文献综述_土壤矿质胶体和微生物相互作用对重金属界面吸附行为影响研究进展
表面活性剂文献综述
表面活性剂一、表面活性剂的性质1.表面活性剂的定义表面活性剂(surfactant)，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。
具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。
表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。
2.表面活性剂的结构特点表面活性剂分子具有独特的两亲性：一端为亲水的极性基团，简称亲水基，也称为疏油基或憎油基，有时形象地称为亲水头，如-OH、-COOH、-SO3H、-NH2；另一端为亲油的非极性基团，简称亲油基，也称为疏水基或憎水基，如R-（烷基）、Ar-（芳基）。
两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，但又不是整体亲水或亲油的特性。
表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”（amphiphilic structure），表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。
3.表面活性剂的性质表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力，也可以通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。
许多表面活性剂也能在本体溶液中聚集成为聚集体。
囊泡和胶束都是此类聚集体。
表面活性剂开始形成胶束的浓度叫做临界胶束浓度或CMC。
当胶束在水中形成，胶束的尾形成能够包裹油滴的核，而它们的（离子/极性）头能够形成一个外壳，保持与水接触。
表面活性剂在油中聚集，聚集体指的是反胶束。
在反胶束中，头在核，尾保持与油的充分接触。
表面活性剂系统的热动力学很重要，不论是理论上还是实践上。
因为表面活性剂系统代表的是介于有序和无序物质状态之间的系统。
表面活性剂溶液可能含有有序相（胶束）和无序相（自由表面活性剂分子和/或离子）。
胶束——表面活性剂分子的亲脂尾端聚于胶束内部，避免与极性的水分子接触；分子的极性亲水头端则露于外部，与极性的水分子发生作用，并对胶束内部的憎水基团产生保护作用。
第二节土壤中重金属的迁移和转化
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。
第三节 土壤中农药的迁移和转化
重金属在植物体内的迁移能力（p218)
四、植物对重金属污染产生耐性的几种机制
1. 植物根系通过改变根际化学性状，原生 质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收。
植物对重金属吸收可根据植物的特性和 重金属的性质分为耐性植物和非耐性植物， 耐性植物具有降低根系吸收重金属的机制。
实验证明，某些植物对重金属吸收能力的 降低是通过根际分泌螯合剂抑制重金属的 跨膜吸收。
阳离子价态越高，电荷越多，土壤 胶体与阳离子的静电作用也越强，吸引 力越大，结合强度越大；而价态相同离 子的水合半径小，吸附能力强。
还与土壤的胶体性质有关：矿物类 型，化学组成，阳离子交换量，比表面 积等有关。
土壤有机胶体属无定形胶体，比 表面积大，吸附容量可达 150 – 700 毫克当量/100克土。
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。
2.污染物由土壤向植物体系中的迁移
土壤中污染物通过植物根系根毛细 胞的作用积累于植物的茎、叶和果实 部分。
对金属离子的吸附顺序是：
Pb > Cu > Cd > Zn > Hg
