有机无机胶体
第3章 土壤基本性质
可用下式来表示：
土壤 Mg2＋ ＋10NH4＋ 胶粒 AI3＋
K＋
土壤 10NH4+ ＋Ca2＋、Mg2＋、Al3＋、K＋、 2H＋ 胶粒
离子半径及水化程度与交换力的关系 离子半径（A） 离子
Na＋ NH4＋ K＋ Mg2＋ Ca2＋ H＋
价数
1 1 1 2 2 1
绿泥石粘粒矿物结构示意图
由两层四面体与两层八面体构成2：2型矿物
非硅酸盐粘土矿物 （一）氧化铁 （二）氧化铝
（三）氧化硅
起重要作用的主要是非晶质（无定形）的铁铝 氧化物。非晶质的铁铝氧化物可以吸附阴离子 ，如土壤中磷酸根离子的吸附，使磷被固定， 失去其有效性。
二、土壤胶体的共同特性****
（1）具有巨大的比表面积和表面能 （2）带电性 （3）分散性和凝聚性 （4）吸附代换性
（二）粘土矿物基本类型 与特性
硅氧片和铝氧片如何联结？
硅氧四面体
铝氧八面体
硅氧片
铝氧片 晶层
1:1型粘土矿物 2:1型粘土矿物
晶体颗粒 层状铝硅酸盐矿物
四个类组：
高岭石类 蒙脱石类 水云母类 绿泥石组矿物
高岭石类（1:1型矿物）
包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等 特点：(1）1:1型的晶层结构 （2）膨胀性差 （3）同晶替代极少或没有，保肥力差 （4）胶体特性较弱，主要是晶架上的-OH在一定条件下，H+ 向外解离，使其带负电 （5）六角片状，粘着力和可塑性较弱（与蒙脱石比） 高岭组粘土矿物是 南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在 华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
2、可变电荷(variable charge)*** 随pH的变化而变化的土壤电荷，这种电荷 称 为可变电荷。
土壤学重点
土壤圈:地球表层系统中处于水气生物和岩石圈交界面上最富有生命活力的土壤覆盖层。
土壤:地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松表层。
土壤肥力：土壤为植物生长供应和协调水肥气热的能力。
自然肥力：自然成土过程当中发生发展起来的肥力，是自然因子联合作用下的产物。
人为肥力：耕种、熟化过程中发展起来的肥力，是人为因素影响的结果。
有效肥力：受环境条件和土壤管理技术水平的限制，只有一部分肥力在生产上发挥出来，并产生经济效果，称为有效肥力。
潜在肥力：没有发挥出来的那部分肥力叫做潜在肥力。
土壤生产力:是由土壤本身的肥力属性和发挥肥力的外界条件决定的。
原生矿物：I在风化过程中，未改变化学组成的原始的成岩矿物。
I次生矿物：|在风化和成土过程中重新生成的成岩矿物。
黏粒矿物：存在黏粒中的次生矿物。
土壤粒级：I将土壤单粒按有效直径的大小划分为若干级别。
土壤质地：I土壤中各个粒级所占土壤重量的百分含量。
I同晶（异质）代―当粘粒矿物形成时，晶架内的组成离子常常被另外一种大小相近，电性符号相同的离子所替代，其晶形结构没有发生任何变化。
土壤有机质：土壤中各种动植物残体，微生物体及其分解合成的有机物质，称为〜。
土壤腐殖质:―有机残体经过微生物的彻底分解，并再合称为一种黑色的大分子胶体物质矿质化过程：I是指复杂的有机化合物在微生物的作用下分解为简单化合物，同时释放矿质养分的过程。
因此具有供肥性。
I 腐殖化过程|:矿质化过程的同时微生物作用于有机物质,使其成为复杂的腐殖质过程。
I永久电荷I由同晶异质代换作用产生的负电荷I可变电荷I它的数量与性质随土壤pH变化而变土壤电荷数量：单位土壤所带电荷的库论数PH越大，负电荷越多。
土壤电荷密囱单位土壤表面积上的电荷数, PH越大，电荷密度越大。
阳离子交换作发生在土壤胶体表面的交换反应土壤胶体|土壤中1〜100nm的固体小颗粒土壤阳离子交换量CEC是指每百克干土中所含有的全部交换性阳离子的毫摩尔数。
土壤盐基饱和度―|土壤溶液中交换性盐基离子总量所占阳离子交换量的百分数。
土壤阳离子交换性能的分析
土壤阳离子交换性能的分析1.1概述土壤中阳离子交换作用，早在19世纪50年代已为土壤科学家所认识。
