环境土壤学 第四章 土壤植物系统中的硒、氟和碘及其环境行为
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环 境 化 学 (第四章 土壤环境化学)
土壤胶体微粒带负电荷，表面可吸附
阳离子，可与土壤溶液中另一些阳离子 发生交换。
2013-8-12
20
影响阳离子交换吸附的因素
阳离子 (电荷数,离子半径,水化程度) 土壤（胶体,颗粒, SiO2/R2O3、pH等）
不同土壤的阳离子交换量不同：
不同种类的胶体的阳离子交换量顺序
有机胶体 >蒙脱石 > 水化云母 > 高 岭土 > 水合氧化铁、铝
活体（根系、土壤中的生物）：
细菌、藻类和原生动物等
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2．土壤有机质
非活体
非腐殖质（动植物残体、蛋白质、糖 类、纤维素、树脂、有机磷、有机氮、有 机酸等，约占10%）。
腐殖质（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 学中现有的任何一类，占85-90%）。
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高岭石
P204-205
[Al4Si4O10(OH)8] 是风化程度极高 的矿物。
特点：粒径较大，为0.1－5.0μ m ，膨胀性小，阳离子代换量也低，极 少发生同晶取代。透水性好但保肥能 力低。
请比较三类土壤矿物质的特性！
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2．土壤有机质
土壤有机质是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(Soil Organic Matter，SOM)， 包括：
p215
有些学者认为酸性土壤中单独存在 的Al3+也起缓冲作用，酸性土壤（pH<5） 中Al(H2O)63+ 与碱作用，当加入碱使土 壤溶液中OH- 继续增加时，Al3+ 周围水 分子继续离解H+中和OH-，使土壤pH不 致发生大的变化。
石大环境化学讲义04土壤环境化学
第四章土壤环境化学第一节本节内容要点：土壤环境化学的研究历史、研究热点和研究现状等。
1）研究简史早在19世纪中叶，英国学者J.T.Way和wes发现了土壤中阴离子的交换作用，开创了土壤中元素化学行为研究的新领域。
到本世纪三四十年代，对土壤胶体进行系列专门研究，并开始应用X 射线进行黏土矿物分析。
10多年后，R.K.Schofield提出了土壤矿物中同晶置换引起的永久负电荷和在酸性条件下质子化的水合氧化物带有正电荷等理论，自此，对土壤的离子吸附机理才有了明确的认识。
50年代起，随着对络合物化学和氧化还原过程的研究，人们对土壤中有机物与金属离子络合物还原作用，Fe、Mn、As、Cr等元素价态变化与pH、pE及有机质的关系等有了新的认识，进一步推动了金属，尤其是重金属的形态及其转化条件的研究。
以上这些研究为现代土壤污染化学的发展奠定了理论基础。
土壤污染化学的发展相对较晚。
70年代前后土壤污染化学的研究重点为重金属元素的污染研究；到80年代，主要研究目标转移到有机物、酸雨和稀土元素等问题上。
在金属及类金属元素的研究中，人们最关注的是硒、铅和铝等的行为；研究内容也更集中于化学物质在土壤中的转化、降解等行为及元素的形态等。
2）研究热点当前，土壤污染化学的主要研究领域如下：(1) 土壤中有毒有机污染物的降解与转化等环境行为的研究；(2) 金属存在形态及其转化过程的研究；(3) 污染物在土壤固/液界面的相互作用研究；(4) 稀土元素在土壤环境中的归宿及其生态效应研究；(5) 土壤中温室气体的释放、吸收与传输研究；(6) 土壤污染的化学与生物修复。
3）我国研究现状自70年代以来，我国在土壤污染化学方面也开展了大量研究工作，取得了可喜的进展。
70年代中期，我国对以DDT和六六六为代表的有机氯农药在粮、棉、油、烟草等主要作物区的污染状况开展了广泛的调查研究，揭示了当时我国有机氯农药污染的普遍性和某些地区污染的严重性，为农药的更新换代提供了科学依据。
环境学概论第四章
7/14/2015
（一）土壤污染：土壤污染：污染物质进入土壤， 其他概念 （二）土壤净化 ：土壤本身通过吸附、分解、迁移、 其数量和速度，超过了土壤净化作用的速度，导致土 转化，而使土壤污染的浓度降低而消失的过程。 土壤背景值（土壤本底值）：是指未受或尽少受人 壤自然正常功能的失调，土壤质量的下降，并最终影 二、土壤污染源
4
第二节 土壤环境污染
一、土壤污染和土壤净化
