土壤膠體與土壤交換性能

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1、 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造土 壤 膠 體 ： 是 指 土 壤 中 最 細(xì) 微 的 顆 粒 ，膠 體 顆 粒 的 直 徑 在 1 1000nm之 間 的土 粒 （ 至 少 在 長 、 寬 、 高 三 者 中 有 一個 方 向 在 此 范 圍 內(nèi) ） 都 可 歸 屬 于 土 壤膠 粒 的 范 圍 。 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造一 、 土 壤 膠 體 的 種 類1.有 機(jī) 膠 體2.無 機(jī) 膠 體層 狀 鋁 硅 酸 鹽 礦 物 、 無 定 形 氧 化 物 通 常 用 土 壤 中 粘 粒 （ 0.001mm） 的 含 量來 反 映 土 壤 無 機(jī) 膠

2、體 的 數(shù) 量 。 層 狀 硅 酸 鹽 粘 土 礦 物 的 種 類 及 一 般 特 性種 類 ： 高 嶺 組 蒙 蛭 組 水 化 云 母 組 綠 泥 石 組 礦 物 單 位 晶 層 1:1型 單 位 晶 層 :由 一 個 硅 片 和 一 個 鋁 片 構(gòu) 成 。 硅 片 頂 端 的 活 性 氧 與鋁 片 底 層 的 活 性 氧 通 過 共 用 的 方 式 形 成 單 位 晶 層 。這 樣 1:1型 層 狀 鋁 硅 酸 鹽 的 單 位 晶 層 有 兩 個 不 同 的層 面 ， 一 個 是 由 具 有 六 角 形 空 穴 的 氧 原 子 層 面 ， 一個 是 由 氫 氧 構(gòu) 成 的 層 面 。 高

3、嶺 石 的 礦 物 結(jié) 構(gòu) 2:1型 單 位 晶 層由 兩 個 硅 片 夾 一 個 鋁 片 構(gòu) 成 。 兩 個 硅 片 頂端 的 氧 都 向 著 鋁 片 ， 鋁 片 上 下 兩 層 氧 分 別與 硅 片 通 過 共 用 頂 端 氧 的 方 式 形 成 單 位 晶層 。 這 樣 2:1型 層 狀 硅 酸 鹽 的 單 位 晶 層 的兩 個 層 面 都 是 氧 原 子 面 。單 位 晶 層 蒙 脫 石 的 礦 物 結(jié) 構(gòu) 伊 利 石 的 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 綠 泥 石 粘 粒 礦 物 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖由 兩 層 四 面 體 與 兩 層 八 面 體 構(gòu) 成 2： 2型 礦 物 各類粘粒礦物的構(gòu)造和主

4、要性質(zhì)構(gòu)造和性質(zhì)粘粒礦物類型蒙脫石水云母高嶺石結(jié)晶類型硅鋁鐵率晶層頂、底基面情況晶層厚度(nm)晶層間吸力顆粒大小比表面（m 2/g)外表面內(nèi)表面陽離子交換量mol(+)/kg膨脹度（）2:14-O層相接0.962.14弱小700800高高6010090100 2：134-O層相接，中間有鉀1.0較強(qiáng)中100200中中204025 1：12O H層與O層相接0.72強(qiáng)大520低無315 5 含 水 氧 化 物 類 膠 體（ 1） 含 水 氧 化 硅 膠 體 土 壤 中 氧 化 硅 的 含 量 很 多 ， 只 有 無 定 形 的 氧 化 硅才 可 能 具 有 膠 體 性 質(zhì) ， 是 一 種 活

5、性 很 高 的 吸 附 劑 。 氧化 硅 膠 體 帶 有 一 定 的 負(fù) 電 荷 ， 隨 pH值 升 高 ， 負(fù) 電 荷 數(shù)增 加 ， 但 總 的 來 說 ， 其 交 換 量 很 有 限 。 （ 2） 含 水 氧 化 鐵 、 鋁 膠 體 氧 化 鐵 、 氧 化 鋁 膠 體 都 是 兩 性 膠 體 ， 其 帶 電 性 隨環(huán) 境 的 酸 堿 度 變 化 而 改 變 ， 在 酸 性 條 件 下 （ 一 般 pH5）帶 正 電 ， 而 堿 性 條 件 下 可 帶 負(fù) 電 。 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造一 、 土 壤 膠 體 的 種 類1.有 機(jī) 膠 體2.無 機(jī) 膠 體3.有

