Soil solution is defined as the soil interstitial water,its solutes and dissolved gases.
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孔隙中充满空气 porous media
环境化学第四章
有机质5%左右
Dynamic Nature of Soil
Ideal
Too Dry
Too Wet
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Water
4
Mineral
Organic
Air
环境化学第四章
气相 gases
Soil air、CO2、O2、N2、H2S、CH4等
土壤 soil
液相 liquids 固相 solid
water salts
Soil solution
inorganic
minerals
Soil
Environmental Chemistry
第第四四章章
土土1 壤壤环环环境化境境学第四化章化学学
土壤学(Soil Science)
土壤圈（学）(Pedosphere)
土壤圈(PEDOSPHERE)
特征：1.永恒的物质循环与能量交换
2.最活、最富生命力的圈层
3.对环境的交互作用（净化-污染） 4.记忆块与基因库 5. 时空变化
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化学结 构式
[AlO6]-9
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环境化学第四章
铝氧八面体片 ctahedral sheet
公用上下两层氧原子形成片
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环境化学第四章
粒径小于2µm， 阳离子代换量较 多，富含钾，属 2：1型晶格，两 晶层之间通过K 离子相连，膨胀 性小，可发生同 晶取代，但不明 显
蒙脱石
伊利石
高岭石
晶架结构
2:1
2:1
1:1
晶层间连接键 分子引力
钾键
氢键
大小（μ） 0.01~1.0（小） 0.1~2.0（中） 0.1~5.0（大)
类、硅酸盐类（占岩浆岩质量的80％以上）。
z 次生矿物 secondary minerals
¾ 由原生矿物经化学风化形成。 ¾ 化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。 ¾ 分为三类：简单盐类——原生矿物化学风化的最终产物
三氧化物——硅酸盐矿物彻底风化后的产物 次生铝硅酸盐类——伊利石、蒙脱石、高岭石
代表OH群
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环境化学第四章
单位晶层
内表面 （无）
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高岭石
瞧：氢键在这里
（牢固） 不易发生同晶取代
外表面
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环境化学第四章
蒙脱石 montmorillonite
[O3 Si2 O2 OHAl2OH O2 Si2 O3] 蒙脱石类结晶
硅氧片 水铝片 硅氧片
organic
Humus及植物残体
microorganisms
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环境化学第四章
根须
土粒上的吸附水 土粒 土壤空隙
被水饱和的土壤
排入地下水
固、液、气相结构图（自S. F. Manahan，1984 ）
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环境化学第四章
¾淋溶（leaching ）：是指污染物随渗透水在土壤中沿土壤垂直剖
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环境化学第四章
硅氧四面体 tetrahedra
化学结构式
[SiO4]-4
中0心.3孔2埃
Si0.39埃
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环境化学第四章
硅氧四面体片 tetrahedral sheet
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公用底角氧原子
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环境化学第四章
铝氧八面体 octahedra
中心孔径0.58埃 Al离子半径0.57埃
原生矿物
磷酸盐类 氧化物类 硫化物类 硅酸盐类
土壤矿物质
次生矿物
简单盐类
三氧化物
次生铝硅 酸盐类
伊利石 高岭石 蒙脱石
primary minerals
¾ 岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改变。 ¾ 主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。 ¾ 土壤中1-0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。 ¾ 四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物
面向下的运动，是污染物在水—土壤颗粒之间吸附—解吸或分配的 一种综合行为。
¾淋溶层：是指由于淋溶作用使物质下移所经过的土层，也可称过
滤层，是土壤中生物最活跃的一层，有机质大部分在这一层。
¾
¾最大淋溶深度：评价污染物淋溶性能的指标，是指土层中污染物
的残留浓度为500ppb时，污染物所能达到的最大深度。
粒径小于1µm，阳
粒径0.1-5.0µm，
离子代换量极高，
膨胀性小，阳离
它所吸收的水份植
子代换量低，属1：
物难以利用，属2： 1型晶格，晶层之
1型晶格，晶层之
间由氢键连接，
间主要靠弱的分子
甚为紧密，极少
间力连接，晶层连
发生同晶取代
接不紧，水分子易
进入，极易发生同
晶取代
结构与性质
之间的关系
同晶取代：当硅酸盐粘土矿物形成时，晶格内的组成离
子，常被另一种大小相近、电荷符号相同的离子所取
代，取代后的晶体构造并未改变。
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环境化学第四章
高岭石 kaolinite
0.72nm C轴
铝氧八 面体层
硅氧四 面体层
6(OH)
4Al 4O+2(OH) 4Si 6O
B轴
[O3 Si2 O2 OHAl2 (OH)3]
硅氧片
水铝片 高岭石类结晶构造示意图
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环境化学第四章
第一节 土壤的组成和性质
一、土壤的组成
土壤是指地球陆地表面具有一定肥力且能生长植物的疏松表 层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产 物质。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。
矿物质 90%以上 有机质 1.0~10%
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土壤中的水分 及其水溶物 （包括气体）
构造示意图
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环境化学第四章
弱的分子间力 极易发生同晶取代
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环境化学第四章
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伊利石类 结晶构造示意图
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环境化学第四章
K+ 能发生同晶取代
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环境化学第四章
三大类次生硅酸盐矿物区别
性质
次生层状硅酸盐矿物
¾土壤的机械组成（mechanical composition) ：土壤是由粗细不
等的土壤颗粒物组成的，这种粗细不等的土粒按不同比例组合称为
土壤的机械组成，又称为土壤质地（soil texture）。
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环境化学第四章
瞧！ 颗粒大小多么不匀
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环境化学第四章
1、土壤矿物质