土壤环境化学新教学-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,参赛可修改优质的课件,主讲人：,*,第四章,土壤环境化学,Chapter 4. Soil Environmental Chemistry,本章重点：,、土壤的组成与性质；,、重金属在土壤,植物体系中的迁移和它的作用机制；,、农药在土壤中的迁移、转化。,土壤,是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层，其厚度一般在,2m,左右。,土壤不但为植物生长提供机械支撑能力，并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。,近年来，由于人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中，导致了,土壤污染,。,第一节,.,土壤的组成和性质,一,土壤的组成,图,1.,土壤中固、液、气相结构图（自,S.F. Manahan, 1984,）,排入地下水,根须,土粒上的吸附水,土粒,土壤空隙,被水饱和的土壤,土壤固相,土壤液相：,水分及水溶物,土壤气相,(35% V),：,土壤矿物质,(90% ),土壤有机质,(10%),原生矿物质,次生矿物质,土壤,土壤生物,图,2.,自然土壤的综合剖面图,(,南京大学等合编，,1980),土壤的层次结构,A,00,A,0,A,1,A,2,A,3,B,1,B,2,B,3,C,C,C,S,C,T,D,土壤层,覆盖层,(A,0,),淋溶层,(A),淀积层,(B),母质层,(C),基岩,(D),疏松的枯枝落叶层，未经分解,暗色半分解有机质层,暗色的腐殖层,灰白色的灰化层,向,B,层过渡层，多似,A,层,向,A,层过渡层，多似,B,层,棕色至红棕色的淀积层,向,C,层过渡层,CaCO,3,聚集层,CaSO,4,聚集层,潜育层,(,灰粘层,),可能出现的特殊层次,土壤的组成和性质,土壤的组成和性质,1.,土壤矿物质,土壤矿物质是岩石经物理风化和化学风化形成的。按其成因类型可以将土壤矿物质分为两类：原生矿物和次生矿物。,石英、长石类、云母类、,辉石、角闪石、橄榄石、,赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、,黄铁矿,原生矿物,次生矿物,简单盐类,(,方解石、白云石、石膏、泻盐等,),、,三氧化物类（针铁矿、褐铁矿）、,次生铝硅酸盐（伊利石、蒙脱石、高岭石）类,土壤矿物质,（,1,）,原生矿物,岩石经物理风化作用破碎形成的碎屑，即在风化过程中未改变化学组成和结构的原始成岩矿物。颗粒比较大,1,0.001mm,砂粒。,对土壤的贡献：,构成土壤的骨架，提供无机营养物质，蕴藏着植物所需的一切元素。,硅酸盐类矿物,如长石（,KAlSi,3,O,8,）、云母,（,KSi,3,Al,）,Al,2,O,10,（,OH,）,2,等。易风化供植物吸收,KMgAl,、,Fe,元素。,氧化物类矿物,如石英（,SiO,2,）、赤铁矿（,Fe,2,O,3,）等。稳定，不易风化。,硫化物类矿物,黄铁矿和白铁矿（同质异构），化学式均为,FeS,2,。极易风化，,S,主要来源。,磷酸盐类矿物,主要有磷灰石,Ca,5,（,PO,4,）,3,F,和氯磷灰石,Ca,5,（,PO,4,）,3,Cl,。还有少量的,FePO,4,AlPO,4,。无机磷的主要来源。,原生矿物主要有,四,类：,（,2,）,次生矿物,原生矿物经化学风化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构均有改变。,次生矿物通常分,三,类：,简单盐类,如方解石（,CaCO,3,）、白云石,Ca,，,Mg,（,CO,3,）,2,、石膏（,CaSO,4,2H,2,O,）、泻盐（,MgSO,4,7H,2,O,） 、芒硝（,Na,2,SO,4,10H,2,O,）、水氯镁石（,MgCl,2,6H,2,O,）等。