搜索
第四章土壤环境化学一、名词解释1、土壤环境背景值：是指在不受或很少受人类活动影响和不受或很少受现代工业污染与破坏的情况下，土壤原来固定有的化学组成和结构特征。2、原生矿物与次生矿物：地壳中最先存在的，经风化作用后任然遗留在土壤中的一类矿物，其原有的化学组成和晶体结构均未改变。主要的原生矿物有：石英、长石类、云母类、辉石、角闪石、橄榄石、方解石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等；在土壤的形成过程中，由原生矿物转化形成的新矿物，统称次生矿物。包括各种简单的盐类（碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐和氯化物）、游离硅酸、三氧化物（R2O3•XH2O）；次生铝硅酸盐（蒙脱石、伊利石、高岭石）等。或原生矿物是指各种岩石受到不同程度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原有的化学组成和结晶构造均未改变。次生矿物是在岩石或矿石形成之后，其中的矿物遭受化学变化而改造成的新生矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物。3、活性酸度：土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，通常用pH表示。活性酸度的来源主要是CO2溶于水形成的碳酸和有机物质分解产生的有机酸，以及土壤中矿物质氧化产生的无机酸，还有施用的无机肥料中残留的无机酸，如硝酸、硫酸和磷酸等。此外，由于大气污染形成的大气酸沉降，也会使土壤酸化，所以它也是土壤活性酸度的一个重要来源。潜性酸度：土壤潜性酸度是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+的反映。当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度，其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。活性酸度与潜性酸度的关系：活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体是H+和Al3+的贮存库，潜性酸度则是活性酸度的贮备，土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多，二者的比例，在砂土中约为1000；在有机质丰富的粘土中则可高达1×104—1×105。4、土壤环境容量：土壤环境容量又称土壤负载容量，是一定土壤环境单元在一定时限内遵循环境质量标准，既维持土壤生态系统的正常结构与功能，保证农产品的生物学产量与质量，又不使环境系统污染超过土壤环境所能容纳污染物的最大负荷量。5、土壤阳离子交换量CationExchangeCapacity(CEC)：在一定pH值(=7)时，每千克土壤中所含有的全部交换性阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、H+、Al3+等)的厘摩尔数。常用单位：cmol(+)/kg土、国际单位：mmol/kg土6、盐基饱和度：致酸离子与盐基离子：土壤盐基饱和度BaseSaturation(BS)：土壤胶体上的交换性盐基离子占全部交换性阳离子(总量)的百分比。酸基离子(致酸离子)：H+、Al3+盐基离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+等土壤盐基饱和度(BS)真正反映土壤有效(速效)养分含量的大小，是改良土壤的重要依据之一。盐基饱和度是指土壤吸附交换性盐基总量的程度。土壤吸附性阳离子，根据其解吸后的化学特性可区分为致酸的非盐基离子（如氢和铝离子）与非致酸的盐基离子（如钙、镁、钠等）两大类。当土壤胶体所吸附的阳离子基本上属于盐基离子时，称为盐基饱和土壤，呈中性、碱性、强碱性反应；反之，当非盐基离子占相当大比例时，称为盐基不饱和土壤，呈酸性或强酸性反应。土壤盐基饱和度以土壤的交换性盐基总量占土壤阳离子代换量的百分比表示。盐基饱和度的大小，可用作施用石灰或磷灰石改良土壤的依据。