第10章土壤中有机污染物及环境质量环境土壤学
土壤学第十章土壤元素的生物地球化学循环
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§10 土壤元素的生物地球化学循环
§10-1 土壤碳的生物地球化学循环 一、土壤碳循环 二、土壤光合作用 三、土壤呼吸作用 四、土壤碳的固定 五、土壤碳酸盐转化与平衡过程 六、土壤碳循环与全球气候变化 §10-2 土壤氮的生物地球化学循环 一、土壤氮循环 二、大气氮的沉降 三、大气氮的生物固定 四、土壤有机氮的矿化 五、土壤铵的硝化 六、土壤无机氮的生物固定 七、土壤铵离子的矿物固定 八、土壤氨的挥发 九、土壤硝酸盐淋失 十、土壤反硝化损失 十一、土壤中氮损失的环境效应 十二、土壤氮的调控 §10-3 土壤磷的生物地球化学循环 一、土壤磷循环 二、土壤有机磷的矿化和无机磷的生物固定 三、土壤磷的吸附与解吸
典型的再循环过程：#2022* Nhomakorabea学习目标
§10 土壤元素的生物地球化学循环
掌握有关“土壤碳的生物地球化学循环”、“土壤氮的生物地球化学循环”、“土壤磷的生物地球化学循环”、“土壤硫的生物地球化学循环”、“土壤钾的生物地球化学循环”、“土壤微量元素的生物地球化学循环”的重要概念和基本原理；了解土壤磷的控制机制和影响土壤钾固定的因素。
§10 土壤元素的生物地球化学循环
六、土壤无机氮的生物固定
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七、土壤铵离子的矿物固定
不同土壤对NH4+的固定能力不同： 1.土壤黏粒矿物类型 (2:1型)---蛭石对NH4+的固定能力最强，其次是水云母，蒙脱石较小； (1:1型)---高岭石黏粒矿物，基本上不固定铵。 2.土壤质地 3.土壤中钾的状态 4.铵的浓度 5.水分条件 6.土壤pH
§10 土壤元素的生物地球化学循环
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四、土壤有机氮的矿化 矿化过程主要分两个阶段： 第一阶段，先把复杂的含氮化合物，如蛋白质、核酸、氨基糖及其多聚体等，经过微生物酶的系列作用，逐级分解而形成简单的氨基化合物，称为氨基化阶段(氨基化作用) ：蛋白质→RCHNH2COOH(或RNH2)+C02+中间产物+能量 第二阶段，在微生物作用下，把各种简单的氨基化合物分解成氨，称为氨化阶段(氨化作用)： 1.在充分通气条件下 RCHNH2C00H+02 → RC00H+NH3+CO2能量 2.在嫌气条件下 RCHNH2C00H+2H → RCH2C00H+NH3+能量 或 RCHNH2C00H+2H → RCH3+NH3+CO2+能量 3.水解作用 酶 RCHNH2COOH+H20 → RCH20H+NH3+C02+能量 酶 或 RCHNH2COOH+H2O → RCHOHC00H+NH3+能量
环境土壤学教案
环境土壤学教案以下是一份环境土壤学教案的范例，你可以根据实际情况进行修改和调整：课程名称：环境土壤学一、课程简介环境土壤学是一门研究土壤与环境相互作用的学科，它涉及土壤的物理、化学和生物学特性，以及土壤在环境保护、生态系统功能和可持续发展中的重要性。
本课程将介绍土壤的组成、结构和功能，探讨土壤对污染物的吸附、转化和迁移过程，以及土壤质量评估和修复的方法。
二、教学目标1. 了解土壤的基本组成和性质，包括土壤质地、结构、酸度、养分含量等。
2. 理解土壤在环境中的作用，如污染物的吸附、转化和迁移。
3. 掌握土壤质量评估的方法，包括物理、化学和生物学指标。
4. 了解土壤修复的技术和方法，如生物修复、物理修复和化学修复。
三、教学重难点1. 重点- 土壤的基本组成和性质。
- 土壤在环境中的作用。
- 土壤质量评估的方法。
- 土壤修复的技术和方法。
2. 难点- 土壤对污染物的吸附、转化和迁移过程。
- 土壤质量评估指标的选择和应用。
- 不同土壤修复技术的原理和适用范围。