常见于干旱、半干旱地区。风化最终产物易溶于水，淋溶流失。,三氧化物,如针铁矿（,Fe,2,O,3,H,2,O,）、褐铁矿（,2Fe,2,O,3,3H,2,O,）、三水铝石（,Al,2,O,3,3H,2,O,）等。硅酸盐类矿物彻底风化的产物。常见于湿热带和亚热带。,次生铝硅酸盐类,这类矿物是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成的。又称粘土矿物，分为伊利石、蒙脱石和高岭石。,1,土壤化学,次生矿物有,晶态,和,非晶态,之分。晶态的次生矿物主要包括铝硅酸盐盐类粘土矿。非晶态次生矿物主要呈胶膜状态包裹于土粒表面，如水合氧化铁、铝、硅等，也有呈粒状凝胶，成为极细的土粒，如水铝石类。,次生矿物多数颗粒细小（粒径小于,0.001mm,），具有胶体性质，是土壤固相物质中,最活跃的部分,，它影响着土壤许多重要的物理、化学性质，如土壤的颜色、吸收性、膨胀收缩性、粘性、可塑性、吸收能力和化学活性。,2.,土壤有机质,土壤有机质,是土壤中含碳有机化合物的总称。,(2,石块,3,石块,3,砾石,31,粗砾,32,粗砂,20.2,粗砂,10.50,极粗砂,21,细砂,0.20.02,中砂,0.50.25,粗砂,10.5,细砂,0.250.05,中砂,0.50.25,细砂,0.250.10,极细砂,0.100.05,粉砂粒,0.020.002,粗粉砂,0.050.01,粉砂,0.050.002,中粉砂,0.010.005,细粉砂,0.0050.001,粘粒,0.002,粗粘粒,(,粘质的,) 0.0010.0005,粘粒,0.002,细粘粒,(,胶质的,) 0.00050.0001,胶体,0.0001,砂粒,砂粒,砂粒,粉砂粒,土壤的组成和性质,三、,土壤吸附性,土壤中两个最活跃的组分是,土壤胶体和土壤微生物,，它们对污染物在土壤中的迁移转化有重要作用。,胶体体系由粒子和介质组成。粒子大小至少在一维方向上为,30-10000,左右。粒子叫胶粒或分散相；介质叫分散介质或连续相。,土壤的组成和性质,1.,土壤胶体的性质,土壤胶体具有巨大的比表面和表面能。,比表面,是单位质量的物质的表面积。胶体内部分子在各方向上受到引力相同，表面分子各方向上受到引力不等，具有一定的,表面能,土壤胶体具有巨大的比表面和表面能。,土壤胶体的电性,土壤胶体的凝聚性和分散性,(2),土壤胶体具有双电层，,微粒的内部一般带负电 荷，,形成负离子层,（决定电位离子层），,其外部由于电性吸引，形成一个正离子层,（,反离子层，包括非活动性离子层和扩散层,），,合称为双电层。,决定电位层与液体内部的电位差为热力电位,0,非活动性离子层与液体内部的电位差称为电动电位,（,electrokineticspotential,）。,双电层的概念,：,1879,年亥姆霍兹首先提出。双电层是在固,-,液两相的界面上形成的，正负离子分别平行地排列在固液两相界面上，与平行板电容器相似，两层间的距离约与离子的大小相等。,如果固体物质是胶体系统的分散相，则在胶体粒子的周围即形成上述的双电层。,固体表面离子带相反电荷的离子（异电离子、补偿离子），由于离子的热运动，并不是全部整齐地排列在一个面上，而是随着距界面的远近，,有一定的浓度分布。,倘若取溶胶中的胶粒的一部分为例，其电荷分布的情况就如右图所示。,M,N,B,A,C,D,l,+,+,+,+,+,+,+,分散的双电层理论,在靠近粒子表面的一层，正离子有较大的浓度，随着与界面距离的增大，过剩的正离子的浓度逐渐减少，直到距界面为,l,处，过剩正离子的浓度等于零。溶液中所有这些离子都是溶剂化的。,反离子：一部分为紧靠固体表面的不流动层，称为,紧密层（非活动性离子层）,，其中包含了被吸附的离子和部分过剩的异电离子,(,在这里是正离子,),，其厚度约有几个水分子的大小，即由固体表面,MN,至虚线,AB,处为,b,处；,M,N,B,A,C,D,b,+,+,+,+,+,+,+,d,另一部分包括从,AB,到距表面为,d,处，,称为分（扩）散层，,在这层中过剩的异电离子逐渐减少而至零。