中国土壤的分类及分布
中国土壤的分类及分布土壤已经成为新教材中添加的一个内容,现在的地理考试中也常见到以土壤为情境材料的知识考查.土壤的成分和类型其实从视频中我们可以大致的了解了土壤，有些人对土壤中有机质的形成与积累一直搞不清楚，总是不能够准确的判断微生物多的时候有机质多还是少，其实关于这个问题可以从一个小侧面去解读：有的微生物可以分解有机质，使之成为腐殖质，但有的微生物却会以这些有机质为食物，会消耗掉它们，另外还要考虑到当地的枯枝落叶是否多。
再此之外还需要考虑的是这些被微生物分解形成的有机质是不是能够在当地累存，比如热带雨林枯枝及败叶较多，微生物也丰富，但分解后这些腐殖质一部分被雨水淋溶带走，一部分被生物转化为无机物吸收，所以土壤中腐殖质并不多，反而在亚寒带针叶林的腐殖质较多。
从这里也可以知道几大黑土地都不是在纬度较低的区域形成的，形成后到现在由于人类的盲目开发，地表水土流失加剧，黑土地层有所变薄！其实土壤无处不在！无论你走到地球上的什么地方，土壤总是在你脚下。
如果没有土壤，植物就无法获得养分，地球上的其他生命都将受到影响。
因此，土壤是地球上最重要的宝藏之一！那么，土壤到底是什么？又有什么分布特点呢？一起来看看吧！在地球历史的初始时期，地球的表面主要是岩石，十分贫瘠。
而随着时间发展，土壤开始逐渐在地球表面形成。
当幼儿时期的地球冷却下来后，风化和侵蚀的过程就陆续开始了。
风化作用是通过物理或化学过程将岩石破碎成较小的岩石，侵蚀作100ea2Lim%%■-clQ^lBQnn311啣令业和* 1(1、5iinidyIcharaisandxsaitd用是指这些较小的岩石被风或水从较大的母岩中带走。
根据风化岩石的大小，可以将其视分为黏土(clay)、粉土(silt)或砂土(sand),更大的则为砾石。
在前三种物质中，黏土是最小的，而砂土是最大的，粉土介于两者之间。
这三种不同大小的风化和侵蚀岩石共同组成了土壤。
根据这三种不同大小颗粒的比例，土壤将具有不同的性质。
七土壤化学性质
（3）水解性酸度 指土壤中可为 碱性缓冲盐解离的氢离子浓度。
（三）活性酸与潜性酸的关系
土壤活性酸是土壤酸度的根本起点， 没有活性酸就没有潜性酸；
潜性酸决定着土壤的总酸度（以强 碱滴定的土壤酸度）。
活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体 系中两种不同的形式，可以互相转化。
所谓盐基饱和度，就是土壤吸附 的交换性盐基离子占交换性阳离子总 量的百分数。
盐基饱和度（％）
交换性盐基离子总量（cmol／1000g土）
=
阳离子交换量（cmol／1000g土）
盐基饱和度的大小常与雨量、母质、 植被等自然条件有密切关系。一般干旱 地区的土壤盐基饱和度大，多雨地区则 小。
二、土壤阴离子交换作用
3．土壤溶液中活性铝的作用。 4. 吸附性H＋和Al3＋的作用。
（二）土壤酸度类型 1．活性酸度 活性酸度是指土壤溶液中的氢离子
浓度导致的土壤酸度，通常用pH值来表 示。
2．潜性酸度 是指土壤中交换性 氢离子、铝离子、羟基铝离子被交换进 入溶液后引起的酸度，以cmol/kg表示。
（1）交换性酸度 土壤中通过阳 离子交换反应进入溶液的氢离子浓度 称交换性酸度。
三、土壤胶体的构造
1．微粒核（胶核） 微粒核是土壤胶体微粒的核
心部分，它是由组成胶体微粒的 基本物质的分子群所组成。
2．扩散双电层
扩散双电层是胶体表面电荷吸引 反号电荷离子，在固相界面正负电荷 分别排成两层，在电解质溶液中部分 反号离子呈扩散状态分布。扩散双电 层分以下两层。
（1）决定电位离子层 是吸附在胶粒核表面，决定胶粒电
土壤 10NH4＋
胶粒
＋Ca2＋、Mg2＋、Al3＋、K＋、 2H＋
土壤离子吸附和交换
第七章土壤离子吸附与交换第一节土壤胶体一、土壤胶体土壤胶体是土壤中高度分散的部分，是土壤中最活跃的物质，其重要性犹如生物中的细胞，土壤的许多理、化现象，例如土粒的分散与凝聚、离子吸附与交换、酸碱性、缓冲性、粘结性、可塑性等都与胶体的性质有关。
