离子交换作用包括阳离子交换吸附作用和阴离子交换吸附作用。
    (1) 土壤胶体的阳离子交换吸附 
    土壤胶体各种阳离子交换能力
    各种离子交换能力的强弱倚赖于：
    电荷数：离子电荷数越高，阳离子交换能力越强
    离子半径及水化程度：同电荷数的离子，其水化离子半径越小则交换能力越强。
    土壤中常见的阳离子交换能力顺序如下
    Fe3＋>Al3+>H+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+
    阳离子交换量  阳离子交换量:Cation Exchange Capacity,每千克土壤中所含全部阳离总量。
    不同种类胶体的阳离子交换容量顺序为：有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭土>含水氧化铁、铝
    土壤的质地越细，CEC越高
    土壤胶体中SiO2／R2O3比值越大，CEC越大
    由于胶体表面的OH基团的理解受到pH的影响，所以pH下降，则CEC下降。
    土壤盐基饱和度   土壤的可交换性阳离子有两类：
       致酸离子 包括H+和A13+；
       盐基离子 包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。
       土壤盐基饱和度：在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为。 
    土壤胶体的阴离子交换吸附
      土壤胶体的阴离子交换吸附：指带正电荷的胶体所吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换作用。
        阴离子的交换吸附较复杂，其阴离子可与胶体微粒(如酸性条件下带正电荷的含水氧化铁、铝)或溶液中阳离子(Ca2+、Fe3+、A13+ )形成难溶性沉淀而被强烈地吸附。
      阴离子被土壤胶体吸附的顺序为：F->草酸根>柠檬酸根>PO43->AsO43->硅酸根>HCO3->H2BO3->CH3COO－>SCN－>SO42->Cl->NO3-
    土壤的酸碱性
    1、土壤酸度  
    活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称为有效酸度，通常用pH表示。
       土壤中H离子的来源
    潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和A13+。只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度。
        根据测定土壤潜性酸度所用的提取液，可以把潜性酸度分为代换性酸度和水解酸度。   
    代换性酸度 
    代换性酸度：以中性的盐溶液淋洗土壤，溶液中的金属离子与土壤和总的H和Al发生交换作用，而表现出来的酸度
       土壤矿物胶体释放的H很少，只有土壤腐殖质中的腐殖酸才可以产生较多的H＋
    R-COOH＋KCl＜＝RCOOK+HCl
    代换性铝是矿物质土壤中潜性酸度的主要来源。土壤中的95%以上的潜性酸度是由代换性Al3＋产生的。
    土壤胶体Al3＋＋3KCl＜＝＞土壤胶体K3＋AlCl3
    水解性酸度  
    水解性酸度：用弱酸强碱盐淋洗土壤，将土壤吸附的H、Al代换出来，同时产生弱酸，测定弱酸的酸度则为水解性酸度。
       水解性酸度一般高于代换性酸度
    活性酸度和潜性酸度的关系
       它们是同一个平衡体系中的两种酸度
    二者可以互相转化。但是潜性酸度往往远大于活性酸度。
    土壤的活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。
    潜性酸度则是活性酸度的贮备。
    土壤碱度
      土壤溶液中OH—离子的主要来源:
       CO32—和H CO3—的碱金属(Na、K)及碱土金属(Ca、Mg)的盐类。
        碳酸盐碱度和重碳酸盐度的总和称为总碱度。
        当土壤胶体上吸附的Na+、K+、Mg2+(主要是Na+)等离子的饱和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的水解作用，结果在土壤溶液中产生NaOH，使土壤呈碱性。此时Na+离子饱和度亦称为土壤碱化度。
    土壤缓冲性能是指土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力。
         (1)土壤溶液的缓冲作用：各种弱酸（碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和有机酸）及其盐类
         (2)土壤胶体的缓冲作用：土壤吸附的阳离子中盐基离子和H分别对酸碱中和。
          一般土壤缓冲能力的大小顺序是：腐殖质土>粘土>砂土
    代换量相等时，盐基饱和度越大，对酸的缓冲能力越强；反之，对碱的缓冲能力越强
    土壤的氧化还原性
       土壤中的主要氧化剂：氧气、NO3—离子和高价金属离子；
       土壤中的主要还原剂：有机质和低价金属离子。
       土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应的重要参与者。
    土壤中的氧化还原体系
    土壤环境容量：土壤所允许承纳污染物质的最大数量;或不使土壤生态系统的结构和功能受到损害的条件下，土壤中所能承纳污染物的最大数量。
        明确污染物对土壤生态系统的结构和功能的影响，以及系统结构相功能方面的要求来确定土壤环境容量。
        土壤临界容量是确定土壤环境容量的一个很重要的因素，决定土壤的容纳能力。
    污染物在土壤中的迁移及其机制
    土壤污染源和污染物
     污染源：
    (1) 化肥和农药残留；
    (2) 废物(废渣、污水和垃圾等)的处理场所；
    (3) 大气或水体中的污染物质的迁移、转化，进入土壤，使土壤随之亦遭受污染；
    (4)在自然界中某些元素的富集中心或矿床周围，形成自然扩散晕，使附近土壤中的元素的含量超出一般土壤的含量范围。
    土壤污染物种类