,这一层是可以流动的。,固体表面（决定性电位）,MN,，其电位相对于,CD,处为,0,，或者说,CD,与,MN,间的电位差为,0,，这个电位称为总电位差，也叫热力学电位,0,。,非活动性的离子层与液体间的电位差叫电动电位,。,M,N,B,A,C,D,d,+,+,+,+,+,+,+,0,和,是不同的，随电解质浓度增加，或电解质价型增加，双电层厚度变薄，,电势也减小。,双电层基本构成,双电层电位与溶液中离子间关联性,0,取决于溶液中与固体成平衡的离子浓度,与电荷符号、价位、电荷量、浓度有关,土壤双电层示意图,(3),土壤胶体的凝聚性和分散性,土壤溶液中，胶体常带负电荷，所以胶体微粒间又因相同电荷而排斥，这是胶体的,分散性,。,由于胶体的比表面和表面能都很大，为减小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势，这就是胶体的,凝聚性,。,影响因素,.,土壤胶体的电动电位和扩散厚度,电动电位高，分散性强；,.,阳离子浓度上升会增强凝聚性,土壤溶液中阳离子增多，由于土壤表面的负电荷被中和，电动电位降低和扩散层厚度减小。可以加强凝聚作用。,Na,+,K,+,NH,4,+, H,+,Mg,2+, Ca,2+,Al,3+,蒙脱石,水化云母,高岭土,含水氧化铁、铝。,土壤质地越细，阳离子交换量越高。,土壤胶体中,SiO,2,/R,2,O,3,(Al,2,O,3,或,Fe,2,O,3,),比值越大，阳离子交换量越大；,pH,下降，阳离子交换量降低。,1,）阳离子：,离子电荷数越高，阳离子交换能力越强；, 同价离子中，离子半径越大，水化离子半径就越小，具有较强的交换能力。,影响,交换能力因素,土壤可交换性阳离子,致酸离子：,H,+,、,Al,3+,（水解显酸性）,盐基离子：,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Na,+,、,K,+,、,NH,4,+,盐基饱和土壤,：当土壤吸附饱和时,土壤胶体上吸附的阳离子均是盐基离子，盐基饱和度,100%,盐基不饱和土壤,：当土壤吸附饱和时,土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种土壤为盐基不饱和土壤；,全部为致酸离子时，盐基饱和度为,0,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为盐基饱和度,(2),土壤胶体的阴离子交换吸附,:,自身带正电荷的胶体离子所吸附的阴离子与溶液中的阴离子的交换作用,阴离子交换吸附是可逆过程，服从质量作用定律。但是土壤阴离子交换吸附比较复杂，土壤阴离子交换时常伴随有,化学固定作用,，即交换性阴离子可与胶体微粒或溶液中的阳离子（,Ca,2+,、,Fe,3+,、,Al,3+,等）形成难溶沉淀而被,强烈吸附。,如：,Fe,3+,+PO,4,3-,FePO,4,Al,3+,+PO,4,3-,AlPO,4,四土壤酸碱性,1.,土壤酸度,根据土壤中,H,+,的存在方式，土壤酸度：,活性酸度,潜性酸度,(1),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。,土壤溶液中氢离子的来源：,CO,2,溶于水形成碳酸、有机酸、矿物质氧化无机酸、酸沉降,(2),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,Al,3+,。,处于吸附态的,(H,+,、,Al,3+),不显酸性,仅有盐基不饱和土壤才具有潜性酸度,主要来源于,(Al,3+,),􀁺,代换性酸度：用过量,中性盐,(,如,NaCl,或,KCl),溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中,H,+,和,Al,3+,发生离子交换作用，而表现出的酸度。,土壤潜性酸度据提取液分为,代换性酸度和水解酸度,。