四、教学方法1. 课堂讲授：通过幻灯片、视频等多媒体资料，讲解土壤的基本概念、性质和环境土壤学的主要内容。
2. 实验教学：通过实验操作，让学生亲身体验土壤的性质测定和污染物分析方法。
3. 案例分析：通过实际案例，让学生了解土壤污染的原因、危害和修复方法。
4. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，鼓励学生分享自己的观点和经验，培养学生的合作能力和批判性思维。
五、教学过程1. 第一章：土壤的基本特性- 介绍土壤的组成、结构和功能。
- 讲解土壤质地、酸度、养分含量等基本性质。
- 让学生通过实验测定土壤的基本性质。
2. 第二章：土壤在环境中的作用- 探讨土壤对污染物的吸附、转化和迁移过程。
- 介绍土壤在生态系统中的重要性。
3. 第三章：土壤质量评估- 讲解土壤质量评估的方法和指标。
- 让学生进行实地调查，评估土壤质量。
4. 第四章：土壤修复技术- 介绍土壤修复的技术和方法，如生物修复、物理修复和化学修复。
环境土壤学PPT课件
第三节 土壤热性质
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ土壤热容量
• 土壤热容量是指单位质量（重量）或 容积的土壤每升高（或降低）1℃所需 要（或放出的）热量。
可分为：容积热容量； 质量热容量。
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三、土壤的热扩散率
第三节
• 土壤热扩散率 (土壤导温率）是指 在标准状况下，在土层垂直方向上 每厘米距离内，1℃的温度梯度下， 每秒流入1cm2土壤断面面积的热量， 使单位体积（1cm3）土壤所发生的 温度变化。其大小等于土壤导热率 /容积热容量之比值。
W1 – W2 —————— ×100
W2
W1 ：湿土质量 W2 ：干土质量
×100
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2.土壤水的再分布
概念：土壤水 入渗过 程结束后，水在重力 和吸力梯度影响下在 土壤中向下移动重新 分布的过程。
土壤水的再分布是 土壤水的不饱和流。
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土中水 的运动
重力作用下土中水的渗流
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A、有益影响 （f）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加 可溶性，有利于植物吸收。 （g）根际中自生固氮菌可以固定大量的N2， 给植物提供有机和无机氮。
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B、不利影响
（a）微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减 少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。 反消化细菌使含氮物质变成N2，养分损失。
脱落物
死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。
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B. 根系的呼吸作用影响根际土壤的气体组分、 pH值、Eh等；
离根越近，CO2的含量越高，O2的含量越低； O2含量少影响根际范围的Eh，一般偏低； 由于根系分泌有机酸影响根际的pH值，一般偏酸。
土壤学教学大纲-西南林业大学—环境科学与工程学院
《土壤学》教学大纲课程编号：A14101学时：32学分：2.0修读专业：林学、林学（双外语）大纲文本一、课程的主要内容土壤学是研究土壤发生分类分布、土壤理化和生物学性状、利用和改良的科学。
本课程主要内容包括土壤的基本物质组成，土壤的形成，土壤物理、化学和生物学性质、土壤分类、分布等。