所以，只有深入研究土壤胶体的性质，才能了解土壤理、化现象发生的本质。
二、土壤胶体的种类和构造在胶体化学中，一般指分散相物质的粒径在1—100毫微米之间的为胶体物质，而土壤胶体微粒直径的上限一般取2000毫微米。
1.胶体的种类土壤胶体按其成分和特性，主要有三种：1）土壤矿质胶体：包括次生铝硅酸盐（伊利石、蒙脱石、高岭石等）、简单的铁、铝氧化物、二氧化硅等。
2）有机胶体：包括腐殖质、有机酸、蛋白质及其衍生物等大分子有机化合物。
3）有机-无机复合胶体：土壤有机胶体与矿质胶体通过各种键（桥）力相互结合成有机-无机复合胶体。
在土壤中有机胶体和无机胶体很少单独存在，只要存在这两类胶体，它们的存在状态总是有机-无机复合胶体。
2.土壤胶体的构造胶体的构造有两种形式。
若胶体内部组成的分子或离子排列组合有严格规律的为晶形胶粒；若排列无严格规律的则属非晶形胶粒。
土壤无机胶体多属晶形胶体，有机胶体多属非晶质胶体。
土壤胶体微粒构造，从内向外可分为几个圈层：胶核是胶粒的核心，土壤胶体胶核的成分由二氧化硅、氧化铁、氧化铝、次生铝硅酸盐腐殖质等的分子团所组成的微粒核。
微粒核表面的分子向溶液介质解离而带有电荷，形成一个内离子层；在内离子层外面，由于电性吸引，形成带有相反电荷的外离子层。
这两个电性相反组成的电层，称为双电层。
在双电层中，由于内离子层决定着胶体的电位，故又称决定电位离子层；双电层的外层，由于其电荷符号与内层相反，故又称反离子层，亦称补偿离子层。
补偿离子层的离子，因距离内层远近不同，所受的电性引力的大小也不同。
距离近者受吸引力大，不能自由活动，这一部分的离子层，称为非活性补偿离子层。
土壤胶体.
土壤胶体总体显负电荷，使得能够紧密结合土 壤中的许多阳离子。提高保肥性。
酸碱性影响土壤胶体的带电性
3.土壤总电荷 • 土壤总电荷等于永久电荷与可变电荷的总和。
• 一般土壤的pH在5~9之间，大部分土壤胶体都带 负电荷。只有两性胶体和少量的同晶替代可能产 生一定量正电荷。
• 但是，整体上来看，土壤胶体以带负电荷为主。 当pH<5时则可能带较多正电荷。 • 土壤中80%以上的土壤电荷集中于粘粒上
一些农业技术措施，如施肥、中耕、浇水、烤田等都 可使土壤中的电解质发生变化，从而使胶体的状态发 生改变，或局部发生改变，尤其是施用钙质肥料，有 促进土壤形成不可逆凝聚的显著作用。（板结）
（四）土壤胶体吸收性的类型及其意义
土壤胶体吸收性：指土壤能吸收和保持土壤溶 液中的分子、离子、悬浮颗粒、气体以及微生 物的能力。 机械吸收 物理吸收 化学吸收 生物吸收 物理化学吸收
土壤胶 体微粒
土壤胶体 分散系
土壤溶液
决定电位离子层 （内层） 非活性层 补偿离子层 （外层） 扩散层
扩散双电层 （1）决定电位离子层 是吸附在胶粒核表面，决定胶粒电荷正负及大小的一层离子。 （2）补偿离子层，分为两个层次。 一、非活性补偿离子层。 二、扩散层。
二.土壤胶体的基本特性
（一）具有丰富的表面积和巨大的表面能。 1.比表面 是一个比值，即每一单位质量或单位容积的表 面积(单位质量比表面积叫质量比表面，cm2/g， 单位容积比表面叫做容积比表面，cm2/m3）。
因土壤胶粒在同样的 土壤环境中带有同种电荷促使胶粒 互相排斥与分散状态，较少凝聚。
向土壤溶液中加入电解质以中和胶粒上的电性，并减少 土壤水分，可促使溶液凝聚。因土壤中的胶体一般情况 下带负电的为多，所以加入阳离子有使胶体凝聚的作用。
环境科学概论之土壤环境问题
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(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。 （3）次生硅酸盐类