净化途径： 类活动，特别是人为污染影响的土壤化学元素的自然 响到人类的健康。 自然污染源：如火山喷发，含有重金属或放射性元素的矿 1．由于土壤中含有各种各样的微生物和土壤动物， 含量。 三、土壤污染物质 床附近地区的土壤。 对外界进入土壤中的各种物质都能被分解转化。 土壤环境容量：在人类生存和自然生态不知受害的 土壤污染特点： 四、土壤污染的发生类型 2．由于土壤中存在有复杂的有机和无机胶体体系， 前提下，土壤环境所能容纳的污染物的最大负荷量。 • 隐蔽性和潜伏性 人为污染源： 工矿企业废水和城市生活污水的直接排放； 通过吸附、解吸、代换等过程，对外界进入土壤中的各 • 次生盐渍化：由于人类不合理的农业措施而发生的 不可逆性和长期性 （一）工业污染源：浓度较高，短时间内即可引起土壤、 （一）水体污染型 种物质起着“蓄积作用”，使污染物发生形态变化。 盐渍化，称次生盐渍化。 作物危害。（废渣作为肥料施入农田、污水灌溉） 污水灌溉，使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原 沉降和降水而降落地面。污染物（二氧化硫、氮氧化物和 （二）大气污染型 3．土壤是绿色植物生长的基地，通过植物的吸收作 （二）农业污染：化学农药、除草剂、牲畜废物等。 体的污染。水污染型的污染特点是沿河流或干支渠呈枝 颗粒物等）集中在土壤表层，引起土壤酸化等多种污染。 用，土壤中的污染物质起着转化和转移的作用。 污染程度与化肥、农药的数量、种类、利用方式及耕 （三）生物污染源：人粪尿、生活污水等。 形片状分布。 （三）农业污染型 特点是以大气污染源为中心呈环状或带状分布，长轴沿主 作制度等有关。 风向伸长。其污染的面积、程度和扩散的距离，取决于污 主要是工矿企业排出的尾矿废渣、污泥和城市垃圾在 （四）固体废弃物污染型 染物质的种类、性质、排放量、排放形式及风力大小等。 地表堆放或处置过程中通过扩散、降水淋滤等直接或 本节结束
（一）土壤污染：土壤污染：污染物质进入土壤， 其他概念 （二）土壤净化 ：土壤本身通过吸附、分解、迁移、 其数量和速度，超过了土壤净化作用的速度，导致土 转化，而使土壤污染的浓度降低而消失的过程。 土壤背景值（土壤本底值）：是指未受或尽少受人 壤自然正常功能的失调，土壤质量的下降，并最终影 二、土壤污染源
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第二节 土壤环境污染
一、土壤污染和土壤净化
净化途径： 类活动，特别是人为污染影响的土壤化学元素的自然 响到人类的健康。 自然污染源：如火山喷发，含有重金属或放射性元素的矿 1．由于土壤中含有各种各样的微生物和土壤动物， 含量。 三、土壤污染物质 床附近地区的土壤。 对外界进入土壤中的各种物质都能被分解转化。 土壤环境容量：在人类生存和自然生态不知受害的 土壤污染特点： 四、土壤污染的发生类型 2．由于土壤中存在有复杂的有机和无机胶体体系， 前提下，土壤环境所能容纳的污染物的最大负荷量。 • 隐蔽性和潜伏性 人为污染源： 工矿企业废水和城市生活污水的直接排放； 通过吸附、解吸、代换等过程，对外界进入土壤中的各 • 次生盐渍化：由于人类不合理的农业措施而发生的 不可逆性和长期性 （一）工业污染源：浓度较高，短时间内即可引起土壤、 （一）水体污染型 种物质起着“蓄积作用”，使污染物发生形态变化。 盐渍化，称次生盐渍化。 作物危害。（废渣作为肥料施入农田、污水灌溉） 污水灌溉，使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原 沉降和降水而降落地面。污染物（二氧化硫、氮氧化物和 （二）大气污染型 3．土壤是绿色植物生长的基地，通过植物的吸收作 （二）农业污染：化学农药、除草剂、牲畜废物等。 体的污染。水污染型的污染特点是沿河流或干支渠呈枝 颗粒物等）集中在土壤表层，引起土壤酸化等多种污染。 用，土壤中的污染物质起着转化和转移的作用。 污染程度与化肥、农药的数量、种类、利用方式及耕 （三）生物污染源：人粪尿、生活污水等。 形片状分布。 （三）农业污染型 特点是以大气污染源为中心呈环状或带状分布，长轴沿主 作制度等有关。 风向伸长。其污染的面积、程度和扩散的距离，取决于污 主要是工矿企业排出的尾矿废渣、污泥和城市垃圾在 （四）固体废弃物污染型 染物质的种类、性质、排放量、排放形式及风力大小等。 地表堆放或处置过程中通过扩散、降水淋滤等直接或 本节结束
环 境 化 学 (第四章 土壤环境化学-第二节)
生成的甲基汞具有亲脂性，能在生物体内 积累富集，其毒性比无机汞大100倍。烷基汞 中只有甲基、乙基和丙基汞为水俣病的致病性 物质。
铅(Pb)