当土壤用一种盐溶液（例如醋酸铵）淋洗时，土壤具有吸附溶液中阳离子的能力，同时释放出等量的其它阳离子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+等。
它们称为交换性阳离子。
在交换中还可能有少量的金属微量元素和铁、铝。
Fe3+ (Fe2+)一般不作为交换性阳离子。
因为它们的盐类容易水解生成难溶性的氢氧化物或氧化物。
土壤吸附阳离子的能力用吸附的阳离子总量表示，称为阳离子交换量[cation exchange capacity，简作（Q）]，其数值以厘摩尔每千克（cmol·kg-1）表示。
土壤交换性能的分析包括土壤阳离子交换量的测定、交换性阳离子组成分析和盐基饱和度、石灰、石膏需要量的计算。
土壤交换性能是土壤胶体的属性。
土壤胶体有无机胶体和有机胶体。
土壤有机胶体腐殖质的阳离子交换量为200～400cmol·kg-1。
无机胶体包括各种类型的粘土矿物，其中2:1型的粘土矿物如蒙脱石的交换量为60～100cmol·kg-1，1:1型的粘土矿物如高岭石的交换量为10～15cmol·kg-1。
因此，不同土壤由于粘土矿物和腐殖质的性质和数量不同，阳离子交换量差异很大。
例如东北的黑钙土的交换量为30～50cmol·kg-1，而华南的土壤阳离子交换量均小于10cmol·kg-1，这是因为黑钙土的腐殖质含量高，粘土矿物以2:1型为主；而红壤的腐殖质含量低，粘土矿物又以1:1型为主。
阳离子交换量的测定受多种因素影响。
例如交换剂的性质、盐溶液的浓度和pH等，必须严格掌握操作技术才能获得可靠的结果。
作为指示阳离子常用的有NH4+、Na+、Ba2+，亦有选用H+作为指示阳离子。
各种离子的置换能力为Al3+> Ba2+>Ca2+> Mg2+> NH4+> K+> Na+。
土壤学复习题
绪论学习要点土壤是覆盖于地球陆地表面一层疏松多孔的物质，它具有肥力，在自然和人工栽培条件下，能够生产植物，是人类赖以生存和发展的重要资源和生态条件。
土壤肥力是土壤经常地、适时适量地供给并协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气、温度、扎根条件和无毒害物质的能力。
肥料是指施用于土壤和植物地上部，能够改善植物营养条件的一切有机和无机物质。
土壤是农业生产的基本生产资源，是农业生产的基础。
施用肥料是保持土壤肥力和提高农作物产量必不可少的手段。
土壤肥力分为自然肥力、人工肥力、有效肥力和潜在肥力。
自然肥力是指土壤在各种自然因素作用下形成的肥力；人工肥力则是在前者的基础上，经过人类生产活动而形成的土壤肥力，农业土壤的肥力就是人工肥力；有效肥力是指水、肥、气、热都能够发挥作用，满足当前作物生长发育需要的能力；而潜在肥力则是指土壤中某些肥力因子，在当前条件下没有发挥作用，一旦条件适合就会发挥作用。
名词解释土壤：是覆盖于地球陆地表面一层疏松多孔的物质，它具有肥力，在自然和人工栽培条件下，能够生产植物，是人类赖以生存和发展的重要资源和生态条件。
土壤肥力：是土壤经常地、适时适量地供给并协调植物生长发育所需要的水分、养分、空气、温度、扎根条件和无毒害物质的能力。
肥料：是指施用于土壤和植物地上部，能够改善植物营养条件的一切有机和无机物质。
填空题1．土壤由________、________ 、________ 、________ 和________ 5种物质组成。
（矿物质有机物质生物水分空气）2．土壤肥力分为________ 和________ ，或________ 和________ 。
（自然肥力人工肥力有效肥力潜在肥力）3．土壤四大肥力因素是________ 、________ 、________ 和________ 。
（水肥气热）问答题什么是土壤自然肥力、人工肥力？什么是有效肥力，什么是潜在肥力？自然肥力是指土壤在各种自然因素作用下形成的肥力；人工肥力则是在前者的基础上，经过人类生产活动而形成的土壤肥力，农业土壤的肥力就是人工肥力；有效肥力是指水、肥、气、热都能够发挥作用，满足当前作物生长发育需要的能力；而潜在肥力则是指土壤中某些肥力因子，在当前条件下没有发挥作用，一旦条件适合就会发挥作用。
水
一般认为，水合金属氧化物对重金属离子的吸 附过程是重金属离子在这些颗粒表面发生配位 化合过程，可用下式表示： n≡AOH + Men+=== (≡AO)n → Me + n H+ 式中≡代表微粒表面，A代表微粒表面的铁、铝、 硅或锰，Men+为重金属离子，箭头代表配位键。
