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第一章 土壤有机质 1

1.1 土壤有机碳库与碳循环 2

1.1.1 土壤有机碳库与相关？层碳库 3

1.1.2 碳循环 5

1.2 非腐殖物质 10

1.2.1 土壤中的碳水化合物 10

1.2.2 含氮物质 15

1.3 腐殖物质及其物理特性 19

1.3.1 腐殖物质的定义 20

1.3.2 分组 20

1.3.3 腐殖物质的物理特性 22

1.4 腐殖物质的化学性质 24

1.4.1 相对分子质量及其分布与分子模型 24

1.4.2 元素组成、功能团和活化度 26

1.4.3 溶解性、酸性和电化学性 28

1.4.4 配合反应、化学降解 29

1.5 热性质、光学性质、波谱学性质和生物地球化学性质 32

1.5.1 热分解特性及产物 32

1.5.2 热力学稳定性 33

1.5.3 光学性质、光谱与能谱 34

1.5.4 波谱特征 38

1.5.5 生物地球化学性质 42

1.6 腐殖物质的形成、转化及作用与调节 44

1.6.1 腐殖化作用机理 44

1.6.2 腐殖物质形成的几种假说 46

1.6.3 腐殖物质各组分的形成顺序和相互转化 47

1.6.4 腐殖物质的作用 49

1.6.5 腐殖物质的调节 51

参考文献 52

第二章 土壤粘粒矿物 55

2.1 离子化固体结构原理 55

2.1.1 最紧密堆积 55

2.1.2 最紧密堆积中原子间的孔隙 57

2.1.3 离子半径与配位数 58

2.1.4 离子晶体结构的 Pauling 法则 60

2.1.5 元素的电负性和离子极化 62

2.2 土壤中层状硅酸盐矿物的结构、类型与表面功能团特性 64

2.2.1 层状硅酸盐矿物的结构特征与矿物类型 64

2.2.2 层状硅酸盐矿物表面功能团、配合物与 Lewis 酸碱点位 78

2.3 土壤中粘粒氧化物、氢氧化物的结构、类型与表面功能团 83

2.3.1 粘粒氧化物、氢氧化物的结构特征与矿物类型 83

2.3.2 氧化物的功能团与 Lewis 酸点位 95

参考文献 99

第三章 土壤胶体的表面化学 100

3.1 土壤胶体的带电表面 100

3.1.1 带永久电荷的胶体表面 100

3.1.2 带可变电荷的胶体表面 102

3.1.3 自然土壤中带电的固体表面 105

3.2 土壤中界面的电荷性质 106

3.2.1 表面电荷的平衡 107

3.2.2 电荷零点 112

3.3 土壤胶体表面的电位与双电层 118

3.3.1 土壤胶体表面的电位 118

3.3.2 土壤胶体表面的双电层 119

3.3.3 土壤胶体表面的三电层学说 124

3.4 土壤胶体的动电电位 126

3.4.1 土壤胶体的动电电位 127

3.4.2 恒电荷土壤与可变电荷土壤的动电电位 128

3.4.3 介质条件对土壤动电性质的影响 132

3.4.4 与动电性质有关的几种土壤胶体化学现象 136

参考文献 137

第四章 土壤溶液的特性与溶质运移 139

4.1 土壤溶液的组成和特性 139

4.1.1 土壤溶液的组成 139

4.1.2 土壤溶液的特性 141

4.2 土壤溶质运移的影响因素 145

4.2.1 溶质的迁移特性 145

4.2.2 土壤组成状况 146

4.2.3 土壤环境条件 148

4.2.4 土壤中溶质转化运移的特点 149

4.3 土壤溶质运移的机理和模型 151

4.3.1 概述 151

4.3.2 土壤溶质运移的机理 152

4.3.3 土壤溶质运移的基本方程 155

4.3.4 几种土壤溶质运移模型 157

4.3.5 土壤-根系统中溶质运移的模型 160

4.4 土壤溶质运移的调控 162

4.4.1 根据土壤中溶质运移的时空变化规律进行调控 162

4.4.2 根据土壤中溶质的特性及运移规律进行调控 163

参考文献 165

第五章 土壤的离子吸附与交换 167

5.1 土壤对阳离子的静电吸附与交换 167

5.1.1 阳离子的静电吸附 167

5.1.2 阳离子交换 172

5.2 土壤对阴离子的静电吸附与负吸附 177

5.2.1 阴离子的静电吸附 177

5.2.2 阴离子的负吸附 183

5.3 土壤对阳离子的配位吸附 185

5.3.1 阳离子配位吸附 185

5.3.2 土壤表面性质与阳离子配位吸附 188

5.3.3 金属元素的电负性与痕量金属的配位吸附 189

5.3.4 阳离子配位吸附的数学模型与应用 190

5.3.5 痕量金属吸附的选择性、pH 与解吸 193

5.3.6 金属离子与土壤有机质的配合作用 194

5.4 土壤对阴离子的配位吸附 199

5.4.1 土壤配位吸附阴离子的化学特性 199

5.4.2 土壤胶体表面的配位吸附与机理 200

5.4.3 几种土壤组分对阴离子的配位吸附 202

5.4.4 土壤对阴离子的配位吸附 206

5.5 三元配合物 209

参考文献 211

第六章 土壤酸化学 213

6.1 土壤 pH 与土壤酸度 213

6.1.1 土壤 pH 的重要性 213

6.1.2 土壤的 pH 与土壤储备酸 213

6.1.3 土壤 pH 与交换性铝的关系 214

6.1.4 各种土壤形态酸度之间的关系 216

6.2 土壤铝的溶液化学 216

6.2.1 铝在水溶液中的水解 216

6.2.2 土壤的溶性铝和交换性铝 217