可溶态的含量很低，主要以Pb(OH)2、 PbCO3、PbSO4铅的难溶盐形式存在。
Pb2+可以置换黏土矿物上的Ca2+，在 土壤中很少移动。
植物吸收主要在根部，大气中的铅 可通过叶面上的气孔进入植物体内， 如蓟类植物能从大气中被动吸附高浓 度的铅，现已确定作为铅污染的指示 作物。
三、重金属在土壤－植物体系中的迁移及其机制
1．土壤－植物体系
土壤-植物体系具有转化储存太阳能为 生物化学能的功能，而微量重金属是土 壤中植物生长酶的催化剂；
又是一个强的“活过滤器”，当有机 体密度高时，生命活力旺盛，可以经过 化学降解和生物代谢过程分解许多污染 物；
微量重金属可以促进土壤中许多物质的 生物化学转化，但土壤受重金属污染负荷 超过它所承受的容量时，生物产量会受到 影响。 因此，土壤-植物系统通过一系列物理 化学或生物代谢过程对污染物进行吸附、 交换、沉淀或降解作用，使污染物分解或 去毒，从而净化和保护了环境。
铬（Cr)
以含铬废水（物）进入土壤，常以三价形式 存在，90%以上被土壤固定，难以迁移。 土壤胶体强烈吸附三价铬，随pH的升高吸附 能力增强。 土壤对Cr(VI)的吸附固定能力低，约8.5-36.2% ，进入土壤的Cr(VI)在土壤有机质的作用下很容易 还原成三价。
另一方面，在 pH 6.5 - 8.5 MnO2 起催 化作用，三价铬也可以氧化成 Cr(VI)： 4Cr(OH)2+ + 3O2 + 2H2O → 4CrO42- + 12H+
主动迁移
第四篇土壤环境化学52页PPT文档
14
第一章 土壤的组成与性质
2、土壤的次生矿物
土壤中次生矿物可分为：简单盐类、三氧化物类和次生铝硅 酸盐类。 (1)简单盐类
如 方 解 石 ( CaCO3)、 白 云 石 ( Ca、Mg（CO3）2)、 石 膏 (CaSO2·2H2O)等，是原生矿物化学风化的最终产物，结晶构造 都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤。 (2)三氧化物
如针铁矿(Fe2O3 H2O)、褐铁矿（2Fe2O3 3H2O）等，是硅 酸盐类矿物彻底风化的产物，常见于湿热的热带和亚热带地区的 土壤中，特别是基性岩(玄武岩、安山岩和石灰墙)上发育的土壤 中含量最多。
15
第一章 土壤的组成与性质
（3）次生硅酸盐类 由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成，是构成土壤粘粒的主
6
第四篇 土壤环境化学
土壤环境的质量
国家环境保护局于2019年制订和发布了《土壤质量环境标准》 GB15618一2019，其适用范围包括我国疆域内所有农田、蔬菜地、 茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤。
依据土壤应用功能、保护目标和主要性质，将土壤质量划分 为三级： 一级标准
适用于I类土壤区，包括国家规定的自然保护区(原有背景重 金属含量高的除外)、集中生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保 护地区的土壤。土壤质量应基本上保持自然背景水平。
10
第一章 土壤的组成与性质
11
第一章 土壤的组成与性质
土壤矿物质
按成因类型可将土壤矿物分为两类：原生矿物和次生矿物. 原生矿物
是各种岩石(主要趋岩浆岩)受到程度不同的物理风化而未经 化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变. 次生矿物
大多数是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组 成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。
第一章 土壤的组成与性质
2、土壤的次生矿物
土壤中次生矿物可分为：简单盐类、三氧化物类和次生铝硅 酸盐类。 (1)简单盐类
如 方 解 石 ( CaCO3)、 白 云 石 ( Ca、Mg（CO3）2)、 石 膏 (CaSO2·2H2O)等，是原生矿物化学风化的最终产物，结晶构造 都较简单，常见于干早和半干旱地区的土壤。 (2)三氧化物
如针铁矿(Fe2O3 H2O)、褐铁矿（2Fe2O3 3H2O）等，是硅 酸盐类矿物彻底风化的产物，常见于湿热的热带和亚热带地区的 土壤中，特别是基性岩(玄武岩、安山岩和石灰墙)上发育的土壤 中含量最多。
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第一章 土壤的组成与性质
（3）次生硅酸盐类 由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成，是构成土壤粘粒的主