二、简答题1、简述土壤的基本组成。土壤是由固体、液体和气体三类物质组成的。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系，互相制约，为作物提供必需的生活条件，是土壤肥力的物质基础。2、土壤的吸附性能与那些因素有关？影响土壤吸附能力的因素主要有以下几个方面。(1)土壤胶体的类型：一般：有机胶体蛭石蒙脱石伊利石绿泥石高岭石。但有物质对土壤的吸附具有选择性，如高岭石对除草剂2，4-D的吸附能力要高于蒙脱石，杀草快和白草枯可被黏土矿物强烈吸附，而有机胶体对它们的吸附能力较弱。(2)胶体的阳离子组成土壤胶体的阳离子组成，对物质的吸附交换也有影响。如钠饱和的蛭石对农药的吸附能力比钙饱和的要大。钾离子可将吸附在蛭石上的杀草快代换出98％，而吸附在蒙脱石上的杀草快，仅能被代换出44％。(3)被吸附物质本身的化学性质可直接影响土壤对它的吸附作用。如：离子的价态、离子的水华半径、有机物的分子结构、物质的溶解性等。(4)土壤pH值影响土壤的吸附。如：在不同酸碱度条件下农药解离成阳离子或有机阴离子，而被带负电荷或带正电荷的土壤胶体所吸附。重金属在高pH条件下易被吸附。3、影响阳离子交换能力的重要因素有哪些？（1）离子的价数：阳离子与土壤胶粒之间的相互引力是静电作用造成的，因此说阳离子的电荷愈多，它的交换能力就愈强。（2）离子半径的大小：对于同价离子来说，因为离子半径越小，分布在离子表面单位面积的电场强度越大，因此静电引力也大。4、土壤的氧化还原电位受那些因素影响？答：土壤氧化还原电位的高低，取决于土壤溶液中氧化态和还原态物质的相对浓度，一般采用铂电极和饱和甘汞电极电位差法进行测定。影响土壤氧化还原电位的主要因素有：（1）土壤通气性。（2）土壤水分状况。（3）植物根系的代谢作用。（4）土壤中易分解的有机质含量。旱地土壤的正常Eh为200～750mV，若大于750mV，则土壤完全处于氧化状态，有机质消耗过快，有些养料由此丧失有效性，应灌水适当降低Eh。若小于200mV，则表明土壤水分过多，通气不良，应排水或松土以提高其Eh值。水田土壤Eh变动较大，在淹水期间Eh值可低至-150mV，甚至更低；在排水晒田期间，土壤通气性改善，Eh可增至500mV以上。一般地，稻田适宜的Eh值200～400mV之间，若Eh经常在180mV以下或低于100mV，则水稻分蘖或生长发育受阻。若长期处于-100mV以下，水稻会严重受害甚至死亡，此时应及时排水晒田以提高其Eh值。5、土壤重金属污染的特性？答：土壤重金属污染的特点1.普遍性随着工业生产的发展,重金属污染日趋普遍,几乎威胁着每个国家。2.隐蔽性土壤重金属污染由于其无色无味,很难被人的感觉器官察觉。一般需要通过植物进入食物链后，到一定程度进才反映出来。3.不可逆性由于重金属在土壤中积累到一定程度时，便引起土壤结构和功能的变化，且由于重金属很难降解。因此，一旦污染很难恢复原状。4.巨大的危害性土壤重金属不仅可以影响作物的生长发育,而且可以积累在作物的可食部分而造成中毒。更重要的是它是一种潜在的二次污染源，它可以通过径流、入渗而污染地表水与地下水，也可以通过风蚀而使污染面积进一步扩大，对生物体具有巨大的危害性。土壤重金属污染特点,防治方法（简答题）重金属污染的主要特点：污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解，并可能通过食物链不断地在生物体内富集，甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物，对食物链中某些生物产生毒害，或最终在人体内蓄积而危害健康。治理方法及特点：包括工程治理、生物治理、化学治理及农业治理方法。工程治理效果彻底、稳定，但实施复杂、治理费用高、易引起土壤肥力下降；生物治理实施简便、投资少，对环境破坏小，但是治理效果不理想；化学方法治理效果和费用都适中，但容易再度活化；农业治理方法易操作、费用低，但是周期长、效果不显著。综上，根据不同的污染项目特点及对治理效果、周期及经费要求，应选择最适宜的治理方法.化学稳定化治理的方法往往存在不能确保治理效果长期稳定性的问题，但目前比较受关注的分子键合修复技术可以很好解决这一问题，它将成为一种集治理效果好、费用低和治理周期短为一体的优选治理方法6、土壤污染的特性（较大气、水体污染而言）。