根据授课专业特点，基本的章节内容分列如下：第一章绪论1、土壤在农林业生产和生态系统中的作用2、土壤及土壤肥力的基本概念3、近代土壤学的发展概况4、土壤学的学科体系及学习土壤学的作用和任务第二章地质学基础1、地球的一般特征地球的形状，大小，地球的物理性质，地球的圈层结构。
2、矿物矿物的概念，矿物的物理性质，常见造岩矿物的识别特征。
3、岩石岩浆岩、沉积岩、变质岩的形成、特征及常见岩石。
4、地质作用与地形地貌地质内力作用和地形地貌，地质外力作用和地形地貌。
第三章岩石风化和土壤形成1、风化过程风化作用及其类型。
2、风化产物的类型风化产物及其地球化学类型、母质类型。
3、土壤形成土壤形成因素，土壤形成过程中的大小循环学说。
4、土壤剖面及形态特征自然土壤、耕作土壤剖面的形成及其形态特征。
第四章土壤生物1、土壤动物土壤主要动物及其与生态环境的关系。
2、土壤微生物土壤细菌、真菌、放线菌、土壤藻类及其与土壤的关系。
3、植物根系及其与微生物的联合植物根系形态，根际与根际效应，根际微生物，菌根，根瘤。
4、土壤酶土壤酶的来源与存在形态，土壤酶的种类与功能，土壤酶活性及其影响因素。
第五章土壤有机质1、土壤有机质的来源、组成2、土壤有机质的转化土壤有机质矿质化和腐殖化过程。
3、土壤腐殖质土壤腐殖质的分组，土壤腐殖酸的性质。
4、土壤有机质的作用与调节土壤有机质在土壤肥力及生态环境方面的作用，土壤有机质的调节。
第六章土壤质地、结构与孔性1、土壤质地土壤固体颗粒及其性质，土壤质地划分，土壤质地与肥力，土壤质地改良等。
2、土壤结构土壤结构体类型及其形成，土壤结构性评价，土壤结构体的改善等。
《环境土壤学》课件
土壤结构包括土壤颗粒大小、孔隙度和团聚体等，影 响水分和空气的流动，以及养分的保持和传递。
土壤生态系统由土壤生物、土壤环境、土壤结 构和土壤养分等组成，具有物质循环、能量流 动和信息传递等功能。
土壤环境包括土壤温度、湿度、酸碱度、氧化还 原电位和土壤气体等，对土壤生物的生存和活动 产生影响。
交通运输
汽车尾气、轮胎磨损等 产生的有害物质进入土
壤。
土壤污染的类型
重金属污染
如铅、汞、镉等重金属元素在土壤中积累。
放射性污染
放射性核素在土壤中的富集。
有机物污染
如石油、农药、多环芳烃等有机化合物污染 土壤。
病原菌和寄生虫污染
污水灌溉和垃圾填埋等导致病原菌和寄生虫 在土壤中滋生。
土壤污染对环境和人体的影响
土壤生态保护与修复
通过生态工程和生物修复等技 术手段，恢复受损土壤生态功 能。
土地资源管理与规划
结合地理信息系统等技术，进 行土地资源调查、评价和规划
。
环境土壤学的发展历程
20世纪初
环境土壤学开始萌芽，主要关注土壤污染问题。
20世纪中叶
随着工业化和城市化加速，土壤污染和退化问题日益严重，环境土 壤学得到快速发展。
土壤生物的种类与分布
土壤生物包括微生物、植物和动物等，其中微 生物包括细菌、真菌、放线菌等，植物包括根 系和地衣等，动物包括蚯蚓、蚂蚁和蜘蛛等。
土壤生物的种类和分布受地理环境、气候条件 、植被类型和土壤类型等多种因素的影响，不 同地区的土壤生物群落存在差异。
土壤生物在土壤形成、物质循环和生态平衡等 方面发挥着重要作用，对人类生产和生活也有 重要影响。
特点
环境土壤学具有跨学科性，涉及环境 科学、土壤学、地理学、生态学等多 个领域；同时，环境土壤学强调实践 应用，旨在解决实际的环境问题。
(环境管理)环境土壤学讲义
《环境土壤学》讲义SATELLITE第一章绪论第一节土壤与生态系统1.土壤的概念定义1：存在于地球表层的含有生命物质，植物可以生长的自然集合体。
定义2：土壤是能产生植物收获物的地球陆地的疏松表层，是岩石圈，水圈，大气圈和生物圈相互进行物质循环和能量转换的产物，是在母质（岩石及其风化物）、气候、生物、地形、时间等因素相互作用下形成的自然体。
土壤圈Pedosphere：地球陆地表层由所有土壤所构成的具有重要特征的圈层。
土壤圈是地球圈层结构中具有重要作用的一个圈层，界于岩石圈和大气圈、生物圈、水圈之间。
