???????????????? (General soil)

1
???????????????? (General soil)
361201
???
??. ?????? ??????????
2
(No Transcript)
3
1. ???????????? (colloidal system)
???????????? ????????????????? (colloid state)
??? ??????????????????????????? 2 ?????? (phase)
- ??????????????? (disperse phase)
?????????????????????????????? ?????? -
??????????????? (dispersion medium) ???????????
??????? ???? ????????? (??????
??????????????????????)
4
2. ??????????? (soil colloids)
??????????? ???????????????????????????????????
??????????? ???????????????????????????????
?????????????????????????????????????????
????????????
5
3. ?????????????????????
?????????????????? ????????????????????????????
????????????????????????? 1 µm ???????????????????
? ???? ???????????? (clay mineral)
?????????????????? 2 µm
4. ??????????????????
1) ????????????????? (inorganic colloids) ??????
??????????????????? (silicate clay)
?????????????????? (alumino silicate mineral)
???????????????? (hydrous oxide) 2)
???????????????? (organic colloids) ?????? ??????
(humus)
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1. ??????????????????????????????????
???????????? (clay mineral) ???
??????????????????????? (alumino silicate
minerals) ???????????????????????? (silica sheet)
??????????????? (alumina sheet) ???????
????????????????????????? 2 µm
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1.1 ?????????????????????????????
1) ?????????????? - ??????? ????????????????????
????????? (flake-like) ??????? ???????????????????
????? ???? ????????????????? (hexagonal) - ????
??????????? ??????????????????????
?????????????????? ???????????? 0.01-5.0 µm 2)
?????????? (surface area) ????????????????????????
??????????????????????????????????? (specific
surface) ?????? ????????????????? -
????????????? (external surface)
???????????????????????????????? - ????????????
(internal surface) ???????????????????????????????
??????????????????????? ???????????????????????
(micelle) ??????
8
3) ?????????????? (cohesion) ??????????????
(plasticity) - ?????????????? ???
??????????????????????????????????????????????????
?????? ????????????????????????????????? -
??????????? ??? ??????????????????????????????????
?????????????????? ???????????????????????????????
??????????????????? 4) ?????????? (swelling)
??????????? (shrinking) - ??????????
????????????????????????????? ????????????????????
???????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
??????????? ????????????????????????? - ????????
??????????????????????????????????????????????????
??????????????????????????????????
??????????????? ???????????????
9
5) ??????? (electronegative charge)
???????????????????? (adsorption of cation) -
??????? ??????????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
??????????????????? ??????????????????????????????
???????? (anion) - ?????????????????
??????????????????????????????????????????????????
????? ????????????????????????????????????
(exchangeable cation) ???????????????????? ??????
H, Ca2, Mg2, K ??? Na
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6) ??????????????????????????????? - Silica
tetrahedral unit ???????????????? 1 ?????
??????????????????? 4 ????? ???????????????? 4
???? ?????????????????????????????????????????????
????? ???????? ?????????? - Alumina octahedral
unit ???? ??????????????????? 1 ?????
??????????????????? 6 ????? ???????????????? 8
???? ????????????????????????????????????????????
???????? ????????????
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????????????????????????????
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1.2 ???????????????????????????
1) ????????????? (kaolinite) - ????????
Si4Al4O10(OH)8 - ????????? ?????????????????????
????????????????????????????? (11 type clay)
?????????????????? ????????????????????????
?????????????????????? 7 A0 - ?????????
?????????????????????????????????
??????????????????????????? ??????????????????????
???????????????????? ?????????????????????????????
???????????? - ???????? ?????????????????????????
???????????????? ?????? halloysite ??? dickite
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2) ???????????? (smectite) - ????????
????????????????????????? ????????????? ??????
pyrophyllite ?????? Si8Al4O20(OH)4 - ?????????
???????????????????? 2 ???? ????????????????????
1 ???? (21 type clay) ???????????????????????????
?????????????????????????? 9-21 A0 - ?????????
?????????????????????????????????????????????
??????? oxygen-oxygen linkage ??????????????
????????????????????????????? ????????????????????
???????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
?????????? - ??????????????????? ??????
montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite
????????
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3) ?????????? (illite) - ???????? ???????????
Al ?????? Si ???????????? ????????????????????????
?????????????????? K ???????????
K1.33(Si6.66Al1.33)Al4O20(OH)4 - ?????????
???????????????? ??????????? smectite ??????????
21 type clay?????????????????????????????????????
???????????????? 10 A0 - ????????? ????????? K
??????????????????????????????????????????????????
???????????? ????????????????? ???????????????????
?????? kaolinite ??? smectite -
????????????????? ????????????????????????????????
??????? (mica) ???????????????? ??????????
(hydrous mica)
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?????????? ???? ?????? (kaolinite)
???????????????? (montmorillonite)
??????? (illite or hydrous mica)
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????????????????????????????????????
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????????????????????????? (XRD)
18
K Kaolinite G Gibbsite I Illite V
Vermiculite Go Goethite Q Quartz C 1.01.4
nm Clay minerals
X-ray pattern ????????????????????????????????????
????????????????????? 1 ???? Bt ???????????
35/40-75/82 ?????????
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4) ????????????????????? - ?????????????????
(vermiculite) ??????? 21 type clay ????????
illite ??? Al ?????????????????????? dioctahedral
????????????? Mg ???????? trioctahedral
?????????????????? Ca ??? Mg ?????????????????????
? ??????????? ??? illite - ?????????? (chlorite)
???????????????????????? (mica-like unit)
???????????????????????? (brucite) ?????? Mg(OH)2
????????????????????????????????? (brucite-like
unit)
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?????????????? ??????????????????????? 3 ????
