1.3.3土壤化学性质-2在线视频

同学们大家好

这一部分我们来探讨

土壤化学性质中的土壤酸碱性

土壤氧化还原特性以及土壤的缓冲性

首先我们来看土壤的酸碱性

土壤酸碱性与土壤的固相组成

和吸附性能有密切关系

对植物生长和土壤生产力

及土壤污染与净化均有较大影响

土壤酸碱性

我们经常以土壤pH值来进行表示

土壤pH值对植物和微生物所需养分元素的有效性

有显著影响

当pH值大于7的时候

微量金属元素锌、铁等溶解度降低

植物和微生物的有效养分就会降低

而当pH值小于5.0-5.5的时候

铝、锰及众多重金属的溶解度会提高

可能会产生生物毒性

而更极端的pH值则预示着土壤中

将可能出现特殊的离子和矿物

土壤酸度主要分为两部分

第一部分是土壤活性酸

主要以土壤溶液中游离的氢离子表示

也就是我们说的pH值

中性土壤的pH值一般为6.6-7.4

我国土壤pH值的范围相对较宽

主要分布在4-9之间

地理位置上来说

长江以南的土壤为酸性和强酸性

长江以北则以中性或碱性为主

少数则可能是强碱性

另外一部分是土壤潜性酸

是土壤胶体上吸附的氢离子或铝离子

以1000g烘干土中氢离子的摩尔数来表示

主要分为代换性酸和水解性酸

代换性酸指的是以过量中性盐溶液

与土壤胶体发生交换作用

可以代换出的酸量

而水解性酸则是

以过量强碱弱酸盐浸提土壤

胶体上的氢离子或铝离子释放到

土壤溶液中所表现出的酸性

我们再来看土壤酸的来源

一是土壤中氢离子的来源

包括二氧化碳

土壤有机酸或者一些生理酸性肥料

如硫酸铵

另外我们要注意气候对土壤酸化的影响

气候会造成盐基离子的淋失

如多雨潮湿地带盐基淋失的较多

氢离子取代盐基离子会产生土壤酸化

而东北、西北等降雨量较少的地区

其盐基就会积累

土壤多为石灰性

碱性或中性

我们再来看土壤潜性酸也就是铝离子的来源

其主要来源于黏土矿物中的铝

在酸性条件下的释放

我们再来看土壤的碱度

碱性土壤的碱性物质主要是

钙、镁、钠的碳酸盐和重碳酸盐

以及胶体表面吸附的交换性钠

形成碱性反应的主要机理

是碱性物质的水解反应

如碳酸钙的水解

碳酸钠的水解及交换性钠的水解等

土壤碱度也可以以土壤溶液

或者水浸液的pH值来表示

土壤交换性钠的饱和度

也就是土壤碱化度的计算方法

就可以交换性钠的含量

占总的阳离子交换量

也就是CEC的比例来进行计算

我们再来看土壤酸碱度的影响因素

主要有以下几个方面

首先气候：温度高

降雨量多的地区

风化淋溶较强

盐基易淋失

容易形成酸性的自然土壤

而半干旱或干旱地区的自然土壤

其盐基淋溶少

土壤水分蒸发量大

下层盐基物质容易随毛管水的上升

聚集在土壤上层

使土壤具有石灰性反应

第二个影响土壤酸碱度的重要因素是地形

在同一气候区内高坡地形部位的土壤

其淋溶作用较强

pH值就比地势低的地方更低

而干旱及半干旱地区的洼地

因为承纳流入的盐碱成分较多

加之地下水矿化度高

又接近地面

因此土壤会经常呈碱性

下面我们来看母质

酸性的母质，如砂岩、花岗岩等

常较碱性的母质所形成土壤的pH值更低一些

另外植被如针叶林的灰分组成中

盐基成分比阔叶林少

因此发育针叶林下的土壤酸性一般会较强

另外我们还特别要注意人类活动

如人类耕作

会对土壤酸碱度产生影响

如施肥、排灌等

施用石灰

草木灰等碱性肥料

可能会中和土壤酸度，而长期施用