成土条件Siol Forming Condition：s = f(cl,o,r,p,t)式中：s土壤soilcl气候climateo生物organism (Vegetation)r地形reliefp岩石或母质rock or parent materialst 时间(年龄) timeThe type of soil developed depends on the amount of time a parent material on a specific topography is exposed to the effects of climate and vegetation. "Why do I have so many different soil series on my land?" The answer is quite simple. If you had three parent materials on five topographies developed under two vegetations, one climate, and two periods of time, you would have the following number of soil series: 3 parent materials × 5 topographies × 2 vegetations × 1 climate × 2 time intervals = 60 soil series（土系）.土壤的作用Role of Soil:They help supply our food, support our homes and highways, act as building materials for our construction, absorb our waste materials, and give us many beautiful and scenic areas for relaxation and recreation." The wealth of a nation lies in her soils and their intelligent development." --- Richard Gordon我国主要的土壤类型：砖红壤，红壤，黄壤，暗棕壤，黑土，紫色土，水稻土，荒漠土。
《土壤学》章节笔记
《土壤学》章节笔记第一章土壤概述一、土壤的定义与功能1. 土壤的定义：土壤是地球陆地表面的一层复杂自然体，它是由矿物质、有机质、水分、空气和生物等多个组成部分相互作用形成的。
土壤不仅是植物生长的介质，也是地球生态系统的重要组成部分。
2. 土壤的功能：（1）生产功能：- 提供植物生长所需的水分和养分。
- 为植物根系提供支持和固定。
- 作为农业生产的基础，直接影响作物产量和品质。
（2）生态环境功能：- 维持生物多样性，为微生物、动物和植物提供栖息地。
- 参与地球上的水循环，影响地表水和地下水的质量和数量。
- 吸收、转化和降解环境中的污染物，具有自净能力。
- 固定碳素，对全球气候变化有重要影响。
（3）水文功能：- 调节降水径流，减少水土流失。
- 储存水分，缓解干旱对植物生长的影响。
- 过滤和净化水分，影响水质。
（4）社会功能：- 提供建筑和工程用地的基础。
- 作为文化和历史遗产的一部分，反映人类活动的历史。
- 为人类提供休闲娱乐的场所。
二、土壤的形成与分类1. 土壤的形成：土壤的形成是一个长期的地质过程，主要包括以下几个阶段：（1）成土过程：母质经过物理、化学和生物作用形成土壤的过程。
（2）土壤风化：母质在气候因素作用下发生物理和化学变化。
（3）土壤侵蚀：水流、风力等自然因素和人类活动导致土壤流失。
（4）土壤沉积：侵蚀后的土壤物质在低洼地带沉积。
土壤形成的主要因素：（1）气候：温度和降水影响土壤的风化和生物活动。
（2）母质：提供土壤的矿物质和部分养分。
（3）生物：植物、动物和微生物通过其生命活动影响土壤的形成。
（4）地形：影响土壤的水分、温度和侵蚀程度。
