土壤与地球化学

土壤与地球化学研究土壤和近地表地球的化学组成和反应，其中矿物质、水、有机质和生物体相互作用。

Definition

环境化学的一个分支，关注土壤和近地表地球圈的组成、反应和表面化学。

Scope

该领域涵盖低温固态地球化学：矿物风化和土壤形成、土壤有机质的性质和反应性、土壤酸度和氧化还原，以及矿物和有机表面的吸附和离子交换过程。它将陆地环境中的元素循环、养分有效性和污染物行为联系起来。

Sub-topics

• 矿物风化与土壤形成
• 土壤有机质化学
• 土壤氧化还原与酸度
• 吸附和离子交换

Core questions

• 岩石如何风化形成土壤并释放元素？
• 什么控制着土壤的酸度和氧化还原状态？
• 矿物和有机表面如何保留离子和污染物？
• 土壤有机质是如何形成、稳定和降解的？

Key theories

土壤界面的表面络合

土壤中的离子保留通过带电矿物和有机表面的吸附和表面络合来描述，受pH值、离子强度和竞争离子控制，这决定了养分和污染物的迁移率。

风化和成土作用

原生矿物的化学风化驱动土壤形成，释放养分并形成次生粘土和氧化物，其表面主导土壤化学行为。

Mechanisms

土壤化学受界面控制。粘土、氧化物和腐殖质上可变电荷和永久电荷表面交换阳离子并结合阴离子和金属；pH值和氧化还原决定形态；风化不断提供反应性次生相。这些过程决定了元素在溶液和固体之间的分配。

Clinical relevance

土壤和地球化学是土壤肥力、重金属和污染物滞留或释放以及修复策略的基础，它们记录了全球范围内微量金属污染的扩散。

History

环境土壤化学从经典土壤科学和地球化学发展而来，表面络合理论和光谱表面研究在20世纪后期使该领域日趋成熟。

Key figures

• Garrison Sposito
• Donald L. Sparks
• Victor Goldschmidt

Seminal works

• sparks2003
• sposito2008
• nriagu1988

Frequently asked questions

这与农业土壤科学有何不同？

它侧重于土壤和地球圈的深层化学，包括污染物行为，而不是专门针对作物生产实践。