,腐植酸产生较多的,H,+,代换性,Al,3+,是矿物质中潜性酸度的主要来源,。,水解性酸度：用,弱酸强碱盐,(,如乙酸钠,),淋洗土壤，溶液中的金属离子可以将土壤胶体吸附的,H,+,和,Al,3+,代换出来，同时生成某弱酸。此时测定的弱酸的酸度为水解性酸度。,活性酸度与潜性酸度的关系：土壤的活性酸度与潜性酸度是同一平衡体系的两种酸度。二者可以互相转化，在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤潜性酸度往往比活性酸度大得多。,H,+,-,-Al,3,4CH,3,COONa,3H,2,O,-4 (Na,+,)+Al(OH),3,+4CH,3,COOH,土壤胶体,土壤胶体,醋酸根和铝离子双水解作用,水解性酸度一般比代换性酸度高,。由于中性盐所测出的代换性酸度只相当于水解酸度的一部分，当土壤溶液在碱性增大时，土壤胶体上吸附的,H,较多地被代换出来，所以水解酸度较大。,如弱酸强碱,不同溶解度的碳酸盐和重碳酸盐对土壤碱性的贡献不同,pH,。,土壤中含,CaCO,3, MgCO,3,，,pH7.58.5,土壤中含,NaHCO,3, Ca(HCO,3,),2,，,pH7.58.5,土壤中含,Na,2,CO,3, pH10,Na,+,饱和度称为,土壤碱化度,，是,交换性阳离子的水解作用,2.,土壤,碱度,土壤溶液中,OH,-,的主要来源，是,CO,3,2-,和,HCO,3,-,的,碱金属及碱土金属盐类。,碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总和称为总碱度,。,当土壤胶体上吸附的,Na,+,K,+,Mg,2+,(,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。,It is important to distinguish between high basicity, manifested by an elevated pH, and high alkalinity, the capacity to accept H,+,. Whereas pH is an intensity factor.,This may be illustrated by comparing a solution of 1.00,10,-3,M,NaOH with a solution of 0.100 M HCO,3,-,. The sodium hydroxide solution is quite basic, with a pH of 11, but a liter of it will neutralize only,1.00,10,-3,mole of acid. The pH of the sodium bicarbonate solution is 8.34, much lower than that of the NaOH. However, a liter of the sodium bicarbonate solution will neutralize 0.100 mole of acid; therefore its alkalinity is 100 times that of the more basic NaOH solution.,第,39,页,缓冲溶液,缓冲溶液的定义,能够抵抗外加少量酸、少量碱或稀释， 而本身,pH,值不发生显著变化的作用称缓冲作用。,具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。,下面是一份实验报告：,溶液,溶液,pH,值,滴一滴,0.1M HCl,后的,pH,值,滴一滴,0.1M NaOH,后的,pH,值,4ml H,2,O 7.0 3 11,4ml HAc +NaAc (,均为,0.1,mol,L,-1,),4.7 4.7 4.7,上述实验结果表明,:,水不具有缓冲作用,HAc +NaAc,体系溶液具有缓冲作用,它是一种缓冲溶液。