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4土壤环境化学
主要内容：土壤剖面构型；土壤的化学组成；土壤的化学性
质；土壤中重金属的迁移。
土壤是自然环境要素的重要组成之一，它是处在岩石圈最
外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长繁殖的能
力，被称为：属水溶性盐，易淋溶流失，一般土壤中较少，多存在于盐渍土中。如方解石(CaCO3)、白云石[Ca、Mg(CO3)2]、石膏(CaSO4·2H2O)、泻盐(MgSO4·7H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)、水***镁石(MgC12·6H2O)等。是原生矿物经化学风化后的最终产物，结晶构造也较简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤中。
三氧化物类：土壤矿物质中最细小部分，µm，称之为次生粘土矿物。如针铁矿(Fe2O3·H2O)、褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)、三水铝石(A12O3·3H2O)，是硅酸盐矿物彻底风化后产物，结晶构造较简单，常见于湿热的热带和亚热带地区土壤中。
次生铝硅酸盐类：土壤矿物质中细小部分，µm。土壤很多重要物理、化学过程和性质都和次生铝硅酸盐种类和数量有关。这类矿物在土壤中普遍存在，种类很多，是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成。是构成土壤的主要成分，故又称为粘土矿物。由于母岩和环境条件的不同，使岩石风化处在不同的阶段，
在不同的风化阶段所形成的次生粘土矿物的种类和数量也不同。但其最
终产物都是铁铝氧化物。例如，在干旱和平干旱的气候条件下，风化程
度较低，处于脱盐基初期阶段，主要形成伊利石；在温暖湿润或半湿润
的气候条件下，脱盐基作用增强，多形成蒙脱石；在湿热气候条件下，
原生矿物迅速脱盐基、脱硅，主要形成高岭石。再迸一步脱硅的结果，
矿物质彻底分解，造成铁铝氧化物的富集(即红土化作用)。
伊利石(或水云母)[(OH)4Ky(Al4·Fe4·Mg4·Mg6)(Si8-y·Aly)O20]风化程度较
低，一般土壤中均有分布，但以温带干旱地区土壤中含量最多。其颗粒
直径小于2µm，膨胀性较小，具有较高的阳离子代换量，并富含钾
(K2O4%~7%)。
蒙脱石[A14SiO20(OH)4]为伊利石迸一步风化产物，是基性岩在碱性环境
条件下形成的，在温带干旱地区的土壤中含量较高。其颗粒直径小于
1µm，阳离子代换量极高。所吸收的水分植物难以利用，富含蒙脱石土
壤，植物易感水分缺乏。
四、土壤吸附性
土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物，它们对污染物在土壤中的迁移、转化有重要作用。土壤胶体以其巨大的比表面积和带电性，而使土壤具有吸附性。
l．土壤胶体的性质
(1)土壤胶体具有巨大的比表面和表面能。
(2)土壤胶体的电性：土壤胶体微粒具有双电层，微粒的内部一般带负电荷，形成一个负离子层，其外部由于电性吸引，而形成一个正离子层，合称为双电层。
(3)土壤胶体的凝聚性和分散性：胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的凝聚性。但是在土壤溶液中，胶体常带负电荷，即具有负的电动电位，所以胶体微粒又因相同电荷而相互排斥，电动电位越高，相互排斥力越强，胶体微粒呈现出的分散性也越强。
影响土壤凝聚性能的主要因素是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度，例如:当土壤溶液中阳离子增多，由于土壤胶体表面负电荷被中和，从而加强了土壤的凝聚。pH值也将影响其凝聚性能。
(1)土壤胶体的阳离子交换吸附：
土壤胶体吸附的阳离子，可与土壤溶液中的阳离子以离子价为依据
进行等价交换，各种阳离子交换能力的强弱，主要依赖于以下因素:
① 电荷数:离子电荷数越高，阳离子交换能力越强。
② 离子半径及水化程度：同价离子中，离子半径越大，水化离子半
径就越小，因而具有较强的交换能力。
土壤中一些常见阳离子的交换能力顺序如下：
Fe3+>Al3+>H+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+。
土壤的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。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部分为致酸离子，则这种
土壤为盐基不饱和土壤。在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分
数称为土壤盐基饱和度=交换性盐基总量/阳离子交换总量。
(2)土壤胶体的阴离子交换吸附：土壤中阴离子交换吸附是指带正电荷的胶体所吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换作用。阴离子的交换吸附比较复杂，它可与胶体微粒(如酸性条件下带正电荷的含水氧化铁、铝)或溶液中阳离子(Ca2+、Al3+、Fe3+)形成难