《环境学基础》教案5(2)

状态下带何种电荷与胶体的电位零点(等电点)的pH有关。不同的两

性胶体具有不同的等电点。如Al(OH)3的等电点约为pH4.8-5.2；Fe2O3为

pH3.2；针铁矿[α-FeO(OH)]为pH3.2；褐铁矿[β- FeO(OH)]为pH3.6；纤铁矿

[FeO(OH)为pH5.4。当介质的pH小于等电点时，胶体带正电荷；当介质

的pH大于等电点时，胶体带负电。

凝聚性和分散性：由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，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。阳离子改变土壤凝聚作用的能力与其种类和浓度有关。 一般，土壤溶液中常见阳离于的凝聚能力顺序如下：Na+ < K+ < NH4+ < H+ < Mg2+ < Ca2+ <Al3+ < Fe3+。

此外，土壤溶液中电解质浓度、pH值也将影响其凝聚性能。

（2）土壤酸碱性

由于土壤是一个复杂的体系，其中存在着各种化学和生物化学反应，因而使土壤表现出不同的酸性或碱性。

土壤中H+主要来自二氧化碳溶于水形成碳酸、有机物分解产生有机酸以及

某些无机酸。其中Al3+(铝硅酸盐？？)水解产生H+是土壤酸性的重要来源。 OH-主要来自土壤溶液中的碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙以及胶体表面交换

性Na+的水解。

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根据土壤的酸度可以将其划分为9个等级(表5-2)。

表

5-2 土壤酸碱度分级

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，如华南、西南地区广泛分布的红壤、黄壤，pH值大多在4.5-5.5之间，有少数低至3.6-3.8；华中华东地区的红壤，pH在5.5-6.5之间。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CaCO3,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。

（3）土壤的氧化还原性

土壤中有许多有机和无机的氧化性和还原性物质，因而使土壤具有氧化-还原特性。

主要的氧化剂有：氧气、N03-和高价金属离子，如Fe3+、Mn4+、V5+、Ti6+等。 主要的还原剂有：有机质和低价金属离子。此外，土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应的重要参与者。

土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位(Eh)来衡量。一般，旱地土壤氧化还原电位(Eh)为+400-+700mV；水田的Eh值在+300--200mV。根据土壤的Eh值可以确定土壤中有机物和无机物可能发生的氧化还原反应和环境行为。

二、 土壤背景值和土壤环境容量

1.土壤背景值

（1）土壤中天然地存在各种化学物质

土壤是受自然过程和人为影响的一类成分含量复杂的物质。它含有差不多所有的天然元素，并在水、气、热、生物和微生物多因素共同作用下，不断发生着各种化学反应，因此土壤中可检出多种化学物质。

相对于人为污染物来说，这是先成的，原先就有的本底。

（2）土壤的背景值

不受各种污染源(如工业、道路、矿山、农用化学品等)明显影响的土壤中化学物质检出量称为土壤背景值，或土壤环境背景值。但是从本质上讲，“不受污染源明显影响”只是一个相对概念，因为己证实当今的工业污染已充满了世界的

第五章 土壤污染原理 第 8 页 共 20 页

每一个角落，即使是农用化学物质的污染也是在世界范围内扩散的。例如在南极冰层中可以发现有机氯农药的积累。因此，土壤背景值也是相对的，“零污染”土壤样本是不存在的。

（3）土壤的物质组成因过程而异、因地而异

土壤的背景含量有一个较大的变化幅度，不仅不同类型土壤之间不同，同一类型土壤之间相差也很大，引起变动的因素极复杂，包括数万年以来人类活动的综合影响，风化、淋溶、淀积等地球化学作用的影响，生物小循环的影响，母质成因、质地和有机物含量的影响等等，因而土壤背景值是一个范围值，而不是一个确定值。

2．土壤环境容量

（1）含义

土壤污染不能象大气、水体那样以某种物质超出某种标准来表示，因为土壤污染是很难用化学组成的变动来衡量的，既使是净土其组成也是不固定的。某些物质合量的变动不意味着土壤功能的障碍。土壤功能的破坏最明显的标志是作物产量和质量的下降，然而某种污染物侵入土壤，影响到作物生长并不是立即反映出来的。

要抓住“为害”这一要点。未达到危害人体健康的程度之前的，各种化学组成变化，都是土壤系统及其负载的生物系统可以容忍的范围。这一概念还和生态系统的调节功能有关，即有生态阈值；而且和生物类型也有关，对某些作物来讲这可能是污染土壤，对另一些则不然。

土壤环境容量(或称土壤负载容量)：指一定环境单元、一定时限内遵循环境质量标准，既保证农产品质量和生物学质量，同时也不使环境污染时，土壤所能容纳污染物的最大负荷量。不同土壤其环境容量是不同的，同一土壤对不同污染物的容量也是不同的，这就涉及到土壤的净化能力的问题。

（2）土壤净化

土壤的环境容量与土壤的净化有关。

土壤净化： 指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，而使土壤污染的

浓度降低直至消失过程。

驱使土壤净化的各种特性

多相疏松多孔体系：污染物质在土壤中可进行挥发、稀释、扩散和浓

集以至移出土体之外。这一过程显然是与土壤温度和含水量的变化，

土壤质地和结构，以及层次构型相关的。

胶体体系：对于某些可呈离子态的污染物质，如重金属、进入土壤后，

《环境学基础》教案

土壤胶体的吸附作用可以大大改变其有效含量，成为土壤污染物，特

别是金属自净和富集的关键因子。

络合-螯合体系：土壤中有许多天然的有机和无机配位体，如土壤腐

殖质、土壤微生物分解有机残体过程中产生的各种有机物质或分泌

物，如酶等。也有人工合成的污染物质的有机配位体，如农药和其他

有机污染物质。而土壤中几乎所有的金属离子都有形成络合物和螯合

物的能力。但从形成的络合物或螯合物的稳定性看，则各离子间的差

异较大。因而，土壤中络合-螯合过程的存在，也显著影响污染物质

在土壤中的迁移转化及其环境效应。

氧化-还原体系：其氧化还原作用影响有机物质分解的速度和强度，

也影响有机和天机物质存在的状态(可溶性和不溶性)，从而影响到它

们的迁移转化。这也是一个关系到土壤污染物质迁移转化的重要的土

壤环境条件。特别是对某些变价元素，如铁、锰、硫、砷、汞、铅、

钒等尤为重要。

化学平衡体系：土壤中的化合物或进入土壤的污染物质，还直接受到

土壤中化学平衡(溶解和沉淀)过程的控制，在重金属和磷的迁移转化

中，化学平衡过程扮演着重要的角色。

生物体系：土壤微生物是土壤生物的主体。

微生物降解作用：土壤微生物在土壤有机质的转化过程(有机质的