影响吸附的因素： 比表面积：单位重量吸附剂的表面称比表面 积 孔结构：孔径大则比表面小 孔径小则不利于扩散 环境条件：吸附量（G）与pH、平衡浓度（c) 关系：G=A.c.10BpH(A B常数）
3 水体中胶体物质对重金属的吸附作用
吸附动力学： 吸附过程包括三个阶段： 一.溶质扩散通过水膜而到达颗粒物表面 二.吸附质在空隙内扩散 三.溶质在颗粒物表面发生吸附 总的速率由第一、二阶段控制
第二节 水中重金属的迁移转化
(Transport and Transformation of inorganic Pollutants)
本节内容要点： 重金属污染的特点、迁移方式、吸附作用、 氧化还原作用、沉淀作用、配合作用、生物 效应、存在形态等。
1 金属污染的特点
重金属元素很多，在环境污染研究中所说的 重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属 砷等生物毒性显著的元素，也指具有一定毒 性的重金属，如锌、铜、镍、钴、锡等。其 中最引起人们重视的是汞、镉、铅、铬等。
黏土矿物对重金属的吸附 B ：另一种机理是重金属离子先水解，然后夺 取黏土矿物微粒表面的羟基，形成羟基配 合物 Me2+ + nH2O = Me(OH)n(2-n)+ + nH+ ≡ AOH + Me(OH)n(2-n)+ ≡AMe(OH)n+1(1-n)+
土壤肥料学通论试题库和答案
土壤肥料学试题库与答案一、名词解释（每小题3分）。
1、土壤肥力：土壤能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、空气、热的能力。
2、植物营养元素的同等重要律和不可替代律：植物必需的营养元素在植物体内不论数量多少都是同等重要的；任何一种营养元素的特殊功能都不能被其它元素所代替。
3、腐殖化过程：动植物残体被嫌气性微生物分解又合成.从而形成新的、较稳定的、大分子的、复杂的有机化合物（腐殖质）的过程。
4、限制因子律：增加一个因子的供应.可以使作物生长增加.但是遇到另一生长因子不足时.即使增加前一因子也不能使作物生长增加.直到缺乏的因子得到补充.作物才能继续增长。
5、氮肥利用率：氮肥利用率是指氮肥中氮素被当季作物吸收利用的百分率。
6、土壤容重：土壤容重是指单位容积原状土壤（包括孔隙）的烘干重量。
单位g/cm ,t/m。
1、土壤退化：土壤退化是指在各种自然和人为因素影响下.导致土壤生产力、环境调控潜力和可持续发展能力下降甚至完全丧失的过程。
或指土壤数量减少和质量降低的过程。
7、土壤分布的垂直地带性：土壤垂直地带性分布是指山区的土壤随着海拔高度的变化呈现有规律的更替的现象。
9、田间持水量：毛管悬着水的最大量称为田间持水量，是在自然条件下.使土壤孔隙充满水分.当重力水排除后土壤所能保持的最大含水量。
10、养分归还学说：要点是：第一、随着作物的每次收获必然要从土壤中取走一定量的养分。
第二、如果不正确地归还养分于土壤.地力必然会逐渐下降。
第三、要想恢复地力.就必须归还从土壤中取走的全部东西。
第四、为了增加产量.就应该向土壤施加灰分元素。
11、磷的固定：所谓磷的固定是指可溶性磷酸盐转变为难溶性磷酸盐.即有效态磷转化为无效态磷的过程。
其结果导致磷的有效性降低。
12、生理酸性肥料：生理酸性肥料是指化学上是中性的.但由于作物选择性地吸收养分离子.导致有些养分离子残留在土壤中.并使土壤变酸的肥料。
13、土壤沙化：土壤沙化指良好的土壤或可利用的土地.在风蚀和风力堆积作用下.变成含沙很多的土壤或土地甚至变成沙漠的过程。
土壤胶体环境意义
土壤胶体环境意义
土壤胶体是指土壤中具有胶体性质的颗粒，其主要由无机物质和有机质组成。
土壤胶体的存在对土壤的物理、化学和生物学性质有着重要的影响，因此在环境科学和生态学中具有重要的意义。
首先，土壤胶体对土壤的水分保持和调节起着重要的作用。
由于土壤胶体具有较高的比表面积和孔隙度，能够吸附和储存大量的水分，同时调节土壤中的水分含量，保持土壤的水分平衡。
其次，土壤胶体对土壤的肥力和营养物质的保持和调节也有着重要的作用。
土壤胶体中含有大量的有机质和微生物，能够提供植物所需的营养物质和能量，同时也能够吸附和储存土壤中的营养物质，防止其流失和挥发。