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第四篇 土壤环境化学
土壤环境的质量
国家环境保护局于2019年制订和发布了《土壤质量环境标准》 GB15618一2019，其适用范围包括我国疆域内所有农田、蔬菜地、 茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤。
依据土壤应用功能、保护目标和主要性质，将土壤质量划分 为三级： 一级标准
适用于I类土壤区，包括国家规定的自然保护区(原有背景重 金属含量高的除外)、集中生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保 护地区的土壤。土壤质量应基本上保持自然背景水平。
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第一章 土壤的组成与性质
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第一章 土壤的组成与性质
土壤矿物质
按成因类型可将土壤矿物分为两类：原生矿物和次生矿物. 原生矿物
是各种岩石(主要趋岩浆岩)受到程度不同的物理风化而未经 化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变. 次生矿物
大多数是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组 成和构造都有所改变而不同于原来的原生矿物。
(完整版)第四章土壤环境化学
当土壤胶体上吸附的 Na+、K+、Mg2+ (主要是 Na+ )等 离子的饱和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的 水解作用，结果在土壤溶液中产生 NaOH，使土壤呈碱性。
土壤胶体|-xNa+ + yH2O → 土壤胶体|-(x-y)Na+、yH+ + yNaOH
24
3、土壤的缓冲作用(Buffer Action of Soil )
27
▪ 土壤的氧化还原性质
土壤中有多种有机、无机物的氧化、还原过程。
土壤 E 与土壤通气状况的关系： ➢ 旱地通气好，游离氧占优势，E 较高，以氧化作用为主。 ➢ 水田通气差，游离氧很少，E 较低(甚至可以为负值)，以还 原作用为主。
28
▪ 土壤的自净作用
土壤有优越的自身更新能力－自净作用： ➢ 氧气氧化 ➢ 胶体吸附，配位 ➢ 微生物降解
可交换阳离子
致酸离子：Al3+、H+。 盐基离子：Ca2+、Mg2+ 、K+ 、Na+、NH4+ 等。
19
（2）土壤胶体的阴离子交换吸附
带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子交换。易被 吸附的阴离子是 PO43-、H2PO4-、HPO42- 等，与带正电荷的土壤胶体中 阳离子 Ca2+、Fe3+、Al3+ 等结合生成难溶性化合物而被强烈吸附。
土壤的自净作用决定于土壤的物质组成和其它性质， 也与污染物的种类和性质有关。
土壤的自净作用一般比较缓慢。
29
第二节 土壤的化学污染 2.1 土壤污染源和土壤污染物
▪ 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起 土壤质量恶化的现象即为土壤污染。 ▪ 土壤受到污染后，不仅会影响植物生长，同时会影响土壤 内部生物群的变化与物质的转化，即产生不良的生态效应。
土壤胶体|-xNa+ + yH2O → 土壤胶体|-(x-y)Na+、yH+ + yNaOH
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3、土壤的缓冲作用(Buffer Action of Soil )
27
▪ 土壤的氧化还原性质
土壤中有多种有机、无机物的氧化、还原过程。
土壤 E 与土壤通气状况的关系： ➢ 旱地通气好，游离氧占优势，E 较高，以氧化作用为主。 ➢ 水田通气差，游离氧很少，E 较低(甚至可以为负值)，以还 原作用为主。
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▪ 土壤的自净作用
土壤有优越的自身更新能力－自净作用： ➢ 氧气氧化 ➢ 胶体吸附，配位 ➢ 微生物降解
可交换阳离子
致酸离子：Al3+、H+。 盐基离子：Ca2+、Mg2+ 、K+ 、Na+、NH4+ 等。
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（2）土壤胶体的阴离子交换吸附
