1、水解离出H+
虽然水的解离度很小,但是,由于土壤胶体能吸附从水中解离出来的H+,促进了水分子的不断解离 。
H2O H++OH-
2、碳酸解离出H+
土壤中的碳酸主要由CO2溶解于水生成,CO2则是由根系和微生物的呼吸以及有机质的分解产生的,所以,土壤活性酸在植物根际要强一些 。
H2CO3 H++HCO3-
3、有机酸解离出H+
在通气性不良时,土壤中各种有机物分解的中间产物都能形成多种低分子有机酸,例如,草酸、柠檬酸等都能解离出H+ 。胡敏酸和富里酸在一定的土壤pH范围内也能解离出H+ 。
有机酸 H++R-CO3-
4、酸雨
酸雨是指pH﹤5.6的雨、雪或其它酸性沉降物,当排入大气中二氧化碳、氮的氧化物浓度增高到一定程度,如一很大的工矿区长期排放未经处理的废气,使雨水的酸度增大,便形成酸雨 。酸雨降到地面得不到中和,就会使土壤酸化,使农作物受害 。酸雨可抑制某些土壤微生物的繁殖,降低酶活性,土壤中的固氮菌、细菌和放线菌均会受到酸雨的抑制 。酸雨还可以使森林的病虫害明显增加 。酸雨对土壤会产生如下一些危害:一是提高土壤的酸度和湿度,放出更多的CH4,导致温室效应的加剧;二是土壤中原有的有机铝转化成游离的活性铝,破坏植被的根系;三是限制土壤中有机物的分解和氮的固定,淋洗出与土壤团粒结合的K、Na、Ca、Mg 等营养成分,使土壤贫瘠化;四是促使土壤有些元素的活化,特别是某些有毒性的金属元素,使得土壤成为有毒性的环境介质,进而影响植物的生长;五是降低土壤酶活性,从而影响土壤养分特别是有机态养分的转化与循环 。
随着工业的快速发展,目前全球已形成三大酸雨重灾区:以德、法、英等国为中心,波及大半个欧洲的西欧酸雨区;包括美国和加拿大在内的北美酸雨区;覆盖我国青藏高原以东、长江干流以南的东南亚酸雨区 。我国随着经济的迅速发展,酸雨有不断蔓延和加重的趋势 。其分布存在明显的区域性差异,降水酸度年均pH﹤5.6的地区主要分布在长江以南,并由北向南逐渐加重,西南地区最为严重 。在四川、贵州和广西的一些地方,降水年平均pH﹤5.0,是目前我国酸雨污染最严重的地区 。近年来东南沿海地区酸雨污染趋于严重,以南京、上海、杭州、福州和厦门为代表的地区也逐渐成为我国的主要酸雨区 。同时华北的京津、东北的一些地区也开始频繁出现酸性降水 。
国内外已开展了大量的酸雨沉降和土壤酸化方面的研究工作,这些工作主要集中在酸雨监测与成因、酸雨生态危害、土壤淋滤模拟实验等方面 。针对酸雨沉降对土壤酸化的影响问题,前人进行了大量的土壤中盐基离子和铝、镉等有害元素的酸雨淋滤模拟实验 。结果表明,土壤pH值愈高,土壤酸化受酸雨的影响愈小,酸雨的pH值愈低,对土壤酸化的影响愈大 。长期的酸雨淋洗会导致土壤养分库的损耗,直至盐基离子彻底淋失 。
大气中漂浮的pH﹤5.6的酸性化学物质可以通过气体扩散和降雨进入土壤,使土壤酸化 。目前,酸雨已经成为土壤中H+的重要来源之一,因为全球大量的燃煤、燃气和冶矿等工业化过程,向大气排放越来越多的SO2和NOx等酸性气体 。
5、其它无机酸
土壤中也常存在一些无机酸,它们常常由施用酸性或生理酸性肥料引起,例如,将(NH4)2SO4、KCl和NH4Cl施入土壤后,植物吸收NH4+和K+阳离子较多而留下了酸根离子 。由于硝化细菌的活动也可产生硝酸 。
(二)土壤中铝的活化
土壤溶液中的H+能不断地代换出土壤胶体上吸附的盐基离子,盐基离子进入土壤,然后不断遭到雨水的淋失 。当土壤硅铝酸盐粘土矿物表面吸附的H+超过一定程度时,能破坏胶体的晶格结构,使一部分铝八面体解体,其中的铝变为活性Al3+,被吸附在带负电荷的粘粒表面,成为交换性Al3+,Al3+进入土壤溶液可以水解产生大量的H+,使土壤显酸性 。据我国红壤的一些试验,新制备的氢质粘土,经过0.5小时后,交换性酸中有52%~58%转变为铝离子,6小时后,交换铝离子增加到72%~98%,即矿物晶面负电荷相结合的氢离子迅速地被晶格中的铝离子交换 。
五、土壤酸性指标
土壤酸性的程度由土壤中H+和A13+的浓度反映 。按土壤中H+存在的形态不同,一般将土壤的酸度分为两类,即活性酸和潜性酸,又将潜性酸分为水解酸和交换性酸 。为了方便讨论土壤中活性酸和潜性酸之间的关系,2001年李学垣将传统储备酸(潜性酸):交换酸和水解酸重新划分为交换性酸和非交换性酸 。这种划分方式不仅便于讨论活性酸与储备酸的动态平衡,更有利于对土壤酸化现状的表达 。
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