富里酸 胡敏素2) 含氧官能團(tuán)-羧基、酚羥基、羰基、醌基、醇羥基、甲氧基等3) 腐殖酸的絡(luò)合性-絡(luò)合物的穩(wěn)定性隨pH值的升高而增大。在Ph4.8時(shí)能與Fe、Al、Ca等離子形成可溶性絡(luò)合物，但在中性或堿性條件下會(huì)產(chǎn)生沉淀。4) 腐殖酸的電性-腐殖酸是一種兩性膠體。即可以帶負(fù)電荷，也可以帶正電荷。而通常以帶負(fù)電荷為主。腐殖質(zhì)的負(fù)電荷數(shù)量隨pH質(zhì)的升高而升高。3. 活化度其能為0.02mol/L-1KMnO4氧化的C占丘林法氧化C的百分?jǐn)?shù)。二、粘土礦物1. 硅酸鹽粘土礦物

2、的種類及一般特性高嶺組 包括：高嶺石、珍珠陶土、迪愷石及埃洛石等1) 1:1型的晶層結(jié)構(gòu)。2) 無(wú)膨脹性，兩個(gè)晶層的層面間產(chǎn)生了鍵能較強(qiáng)的氫鍵，膨脹系數(shù)一般小于5.高嶺石層間距約為0.72nm。3) 電荷數(shù)量少陽(yáng)離子交換量只有3-15Cmoles(+)Kg-1。4) 膠體特性較弱 較粗（0.2-2mm），顆粒的總表面積相對(duì)較小，為1020×103m2kg-1蒙蛭組 包括：蒙脫石、綠脫石、拜來(lái)石、蛭石等。1) 2:1型的晶層結(jié)構(gòu)蒙脫石是其典型代表。2) 脹縮性大 蒙脫石晶層間距變化在0.96-2.14nm之間，蛭蟲的膨脹性比蒙脫石小，其晶層間距變化在0.96-1.45nm之間。3) 電

3、荷數(shù)量大 同晶替代現(xiàn)象普遍。4) 膠體特性突出 ，較細(xì)（有效直徑0.01-1mm），總表面積為600800×103m2kg-1，且80是內(nèi)表面。蛭石一般為400×103m2kg-1。水化云母組（2:1型非膨脹性礦物）1) 2:1型晶層結(jié)構(gòu)伊利石是其主要代表。2) 無(wú)膨脹性 在伊利石晶層之間吸附有鉀離子，對(duì)相鄰兩晶層產(chǎn)生了很強(qiáng)的鍵聯(lián)效果，使晶層不易膨脹，伊利石晶層的間距為1.0nm。3) 電荷數(shù)量較大 2040Cmoles(+)kg-1。4) 膠體特性一般 總表面積為70120×103m2kg-1，其可塑性、粘結(jié)性、粘著性和吸濕性都介于高嶺石和蒙脫石之間。綠泥石組（

4、2:1:1型）1) 2:1:1型晶層結(jié)構(gòu)。 2) 同晶替代較普遍元素組成變化較大，陽(yáng)離子交換量為1040Cmoles(+)kg-1。3) 顆粒較小，總面積為70-150×103m2kg-1三、表面化學(xué)1. 土壤電荷的起因和種類 1) 永久電荷(permanent charge) 永久電荷起源于礦物晶格內(nèi)部離子的同晶置換。 2) 可變電荷(variable charge) 隨pH的變化而變化的土壤電荷，這種電荷稱為可變電荷。 3) 零點(diǎn)電荷：如果在某個(gè)pH值時(shí)，粘土礦物表面上即不帶正電荷，也不帶負(fù)電荷，其表面電荷等于零，此時(shí)的pH值稱為零點(diǎn)電荷（ZPC）。2. 永久負(fù)電荷產(chǎn)生原因：永久

5、電荷是由于晶質(zhì)粘土礦物晶格中離子的同晶置換產(chǎn)生的，低價(jià)離子置換了四面體或八面體中的離子，產(chǎn)生剩余負(fù)電荷而產(chǎn)生的。不隨著周圍環(huán)境（pH值）的變化而變化。3. 可變電荷的成因主要是膠核表面分子或原子團(tuán)的解離：1) 含水氧化硅的解離2) 粘粒礦物的晶面上的OH和H的解離3) 腐殖質(zhì)上某些官能團(tuán)的解離4) 含水氧化和水鋁石表面的分子中OH的解離； 四、土壤膠體的吸附交換反應(yīng)1. 鹽基飽和度(base saturation percentage)BSP-在土壤膠體所吸附的陽(yáng)離子中，鹽基離子的數(shù)量占所有吸附的陽(yáng)離子的百分比。2. 陽(yáng)離子交換作用-在土壤中，被膠體靜電吸附的陽(yáng)離子，一般都可以被溶液中另一種陽(yáng)