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污染源分类 自然污染源：自然界中某些矿床或物质富集中心周围由于自然 扩散使附近土壤中某些物质的含量超出土壤正常含量的范围， 造成土壤污染。
人为污染源： ①工业污染源：直接由工业“三废”引起的土壤污染； ②农业污染源：农业生产本身产生的，如化肥、农药和农用地膜
等的施用（使用）造成的； ③生活污染源：是指含有致病的各种病原微生物和寄生虫的生活
环境科学概论之土壤环境问 题
4.1 土壤环境概述
4.1.1 土壤的概念和特征
土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松层次。 土壤的本质特征：
一是具有肥力，即具有供应和协调植物生长所需要的 营养条件（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能 力；
二是具有同化和代谢外界输入物质的能力。
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4.1.2 土壤的组成
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其他有机污染物：酚类物质、石油、稠环芳烃、有机洗涤 剂等
②无机污染物
重金属污染物如Hg As Cd Pb Cr Cu Zn 等以及有害 的氧化物、酸、碱、盐、氟等；
过量的氮和磷植物营养元素；
▪ 物理污染物 来自工厂、矿山的固体废物如尾矿、废石、粉煤灰和
工业垃圾等。
▪ 放射性污染物 如：铯、锶等放射性元素为主 ▪ 生物污染物
微生物岩石定殖机制_概述及解释说明
微生物岩石定殖机制概述及解释说明1. 引言1.1 概述在地球上，岩石是最为重要和普遍存在的地质物质之一。
然而，岩石表面的微观环境却并非孤立的，而是充满了各种微生物群体。
这些微小的生命体通过各种机制和作用与岩石发生相互作用，并在其上定殖。
微生物岩石定殖机制作为一个复杂且有着广泛应用前景的研究领域，在环境科学、地质学、土壤学等领域中引起了广泛关注。
本文旨在综述微生物岩石定殖机制的概念和基本原理，并对其在自然界中所扮演的角色和功能进行探讨。
另外，我们将详细解释物理吸附、化学吸附、生长、繁殖和分泌代谢产物以及协同作用和竞争机制等不同的微生物岩石定殖机制，并通过案例研究展示微生物岩石定殖在环境修复与资源利用中的潜力。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
首先是引言部分，概述了微生物岩石定殖机制的重要性和应用价值。
其次，我们将在第二部分对微生物岩石定殖机制进行详细概述，包括其定义和重要性、微生物在岩石定殖中的角色和功能以及微生物岩石界面的特征和环境因素影响。
接下来，在第三部分中，我们将深入解释物理吸附和化学吸附机制、生长、繁殖和分泌代谢产物机制以及协同作用和竞争机制等不同的微生物岩石定殖机制。
第四部分将通过自然界中的案例研究，展示微生物岩石定殖在环境修复与资源利用中的潜力，并提出未来的发展方向和挑战。
最后，在结论部分，总结了微生物岩石定殖机制的重要性和应用价值，并展望了未来针对该领域进行的可能研究和应用方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍微生物岩石定殖机制，并阐明其在自然界中所扮演的角色和功能。
通过对不同机制的解释说明，希望能够增进对微生物岩石定殖的认识和理解。
此外，本文还将通过案例研究，探索微生物岩石定殖在环境修复与资源利用方面的潜力，并提出未来的研究方向和挑战。
最终，我们希望通过这篇文章能够促进该领域的进一步研究和应用发展，为各个领域的科学家和工程师提供有益的参考和启示。
2. 微生物岩石定殖机制概述2.1 微生物定殖的定义和重要性微生物岩石定殖是指微生物在岩石表面或内部建立居住并进行活动的过程。