6、機(jī) 無 機(jī) 復(fù) 合 膠 體（ 1） 水 分 散 復(fù) 合 體（ 2） 鈉 分 散 復(fù) 合 體（ 3） 鈉 質(zhì) 研 磨 分 散 復(fù) 合 體 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造一 、 土 壤 膠 體 的 種 類二 、 土 壤 膠 體 的 構(gòu) 造 膠 體 微 粒 膠 粒 膠 核雙 電 層 決 定 電 位 離 子 層 （ 內(nèi) ） 補(bǔ) 償 離 子 層 （ 外 ） 非 活 性 離 子 層擴(kuò) 散 層 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造第 二 節(jié) 土 壤 膠 體 的 特 性一 、 具 有 巨 大 的 比 表 面 和 表 面 能比 表 面 總 面 積 質(zhì) 量球 形 土 粒 比 表

7、面 4 r2 (4/3 r3 2.65) 1.13/r(cm3/g)表 面 能 是 指 界 面 上 的 物 質(zhì) 分 子 （ 表 面 分 子 ） 所具 有 的 多 余 的 不 飽 和 能 量 。 土 壤 中 常 見 粘 土 礦 物 的 比 表 面 積 （ m2 g-1）膠 體 成 分 內(nèi) 表 面 積 外 表 面 積 總 表 面 積蒙 脫 石蛭 石水 云 母高 嶺 石埃 洛 石水 化 埃 洛 石水 鋁 英 石 700-750400-7500-500400130-400 15-1501-5090-1505-4010-4525-30130-400 700-850400-80090-1505-4010-

8、45430260-800 我 國 幾 種 主 要 土 壤 的 比 表 面 積 ： 磚 紅 壤 60 80m2g-1 紅 壤 100 150m2g-1 黃 棕 壤 200 300m2g-1 總 之 ： 2： 1型 粘 土 礦 物 和 有 機(jī) 質(zhì) 的 含 量 越高 ， 土 壤 的 比 表 面 積 越 大 。 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造第 二 節(jié) 土 壤 膠 體 的 特 性一 、 具 有 巨 大 的 比 表 面 和 表 面 能二 、 土 壤 膠 體 的 帶 電 性永 久 電 荷 (permanent charge):由 于 粘 粒 礦 物 晶 層內(nèi) 的 同 晶 替 代 所 產(chǎn)

9、 生 的 電 荷 ?？?變 電 荷 (variable charge):由 于 膠 核 表 面 分 子 或原 子 團(tuán) 的 解 離 而 產(chǎn) 生 的 電 荷 。 其 數(shù) 量 和 性 質(zhì) 隨介 質(zhì) pH而 改 變 。 可 變 電 荷 的 成 因 主 要 是 膠 核 表 面 分 子 或原 子 團(tuán) 的 解 離 ：A. 含 水 氧 化 硅 的 解 離B. 粘 粒 礦 物 的 晶 面 上 的 O H 和 H 的 解 離C. 腐 殖 質(zhì) 上 某 些 官 能 團(tuán) 的 解 離D. 含 水 氧 化 和 水 鋁 石 表 面 的 分 子 中 O H的 解 離 ； pH 3.2 從 上 述 四 種 情 況 來 看 ， 土

10、 壤 膠 體 所 帶 的電 荷 數(shù) 量 和 性 質(zhì) 與 介 質(zhì) 的 pH 值 有 密 切 關(guān) 系 。 *影 響 土 壤 電 荷 數(shù) 量 的 因 素 主 要 有 ： C. pH值 主 要 影 響 可 變 電 荷 的 數(shù) 量 。 B. 土 壤 膠 體 的 種 類 土 壤 質(zhì) 地 完 全 相 同 的 兩 種 土壤 ， 它 們 所 帶 的 電 荷 數(shù) 量 可 以 完 全 不 同 。 這 是 由于 膠 體 類 型 不 同 所 導(dǎo) 致 的 。A. 質(zhì) 地 一 般 來 說 ， 土 壤 的 質(zhì) 地 越 粘 ， 土 粒 越 細(xì) ，其 電 荷 總 量 也 越 多 。 所 以 粘 土 的 電 荷 數(shù) 量 要 比 壤

