田海军环境学概论第四章土壤环境

田海军环境学概论田海军环境学概论第四章土壤环境主要内容:土壤的组成和性质土壤污染重金属对土壤的污染化学农药对土壤的污染土壤污染的防治土壤退化及其控制田海军环境学概论基本概念和问题土壤是地球陆地表面具有肥力的能够生长植物的疏松表层。土壤环境问题：一是由于人类大规模的生产、生活等活动，改变了影响土壤发育的生态环境，使土壤本身受到破坏。二是大规模现代农业生产的实现，大量使用化肥、农药、杀虫剂等，使土壤遭受到不同程度的污染。田海军环境学概论第一节土壤的组成和性质section1Soilcompositionandproperties主要内容:1.掌握土壤的组成2.掌握土壤结构的概念田海军环境学概论一、土壤的组成土壤是环境中特有的组成部分，是位于陆地表面呈连续分布，具有肥力并能生长植物的疏松层，它是一个复杂的物质体系。它的组成包括固相(矿物质、有机质)、液相(土壤水分或溶液)和气相(土壤空气)等三相物质四种成分有机地组合在一起构成的一种特殊物质。按容积计，在较理想的土壤中矿物质约占38％—45％，有机质约占5％—12％，土壤孔隙约占50％，土壤水分和空气存在于土壤孔隙内，三相之间亦经常变动而相互消长。按重量计矿物质可占固相部分的90％—95％以上，有机质约占1％—10％左右。土壤物质组成总的看来，大多是以矿物质为主的物质体系。田海军环境学概论（一）土壤矿物质1、原生矿物：是直接来源于岩石受到不同程度的物理风化作用的碎屑，其结晶构造没有改变。包括硅酸盐类、氧化物类、硫化物类和磷酸盐类四大类。田海军环境学概论2、次生矿物：岩石风化和成土过程中新生成的矿物。包括伊利石、蒙脱石、高岭石等。次生矿物多数是土壤矿物质中最细小的部分（粒径＜0.001mm），具有胶体特征，所以又称之为粘土矿物。它影响着土壤许多重要的物理、化学性质，如吸收性、膨胀收缩性、粘着性强吸附能力，是土壤颗粒中最活跃的部分。田海军环境学概论3、土壤矿物质的机械组成：土壤中的矿物质由岩石风化和成土过程中形成的不同大小的矿物颗粒（或土粒）组成的，它们的直径差异很大（从几微米到几厘米）。大颗粒常由岩石、矿物碎屑或原生矿物组成，细颗粒主要由次生矿物所组成。田海军环境学概论（二）土壤有机质进入土壤中的有机物质包括植物、动物及微生物等死亡残体，经分解转化逐渐形成有机质，即腐殖质，成为土壤的组成部分，它与矿物质一起共同构成了土壤的固相部分。土壤腐殖质是土壤有机质的主要部分，约占有机质总量的50-65%。其中主要包括胡敏酸、富里酸等。土壤有机质的含量并不高，一般仅占百分之几，高者也不过是10%左右。田海军环境学概论（三）土壤空气土壤空气的容量就是土壤固、液、气三相中气相所占的容积百分数，土壤液相与气相均以土壤孔隙为其存在与活动场所。土壤空气的主要成分同大气一样，为N2、O2、CO2及水汽。田海军环境学概论（四）土壤溶液土壤的水分是土壤三相（固、液、气）中的要素。它把土壤、大气中的植物养分溶解组成营养溶液，输送到植物根部。因此土壤水是植物吸收养料的主要媒介。由于土壤溶液参加水的循环，所以土壤溶液的组成是经常变动的，当把养料输送到植物体后，水在叶部经蒸腾作用蒸发到大气中，参加水分的循环。田海军环境学概论（五）土壤生物土壤动物可分为土壤微生物和土壤动物两类：1、土壤微生物是指土壤中肉眼无法分辨的活有机体。包括细菌、放线菌、真菌和藻类等类群。田海军环境学概论2、土壤动物指土壤中无细胞壁的活有机体。主要是无脊椎动物，包括环节动物、节肢动物、软体动物、线形动物和原生动物。田海军环境学概论土壤生物的具体功能有：1、分解有机物质，直接参与碳、氮、硫和磷等元素的生物循环，使植物需要的营养元素从有机质中释放出来，重新供植物利用；2、参与腐殖质的合成和分解作用；田海军环境学概论3、某些微生物具有固定空气中氮，溶解土壤中难溶性磷和分解含钾矿物等的能力，从而改善土壤中氮、磷、钾的营养状况；4、土壤生物的生命活动产物（如生长剂激素等）能促进植物的生长；5、参与土壤中的氧化还原过程等。