    (1)有机物质   化学农药的种类繁多，主要为有机氯和有机磷两大类；
    (2)氮类和磷类化学肥料；
    (3)重金属，如砷、镉、汞、铬、铜、锌、铅等；
    (4)放射性，元素如铯、锶等；
    (5)有害微生物类，如肠细菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌、肠寄生虫(蠕虫)、霍乱弧菌、结核杆菌等。
        土壤中有机物分解产生CO2、CH4、H2S、H2、NH3和N2等气体(其中CO2和CH4是主要的) 。
    污染物在土壤-植物体系中的迁移
    土壤中污染物主要是通过植物根系根毛细胞的作用积累于植物茎、叶和果实部分。
    1、污染物由土壤向植物体内迁移的方式
          被动转移      主动转移
    2、影响重金属在土壤-植物体系中转移的因素
         土壤中重金属向植物体内转移的过程与重金属的种类、价态、存在形式以及土壤和植物的种类、特性有关 。
    (1)植物种类
    影响重金属在土壤-植物体系中转移的因素
    (1)植物种类
    (2)土壤种类
        土壤的酸碱性和腐殖质的含量都可能影响重金属向植物体内的转移能力。
       如：在冲积土壤、腐殖质火山灰土壤中加入Cu、Zn、Cd、Hg、Pb等元素后，观察对水稻生长的影响。
        Cd造成水稻严重的生育障碍；而Pb几乎无影响。在冲积土壤中，其障碍大小顺序为：Cd>Zn>Cu>Hg>Pb；
        在腐殖质火山灰土壤中则为Cd >> Hg>Zn>Cu>Pb，
    (3)重金属形态
    (4)重金属在植物体内的迁移能力
    植物对重金属污染产生耐性的机制
    植物对重金属污染产生耐性由植物的生态学特性、遗传学特性和重金属的物理化学性质等因素所决定。
         不同种类的植物对重金属污染的耐性不同；
         同种植物由于其分布和生长的环境各异；
         长期受不同环境条件的影响，在植物的生态适应过程中，可能表现出对某种重金属有明显的忍耐性。
    土壤中的农药污染物
    农药在土壤中的环境行为
    控制农药环境行为的主要因素：即吸附、迁移和降解。
    吸附
    （1）农药的分子结构、电荷特性和水溶能力是影响吸附的主要因素。
    （2）对于土壤性质，影响吸附的主要因素是粘土矿物和有机质的含量、组成特征以及铝、硅氧化物和它们水合物的含量。
    （3）介质条件和土壤溶液的pH值是影响吸附的最重要因素。
    土壤吸附农药的机理，简略如下四种：
        异性电荷相吸  非专一的物理性键合  氢键力  配位键
    腐 殖 质
    土壤中动物
    昆虫：蚂蚁、蜈蚣、木虱、螨等，可搬动土壤或消化生物残骸，提供有机质。
    蚯蚓有助于土壤团粒形成，对通气、排水有好处。
    线虫可以消化有机物或其它小生物；部分线虫计生于植物根部会危害作物。
    脊椎动物如鼠类，虽然会破坏土壤，但也可以提供排泄物，也是构成农地生物链的成员。
    土壤中H离子的来源
    CO2的溶解  有机质的分解产生的有机酸 矿物质氧化产生的无机酸 适用的无机肥料中残留的酸 大气的酸沉降
    腐殖酸的特点  
    腐殖酸不分组时，整体呈黑色，但胡敏酸呈棕褐色，富里酸呈淡黄色。
    腐殖酸是亲水胶体，具有很强的吸水能力。
    腐殖酸同时是一种弱酸,酸性条件下一般呈沉淀析出
    腐殖酸分子上有多种官能团，最重要的是含氧官能团。
    腐殖酸是一种两性胶体，以带负电荷为主。
    腐殖酸的化学稳定性高，抗微生物分解的能力较强，分解速率非常缓慢。
    化学物质的生物效应：
    综合运用化学、生物、医学三方面的理论和方法
    1研究化学污染物造成的生物效应，如致畸、致突变、致癌的生物化学机理
    2化学物质的结构与毒性的相关性
    3多种污染物毒性的协同和拮抗作用的化学机理
    4污染物食物链作用的生物化学过程

第六章  
      污染物质在机体内的积累与转化
        污染物质在机体内的运动过程包括吸收、分布、排泄和生物转化。
       吸收、分布和排泄称为转运，排泄与生物转化称为消除。
    吸收是污染物质从机体外，通过各种途径通透体膜进入血液的过程。
       吸收途径主要是机体的消化管、呼吸道和皮肤。
       消化管是吸收污染物质最主要的途径。消化管的主要吸收部位在小肠，其次是胃。
        蓄积量是吸收、分布、代谢转化和排泄各量的代数和。
       机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨酪。污染物质常与血浆蛋白结合而蓄积。
       蓄积部位中的污染物质，常同血浆中游离型污染物质保持相对稳定的平衡。
     物质通过生物膜的方式
    物质通过生物膜的方式
    膜孔滤过:直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧静水压及渗透压经膜孔滤过。
    被动扩散: 脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧。即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。
      污染物质的生物富集、放大和积累
    生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境(水、土壤、大气)蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。
      生物富集用生物浓缩系数表示，即：   BCF = Cb/Ce
     式中：BCF：生物浓缩系数
           Cb：某种元素或难降解物质在机体中的浓度;
           Ce：某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。
    污染物质的生物转化
       物质在生物作用下经受的化学变化，称为生物转化或代谢(转化)。
       微生物可以催化转化或降解有机污染物。
       在生物化学反应中，氧化反应是重要的一类。其次是催化还原反应.酶也可以催化水解反应.