刚才我们提到的硫酸铵等生理酸性肥料

可能会导致土壤变酸

下面我们来看土壤酸碱性的环境生态意义

土壤酸碱性对土壤微生物活性

矿物质和有机质的分解等都会起到重要的作用

可以通过对土壤中进行的各项

化学反应的干预

来影响组份和污染物的电荷特性

如沉淀-溶解

吸附-解吸以及配位-解离平衡等

从而改变污染物的毒性

另外土壤酸碱性还可通过土壤微生物活性

来改变污染物毒性

土壤中大多数金属元素在酸性条件下

以游离态或水化离子态存在，毒性较大

而在中、碱性条件下则容易发生沉淀

毒性大大降低

土壤酸碱性显著影响一些含氧酸根阴离子

如铬、砷等的含氧酸根阴离子

在土壤溶液中的形态

从而影响其吸附、沉淀等性能

我们再来看土壤酸碱性对有机污染物的影响

其对有机污染物在土壤中的积累

转化

降解等等产生影响和制约

如有机氯农药在酸性条件下稳定，不易降解

在强碱性条件下则容易加速降解

五氯酚在中性及碱性土壤环境中呈离子态

而在酸性条件下则容易被土壤吸附和降解

有机磷和氨基甲酸酯农药

虽然大部分在碱性环境中易于水解

但地亚农等则更易发生酸性水解反应

下面我们来看土壤的氧化还原性

我们说土壤中的氧化还原反应

在干湿交替时进行的最为频繁

其次是有机物质的氧化和生物机体的活动

土壤氧化还原反应会影响土壤形成过程中

物质的转化、迁移以及土壤剖面的发育

会控制土壤中元素的形态和有效性

制约土壤环境中某些污染物的形态

转化和归宿

土壤氧化还原体系

主要是指土壤具有氧化还原性的原因

在于土壤中多种氧化还原物质是共存的

土壤气体中的氧和高价金属离子是氧化剂

而土壤有机物及其在厌氧条件下形成的

分解产物和低价金属离子则是还原剂

因此就形成土壤环境中的氧化还原体系

下面我们来看土壤氧化还原体系的

重要的表征指标即土壤氧化还原电位

Eh影响因素众多

包括土壤通气性

微生物活动、易分解有机质的含量

植物根系的代谢作用

土壤的pH值等等

Eh可以作为确定土壤中有机物

和无机物可能发生氧化还原反应

环境行为的一个判断依据

总体上通气良好

水分含量低的土壤Eh较高

是典型的氧化性环境

反之渍水土壤Eh值较低

是典型的还原性环境

下面我们来看土壤氧化性和还原性的

环境生态意义

对有机污染物而言

干湿交替对厌氧、好氧细菌的增殖

均比较有利

比单纯的还原或氧化条件

更有利于农药的降解

但是有一些农药如有机氯农药

则大多在还原环境下能够加速代谢

对土壤重金属而言

其大多数是亲硫元素

在厌氧还原条件下

易生成难溶的硫化物

从而降低其毒害

当土壤转为氧化状态

如干旱度增加时

难溶硫化物逐渐会氧化成易溶的硫酸盐

从而使生物毒性增加

下面我们再来简单分析一下土壤的缓冲性

土壤是典型的缓冲体系

而缓冲体系的本义

是指体系抵抗pH值变化的能力

对土壤缓冲体系而言

其一开始也是指的土壤抵抗pH值变化的能力

进而外延成土壤抵抗其它离子变化的能力

现在我们也把土壤抵抗进入

其中污染物变化的能力归为其缓冲体系的一部分

我们说土壤缓冲体系是土壤环境特有的

与土壤组成直接相关的

对土壤净化

土壤污染控制等具有重要贡献的

物理和化学以及生物化学过程

我们下面简单比较一下不同类型土壤的缓冲能力

总体而言

由于其吸附性和其它物理化学性质的差异

腐殖质土的缓冲能力是最强的

黏土次之

而砂土的缓冲能力是最弱的

这是这一部分的内容

谢谢大家