盐碱化土壤污染土壤沙漠化课件.ppt

1、第四章第四章 土壤环境化学（一）土壤环境化学（一）Chapter 4.Soil Environmental Chemistry 简简 介介 土壤又是保护环境的重要净化剂。土壤又是保护环境的重要净化剂。土壤是处于岩石圈最外面的一层疏土壤是处于岩石圈最外面的一层疏松部分，具有支持植物和微生物生长松部分，具有支持植物和微生物生长繁殖的能力，称作繁殖的能力，称作土壤圈土壤圈。土壤是农业生产的基础。土壤是农业生产的基础。两个重要两个重要的功能的功能 o 土壤酸化、盐碱化、土壤酸化、盐碱化、土壤污染土壤污染o 土壤沙漠化（石漠化）土壤沙漠化（石漠化）o 陆地植被破坏陆地植被破坏o 水土流失水土流失全球范围

2、的土壤环境问题全球范围的土壤环境问题 我国的沙漠和沙漠化土地已达我国的沙漠和沙漠化土地已达153.3万万km2，占全国土地面积的，占全国土地面积的15.9%，其中沙漠，其中沙漠化土地达化土地达33.4万万km2。上世纪。上世纪80年代后沙漠年代后沙漠化面积扩大了一倍，沙漠化地区主要集中化面积扩大了一倍，沙漠化地区主要集中在西部、华北和内蒙东部的一条连续的弧在西部、华北和内蒙东部的一条连续的弧形地带。卫星云图上发现，中国西部风沙形地带。卫星云图上发现，中国西部风沙线正大举向东入侵。线正大举向东入侵。绿色卡片绿色卡片 在沙漠化的过程中人为破坏的因素是最大的，在沙漠化的过程中人为破坏的因素是最大的，

3、由于不适当的开荒造成了内蒙、黑龙江、吉林、由于不适当的开荒造成了内蒙、黑龙江、吉林、宁夏等地区沙漠化面积达宁夏等地区沙漠化面积达2.642.64万万kmkm2 2。同样由于天。同样由于天然植被的破坏，新疆、内蒙、甘肃等土地沙漠化然植被的破坏，新疆、内蒙、甘肃等土地沙漠化的面积达的面积达2.262.26万万kmkm2 2。原来著名的科尔沁草原和额。原来著名的科尔沁草原和额尔多斯草原不得不更名为科尔沁沙地和毛乌素沙尔多斯草原不得不更名为科尔沁沙地和毛乌素沙地。地。绿色卡片绿色卡片 在沙漠化过程中水土流失也很严重，在沙漠化过程中水土流失也很严重，目前我国水土流失的面积已达目前我国水土流失的面积已达1

4、50万万km2，每年土壤流失量达，每年土壤流失量达50亿吨，养分亿吨，养分流失量相当于四、五千吨化肥。流失量相当于四、五千吨化肥。绿色卡片绿色卡片o土壤盐碱化面积扩大，我国盐碱化土壤土壤盐碱化面积扩大，我国盐碱化土壤面积达面积达100万平方公里左右；万平方公里左右；o土壤污染物质来源广泛，包括城市废水土壤污染物质来源广泛，包括城市废水和固体废弃物；农药和化肥；生物残体和固体废弃物；农药和化肥；生物残体和排泄物；大气沉降物等。和排泄物；大气沉降物等。摘自摘自环境污染与控制环境污染与控制化学工业出版社化学工业出版社绿色卡片绿色卡片第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质土壤固相土壤固相 土壤

5、气相土壤气相(35%V)土壤液相土壤液相土壤矿物质土壤矿物质 (90%以上以上)土壤有机质土壤有机质 (1-10%)原生矿物原生矿物次生矿物次生矿物Whoever saves one life,Saves the entire world土壤的层次结构土壤的层次结构图图4-2 自然土壤的综合剖面图自然土壤的综合剖面图(南京大学等合编，南京大学等合编，1980)A00A0A1A2A3B1B2B3CCCSGD土土壤壤层层覆盖层覆盖层(A0)淋溶层淋溶层(A)淀积层淀积层(B)母质层母质层(C)基岩基岩(D)疏松的枯枝落叶层，未经分解疏松的枯枝落叶层，未经分解暗色半分解有机质层暗色半分解有机质层暗色

6、的腐殖层暗色的腐殖层灰白色的灰化层灰白色的灰化层向向B层过渡层，多似层过渡层，多似A层层向向A层过渡层，多似层过渡层，多似B层层棕色至红棕色的淀积层棕色至红棕色的淀积层向向C层过渡层层过渡层CaCO3聚集层聚集层CaSO4聚集层聚集层潜育层潜育层(灰粘层灰粘层)可能出现的特殊层次可能出现的特殊层次一、土壤组成一、土壤组成 1土壤矿物质土壤矿物质 成土母质的风化成土母质的风化-土壤的形成土壤的形成 原生矿物原生矿物 土壤中原先存在的岩石颗粒，受到不同土壤中原先存在的岩石颗粒，受到不同程度物理风化后形成的硅酸盐（长石、云母、程度物理风化后形成的硅酸盐（长石、云母、辉石等），氧化物（辉石等），氧化物