带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子交换。易被 吸附的阴离子是 PO43-、H2PO4-、HPO42- 等，与带正电荷的土壤胶体中 阳离子 Ca2+、Fe3+、Al3+ 等结合生成难溶性化合物而被强烈吸附。
土壤的自净作用决定于土壤的物质组成和其它性质， 也与污染物的种类和性质有关。
土壤的自净作用一般比较缓慢。
29
第二节 土壤的化学污染 2.1 土壤污染源和土壤污染物
▪ 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起 土壤质量恶化的现象即为土壤污染。 ▪ 土壤受到污染后，不仅会影响植物生长，同时会影响土壤 内部生物群的变化与物质的转化，即产生不良的生态效应。
环境土壤学1ppt课件
0.05 0.044
筛号
60 70 80 100 120 140 200 270 300 325
网目/英寸
61.7 72.5 85.5 101 120 143 200 270
323
筛孔和筛号对照说明
• (1) 筛孔直径是以方孔计算的； • (2) 筛号是美国标准号； • (3) 筛目是每英寸长度内的筛孔数(1英寸=25.40
43土壤背景值元素与人体健康的关系元素素过低的后果过高的后果汞汞未发现水俣病镉镉未发现痛痛病致癌致心血管病高血压肺肾损伤砷砷哺乳动物可能必需仔动物缺可致生长速度缓慢皮毛较粗细胞损伤及脾肥大皮肤癌肺癌血管末稍病皮肤角化病病铅铅目前仅发现鼠类必需可使鼠类患贫血症中枢神经损伤行走蹒跚红细胞氨氨基乙酸丙酸脱氢酶活性下降镍镍对于动物生长缓慢皮毛变粗繁殖力下降
4.3 土壤背景值
元素与人体健康的关系
元 过低的后果 素
过高的后果
汞 未发现
水俣病
镉 未发现
痛痛病、致癌、致心血管病、高血压、 肺肾损伤
砷 哺乳动物可能必需、仔动物缺可致 皮肤癌、肺癌、血管末稍病、皮肤角化 生长速度缓慢，皮毛较粗、细胞损 病 伤及脾肥大
铅 目前仅发现鼠类必需，可使鼠类患 中枢神经损伤，行走蹒跚，红细胞δ-氨
• 5. 原因未明地方病：克山病、大骨节病、趴子病、乌脚病 等。
我国地方病现状
• 上述各类地方病中，我国曾纳入重点地方病防治管理的有8 种，分别是血吸虫病（schistosomiasis)、克山病 （Keshan disease)、大骨节病（Kashin-Beck disease)、 碘缺乏病（iodinedeficiency disease)、地方性氟中毒 （endemic fluorosis)、地方性砷中毒（endemic arsenism)、鼠疫（plague)和布鲁氏菌病（burcellosis)。
筛号
60 70 80 100 120 140 200 270 300 325
网目/英寸
61.7 72.5 85.5 101 120 143 200 270
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筛孔和筛号对照说明
• (1) 筛孔直径是以方孔计算的； • (2) 筛号是美国标准号； • (3) 筛目是每英寸长度内的筛孔数(1英寸=25.40
43土壤背景值元素与人体健康的关系元素素过低的后果过高的后果汞汞未发现水俣病镉镉未发现痛痛病致癌致心血管病高血压肺肾损伤砷砷哺乳动物可能必需仔动物缺可致生长速度缓慢皮毛较粗细胞损伤及脾肥大皮肤癌肺癌血管末稍病皮肤角化病病铅铅目前仅发现鼠类必需可使鼠类患贫血症中枢神经损伤行走蹒跚红细胞氨氨基乙酸丙酸脱氢酶活性下降镍镍对于动物生长缓慢皮毛变粗繁殖力下降
4.3 土壤背景值
元素与人体健康的关系
元 过低的后果 素
过高的后果
汞 未发现
水俣病
镉 未发现
痛痛病、致癌、致心血管病、高血压、 肺肾损伤
砷 哺乳动物可能必需、仔动物缺可致 皮肤癌、肺癌、血管末稍病、皮肤角化 生长速度缓慢，皮毛较粗、细胞损 病 伤及脾肥大
铅 目前仅发现鼠类必需，可使鼠类患 中枢神经损伤，行走蹒跚，红细胞δ-氨
• 5. 原因未明地方病：克山病、大骨节病、趴子病、乌脚病 等。
我国地方病现状
• 上述各类地方病中，我国曾纳入重点地方病防治管理的有8 种，分别是血吸虫病（schistosomiasis)、克山病 （Keshan disease)、大骨节病（Kashin-Beck disease)、 碘缺乏病（iodinedeficiency disease)、地方性氟中毒 （endemic fluorosis)、地方性砷中毒（endemic arsenism)、鼠疫（plague)和布鲁氏菌病（burcellosis)。
环境化学第四章土壤环境化学PPT课件
