土壤是由固体、液体和气体三相物质组成的疏松的多孔体.固体物质部分包括矿物质、有机质和微生物.矿物质构成土壤骨架,被喻为土壤的骨胳；有机质被称为土壤的肌肉；土壤水分恰似土壤的血液；土壤通气性相当于土壤的呼吸.因此,土壤是类似生物的自然体.

　　土壤是地球表面生长植物的术疏松层.以不完全的连续状态存在于陆地表面,可以称为土壤圈.在地球表面约1.5亿km2的陆地中,农耕地、草地和林田分别占9%、21%和27%.这些陆地是土壤圈的主要组成部分.土壤有自身的发展过程.地层内部的岩石经受高温、高压作用,但化学上相对稳定.一旦暴露在地表面,压力降低,温度有很大变动,且与丰富的水与氧气接触,发生风化,从而达到新的稳定状态.相似地,生物体排泄物和死后残骸的各种组分也受到类似作用.这两种过程的组合以及各种无机、有机产物长期的相互作用结果造成了土壤系统,如下图：土壤的基本环境机能有以下几个方面：培育植物一方面是能使植物挺立生长的支持体,另一方面土壤具有一定的肥力,能为植物生长提供水、空气和养分.推动物质循环土壤是地球表层中介入元素循环的一个重要圈层.碳、氮元素在大气、海洋、土壤间以相当快的速度循环（硫的循环速度略慢些）.保存水资源土壤是大气和地下水之间的缓冲地区.土壤空隙储存的大量降水不会过快蒸发.防止灾害由于土壤蓄水量大,可防止风雨侵蚀、水土流失或土壤荒漠化趋向,并兼有防风、消音等作用.自净能力因为土壤具有极大比表面和催化活性兼以土壤所含水、空气、微生物等都能使污染物降解脱活.土壤是环境的一个重要组成因素.它介于生物界与非生物界之间,是一切生物赖以生存的基础.人类的衣食住行以及一切活动,无不直接或间接地与土壤有关.人类通过生产活动从自然界取得生活必需的资源和能源,而在生产和消费过程中了生的废物,则最终以“三废”的形式,直接或间接通过大气、水体和生物排人土壤,使土壤遭受污染.因此防治土壤污染是环境科学的一项重要研究课题.而了解污染物在土壤中的存在以及迁移转化,则是采取防治措施的重要依据.本章在了解土壤本身的组成、结构、性质的基础上,讨论主要的污染物在土壤中的迁移转化及其归宿.第一节土壤的组成土壤是指陆地地表具有肥力并能生长植物的一薄层特殊物质.它是地球表面岩石的风化过程和母质的成上过程两者综合作用下形成的.土壤由固、液、气三相物质组成.固相包括土壤矿物质和土壤有机质,土壤生物占土壤总重量的90～95％.土壤中还有数量众多的细菌和微生物,一般作为土壤有机物的一部分而视为土壤固相物质.液相指土壤水分及其中所含的可溶物,称为土壤溶液.气相指土壤空气.因此土壤是一个以固相为主的三相共存的多相体系,三相物质互相联系、制约、构成一个有机整体,如图4-1所示.土壤的化学组成无机体－矿物体固体部分有机体－有机质、土壤生物土壤的组成液体－水分（溶液）孔隙部分气体－空气土壤的组成（示意图）一、土壤矿物质土壤矿物质是由岩石风化形成的.岩石的风化,既有坚硬的岩石由大块变成细小颗粒的过程——物理风化；也有岩石的成分和性质发生变化的过程——化学风化.因此土壤中无机矿物质分为原生矿物与次生矿物两大类.（一）原生矿物原生矿物是岩石中的原始部分.即岩石只经历了物理风化.风化过程中没有改变成分与结构,而只遭到破碎.因此,原生矿物的粒径较大.土壤中的砂粒（粒径2～0.02mm）、粉砂粒（0.02～0.002mm）,它具有坚实而稳定的晶格,不透水性,而不具有物理化学吸收性能,不膨胀.原生矿物主要是硅酸盐类,如石英、长石、云母、副矿物质：橄榄石（Mg,Fe)2SiO4、闪石、辉石等.