,3.,土壤的缓冲性能,缓冲溶液的组成和作用原理,组 成,抗碱组份,抗酸组分,（弱质子酸）,（弱质子碱）,1,弱酸及其盐溶液,HAc NaAc,2,酸式盐溶液,NaHCO,3, NaHCO,3,3,酸式盐及其次级盐溶液,NaH,2,PO,4, Na,2,HPO,4,4,弱碱及其盐溶液,NH,4,Cl NH,3,作用原理,以,HAcNaAc,体系为例说明,加入少量,OH,-,，它与,H,+,结合生成水，平衡向右移动，,HAc + H,2,O H,3,O,+,+ Ac,-,+,OH,-,H,2,O,加入少量,H,+,，它与,Ac,-,结合生成,HAc,，平衡向左移动，,不论加酸还是加碱，溶液的酸度保持相对稳定,3.,土壤的,缓冲,性能,S,oil Buffering Capacity,土壤的缓冲性能是指土壤具有缓和其,pH,发生剧烈变化的能力。,(1),土壤溶液,的缓冲作用,土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、,腐殖酸和其他有机酸,等弱酸及其盐类，构成一个良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用。,两性物质，如：氨基酸，胡敏酸可缓冲酸、碱,土壤,加入,(2),土壤胶体,的缓冲作用,土壤胶体吸附有各种阳离子，其中盐基离子,(,以,M,离子代表,),和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。,土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能越强；,盐基饱和度越高，对酸的缓冲能力越强，,盐基饱和度越低，对碱的缓冲能力越强。,缓和碱,缓和酸,在,pH 700mV,：土壤完全处于氧化条件下，有机物质迅速分解,E,h,400700mV,：土壤中的氮元素主要以,NO,3,-,形式存在,E,h, 400mV,：反硝化发生,E,h, 200mV,：,NO,3,-,开始消失，出现大量的,NH,4,+,E,h, -100mV,：,Fe,2+,Fe,3+,E,h,叶,枝,花、果、籽粒,蔬菜类叶菜中积累多，黄瓜、萝卜、番茄中少,镉进入人体，在骨骼中沉积，使骨骼变形，骨痛症。,1.,镉,Cadmium,2.,铜,Copper,污染来源于冶炼、农药,(,波尔多液）,铜是各种生物的必需微量元素,土壤中铜含量在,2-100mg/kg,之间,污染土壤中的铜主要在表层积累，并沿土壤的纵深垂直分布递减，,酸性土壤中，土壤对铜的吸附减弱，被土壤固定的铜易被解吸出来，因而使铜容易淋溶迁移。,铜在植物累积分布多数是：根茎叶果实。,铜被表层土壤的黏土矿物吸附，表层土壤的有机质（,腐质酸的羧基和羟基）,与铜结合形成螯合物，,使铜离子不易向下层移动。,3.,铅,-lead,来源：冶炼废水、废渣，汽车尾气,主要以,难溶物,Pb(OH),2,、,PbCO,3,、,Pb(PO,4,),2,存在，,Pb,2+,可以置换黏土矿物上的,Ca,2+,，在土壤中很少移动。,土壤的,pH,值增加，使铅的可溶性和移动性降低。,大气中的铅一部分湿沉降进入土壤，,很难迁移、植物吸收后积累于,根部,，,一部分落在叶面上，进入,叶,内，花、果部位较少。,公路两旁的藓类植物能从大气中被动吸收累积高浓度的铅现已被确定为铅污染和累积的指示植物。,铅对植物的危害表现为叶绿素下降，阻碍植物的呼吸及光合作用。谷类作物吸铅量较大，但多数集中在根部，茎秆次之，籽实中较少。因此铅污染的土壤所生产的禾谷类茎秆不宜作饲料。,4.,锌,-Zinc,电镀、冶炼三废是主要来源,锌是植物、动物和人类必需的营养元素,土壤中的锌,:,分为有机态锌和无机形态锌（矿物态、代换态和土壤溶液中的锌）,pH,影响：酸性土壤,:,交换态锌含量较高,而无定形铁结合态低；,中性土壤中：有机态锌及无定形铁结合态锌含量较高；,石灰性土壤则以碳酸盐结合态、无定形铁结合态及松结有机态含量较高,土壤中有效锌大多为胶体吸附而成代换态,溶液中的锌离子数量很少,土壤中锌主要靠扩散作用供应给植物根系。