7、（SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3），硫化物），硫化物，磷酸盐等。，磷酸盐等。化学组成没有改变。化学组成没有改变。次生矿物：次生矿物：由原生矿物化学风化后形成，具有胶由原生矿物化学风化后形成，具有胶体性质，为无机胶体或粘粒，可分为：体性质，为无机胶体或粘粒，可分为：简单盐类简单盐类 水合氧化物水合氧化物 伊利石伊利石蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石次生铝硅酸盐次生铝硅酸盐次生铝硅酸盐粘土矿物的类型和性质次生铝硅酸盐粘土矿物的类型和性质硅四面体硅四面体 次生铝硅酸盐粘土矿物的类型和性质次生铝硅酸盐粘土矿物的类型和性质铝八面体铝八面体 伊利石的特点伊利石的特点 两层间通过两层间通过K K离子相离

8、子相连，晶层距离不易改变，连，晶层距离不易改变，膨胀性小。晶格中铝硅离膨胀性小。晶格中铝硅离子可发生同晶取代，但不子可发生同晶取代，但不显著。显著。同晶取代同晶取代 蒙脱石的特点蒙脱石的特点 八面体片中，部分八面体片中，部分Mg取代取代Al而使层片带负电，而使层片带负电，多余电荷由层间阳离子中多余电荷由层间阳离子中和。水化时膨胀严重。和。水化时膨胀严重。高岭石的特点：高岭石的特点：四面体片与八面体片通过共用氧原子结合成一四面体片与八面体片通过共用氧原子结合成一个晶片，晶片间以氢键相连，水化时基本不膨胀。个晶片，晶片间以氢键相连，水化时基本不膨胀。2 2土壤有机质土壤有机质 土壤有机质是土壤有机

9、质是土壤形成的主要标志，土土壤形成的主要标志，土壤肥力的表现，土壤中含碳有机物的总称壤肥力的表现，土壤中含碳有机物的总称(Soil Organic Matter，SOM)，包括：，包括：活体活体（根系、土壤中的生物）（根系、土壤中的生物）细菌、藻类和原生动物等细菌、藻类和原生动物等 非活体非活体 非腐殖质非腐殖质（动植物残体、蛋白质、糖（动植物残体、蛋白质、糖类、纤维素、树脂、有机磷、有机氮、有类、纤维素、树脂、有机磷、有机氮、有机酸等，约占机酸等，约占10%）腐殖质腐殖质（土壤中特有的有机物，由植（土壤中特有的有机物，由植物经微生物降解转化而成，不属于有机化物经微生物降解转化而成，不属于有机

10、化学中现有的任何一类，占学中现有的任何一类，占85-90%）不同生态系统下土壤有机质的含量不同生态系统下土壤有机质的含量0 0101020203030404050506060热带雨林热带雨林温带森林温带森林热带草原热带草原温带草原温带草原苔原冻土地带苔原冻土地带沙漠灌木沙漠灌木岩石，沙漠岩石，沙漠耕作土壤耕作土壤沼泽沼泽0 0100100200200300300400400500500600600700700800800净初级生产力(Mg C/ha y)植物生物量(Mg C/ha)SOM(Mg C/ha)3 3土壤水分土壤水分 o土壤溶质包括：无机胶体、有机胶体、土壤溶质包括：无机胶体、有机胶

11、体、无机盐类、有机化合物、配合物、溶解无机盐类、有机化合物、配合物、溶解气体。气体。o土壤水分的意义：土壤水分的意义：土壤水分既是植物营土壤水分既是植物营养物的来源，也是污染物向其他圈层迁养物的来源，也是污染物向其他圈层迁移的媒介。移的媒介。土壤水分存在的形式：土壤水分存在的形式：土壤颗粒表面有很强的粘附力，土壤颗粒表面有很强的粘附力，土壤颗粒吸附的水分称土壤颗粒吸附的水分称吸着水吸着水，几乎，几乎不移动，不被植物吸收。外层的膜状不移动，不被植物吸收。外层的膜状水称水称内聚水内聚水或毛细管水，是植物生长或毛细管水，是植物生长的主要水源。的主要水源。4 4土壤空气土壤空气 特性：特性：有还原性气

12、体（有还原性气体（H2S、NH3、CH4）等存在。）等存在。O2少，少，CO2多，有机质腐烂分解；多，有机质腐烂分解；不连续性，存在于土粒间隙之间；不连续性，存在于土粒间隙之间；湿度更高；湿度更高；大气大气 土壤土壤 O2 21%(v/v)15%CO2 0.03%几几%颗粒名称颗粒名称 粒径粒径mm石块石块 10石砾石砾 粗砾粗砾 103 细砾细砾 31砂粒砂粒 粗砂粒粗砂粒 10.25 细砂粒细砂粒 0.250.05表表4-1 我国土粒分级标准我国土粒分级标准二、二、土壤的粒级分组与质地分组土壤的粒级分组与质地分组1.1.土壤矿物质的粒级划分土壤矿物质的粒级划分颗粒名称颗粒名称 粒径粒径mm

13、粉粒粉粒 粗粉粒粗粉粒 0.050.01 细粉粒细粉粒 0.010.005粘粒粘粒 粗粘粒粗粘粒 0.0050.001 细粘粒细粘粒 0.0012.2.各粒级的主要矿物成分和理化特性各粒级的主要矿物成分和理化特性 土土 粒粒主要成分主要成分 粒粒 径径 肥力特征肥力特征石块和石砾石块和石砾岩石碎块岩石碎块mm水和养分易流失水和养分易流失 砂砂 砾砾原生矿物原生矿物.mm透气性好、保肥能力弱透气性好、保肥能力弱 粘粘 粒粒次生矿物次生矿物0.001mm透气性差、保肥能力强透气性差、保肥能力强 粉粉 粒粒 混合体混合体.mm透气性较好、保肥能力较好透气性较好、保肥能力较好3.3.土壤质地分类和主要特性土壤质地分类和主要特性