由于土壤污染具有隐蔽性、潜伏性和长期性，其严重后果通过食物给动物和人类健康造成危害，因而不易被人们察觉;土壤污染具有累积性，污染物质在土壤中不容易迁移、扩散和稀释，因此容易在土壤中不断积累而超标，同时也使土壤污染具有很强的地域性;土壤污染具有不可逆转性，重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解;土壤污染很难治理，积累在污染土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净化作用来消除，其他治理技术可能见效较慢。因此，治理污染土壤通常成本较高，治理周期较长。三、论述题1、影响重金属在土壤-植物体系迁移转化的因素。（1）土壤的理化形状（土壤酸碱性、土壤质地、土壤有机质、土壤氧化还原电位）；（2）重金属的种类、存在形态、浓度；（3）植物的种类、不同生长、发育期；（4）种植模式，施肥方式与种类；（5）复合污染。论述重金属污染的特点及重金属在土壤—植物体系中转移的影响因素。重金属污染的特点：1）、重金属不能被微生物发生降解，长期存在于环境中，但可以发生形态上的变化，并在不同环境圈层中发生迁移；2）、重金属很容易被水中的悬浮物吸附，沉淀进入沉积物中，并在沉积物和水溶液之间形成平衡；3）、重金属可以被生物蓄积并通过食物富集放大，而达到相当高的浓度，并通过食物链传递进入人体；4）、某些重金属有可能在微生物作用下转化为金属有机化合物，产生更大的毒性。5）、环境有微量浓度的重金属即可产生毒性效应，重金属进入人体后，能够和生理高分子物质如蛋白质和酶等结合使其失去活性，也可能累积在人体的某些器官中，造成慢性累积性中毒。（4分）影响重金属在土壤－植物体系中迁移的影响因素：1）重金属本身的性质（重金属的类型、形态、溶解度）（3分）2）土壤的性质（土壤酸碱性、氧化还原电位、土壤质地、土壤有机质含量（2分）3)植物的类型及不同生长、发育期（1分）2、农药按其化学成分主要分为哪几类，其主要的环境、化学、生物学特性有哪些？1．无机农药无机农药是从天然矿物中获得的农药，包括无机杀虫剂、无机杀菌剂、无机除草剂，无机农药由于来自于自然，环境可溶性好，一般对人毒性较低，是目前大力提倡使用的农药，可在生产无公害食品、绿色食品、有机食品中使用。如石硫合剂、硫磺粉、波尔多液等，这些农药一般分子量较小，稳定性差一些，多数不宜和其他农药混用。2．生物农药生物农药是指利用生物自身或其代谢产物防治病虫害的产品，包括真菌、细菌、病毒、线虫等，以及它们的代谢产物，一般这些病菌专一性很强，只针对某一种或者某类病虫发挥作用，对人、畜无毒或毒性很小，也是目前大力提倡推广的农药，可在生产无公害食品、绿色食品、有机食品中使用。如白僵菌、苏云金杆菌、昆虫核型多角体病毒、阿维菌素等，这些生物农药在使用时，活菌农药不宜和杀菌剂以及含重金属的农药混合使用，喷洒尽量避免在阳光强烈时进行。3．有机农药有机农药包括天然有机农药和人工合成农药，天然有机农药是来于自然界的有机物，由于这类农药也来自于自然，环境可溶性好，一般对人、畜毒性较低，是目前大力提倡使用的农药，可在生产无公害食品、绿色食品、有机食品中使用。如园艺喷洒油、植物性农药等。人工合成农药也分为有机杀虫剂、有机杀螨剂、有机杀菌剂、有机除草剂、植物生长调节剂等。有机杀虫剂包括：有机磷类、有机氯类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、特异性杀虫剂等；有机杀螨剂包括专一性的含锡有机杀螨剂和不含锡的杀螨剂；有机杀菌剂包括：二硫代氨基甲酸酯类、酞酷亚氨类、苯并咪哩类、二甲酸亚胺类、有机磷类、苯基酰胺类、甾醇生物合成抑制剂等；有机除草剂包括：苯氧羧酸类、均三氮苯类、取代脲类、氨基甲酸酯类、酰胺类、苯甲酸类、二本醚类、二硝基苯胺类、有机磷类、磺酰脲类等。有机合成农药种类繁多，结构复杂，大都属于高分子化合物，酸碱度属中性居多，多数在强碱或强酸性条件下容易分解，有些可以现配现用、相互混合使用。3、土壤污染的防治措施有那些？土壤污染的防治包括二个方面：一是“防”，就是采取对策防止土壤污染；一是“治”，就是对已经污染的土壤进行改良、治理。1)控制