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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