11、土 類 和 砂 土 類 高 得 多 。 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造第 二 節(jié) 土 壤 膠 體 的 特 性一 、 具 有 巨 大 的 比 表 面 和 表 面 能二 、 土 壤 膠 體 的 帶 電 性三 、 土 壤 膠 體 的 凝 聚 和 分 散膠 體 由 溶 膠 狀 態(tài) 變 成 凝 膠 的 過 程 稱 為 膠 體 的 凝 聚 ；反 之 ， 由 凝 膠 轉(zhuǎn) 化 為 溶 膠 的 過 程 ， 稱 為 膠 體 的 分 散 。 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造第 二 節(jié) 土 壤 膠 體 的 特 性一 、 土 壤 吸 附 性 能 類 型1、 機(jī) 械 吸 附2、 物

12、理 吸 附3、 化 學(xué) 吸 附4、 生 物 吸 附第 三 節(jié) 土 壤 吸 收 性 能 和 離 子 交 換5、 物 理 化 學(xué) 吸 附 一 、 土 壤 吸 附 性 能 類 型1、 機(jī) 械 吸 附 ：第 三 節(jié) 土 壤 吸 收 性 能 和 離 子 交 換 是 指 土 壤 對 進(jìn) 入 其 中 的 固 體 物 質(zhì) 的 機(jī) 械阻 留 作 用 。 一 、 土 壤 吸 附 性 能 類 型1、 機(jī) 械 吸 附 ：第 三 節(jié) 土 壤 吸 收 性 能 和 離 子 交 換 是 指 借 助 于 土 壤 表 面 張 力 而 吸 附 在 土 壤顆 粒 表 面 的 物 質(zhì) 分 子 。2、 物 理 吸 附 一 、 土 壤 吸

13、 附 性 能 類 型1、 機(jī) 械 吸 附 ：第 三 節(jié) 土 壤 吸 收 性 能 和 離 子 交 換 是 指 進(jìn) 入 土 壤 溶 液 的 某 些 成 分 經(jīng) 過 化 學(xué)作 用 ， 生 成 難 溶 性 化 合 物 或 沉 淀 ， 因 而 保 存于 土 壤 中 的 現(xiàn) 象 。2、 物 理 吸 附3、 化 學(xué) 吸 附 一 、 土 壤 吸 附 性 能 類 型第 三 節(jié) 土 壤 吸 收 性 能 和 離 子 交 換 是 指 借 助 于 生 活 在 土 壤 中 的 生 物 （ 包 括 植 物 、微 生 物 和 一 些 小 動 物 ） 的 生 命 活 動 ， 把 有 效 性 養(yǎng) 分吸 收 、 積 累 、 保 存

14、 在 生 物 體 中 的 作 用 ， 又 稱 為 養(yǎng) 分生 物 固 定 。 具 有 選 擇 性 、 表 聚 性 和 創(chuàng) 新 性 。1、 機(jī) 械 吸 附2、 物 理 吸 附3、 化 學(xué) 吸 附4、 生 物 吸 附 一 、 土 壤 吸 附 性 能 類 型第 三 節(jié) 土 壤 吸 收 性 能 和 離 子 交 換 是 指 發(fā) 生 在 土 壤 溶 液 與 土 壤 膠 體 界 面 上 的 離 子交 換 吸 附 。1、 機(jī) 械 吸 附2、 物 理 吸 附3、 化 學(xué) 吸 附4、 生 物 吸 附5、 物 理 化 學(xué) 吸 附 第 一 節(jié) 土 壤 膠 體 的 種 類 、 構(gòu) 造第 二 節(jié) 土 壤 膠 體 的 特 性一 、 土 壤 吸 附 性 能 類 型第 三 節(jié) 土 壤 吸 收 性 能 和 離 子 交 換二 、 土 壤 陽 離 子 交 換 作 用