2. 土壤的分类：土壤分类系统多样，以下是一些常见的分类方法：（1）按土壤质地分类：- 砂土：颗粒粗糙，通透性好，但保水保肥能力差。
- 壤土：颗粒适中，通透性和保水保肥能力较好。
- 粘土：颗粒细小，保水保肥能力强，但通透性差。
（2）按土壤酸碱度分类：- 酸性土壤：pH值小于7，常见于湿润气候区。
1章-绪论-《环境土壤学》
土壤分类学 Soil Taxonomy
土壤发生学 土壤资源学 土壤区划学 土壤管理学
土壤矿物学 Soil Mineralogy 土壤环境学 Soil Environment
土壤生态学 土壤环境化学 土壤修复学
土 壤化学 Soil Chemistry
土壤无机化学 土壤有机化学 土壤分析化学 土壤物理化学 土壤生物化学 土壤胶体化学 土壤电化学 土壤表面化学
益的部分。
有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表现出来产
生经济效益的部分。
（四）土壤的物理性质
土壤物理特性包括其疏松性、结构性、透水性、 持水性、水分移动性、透气性、吸附性等，这些特 性决定了土壤中物质的运移和能量的转化，为植物 根系的发育和高等及低等生物的定居提供了相对有 利的条件，同时在环境保护、地下水水质保持等方 面起到不可替代的作用。土壤物理学就是研究土壤 的这些独特物理性质的土壤学分支。
“土壤”和“土地”概念的区别：
不是同一范畴的概念。
土壤是土地的物质组成部分，而土地不仅包括土 壤要素，还包括地形、植被、水文、人文等要素。
土壤
自然土壤 农业土壤
二、土壤的基本特性
（一）土壤剖面的垂直分层特性
土壤是在生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下 的产物，这种综合作用就称为成土作用。由成土作用形成的层 次称为土壤发生层，而完整的垂直土层序列称之为土壤剖面。
一、土壤是人类农业生产的基地 二、土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分 三、土壤是陆地生态系统的基础 四、土壤是最珍贵的自然资源
土壤与人类生存发展的关系示意图
一、土壤是人类农业生产的基地
（一）土壤是植物生长繁育和生物生产的基地
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土壤半衰期：10-12年； 一种致癌、致畸、损害生殖和免疫系统。
四、二噁英和呋喃(Dioxins and Furans )
主要排放来源： 废物焚化炉，包括都市生活废物、危险性或医
来源：石油开采、运输、加工、储存、使用、废 弃物处置影响土壤通透性；
毒性：烷烃〉环烷烃〉烯烃〉芳香烃
六、其他重要有机污染物
增塑剂：
酞酸酯类化合物(PAEs)（邻苯二甲酸二 丁酯DBP、邻苯二甲酸二异辛酯DEHP）
来源：农膜及其他废弃塑料制品、工业 烟尘沉降、污灌;
致畸、致突变,土壤-植物系统。
来源：颗粒沉降、肥料、农药。
三、多氯联苯(PCBs)
& 土壤半衰期2-6年； & 对人体和生态系统危害被大量证实，如
米糠油事件； & 估计全球累积消费量100-200万吨；
四、二噁英和呋喃(Dioxins and Furans )
PCDDs/PCDFs,是目前已知的毒性最大的有机氯化合物。由 于氯原子可以占据环上8个不同的位置，从而可以形成75 种多氯二苯并二恶英异构体和135种多氯代二苯并呋喃异 构体。其中2,3,7,8-四氯二苯并二恶英（2,3,7,8-TCDD） 是目前已知的有机物中毒性最强的化合物。
一、农药
• 农药是各种杀菌剂、杀虫剂、杀螨剂、 除草剂和植物生长调节剂等农用化学制 剂的总称。
按主要防治 对象分类
杀虫剂 杀螨剂 杀菌剂 杀线虫剂 除草剂 植物生长调节 剂 杀鼠剂 杀软体动物剂
按作用 方式分类
胃毒性农药 触杀性农药 内吸性农药 薰蒸性农药 特异性农药 （驱避、引诱、 拒食、生长调 节）
土壤中半衰期～10－15年； 吞食或被表皮吸收时对人类和动物有毒； 全球累积消费量～30万吨； 65国家禁止，26国家限制生产和使用。
