土壤的主要化学性质

教学目的：使学生学习掌握土壤的酸碱性、土壤的氧化还原性及土壤的缓冲作用，能应用基本原理初步分析解释环境问题。

教学重点：土壤的酸碱性和氧化还原性

教学手段：幻灯

教学过程：

导入：以实际土壤环境研究中，元素的赋存状态研究及元素的不同价态的毒性研究导入内容

一、土壤的酸碱性

土壤的酸碱性由土壤溶液中游离的H+或OH-显示出来。

1、土壤的活性酸

土壤溶液中存在的氢离子的浓度直接表现出来的酸度。

2、土壤的潜在酸（储备酸）

土壤固相（主要是土壤胶体）吸附的H+离子及Al3+离子水解所产生的酸度。

3、土壤的交换酸

用过量盐（KCl、NaCl、BaCl2等) 与土壤胶体发生交换，将H+离子及Al3+离子交换转入溶液所表现的酸度。

4、土壤水解酸

采用弱酸强碱盐（NaAC）溶液处理土壤时，交换的H＋所表现的酸性。

一般活性酸很少，而潜在酸较大，因而土壤酸碱性主要决定于潜在酸度。但潜在酸和活性酸共存于一个平衡系统中，两者可以互相转化。

土壤胶体－Ca2＋ ＋ 2H＋（活性酸） 土壤胶体－2H＋（潜在酸）＋ Ca2＋

二、土壤的氧化还原性

土壤氧化还原性可分为：无机体系和有机体系。

无机体系包括：氧体系、铁体系、锰体系、硫体系和氢体系。

有机体系包括：不同分解程度的有机物、微生物及其代谢产物，根系分泌物，能起氧化还原反应的有机酸、酚醛和糖类等。

实例：汞及其化合物在土壤环境中的氧化还原特征

土壤的PH值和Eh值决定着汞以何种价态存在。

Hg0→Hg22＋＋Hg2+

Hg22＋→Hg2＋＋Hg0

Hg2＋→Hg0

当土壤处于还原状态（正常土壤PH值范围内，Eh值低于0.4V）更有利于汞的生成。

图1 水相汞的稳定场（25℃，105Pa） 图2 镉的PH－Eh图

镉在土壤中的形态与迁移转化（图2）

三、土壤的缓冲作用

狭义的土壤缓冲性：是指土壤对少量的酸碱物质的抵抗能力。

广义的土壤缓冲性：包括土壤Eh的缓冲性以及对各种外来污染物的缓冲性。

土壤的酸碱缓冲作用原理：

胶粒-M + HCl 胶粒-H + MCl

1、土壤的酸碱缓冲体系：

（1）碳酸盐体系

CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2HCO3-

（2）硅酸盐体系

Mg2SiO4 + 4H+ Mg2+ + Si(OH)4

（3）交换性阳离子体系

土壤胶体上吸附的各种盐基离子，能对土壤H+ 离子（酸性物质）起缓冲作用。

（4）铝体系

pH<4 时， Al3+ 以Al(OH2)63+ 形式存在，可以中和2OH- 。

2Al(OH2)63+ + 2OH- Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O

4Al(OH2)63+ + 6OH- [Al4(OH)6(OH2)126+ + 12H2O

pH>5 时， Al3+ 形成Al(OH)3 沉淀，失去中和能力。

（5）有机酸体系

土壤腐殖酸、胡敏酸和富里酸，含有羧基、羟基等功能团。对酸碱后具有缓冲作用。

2、土壤的酸碱缓冲容量：

使单位土壤改变一个单位pH所需要的酸或碱量，是土壤酸碱缓冲能力强弱的指标。

土壤氧化还原缓冲性是指当少量的氧化剂或还原剂加入土壤后，其氧化还原电位不会发生剧烈变化，即土壤所具有抗衡Eh变化的能力。

图3 施石灰使土壤PH为6.0，缓冲容

量低（A）和高（B）的土壤滴定曲线

小结

土壤的主要化学性质