6.2.3 非交换性铝 223

6.2.4 溶解性铝离子的状态 224

6.3.1 酸性土壤的缓冲反应 226

6.3 土壤的缓冲作用 226

6.3.2 酸性土壤的石灰需要量 229

6.4 土壤酸化剂 231

6.4.1 自然的酸化 231

6.4.2 施肥引起的酸化 233

6.4.3 酸沉降引起的酸化与阳离子淋洗动态 235

6.5 矿质土壤酸化的简化模型 238

参考文献 243

第七章 盐渍化与碱化的化学 245

7.1 土壤盐渍化的起因与可溶性盐的来源 245

7.1.1 土壤盐渍化的起因 245

7.1.2 可溶性盐的来源 246

7.2.1 土壤中主要的可溶性盐 255

7.2 土壤中可溶性盐的种类与溶解度 255

7.2.2 土壤中可溶性盐的溶解度 258

7.3 碱化过程 260

7.3.1 盐类及其浓度不同对土壤离子交换吸附的影响 260

7.3.2 碱性盐类对土壤碱化过程的影响 262

7.3.3 中性钠盐 263

7.3.4 生物途径形成碱化土壤 264

7.4 土壤盐渍化、碱化的参数及其分级 264

7.4.1 土壤盐渍化参数与盐渍化分级 264

7.4.2 土壤碱化参数与碱化分级 266

7.5 盐渍化、钠化与粘土膨胀、分散及其改良 268

7.5.1 盐渍化、钠化在粘土膨胀与分散中的作用 268

7.5.2 粘土膨胀的渗透模型 270

7.5.3 膨胀性层状硅酸盐粘土的水合状态 272

7.5.4 盐引起的土壤退化的改良 277

参考文献 278

第八章 土壤化学动力学 280

8.1 描述土壤化学反应的动力学方程 280

8.1.1 描述土壤化学反应常用的动力学方程 281

8.1.2 土壤化学动力学常用方程的应用比较 281

8.2 土壤化学动力学研究方法的选择及快速反应动力学研究法 284

8.2.1 土壤化学动力学研究方法的选择 284

8.2.2 快速反应动力学研究法(弛豫法) 284

8.3 主要土壤化学过程的动力学 288

8.3.1 吸附-解吸反应动力学 288

8.3.2 离子交换反应动力学 293

8.3.3 土壤中矿物溶解过程动力学 297

8.3.4 土壤中有机污染物降解动力学 301

8.4 土壤化学反应动力学的能量特征及热力学参数 303

8.4.1 温度对反应速率的影响 303

8.4.2 Arrhenius 方程及活化能 304

8.4.3 过渡态理论及活化热力学参数 306

8.4.4 土壤化学反应及反应性溶质运移的能量特征及活化热力学参数 309

参考文献 314

第九章 土壤的氧化还原化学 316

9.1 概述 316

9.1.1 电子的特性 316

9.1.2 土壤氧化还原的热力学推导 317

9.2 pe 在土壤氧化还原反应中的应用 320

9.3 氧化还原过程中的自由基 326

9.3.1 土壤中自由基的形成 326

9.4.1 H2O-O2电对 327

9.3.2 土壤中自由基的行为 327

9.4 土壤中重要的氧化还原体系 327

9.4.2 Mn2+-锰氧化物体系 329

9.4.3 Fe2+-铁氧化物体系 331

9.4.4 碳体系 333

9.4.5 氮体系 334

9.4.6 硫体系 335

9.5 矿物表面的氧化还原反应 336

9.6 土壤环境中铁和锰的氧化还原转化 338

9.6.1 铁 339

9.6.2 锰 340

9.6.3 土壤中锰氧化的机理 340

9.7 腐殖质的形成与转化中的氧化还原过程 342

9.8 有机、无机污染物参与的氧化还原反应 344

9.8.1 金属氧化物还原溶解的机理 345

9.8.2 无机污染物的氧化 346

参考文献 348

第十章 根际土壤的化学 350

10.1 根际土壤的主要化学特点 350

10.1.1 养分浓度 350

10.1.2 pH 和氧化还原电位 351

10.2 根际土壤沉积物与根分泌物 354

10.2.1 环境条件对根系分泌的影响 355

10.2.2 植物营养状况与根系分泌 356

10.3 根分泌物与植物的矿质营养 359

10.3.1 养分活化作用 359

10.3.2 根分泌物的其它活化作用 361

10.3.3 作为根际微生物碳源的根分泌物 362

10.3.4 根分泌物作为微生物的信号 363

10.4 菌根际 364

10.5 根土界面污染物的化学 366

参考文献 369

第十一章 土壤污染化学 372

11.1 土壤环境 372

11.1.1 土壤环境质量 373

11.1.2 土壤环境背景值 374

11.1.3 土壤环境容量 375

11.1.4 土壤污染物的来源 376

11.2 土壤中的农药污染 377

11.2.1 农药在土壤中的吸附 378

11.2.2 农药在土壤中的迁移 379

11.2.3 土壤中农药的降解 380

11.2.4 农药在土壤中的残留 385

11.3 土壤中重金属污染 387

11.3.1 土壤中的重金属 387

11.3.2 重金属在土壤中的形态 388

11.3.3 重金属在土壤中的迁移 388

11.3.4 土壤中有毒的重金属 389

11.3.5 土壤重金属污染的防治 397

11.4 其它物质对土壤的污染 398

11.4.1 有机污染物 398

11.4.2 固体废弃物 399

11.4.3 化肥污染 400

11.4.4 酸沉降 401

参考文献 402

附录 中华人民共和国法定计量单位 403