包括层状
铝硅酸盐矿物(
蒙脱石、
伊利石、
高岭石等
黏土矿物)、
铁或
铝的水合氧化物胶体和
硅酸无定形胶体等。这些层状黏土矿物一般带较多
负电荷、
阴离子交换量大(蒙脱石120mmol/100g)和巨大的
表面积(蒙脱石类700m2/g,伊利石100~200m2/g),因而对土壤中离子态
污染物有较强的
吸附、
固定和
离子交换的能力,由此可降低或缓和其
危害性。土壤中
铁、铝
氧化物胶体带
正电荷,有较大的
表面能;因而对土壤中的
含氧酸根负离子(如
砷、
铬等污染物)有很强的吸附能力,减少对土壤的
污染。
土壤胶体是指土壤中颗粒直径在1~100nm之间(在长、宽、高三个方向上,至少有一个方向在此范围内)的土壤固体颗粒。一般将小于1μm的
土壤颗粒称为土壤胶体。这比一般胶体颗粒的上限大10倍,因为1μm的土壤颗粒已经表现强烈的胶体性质。
土壤无机胶体(soil mineral cloid)主要是指土壤
黏土矿物,它包括次生的铝硅酸盐黏土矿物和氧化物,前者是晶体结构,后者一般呈非晶体结构,其中次生铝硅酸盐黏土矿物是组成土壤无机胶体的主要成分。
包括层状
铝硅酸盐矿物(
蒙脱石、
伊利石、
高岭石等
黏土矿物)、
铁或
铝的水合氧化物胶体和
硅酸无定形胶体等。这些层状黏土矿物一般带较多
负电荷、
阴离子交换量大(蒙脱石120mmol/100g)和巨大的
表面积(蒙脱石类700m2/g,伊利石100~200m2/g),因而对土壤中离子态
污染物有较强的
吸附、
固定和
离子交换的能力,由此可降低或缓和其
危害性。土壤中
铁、铝
氧化物胶体带
正电荷,有较大的
表面能;因而对土壤中的
含氧酸根负离子(如砷、
铬等污染物)有很强的吸附能力,减少对土壤的
污染。
一、黏土矿物的晶体结构。铝硅酸盐黏土矿物一般都是层状结构,其基本结构单元有两个
硅氧四面体和铝氧八面体。
硅氧四面体片:由4个氧离子和1个体离子组成的四面体结构单元。多个硅氧四面体通过共用底层的3个氧原子在水平方向发展而形成一个片层结构,称为硅氧片,硅氧片的上下面上由6个氧原子形成一个六角形的网孔,称为晶穴,其直径约为 0. 14nm。
高岭石(kaolinite)组属1:1型黏土矿物,主要矿物有高岭石、埃洛石、珍珠陶土、迪凯石等,其中以高岭石最典型。高岭石的两个字位晶层之间,四面体片的底层的氧(O)原子与相邻晶层的八面体片顶层的氢氨基(OH)之间可以形成氢键,把两个相邻晶层连接起来,由于氢健作用力很强,水和其他离子不易进人到晶层之间,使得高岭石廖胀性很弱(5%),晶层间距为0.72nm。高岭石的晶体颗粒较大,同晶替代作用较弱,比表面积较小,黏结性、黏着性、可塑性较弱,是制作各种陶瓷制品的主要原料。高岭石在土壤中分布很广,尤其在热带、亚热带土壤中最多,是红壤、砖红壤土类的主要黏土矿物。
土壤中的氧化物类矿物又称为非硅酸盐黏土矿物。土壤中的氧化物主要是铁、铝、锰、硅等氧化物及其水合氧化物类。土壤氧化物有的是晶型矿物,如三水铝石、水铝石、针铁矿、赤铁矿、石英等。非晶型的氧化物如蛋白石、
水铝英石等。土壤氧化物的表面积较大,表面活性高,其电荷数量随土壤酸碱度而变化,对土壤的理化性质影响很大,尤其在南方的红色土壤中对土壤养分、重金属元素的形态、活性、迁移和有效性有重大的影响。这些矿物都是在高温多湿条件下形成的,南方土壤呈红色主要是由于土壤中赤铁矿染色的结果。