(1)原生矿物 : 原生矿物主要有石英、长石类、云母类、辉石、角闪石、 橄榄石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等。其中前五种最常见。 石英最难风化 , 长石次之 , 辉石、角闪石、黑云母易风化。 岩石化学风化主要分为三个历程 , 即氧化、水解和酸性水解。
氧化 : 以橄榄石为例 , 其化学组成为 (Mg Fe)Si04, 其中 Fe(Ⅱ) 可以 氧化为 Fe(Ⅲ) 。
-
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可交换性阳离子有两类 : 一类是致酸离子 , 包括 H+ 和 Al3+;另一类是 盐基离子 , 包括 Ca2+ 、 Mg2+ 、 K+、 Na+ 、 NH4+ 等。
盐基饱和土壤：当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子 , 且已达到吸
附饱和时的土壤 , 称为盐基饱和土壤。当土壤胶体上吸附的阳离子有一
-
24
1.4土壤酸碱性
根据土壤的酸度可以将其划分为9 个等级 (如表4-8)。我国土壤的 pH 大多 在 4.5-8.5 范围内 , 并有由南向北 pH 值递增的规律性 , 长江( 北纬 33 。 )以 南的土壤多为酸性和强酸性 ; 长江以北的土壤多为中性或碱性 , 如华北、 西北的土壤大多含CaC03,pH 值一般在7.5-8.5 之间 , 少数强碱性土壤的 pH 值高达 10.5。
很少
冲积平原土壤 中
少
丰富
黄土中含量较 多
较丰富
-
16
1.2.3. 土壤质地分类及其特性
土壤质地：由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况 , 称为 土壤质地 ( 或土壤机械组成 ) 。
土壤质地分类标准：是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的。主 要有国际制 ( 如表 4-5) 、美国制和前苏联制。国际制和美国制均采用三 级分类法 , 即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒级的百分数 , 划分为砂土、壤 土、粘壤土和粘土四类十二级。
氧化 : 以橄榄石为例 , 其化学组成为 (Mg Fe)Si04, 其中 Fe(Ⅱ) 可以 氧化为 Fe(Ⅲ) 。
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可交换性阳离子有两类 : 一类是致酸离子 , 包括 H+ 和 Al3+;另一类是 盐基离子 , 包括 Ca2+ 、 Mg2+ 、 K+、 Na+ 、 NH4+ 等。
盐基饱和土壤：当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子 , 且已达到吸
附饱和时的土壤 , 称为盐基饱和土壤。当土壤胶体上吸附的阳离子有一
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1.4土壤酸碱性
根据土壤的酸度可以将其划分为9 个等级 (如表4-8)。我国土壤的 pH 大多 在 4.5-8.5 范围内 , 并有由南向北 pH 值递增的规律性 , 长江( 北纬 33 。 )以 南的土壤多为酸性和强酸性 ; 长江以北的土壤多为中性或碱性 , 如华北、 西北的土壤大多含CaC03,pH 值一般在7.5-8.5 之间 , 少数强碱性土壤的 pH 值高达 10.5。
很少
冲积平原土壤 中
少
丰富
黄土中含量较 多
较丰富
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1.2.3. 土壤质地分类及其特性
土壤质地：由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况 , 称为 土壤质地 ( 或土壤机械组成 ) 。
土壤质地分类标准：是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的。主 要有国际制 ( 如表 4-5) 、美国制和前苏联制。国际制和美国制均采用三 级分类法 , 即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒级的百分数 , 划分为砂土、壤 土、粘壤土和粘土四类十二级。
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土壤质地
土壤中硒的多寡亦与黏粒含量密切相关，土壤 质地越黏重，硒含量就越高，即细质地土壤含 硒多于粗质地土壤。