,植物吸收主要是,Zn,2+,和少量的,Zn(OH),2,形态及与某些有机物螯合态锌。,5.,汞,Mercury,常温下是液态，容易挥发,主要价态三种：,0,，,+1,，,+2,，三种价态随着,pH,和,Eh,变化而转化：,HgS,是还原状态下的主要形态，容易形成,HgCl,3,-,、,Hg(OH),3,-,配体。,土壤中的粘土矿物和有机质对汞的强烈吸附，,95%,以上汞能被迅速吸附或固定在土壤表层并积累。,一般，汞化合物在土壤中先转化为金属汞或甲基汞后才被植物吸收。,微生物转化：,HgS,（硫杆菌）,Hg,2+,（抗汞菌）,Hg,0,微生物合成甲基汞在好氧或厌氧条件下都可以进行。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、积累，而转入食物链造成对人体的危害；在厌氧条件下，主要形成二甲基汞，在微酸性环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。,植物根系能直接吸收汞。,植物吸收和积累汞与汞的形态有关，其顺序是：氧化甲基汞氯化乙基汞醋酸苯汞氯化汞氧化汞硫化汞。,汞在植物各部分的分布是根茎、叶种子,。,汞被植物吸收后，常与根中的蛋白质反应沉积于根上，阻碍了向上的运输,。,挥发性高、溶解度大的汞化合物容易被植物吸收。,二、植物对重金属污染产生耐性的几种机制,(Mechanism),1,、,植物根系的作用,2,、,重金属与植物的细胞壁结合,3,、,酶系统的作用,4,、形成重金属硫蛋白或植物络合素,1,、植物根系的作用,植物根系通过改变根际化学性状、根际分泌螯合剂、原生质泌溢等作用减少重金属的跨膜吸收而增加其耐受性。,还可以通过形成跨根际的氧化还原电位梯度和,pH,梯度等来抑制重金属的吸收,2,、,重金属与植物的细胞壁结合,实验发现：有些耐性植物中金属离子存在于细胞壁上而被局限进入细胞质影响细胞内的代谢活动。,细胞壁中金属大部分以离子形式存在或与细胞壁中纤维素、木质素结合,细胞壁对金属离子的固定作用因植物、金属不同而不同；不是一个普遍耐性机制。,3,、,酶系统的作用,耐性植物中的几种酶的活性在金属含量增 加时仍能维持正常水平,同时还可以激发另外一些酶的活性,4,、形成重金属硫蛋白或植物络合素,1957,年人们在马的肾脏中发现金属硫蛋白（,MT,），能合成,MT,的细胞对重金属有明显的抗性，是动物和人体最重要的重金属的解毒剂,后来，在植物中发现类,MT,或植物络合素，可以与进入植物细胞内的重金属结合，以不具活性的无毒的螯合物存在，从而降低金属离子的活性，减少金属的毒性,。,第三节 土壤中农药的迁移和转化,(Transport and Transformation of Pesticide in Soil),化学农药的分类与常用农药品种,化学农药,杀虫剂,: DDT,六六六,乐果,苄氯菊脂,速灭威,杀虫双,杀菌剂,:,波尔多液,代森锌,赛力散,稻脚青,多菌灵,除草剂,: 2,4-D,除草醚,扑草净,敌稗,草甘磷,百草枯,杀螨剂,:,三氯杀螨醇,三氯杀螨砜,杀鼠剂,:,安妥,敌鼠,杀鼠醚,杀鼠灵,杀线虫剂,:,安线磷,二氯丙烯,二氯丁砜,土壤处理剂,:,溴甲烷,氯化苦,六氯苯,植物生长调节剂,:,乙烯利,矮壮素,抑牙丹,土壤中农药,迁移,扩散,:,以汽态发生,或以非汽态发生,质流,:,由水或土壤微粒或两者共同作用引起农药流动,非离子型农药在土壤水体系的分配作用,吸附,:,主要吸附于粘土矿物和有机质表面,植物吸收,:,吸收后积累植物体内,或被植物代谢,降解,农药在土壤中的行为,土壤中农药的迁移和转化,非生物降解,水解反应,(Hydrolysis Reaction,),光化学降解,(Photochemical Degradation),土壤微生物对农药的降解,土壤中农药的迁移和转化,一、土壤中农药的迁移,扩散,气态：挥发,非气态，发生土壤溶液中、,气,-,固，气,-,液界面,质体流动,农药的迁移,扩散,扩散是指热能引起分子的不规则运动使物质分子发生转移的过程，由,高浓度向低浓度,的地方迁移,气态,发生（挥发）,农药在田间中的损失主要途径是挥发，如，颗粒状的农药撒到干土表面上，几小时内几乎无损失；而将其喷雾时，雾滴复干的,10,分钟内，损失达,20%,。