6、離子交換而從膠體表面解吸。對(duì)這種能相互交換的陽(yáng)離子叫做交換性陽(yáng)離子，而把發(fā)生在土壤膠體表面的陽(yáng)離子交換反應(yīng)。3. 影響土壤陽(yáng)離子交換量的因素1) 質(zhì)地 質(zhì)地越粘重，含粘粒越多的土壤，其陽(yáng)離子交換量也越大。2) 有機(jī)質(zhì) OM % ¥ CEC3) 膠體的性質(zhì)及構(gòu)造 蒙脫石 高嶺石4) pH值 在一般情況下，隨著pH的升高，土壤的可變電荷增加，土壤的陽(yáng)離子交換量也增加。2. 影響陽(yáng)離子交換能力的因素1) 電荷的影響；根據(jù)庫(kù)侖定律，陽(yáng)離子的價(jià)數(shù)越高，交換能力也越大。2) 離子的半徑及水化程度 同價(jià)的離子，其交換能力的大小是依據(jù)其離子半徑及離子的水化程度的不同而不同的。3) 離子濃度和數(shù)量因子

7、。3. 陽(yáng)離子專性吸附的機(jī)理過(guò)渡金屬離子與鐵、鋁、錳等的氧化物表面羥基作用，生成表面絡(luò)合。4. 陰離子專性吸附-指陰離子進(jìn)入粘土礦物或氧化物表面的金屬原子的配位殼中，與配位殼中的羥基或水合基重新配位，并直接通過(guò)共價(jià)鍵或配位鍵結(jié)合在固體的表面。這種吸附發(fā)生在膠體雙電層的內(nèi)層，也稱為配位體交換吸附。5. 幾種吸附類型的區(qū)別金屬陽(yáng)離子非專性吸附專性吸附吸附時(shí)表面電荷符號(hào)-+ 0 -吸附發(fā)生的位置外層內(nèi)層陽(yáng)離子所起的作用反離子平衡表面剩余配位價(jià)鍵被吸附離子與表面的距離至少一個(gè)水分子層直接與配位鍵和吸附時(shí)PhZPCZPC對(duì)表面電荷的影響無(wú)使表面電和符號(hào)逆轉(zhuǎn)吸附作用力靜電引力配位鍵、共價(jià)鍵吸附反應(yīng)性質(zhì)可逆

8、不可逆與CEC關(guān)系最大時(shí)為CEC無(wú)關(guān)吸附機(jī)理離子交換反應(yīng)配位，內(nèi)層交換水解6.陰離子的幾種吸附類型1) 靜電吸附：土壤膠體表面帶正電荷引起的，土壤中鐵、鋁、錳氧化物，高嶺石邊沿和表面羥基，有機(jī)膠體的帶正電荷基團(tuán)可發(fā)生。pH有影響。2) 負(fù)吸附：指電解質(zhì)溶液加入土壤后陰離子濃度相對(duì)增大的現(xiàn)象。3) 專性吸附(Specific Adsorption)指陰離子進(jìn)入粘土礦物或氧化物表面的金屬原子的配位殼中，與配位殼中的羥基或水合基重新配位，并直接通過(guò)共價(jià)鍵或配位鍵結(jié)合在固體的表面。因其發(fā)生在膠體雙電層的內(nèi)層，也稱為配位體交換吸附。 五、酸度1. 活性酸(soil active acidity)-土壤活

9、性酸是自由擴(kuò)散于土壤溶液中的氫離子濃度直接反應(yīng)出來(lái)的酸度。 2. 潛性酸(soil potential acidity)土壤潛性酸是由于土壤膠粒上吸附著氫離子和鋁離子所造成的顯出酸性，所以它是土壤酸的潛在來(lái)源。3. 土壤膠體上吸附的氫、鋁離子所反映的潛性酸量，可用交換性酸度和水解酸度表示。1) 交換性酸度(soil exchangeable acidity)-當(dāng)用中性鹽溶液如1mol Kcl或0.06mol BaCl溶液(pH=7)浸提土壤時(shí),土壤膠體表面吸附的鋁離子與氫離子的大部分均被浸提劑的陽(yáng)離子交換而進(jìn)入溶液，用標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定,根據(jù)消耗的堿量換算,為交換性氫與交換性鋁的總量,即為交換性酸量