田海军环境学概论二、土壤的结构一般把土壤颗粒的空间排列方式及其稳定程度，空隙的分布和结合的状况称为土壤的结构。1、土壤结构体的类型似立方体结构类型、似柱状结构类型、似片状结构类型。田海军环境学概论2、土壤结构体的形成其形成途径：（1）土壤颗粒通过凝聚形成复粒；复粒再通过有机质等胶结物质的作用进一步形成团聚体，从而形成土壤结构。（2）土壤颗粒直接通过有机质等胶结物质的作用形成团聚体。田海军环境学概论（3）致密的土壤通过植物的根系活动、干湿交替和冻融交替等外应力的作用而崩解形成团聚体。田海军环境学概论3、土壤结构体的基本指标（1）土粒密度：以实体考虑，不计空隙时，土壤的单位体积的质量（以克/立方厘米表示）。（2）土壤密度：单位体积的土壤质量（以克/立方厘米表示）。田海军环境学概论（3）土壤孔隙度：通过土粒密度和土壤密度二者之差得出的土壤中孔隙的含量状况。具体算式如下：土壤总孔隙度（%）=（土粒密度－土壤密度）×100/土壤比重田海军环境学概论4、土层（1）覆盖层（A0）：林地下的此层由地面上的枯枝落叶所构成。（2）淋溶层（A）：这一层发生水溶性物质向下淋溶作用。淋溶层中生物活动最为强烈，进行强烈的有机物质的转化和积累作用，形成一个颜色较暗，一般具有粒状或团粒状结构的层次。田海军环境学概论（3）淀积层（B）：因该层常淀积着自上层淋溶下来的物质，所以称为淀积层。（4）母质层（C）：它是岩石风化物的残积物或运积物，未受成土作用的影响。耕作土的土层包括：耕作层、犁底层、心土层和底土层。田海军环境学概论三、土壤的性质（一）土壤的物理性质1、土壤孔隙土壤孔隙分为无效孔隙、毛管孔隙和通气孔隙。2、土壤质地是指土壤颗粒的粗细程度，即砂、粉砂和粘粒的相对比例。田海军环境学概论（二）土壤胶体及土壤吸收交换性土壤胶体是土壤中颗粒直径小于1微米或2微米的微细固体颗粒，是由矿物质微粒、腐殖质、铝、铁、锰、硅和含水氧化物组成。田海军环境学概论土壤胶体的性质：带电荷：一方面由于表面基团解离或吸附离子而带电荷；另一方面，胶体内部的电荷不平衡表现出来的表面电荷。吸附作用：由于其颗粒细小，所以表面积大，产生吸附作用。田海军环境学概论1、土壤胶体的种类（1）无机胶体主要是细颗粒的粘土微粒，包括粘土矿物中的高岭石、伊利石等以及铁、铝、锰水合氧化物。（2）有机胶体主要是腐殖质和生物活动的产物，它是高分子有机物，具有极大的表面积，吸附作用强。田海军环境学概论（3）有机-无机复合体是由土壤中一部分矿物胶体和腐殖质胶体结合在一起所形成的。这种胶体的特点是比表面减少；形成稳定的团粒结构，能改善水、肥、气、热的状况。田海军环境学概论2、土壤胶体的吸附作用（1）机械吸附：土壤胶体能把大于孔隙的物质阻留，小于孔隙的颗粒也能阻留在土壤中。机械吸附对不溶性颗粒物的作用最为明显。（2）物理吸附：是指土壤胶体颗粒对分子态物质的吸附作用。（3）物理-化学吸附：是指土壤胶体对土壤溶液中离子态物质的保蓄作用。田海军环境学概论（三）土壤酸碱性和土壤缓冲性首先，它影响养分的有效性。其次，土壤酸碱性影响金属元素的固定、释放和淋洗。最后，土壤酸碱性还影响土壤中微生物的活性。田海军环境学概论1、土壤酸碱性的产生(1)土壤酸性的产生主要有以下几个途径：首先，植物根系活动以及土壤中有机质的分解产生的有机酸和大量的二氧化碳，以及某些微生物产生的矿质酸，都是土壤溶液中氢离子的来源；田海军环境学概论其次，当土壤胶体上吸附的氢离子达到一定的数量后，粘粒矿物的晶格遭到破坏，使粘粒矿物中的铝被溶解出来，溶液中出现了活性铝，水解后释放出氢离子；第三，胶体上吸附的氢离子和铝离子被其他阳离子代换到溶液中而使土壤成酸性。田海军环境学概论(2)土壤碱性的产生土壤碱性主要来自土壤中大量存在的碱金属，如钾、钠、钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐的水解。田海军环境学概论2、土壤酸碱性的表示土壤酸碱性的主要指标是PH值，PH越小，表示土壤的酸性越强，碱性越弱。