    水环境中微生物的类群
       在水环境中，微生物可以分成细菌、真菌和藻三类。
    细菌的分类
        自养生物和异养生物       好氧细菌及厌氧细菌
    生物转化中的酶
       酶是一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。
      酶的种类有2103多种。
      酶分为胞外酶和胞内酶两大类。
      根据催化反应类型:氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶、异构酶、合成酶。按照成分分为:单成分酶和双成分酶两大类
    耗氧有机污染物质的微生物降解
    有毒有机污染物质生物转化
    氮、硫的微生物转化
    重金属元素的微生物转化
      污染物质的毒性
    毒物是进入生物机体后能使体液和组织发生生物化学的变化，干扰或破坏机体的正常生理功能，并引起暂时性或持久性的病理损害，甚至危及生命的物质。
       按作用于机体的主要部位可分为作用于神经系统、造血系统、心血管系统、呼吸系统、肝、肾、眼、皮肤的毒物等。
      根据作用性质，毒物可分为刺激性、腐蚀性、窒息性、致突变、致癌、致畸、致敏的毒物等。
    毒物的毒性
       影响毒物毒性的因素 ：
    (1)毒物的化学结构及理化性质；
    (2)毒物所处的基体因素(如基体的组成、性质等)；
    (3)机体暴露于毒物的状况(如毒物剂量，浓度，机体暴露的持续时间、频率、总时间、机体暴露的部位及途径等)；
    (4)生物因素(如生物种属差异、年龄、体重、性别、遗传及免疫情况、营养及健康状况等)；
    (5)生物所处的环境(如温度、湿度、气压、季节及昼夜节律的变化、光照、噪声等)。
    急性毒作用一般以半数有效剂量(ED50)或半数有效浓度(EC50)来表示。
        ED50和EC50分别是毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量和毒物浓度。
       ED50或EC50数值越小，受试物质的毒性越高，反之，则毒性越低。
        半数有效剂量或半数有效浓度，若以死亡率作为毒作用的观察指标，则称为半数致死剂量(LD50)或半数致死浓度(LC50)。
             慢性毒作用以阈剂量(浓度)或最高允许剂量(浓度)来表示。
             阈剂量(浓度)是指在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量(浓度)。
             最高允许剂量(浓度)是指长期暴露在毒物下，不引起机体受损害的最高剂量(浓度)。
    毒物的联合作用
        协同作用      相加作用      独立作用   拮抗作用
    毒作用的过程
    (1)毒物被机体吸收进入体液后，经分布、代谢转化，并有一定程度的排泄。
    (2)毒物或活性代谢产物与其受体进行原发反应，使受体改性，随后引起生物化学效应。
    (3)一系列病理生理的继发反应，出现在整体条件下可观察到的毒作用的生理和(或)行为的反应，即致毒症状。
    毒作用的生物化学机制
         酶活性的抑制
        毒物进入机体后，一方面在酶催化下进行代谢转化；另一方面也可干扰酶的正常作用，包括酶的活性、数量等，从而有可能导致机体的损害。
        干扰酶的作用:
        对酶活性的抑制。
        有些重金属离子与含巯基的酶强烈结合。
        某些金属取代金属酶中的不同金属。
    致突变作用
        致突变作用是指生物细胞内DNA改变，引起的遗传特性突变的作用。
        具有致突变作用的污染物质称为致突变物。致突变作用分为基因突变和染色体突变两类。
    致癌作用
        致癌是体细胞不受控制的生长。能在动物和人体中引起致癌的物质称为致癌物。致癌物根据性质可分为化学(性)致癌物、物理性致癌物(如x-射线、放射性核素氨)和生物性致癌物(如某些致癌病毒)。
    致畸作用
         人或动物在胚胎发育过程中由于各种原因所形成的形态结构异常，称为先天性畸形或畸胎。
         遗传因素、物理因素(如电离辐射)、化学因素、生物因素(如某些病毒)，母体营养缺乏或内分泌障碍等都可引起先天性畸形，并称为致畸作用。