土壤有机质
有机质中硒含量显著高于其载体土壤的硒含量， 一般高出1－2个数量级。土壤有机质含量越高， 硒相应增加。
生物对硒的吸收和在土壤中富集作用较强，土 壤腐殖质对硒又有较强的吸附和配位反应能力， 因而反映至土壤中硒的含量上即为富有机质土 >粗质土>细质土>粗质土。
地壳中硒的平均含量在0.05～0.09mg/kg之间，世 界土壤含硒量为0.01～12mg/kg，中值为0.4mg/kg。 我国土壤（A）层硒范围在0.006～9.13mg/kg， 95%范围在0.047～0.993mg/kg之间，算术平均值为 0.290±0.255mg/kg。
不同土壤中的硒的含量不同
四、硒的健康效应及其调节
硒的健康效应
硒的毒害 硒污染的治理
硒的酶 硒是许多抗氧化酶的必需组分,特别是 谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的重要组分, 每1molGSH-Px含4g原子硒，在体内特异地 催化还原型谷胱甘肽,与过氧化物起氧化还 原反应,保护生物膜免受损害,维持细胞正常 功能。硒可与维生素E抗氧化作用相互补充。 2 增强免疫作用 硒几乎存在所有免疫细胞中,补硒可明 显提高机体免疫力。其机制可能是通过 GSH-Px和硫氧蛋白还原酶(TR)调节免疫细 胞的杀伤和保护作用。
影响土壤硒含量的因素
成土母质
土壤硒含量的因素受很多因素的影响，很大程 度上取决于成土母质的组成和性质，发育程度 低的土壤尤为如此。 研究表明自然土壤中硒的含量和母质中硒的含 量有极显著的相关性。（表4－3 ）
由于在白垩纪及其之前有广泛的火山活动贯穿 于大陆架，释放了同大量的硒，因此白垩纪年 代的岩石和侏罗纪砂岩、板岩、石灰岩、页岩 等发育的土壤硒的含量较高；其他火成岩中硒 的含量较低，由其发育形成的土壤常常缺硒， 而沉积岩形成的土壤，绝大部分硒的含量较高。 归纳起来，低硒母质有近代风沙沉积岩、黄土、 花岗岩、石英砂岩、砂岩、流纹岩等。
3 按连续分级浸提法分级
水溶态； 交换态； 有机结合态； 酸溶性铁锰氧化物结合态； 硫化物态； 硅酸盐结合态（残留态）。
P182
形态分级图
二、植物中的硒的含量
在土壤－植物系统中硒和硫有很大的相似 性。植物对硒酸根的吸收是通过硫酸根载 体来完成的，从植物特别是富硒植物中挥 发的含硒化合物（即二甲基二硒化物）， 是导致植物（例如黄芪属植物）硒逸出和 释放出难闻气味的原因。
土壤－植物系统中硒的行为特征
1) 酸性土壤和富含有机质的土壤中，硒化物和硒 －硫化物占优势，这些化合物迁移能力较弱，因 此较难被植物吸收利用。 2) 在排水良好的矿质土壤中，pH接近中性，硒主 要以亚硒酸盐形式存在，其碱性金属化合物是可 溶的，但亚硒酸铁是不溶的；此外，亚硒酸盐容 易被铁的氢氧化物和氧化物固定，因此仅有少量 硒被植物吸收利用。 3) 在碱性和氧化条件下的土壤，硒酸盐含量高， 易于溶解且不易被含铁氧化物固定，因此易于被 植物吸收利用。
（二）土壤及根际条件对硒行为的影响
不同的土壤中存在一定形态的硒； 条件的改变导致硒的有效性降低； 水稻等植物可以通过根和叶片挥发硒。
植物对硒的吸收与土壤温度和湿度有关。低硒土 壤中生长的植物，当温度高于20℃时比在较冷季 节（温度＜15℃）时可吸收更多的硒。降雨也可 能较大程度地影响草本植物对硒的吸收，在雨水 充足的地区，植物体内硒含量常常较低。
土壤中硒的形态
不同的分类方式
按价态的不同可分为元素态硒、硒化物、硒 酸盐、亚硒酸盐、有机态硒化物和挥发态硒 等; 若按操作定义，即按与土壤组分的结合方式 来划分，则包括吸附型、铝型、铁型、钙型; 该4种形态用用连续分级浸提法可细分为水 溶态、交换态、有机结合态、酸溶性铁锰氧 化物结合态、硫化物态、硅酸盐结合态（残 留态）。
第四章 硒、氟和碘 及其环境行为
主要内容
第一节 土壤-植物系统中的硒 第二节 土壤-植物系统中的氟 第三节 土壤-植物系统中的碘
第一节 土壤-植物系统中的硒
一、土壤中的硒 二、植物中的硒 三、土壤-植物系统中硒的迁移
1817年瑞典化学家Berzelius发现了元素硒。 由于硒具有一定的毒性，早在几百年前就 引起了人们的关注，但一直到20世纪30年代， 通过对高硒土壤中植物的分析后发现，生 长于其上的谷物和牧草含有大量的硒，从 而可引起动物的硒中毒，硒被视为剧毒元 素。
（二）其它来源的硒
大气沉降带来一定的硒，降水中的硒含量 范围为0.03-0.59μg/kg，一般为0.1-0.2μg/kg。 降水中的硒主要取决于当地下垫面的情况， 海洋输送的硒是微量的。 人类活动增加大气中硒的含量，在工业区 甚至出现硒污染的现象。 对于低硒地区可以土壤或叶面喷施亚硒酸 钠来补充硒。