大部分土壤的PH值在4.5-9.5之间，其中6.5-7.5为中性。田海军环境学概论3、土壤的缓冲性指土壤抵制PH值改变的能力，或土壤抵制土壤溶液中离子浓度改变的一种特性。田海军环境学概论（四）土壤的氧化还原性1、影响土壤中营养元素的状态和有效性。2、影响元素离子的价态、从而影响其迁移、转化。田海军环境学概论第二节土壤污染section2soilpollution主要内容掌握土壤污染和土壤净化的概念；了解土壤污染的危害；掌握污染物在土壤中迁移转化的规律；田海军环境学概论一、土壤污染与土壤净化1、土壤污染:土壤污染就是人为因素有意或无意地将对人类本身和其他生命体有害的物质施加到土壤中，使其某种成分的含量超过土壤自净能力或者明显高于土壤环境基准，并引起土壤环境质量恶化的现象。田海军环境学概论田海军环境学概论2、土壤净化土壤的自净作用是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化，活性、毒性降低的过程。田海军环境学概论3、土壤污染的危害（1）土壤污染导致严重的直接经济损失；（2）土壤污染导致食物品质不断下降；（3）土壤污染危害人体健康；（4）土壤污染导致其他环境问题。田海军环境学概论4、中国土壤污染的特点（1）隐蔽性和滞后性；（2）累积性；（3）不可逆转性；（4）土壤污染很难治理。田海军环境学概论二、土壤污染源土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染源是指自然界自行向环境排放的有害物质或造成有害影响的场所。人为污染源是指人类活动所形成的污染源。田海军环境学概论（一)工业污染源一般直接由工业“三废”引起的土壤污染仅限于工业区周围数千米、数十千米范围内。工业，“三废”引起的大面积土壤污染往往是间接的，或由于以废渣形式作为肥料施人农田，或用污水灌溉等多种形式，经长期作用使污染物在土壤中积累而造成污染。田海军环境学概论(二)农业污染农业生产本身产生的污染和污染物包括：化学农药、除草剂等的使用范围不断扩大，数量和品种不断增加。在喷洒农药时，有一半直接落于土壤表面，一部分则通过作物落叶、降雨最后再归人土壤，经常使用农药是土壤中农药残留的主要来源。牲畜排出的废物长期以来被看成是土壤肥料的主要来源，对农业增产起了重要作用。但这些废物，有时除能传播疾病引起公共卫生问题外，还会产生严重的水体污染问题。田海军环境学概论(三)生物污染源人粪尿是农业生产重要的肥料来源。生活污水和被污染的河水等均含有致病的各种病原菌和寄生虫等，用这种未经处理的肥源施于土壤，会使土壤发生严重的生物污染。此外，在自然条件下，也有时会造成土壤污染，例如，强烈地火山喷发，含有重金属或放射性元素的矿床附近地区的土壤，由于这些矿床的风化分解作用，也可使附近土壤遭受污染。田海军环境学概论三、土壤污染物质土壤污染物质指的是进入土壤中并影响土壤正常作用的物质，即会改变土壤的成分、降低农作物的数量或质量，有害于人体健康的那些物质。按污染物性质大致分为如下几类：田海军环境学概论(一)有机物类污染土壤的有机物，主要是化学农药、除草剂等。例如有机氯类，包括六六六、DDT、艾氏剂、狄氏剂等；有机磷类，包括马拉硫磷、对硫磷、敌敌畏等；氨基甲酸酯类，有的为杀虫剂，有的为除草剂；苯氧羧酸类，如2，4—D、2，4，5—T等除草剂。工业“三废”中的有机污染物，较常见的有酚、油类、多氯联苯、苯并芘等有机化合物。这类合成有机污染物通过不同途径进入土壤后，除一部分发挥作用之外，另一部分因其较稳定不易分解而在土壤中累积，造成土壤污染。田海军环境学概论(二)重金属污染物重金属是通过以下几条途径进入土壤的：由于使用含重金属的废水进行灌溉；随着含重金属的粉尘落人土壤中；使用含重金属的废渣作为肥料；使用含重金属的农药制剂等。常见的一些重金属污染物包括汞、镉、铅、铜、锌、镍、砷等。因为重金属不能为土壤微生物所分解，而且可为生物所富集。因此土壤一旦被重金属污染，是较难与彻底消除的，可对环境形成潜在的威胁。