常见有机氯农药及半衰期
氯丹(Chlordane )
产生于1945年，是广谱杀虫剂，广泛用于各类农作物， 包括蔬菜、小谷、玉米、马铃薯、以及水果和油、糖、 麻类作物；同时，氯丹广泛用于白蚁防治，用来保护 森林、木结构建筑、堤坝和地下电缆。
多氯联苯是联苯进行多氯代过程的产物。
三、多氯联苯(PCBs)
不同含氯量的同系物的混合物，209个同类物；
一般PCBs工业产品均为混合物，不易分解，物理化学 性质高度稳定，耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗氧化，对金 属物腐蚀、耐热和绝缘性能好。除一氯、二氯代物， 均为不可燃物质；
PCBs被广泛用于工业和商业等方面，可作为变压器和 电容器的冷却剂、绝缘材料、耐腐蚀的涂料等；在热 传导系统和水利系统中作介质；在配制润滑油、农药、 油漆、油墨、复写纸、粘胶剂等中作添加剂；在塑料 中作增塑剂；
农药
按来源分类
化合物类型 分类
矿物源 农药
无机化合 物
化学合 成农药
生物源 农药
有机合成 化合物天然Biblioteka 有机物抗生素生物 农药
有机氮化合物 有机磷化合物 拟除虫菊酯 氨基甲酸酯 有机硫化合物 有机金属化合物 酰胺类化合物 杂环类化合物 苯氧羧酸类 酚类化合物 脲类化合物 醚类化合物 酮类化合物 三氮苯类 二氮苯类 苯甲酸类 脒类化合物 香豆素类化合物 其他
六、其他重要有机污染物
染料类
工业废水排放、污灌、污泥和堆肥； 较高浓度表面活性剂导致土壤黏粒稳定性增强，
加重水土流失； 使农药和重金属的污染范围扩大。
六、其他重要有机污染物
表面活性剂：主要是烷基苯磺酸盐； 以污灌和污泥方式进入土壤； 较高浓度表面活性剂导致土壤黏粒稳定
性增强，加重水土流失。使农药和重金 属的污染范围扩大
农药类型
有机氯农药 氯代苯 氯代甲撑茚制剂 有机磷农药 磷酸酯 硫代磷酸酯 磷酸酯和硫代磷酸酯类 磷酸胺和硫代磷酸胺类
作物利用10-30%
大气和水体20-30% 土壤50-60%
农药利用情况图
各类农药在土壤中的残留时间
常见有机氯农药及半衰期
DDT
产于1942年，二战时期广泛用于防治疟疾、斑疹伤寒 等传染疾病，保护士兵和民众。二战后，DDT被广泛用 作农业杀虫剂大量使用。因对生态系统尤其是鸟类的 显著毒害作用，70年代早期开始被各国禁用。但是， 因在非洲等热带地区疟疾病媒的防治中难以取代， DDT仍在应用，同时也作为另一种杀虫剂——三氯杀螨 醇的中间体。
六、其他重要有机污染物
废塑料制品：主要成分聚氯乙烯、聚苯 乙烯等；
塑料薄膜、快餐包装盒及包装塑料袋、 盒、绳等永久性“白色污染”；
破坏土壤结构、作物减产、品质受损、 破坏农田生态系统。
第二节 土壤中有机污染物的 环境行为
第10章 土壤中有机污染物与环 境质量
第一节土壤有机污染物概述 第二节土壤中有机污染物环境行为 第三节土壤中有机污染物的环境效应 第四节土壤中有机污染物的研究进展
全球合成化学品产量逐年上升
世界上每年合成的近百万新化合物中约70% 为有机化合物。
第一节 土壤有机污染物概述
有机农药 石油 塑料制品 染料 表面活性剂 增塑剂 阻燃剂
土壤半衰期～1－4年； 影响神经系统，损害免疫系统； 目前全球累积消费量大约7万吨； 115个报告国家中，57国禁止，17国限制生产和使用。
二、多环芳烃（PAHs）
石油、煤炭、木材、气体燃料等不完全 燃烧或还原条件下热分解产生强致癌物 [苯并（a）比]
三、多氯联苯(PCBs)
药废物或下水污物的共同焚化炉； 燃烧危险废物的水泥窑； 应用元素氯或可生成元素氯的化学品作为漂白
剂的纸浆生产； 冶金工业中的热处理过程,铜、锌、铝、金属
烧结等。
二噁英类物质毒性当量评价
五、石油类污染物
石油类污染物是指石油在开采、运输、装卸加工 和使用过程中，由于泄漏和排放石油引起的污染， 主要发生有海洋，石油漂浮在海面上，迅速扩散 形成油漠，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光 降解以及生物降解和吸收等进行迁移，转化。