?????? ?????????? ?????????? ??????????
?????? Smectite Illite Kaolinite
??????????? (µm) 0.01-1.0 0.1-2.0 0.1-5.0
??????? ???????????? ??????????? ???????????? ??????????? ??????? ????????????
???????????????? ??? ??????? ???
??????????????? ?????? ??????? ???
???????????????????????????? ??? ??????? ???
?????????? ??? ??????? ???
???????????????????????? (cmol kg-1) 80-100 15-40 3-15
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2. ?????????????????????????????????????
1) ????????????? (hydrous oxide)
???????????????????? - ???? ?????????????????????
???????????????????????????????? - ?????????
????????????????????????????????????????? -
?????? ????????????????????????? ????
??????????????????????????????? - ???????
?????????????????????????????? ???????????????????
????????? 2) ???????????? (organic colloid)
?????????? (humus) - ????????? ??????????????
(amorphous) - ?????? ???????????????????
carboxyl group (COOH) ????????????????????????????
?? ???
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1. ???????????????????????????
1) ????????????????????????????????????????
?????? ????????????????????????? ????????
?????????? ????????????? 2) ????????????????
???????????????????????????????????????????
??????? kaolinite ??? hydrous oxide (Fe, Al)
???????????? ???????????????????????? ??????????
montmorillonite ??? illite 3) ????????????????????
??? ?????????????? kaolinite, montmorillonite ???
illite ?????????????? ???????????? ??????
vermiculite, chlorite ??? interstratified clay
mineral
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2. ??????? (genesis) ???????????????
1) Alteration ??? ?????????????????????? (primary
mineral) ?????????????????????????????????????????
? ????????????????????????????????????????????????
????????????????????????? (secondary mineral)
???????????? K2Al4(Al2Si6)O20(OH)4 Si4
K0.2K0.8Al4(AlSi7)O20(OH)4 K
Al3 2) Recrystallization ??? ???????????????????
??????????????????????????????????????????????????
????????????????????????????????????????????????
???????????????????????????????
?????????????????????????????? ?????????????
24
3. ?????????????????????????????
1) ???????????????????????????????? (exposed
crystal edges) - ??????????????????????????????
?????????? ??????????????????????
????????????????????? ???????????????
electronegative charge ??????????
- ???????????????????????????? ??? H
????????????????????????????????
?????????????? OH- ?????????????????? ??????? 11
type clay 2) ?????????????? isomorphous
substitution ?????????????????????????????????????
?????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
?????? ?????????????????????????????????????????
???? Mg2 ?????? Al3 ??????????????
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4. ???????????????????????????
1) ??????????????????????????? - ?????????
??????????????????????????????????????????????????
- Hendricks ??? Fry (1930) ?????????????????????
???????????? ??????? 2) ??????????????
(adsorbed cation) ??? ????????????????????????????
?????????????????????????? ????????????
????????????????? ?????????? H(Al3) gt Ca2 gt
Mg2 gt K gt Na ??????????????????????????????????
???????????????? exchangeable cationClay-Ca
40 5H2CO3 Clay-Ca 38 2Ca(HCO3)2
- H 40 -H 45 KHCO3 - K
20 -K 19
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??????????????????????????????
27
5. ?????????????????????????????????????????
1) ??????????????????????????????????????????
?????????????????????????? (replacing power)
?????????? Li lt Na lt K lt Mg2 lt Ca2 lt NH4 lt
Al3 (H) ??????????????????????????????????????
- ?????????????????? ?????????????????????????????
??????????? ?????????????????????????????????
????????????????????????????? - ?????????
??????????? hydrated cation ??? ??? water shell
(hull) ??????????????????????? ????
?????????????????????????????????? ???
Coulomb ??????????????? Monovalent - dehydrated
ionic size LiltNaltKltNH4ltRbltCs - hydrated
ionic size LigtNagtKgtNH4gtRbgtCs
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2) ????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
?????????????????????????????????? ??????? mass
action 3) ???????????????? ???????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
?????????? ???? Ca2 ??? Na 4)
???????????????????????????????????????????? ????
exchangeable K ??????????????????????????????????
???? exchangeable Al3 ???? H ???????????????????
?????????? exchangeable Ca2
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6. ????????? (zeta potential) ???????????????
1) Electric double layer ??? ?????????????????????
????????????????????? (potential)
??????????????????????????????????????????????????
??????? ?????????????????????????????? (outer
layer) ??????????????????????????????????? (inter
layer) ????????? ?????????????????????????????????
?????????? 2) ???????????????????????? ???
???????????????? (potential) ??? clay micelle
?????????????????????????????????? clay micelle
????????????????????????????????????? 3)
????????????????????? - ???????????
(flocculation) ????????? clay micelle
?????????????? - ????????? (dispersion)
????????? clay micelle ??????????????
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1. ????????????????????????????????
???????????????????????? (cation exchange
capacity, C.E.C.) ????????????????????? ???
??????????????????????????????????????????????????
?????????????
2. ????????????????????????????????????????
1) ?????????????????? ????????????????????????????
??????????????????????? ??????????????????????????
?????
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2) ????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
???????????? 3) ??????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????
???????????????
32
3. ??????????????????????????????????????
1) ????????????? - ?????????????????????
???????????????????????????????????????? -
??????????????????????????????? ???? ???????????
???????????????? - ????????????????? ???????????
H ??????????????????????????? 2)
????????????? - ??????????????????????
(weathering) ???????????????? (synthesis) ???
???????????? ????????????????????????????????? 3)
???????????????????? - ???????????
?????????????????????????????????????????????????
33
????????????? 4