10、(包括活性酸)。以厘摩爾（）/千克）為單位，它是土壤酸度的數(shù)量指標(biāo)。 2) 水解性酸度(soil hydrolytic acidity)-用弱酸強(qiáng)堿的鹽類溶液（常用的為pH8.2的1mol NaOAc溶液）浸提, 再以NaOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定浸出液,根據(jù)所消耗的NaOH的用量換算為土壤酸量。這樣測(cè)得的潛性酸的量稱之為土壤的水解性酸。 4. 酸度對(duì)土壤肥力和生長(zhǎng)的影響1) 植物適宜的酸堿度，植物對(duì)土壤酸堿性的要求，是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果。大多數(shù)植物適宜生長(zhǎng)在中性至微堿性土壤上。2) 土壤pH與土壤微生物活性，土壤細(xì)菌和放線菌，如硝化細(xì)菌、固氮菌和纖維分解菌等，均適于中性和微堿性環(huán)境，pH<5.5的

11、強(qiáng)酸性土壤中，其活性明顯下降。真菌可在所有pH范圍內(nèi)活動(dòng)，在強(qiáng)酸性土壤中以真菌占優(yōu)勢(shì)。3) 土壤酸堿性對(duì)養(yǎng)分有效性的影響，土壤酸堿性是土壤的重要化學(xué)性質(zhì)，對(duì)土壤微生物的活性、對(duì)礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)分解起重要作用，影響土壤養(yǎng)分元素的釋放、固定和遷移等。土壤pH6.5左右時(shí)，各種營(yíng)養(yǎng)元素的有效度都較高，并適宜多數(shù)作物的生長(zhǎng)。pH在微酸性、中性、堿性土壤中，氮、硫、鉀的有效度高。pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH<5時(shí)，因土壤中的活性鐵、鋁增加，易形成磷酸鐵、鋁沉淀。而在pH>7時(shí)，則易產(chǎn)生磷酸鈣沉淀，磷的有效性降低。在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿土壤中，有效性鈣和鎂的含量低，在pH6.58.5的土壤中，

12、有效度較高。鐵、錳、銅、鋅等微量元素有效度，在酸性和強(qiáng)酸性土壤中高；在pH>7的土壤中，活性鐵、錳、銅、鋅離子明顯下降，并常常出現(xiàn)鐵、錳離子的供應(yīng)不足。在強(qiáng)酸性土壤中，鉬的有效度低。pH>6時(shí),其有效度增加。硼的有效度與pH關(guān)系較復(fù)雜,在強(qiáng)酸性土壤和pH7.08.5的石灰性土壤中,有效度均較低,在pH6.07.0和在pH>8.5的堿性土壤中,有效度較高。4) 土壤酸堿性和氧化還原狀況與有毒物質(zhì)的積累，強(qiáng)酸性土壤的鋁、錳脅迫與毒害。在pH<5.5強(qiáng)酸性土壤中，礦物結(jié)構(gòu)中和有機(jī)絡(luò)合態(tài)錳鋁等均易被活化，交換性鋁可占陽(yáng)離子交換量的90%以上，且易產(chǎn)生游離鋁離子。當(dāng)游離的鋁離子達(dá)

13、0.2C mol/kg土?xí)r，就可使農(nóng)作物受害。大田作物幼苗期對(duì)鋁極為敏感。六、根際土壤主要化學(xué)特征1）與本體的pH值相比，甚至可以相差兩個(gè)值，吸收銨態(tài)氮的植物導(dǎo)致土壤根系酸化，吸收硝態(tài)氮的植物則相反2）微生物較多，氧化還原電位偏低3）有機(jī)質(zhì)較多，CEC較高4）養(yǎng)分濃度：根據(jù)根際土壤中某種特定離子在本體土壤溶液中的濃度、離子向根表遷移的速率及植物對(duì)離子的吸收速率的不同，可以低于、高于或近似于本體土壤。七、土壤重金屬污染特點(diǎn)及防治1. 土壤重金屬污染特點(diǎn)-4.5kg/dm3以上的金屬元素。環(huán)境科學(xué)中主要指生物毒性大的汞、鎘、鉛、鉻、砷，以及攝入量超過(guò)某一閾值時(shí)也具有相當(dāng)毒性的鐵、銅、鋅、錳、鎳等。1) 豐度小，具空間分異；2) 來(lái)源廣，主要是采礦、冶煉、石油等；3) 過(guò)渡元素，價(jià)態(tài)可變，活性和毒性可變；4) 不能被微生物降解；5) 在人體內(nèi)積累。2. 土壤重金屬污染的防治1