成土过程
成土过程往往改变成土母质中硒的最初含量、 结合形态及其在土壤剖面中的分布。随着成土 过程的加深，母质对土壤的影响渐趋减弱。
硒在土壤剖面中的分异，受到生物富积、淋溶 与黏化作用的强烈影响。
土壤酸碱性影响硒存在的形态。
富铁铝化过程，常伴有硒的富积 ，富铝化程度 愈高，则硒含量愈多。 淋溶作用则导致土壤贫硒。土壤在淹水后渐渐 转化为还原条件，促使氧化铁等的还原并同时 释放出所含有的硒，从而导致无机硒溶解量增 加并随水下移至土壤底层。
尚不能证实硒对植物生长的必需性。
不同地区
从植物硒浓度的变化趋势来看，干旱地带 的植物硒水平高于湿润地带，这是因为在 亚热带、亚热带湿热的环境中，一方面淋 溶作用强烈，另一方面风化壳多为富含铁、 铝的黏粒矿物所组成，它们对硒有较强的 吸附能力。
近岸植物中的硒的含量较高，这与海洋浪 花飞溅到地表带来硒有关。
5 解毒作用
硒能拮抗重金属毒性，与金属有很强 的亲和力，在体内与重金属如汞、甲基汞、 镉及铅等结合形成金属硒蛋白复合物而解 毒，并使金属排出体外。动物试验还发现 硒可降低黄曲霉毒素B1急性损伤、减轻肝 中心小叶坏死的程度与死亡率。
缺硒的危害
人类与低硒有关的疾病包括循环系统的心 血管疾病、克山病；骨骼形成大骨节病； 消化系统的胃癌、肝癌、胰腺癌等；造血 系统的溶血性贫血、白血病等。
三、土壤－植物系统中硒的迁移
（一）土壤－植物系统中硒行为的一般特征
土壤中水溶态硒是最容易被植物吸收的有效性硒；硫化物 和硅酸盐态硒最不容易被植物吸收；交换态硒分布在土壤 固相最外层，虽然能被植物吸收，但受土壤条件限制；有 机态硒主要赋存在土壤腐殖质、胡敏酸和富啡酸中，胡敏 酸为高分子有机化合物，结构稳定，其结合态硒难以被植 物吸收利用；富啡酸结构比较简单，与其结合的硒容易矿 化分解成无机硒和低分子有机硒化合物（如硒－氨基酸）， 因此可以被植物吸收利用。酸溶性铁锰氧化物态硒主要为 铁、铝、锰氧化物及其水合物结合态硒，难以被植物吸收 利用。
3 保护心血管功能 许多调查发现，血硒高地区居民 心血管病发病率低；动物实验证实硒 对心肌纤维、小动脉及微血管结构及 功能有重要作用。在我国以心肌损害 为特征的克山病，缺硒是重要的发病 因素。
4 促进生长、保护视觉器官及抗肿瘤 已有实验表明，硒是生长与繁殖所必 需的营养素。缺硒可致生长迟缓。白内障者 及糖尿病性失明者补充硒后，视觉功能有明 显改善。流行病学调查发现，硒缺乏地区肿 瘤发病率明显较高。 硒可通过体内代谢产物，特别是甲基化 硒化合物抑制癌细胞生长，动物试验及流行 病学调查表明，硒有抗肿瘤作用，据研究， 胃癌发病与缺硒有关。对硒抗肿瘤作用，需 继续深入地进行研究。硒通过脱碘酶调节甲 状腺激素，影响全身的分解和合成代谢。
人们在研究毒性的过程中，却发现了硒的一些有 益的生物学功能，并于70年代证实了硒是谷胱甘 肽过氧化物酶（GSH－px）的活性成分，并随后 （1975年）提出了硒是有机体的一种保护性因子， 中国专家提出了用硒（Na2SeO3）预防和治疗克 山病的建议。1975年左右，硒被确认为是一种生 物必需的微量元素，对人和动物的抗氧化系统起 着关键作用。
2按与土壤组分的结合方式划分
1)吸附型硒 常用1mol/L氯化铵 溶液提取。这是 一种断键的、结合松弛的硒，一般占土壤全硒的6 ％～16％。 2)铝型硒 用0.5mol/L氟化铵溶液提取。是可提取 的与铝化合物结合的硒酸盐和亚硒酸盐，含量为 8～59mg/kg，一般占土壤全硒的10％～16％。 3)铁型硒 可用0.10mol/L NaOH溶液提取。指可 提取的与铁结合的硒酸盐和亚硒酸盐，含量一般 占土壤全硒的17％～42％。 4)钙型硒 用0.25mol/L 硫酸溶液提取。是与钙结 合的硒酸盐和亚硒酸盐。
1.按价态划分的硒的形态
1)元素态硒（Se0）：土壤中含量极低，很不活 泼，不溶于水，植物难以吸收。 2)硒化物（Se2-）：大多难溶于水。 3)硒酸盐（SeO42-）：可溶于水，能被植物吸收。 4)亚硒酸盐（SeO32-）：易溶于水，易为植物吸 收利用。 5)有机态硒化物：占相当大比例，是土壤有效 硒的主要来源。 6)挥发态硒：土壤微生物的作用，转化为气态 烷基化合物。
阿坝州大骨节病
硒的毒害
动物和人对硒的反应比较敏感，可分为高硒性 反应和低硒性反应和低硒性反应，以及因硒过 剩或不足引起的各种地方性疾病。 人和动物硒中毒有多种影响，可引起生殖力下 降、高畸胎率。高硒有致突变作用，导致癌症 发生。儿童硒中毒可使中枢神经和消化系统功 能紊乱，引起贫血等疾病。对于低硒反应，动 物较人更为敏感，在动物的低硒反应中，以白 肌病的分布最广，危害最大。 硒中毒的主要症状是脱发、脱指甲、皮肤坏死、 肝肿大、肠胃不适等。