此外，土壤胶体还能够影响土壤的化学性质和生物降解能力。
土壤胶体中的无机物质和有机质能够与土壤中的化学物质相互作用，影响其化学性质和生物降解能力，同时也能够影响土壤中的微生物群落和代谢过程。
总之，土壤胶体是土壤中最重要的组成部分之一，其存在对土壤的水分保持、肥力、营养物质保持和调节、化学性质和生物降解能力等方面都有着重要的影响，因此在环境科学和生态学中具有重要的意义。
名词解释
名词解释土壤容重：单位容积原状土壤（包括粒间孔隙）的烘干重。
土壤质地：按土壤中不同粒径颗粒相对含量的组成区分的粗细度。
盐基饱和度：是土壤胶体上的交换性盐基离子占全部交换性阳离子(总量)的百分比。
土壤机械组合:土壤中各粒级土粒所占的百分质量分数叫矿物质土粒的机械组成。
土壤阳离子交换量：土壤所能吸附和交换的阳离子的容量。
同晶替代：指硅氧四面体和铝氧八面体中的硅和铝，被另一个大小相近且电性符号相同的离子所替代，其晶格外形不变，只改变化学组成的现象。
离子接触交换：根表面上吸附的离子与生长介质中的离子进行交换，从而使介质中的养分离子到达根表面的过程。
田间持水量：毛管悬着水达到最大值时的土壤含水量。
主动吸收:养分离子逆浓度梯度,利用代谢能量透过质膜进入细胞内的过程。
被动吸收：养分离子通过扩散作用，不直接消耗代谢能量而透过质膜进入细胞内的过程。
凋萎系数：植物开始发生永久凋萎时的土壤含水率，也称凋萎含水率或萎蔫点。
根外营养：也称叶片营养，植物地上部分对矿质元素的吸收过程，主要是茎叶尤其是叶片对养分的吸收。
离子拮抗：若在单盐溶液中加入少量其它盐类（不同族金属盐类），单盐毒害现象就会消除，这种离子间能够互相消除毒害的现象，称离子拮抗。
植物营养临界期：是指某种养分缺乏、过多或养分间不平衡时,对植物生长发育影响最大的时期。
植物营养最大效率期，是指某种养分能发挥其最大增产效能的时期。
复合肥料：含有氮、磷、钾三要素中的任何两个或两个以上要素的肥料。
通过化学途径合成的复合肥料称为化成复合肥料，多种肥料按照一定比例混合加工而成的复合肥料叫做混成复合肥料，也叫复混肥料。
硝化作用：是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。
反硝化作用：也称脱氮作用。
反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。
填空土壤胶体分为无机胶体、有机胶体和有机无机复合体。
土壤中养分向根部迁移的途径有质流、截获、扩散三种形式。
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有机无机胶体
有机无机胶体是一种特殊的物质，由有机物或无机物的微粒悬浮在介质中形成的。
有机无机胶体在自然界和工业领域都有广泛的应用。
有机胶体是由有机物质微粒悬浮在介质中形成的。
有机物质通常是由碳、氢、氧等元素组成的复杂化合物。
有机胶体的微粒通常具有较高的分子量和较大的颗粒大小。
例如，蛋白质、淀粉、乳液等都属于有机胶体。
无机胶体是由无机物质微粒悬浮在介质中形成的。
无机物质通常是由金属、非金属元素组成的化合物。
无机胶体的微粒通常具有较小的颗粒大小和较低的分子量。
例如，胶体硅酸盐、胶体金、胶体银等都属于无机胶体。
有机无机胶体具有许多特殊的性质和应用。
首先，有机无机胶体具有较大的比表面积和较高的表面能，使其能够吸附溶液中的物质。
这使得有机无机胶体在环境保护和污染治理方面具有重要的应用价值。
例如，有机无机胶体可以用于吸附和去除废水中的重金属离子、有机物和颗粒物等污染物。
有机无机胶体还具有良好的分散性和稳定性。
由于微粒与介质之间存在相互作用力，使得有机无机胶体能够长时间保持形态和性质稳定。
这使得有机无机胶体在药物输送、涂料、油墨、化妆品等领域有广泛的应用。
例如，纳米颗粒胶体可以用于药物的靶向输送，提
高药物的疗效和减少副作用。
有机无机胶体还具有光学、电学、磁学等特殊性质，使其在光学器件、电池、传感器等领域有重要应用。
例如，胶体金可以用于制备表面增强拉曼光谱（SERS）基底，提高光谱检测的灵敏度。
有机无机胶体是一种特殊的物质，具有广泛的应用前景。
随着科技的进步和应用需求的不断增加，有机无机胶体的研究和应用将会得到更多的关注和发展。