数量最多的石英和长石构成土壤的沙砾骨架,而云母、副矿物质则为植物提供许多无机营养物质.（二）次生矿物次生矿物是岩石经历化学风化形成的新矿物.其粒径较小,大部分以粘粒与胶体（粒径（0.002mm）分散状态存在.许多次生矿物具有活动的晶格,强的吸收能力）吸水后膨胀,有明显的胶体特征.次生矿物包括各种简单盐类（碳酸盐、重铬酸盐、硫酸盐、卤化物）,游离硅酸、水合氧化物（R2O3..xH2O,如三水铝石、水铝石、针铁矿、褐铁矿）次生硅酸盐（如伊利石、蒙脱石、高岭土等）.次生矿物可分为无定形的次生矿物和晶质的次生矿物.（1）无定形的次生矿物：主要包括无定形的含水氧化锰、氧化铁、氧化铝、氧他硅、石英以及水铝英石导.（2）晶质的次生矿物：主要包括铝硅酸盐类粘土矿物.附注：次生矿物中简单盐类属水溶性盐,易被淋失,一般土壤中含量较少.而水合氧化物和次硅铝酸盐,是土壤矿物中最细小的部分,一般将他们称为次生黏土矿物.土壤很多重要的物理、化学过程和性质,都和土壤所含的黏土矿物,特别是次生硅铝酸盐的种类和数量有关.铝硅酸盐粘土矿物的晶体结构是由1000多个晶层所构成,每个晶层由硅氧片和水铝片迭合而成.硅氧片结构：（为什么可以称为硅四面体?）.水铝片结构：（为什么可以称为铝八面体?）.硅氧片和水铝片相互重迭时,共用氧原子而形成稳定的晶层.根据构成晶层时硅氧片与水铝片的数目和排列方式,粘土矿物可分为三大类.高岭土Al2(OH)4、蒙脱土Al2(OH)2Si4O10、伊利石Al0.66(OH)2Si3.34O10①高岭石类：由一层硅氧片与一层水铝片组成一个晶层,属1：1型的二层粘上矿物.晶层的一面是氧原子,另一面是氢氧原子组,晶层与晶层之间通过氢键相连结.晶层之间的距离很小,仅72A.故内部空隙不大：水分子和其他离子都难以进入层间（图4-2）.②蒙脱石类：由两层硅氧片中间夹一层水铝片组成.一个晶层,属2：1型的三层粘上矿物.晶层表面都是氧原于,没有氢氧原子组,晶层与晶层之间没有氢键结合力,只有松弛的联系,晶层间距离为9.6-21.4A.水分子或其他交换性阳离子可进入层间.因此蒙脱石粘土矿物具有较高的阳离子交换容量.伊利石类：其晶体结构与蒙脱石类似,也是两层硅氧片中间夹一层水铝片组成一个晶层,属2：1型晶格.不同之点是伊利石粘土矿物中总有一部分硅被铝代替,由取代而产生的不足的正电荷,由处于两个晶层间的钾离子所补偿.这些钾离子就似乎起桥梁作用,把上下相邻的两个晶层连结起来(图4-4).在粘土矿物的形成过程中,常常发生半径相近的离子取代一部分铝()或硅()的现象.这种取代作用称为同晶替代作用.一般是半径相近的较低价正离子的取代,如M、F等离子取代铝(),A离子取代硅().同晶替代的结果使粘土矿物微粒具有过剩的负电荷.此负电荷由处于层状结构外部的正离子钾、钠等平衡.二、土壤有机质土壤有机质可分力非特异性的和特异性的两大类.前者即通常熟知的各类有机化合物；包括蛋白质、脂类、碳水化合物、蜡、树脂、有机酸等,占土壤有机质总量的10～15％；后者称为腐殖质,包括富里酸、腐植酸和胡敏素等,占土壤有机质总量的85～90％.腐殖质化学组成归纳：腐殖质主要是由C、H、O、N和少量S等元素组成的.腐殖质的相对分子量分布从几百至106.如富里酸的分子量约在300～400之间.腐殖酸的分子量在2×103～104之间,色越深分子量越大.腐殖质具有多种官能团,对金属元素离子有强的络和、螯合能力通过氢键等作用可形成疏松的聚集体,具有很大的表面积.能抵抗微生物作用,难以溶解.腐殖质中富里酸的酸基、醇羟基和总酸度量要比腐