,影响农药挥发的主要因素：,农药（物理化学性质、浓度、扩散速率）,土壤（含水量、吸附性）,环境（温度、气流速度）等,非气态发生,指土壤中气,-,液、气,-,固界面上发生的扩散作用。由于土壤系统复杂，扩散物质在土壤表面可能存在吸附和解吸平衡，土壤性质不同，有机物性质不同都影响扩散作用。,Shearer,等根据农药在土壤中的扩散特性提出了农药的扩散方程式,（见,p287,）,w,影响农药扩散的主要影响因素,土壤水分的含量,土壤吸附的影响,土壤的紧实度,温度,气流速度,气流速度增加，挥发加快,农药种类,（,1,）,土壤水分的含量,Shearer,等对林丹在粉砂壤土中的扩散,研究表明：,干燥土壤中无扩散,含水,4%,总扩散系数和气态扩散系数最大,含水,4-20%,，气态扩散系数,50%,含水,30%,非气态扩散系数最大,含水,4%,随水分的增加，总扩散系数下降,含水,4-16%,随水分的增加，非气体扩散系数下降,含水,16%,随水分的增加，非气体扩散系数增加,图,4,9,基粒粉沙壤土中林丹的不同转移途径,（,2,）土壤吸附的影响,吸附作用是农药与土壤固相之间相互作用的主要过程，直接影响其他过程的发生。如土壤对除草剂,2,4,D,的化学吸附，使其有效扩散系数降低。,阳离子型农药，易溶于水并完全离子化，很快吸附于粘土矿物,弱碱性农药，可以接受质子带正电荷，吸附于粘土矿物或有机质表面,酸性农药在水溶液中解离成有机阴离子，不易被胶体吸附，是靠范德华力和其他物理作用,（,3,）,土壤的紧实度,是影响土壤孔隙率和界面性质的参数。,对于气态扩散的农药，增加土壤的紧实度，减少土壤的孔隙率，,扩散系数也降低。,（,4,）,温度,温度升高，有机物的蒸汽密度升高，总的效应是扩散系数增大，如林丹的扩散系数随温度的升高而呈指数增大。,（,5,）,气流速度,气流速度增加，挥发加快,（,6,）,农药种类,2.,质体流动,土壤中农药既可以溶于水，也能悬浮在水中，还可能以气态存在，或者吸附在土壤固相上或存在于土壤有机质中，从而使它们与水一起发生质体流动。,在稳定的土壤,-,水流状态下，有机物通过多孔介质移动的一般方程为：,土壤的性能,：,吸附性能为主：吸附最强者，农药移动最困难；,土壤有机质含量增大，农药在土壤中渗透深度减少；,增加土壤粘土矿物含量，农药在土壤中渗透深度减少,不同农药,在土壤中通过质体流动转移深度不同：,易溶于水的移动距离长。比如林丹比,DDT,移动距离长是由于水溶性差。,农药被吸附最强者，农药移动最困难，例如农药移动距离顺序：非草隆,灭草隆,敌草隆,非草隆,影响质体流动,的因素：,二、,非离子型农药与土壤有机质的作用,1,、非离子型农药在土壤,-,水体系中的分配作用,吸附作用（,adsorption,）,分配作用（,partition,）,吸附作用（,adsorption,）,过程：,有机物的离子或基团从自由水向土壤矿物的亚表面层扩散；离子或基团以表面反应或进入双电层的扩散层的方式为土壤矿物质吸附。,分配作用（,partition,）,有机化合物在自然环境中的主要化学机理之一，指水,-,土壤（沉积物）中，土壤有机质对有机化合物的溶解，或称吸附（,sorption, uptake,），用分配系数,K,d,来描述。,物理吸附,化学吸附,分子间范德华力 化学键相互作用力,离子键、共价键、配位键等,不需活化能 需活化能,吸附平衡,化学反应速度,瞬间达到,慢于物理吸附,分配作用 吸附作用,作用力,分子力 范德华力,溶解作用 和化学键力,吸附热,低吸附热 高吸附热,吸附等温线,线性 非线性,竞争作用,非竞争吸附 竞争吸附,与溶解度相关,以非离子型有机农药为例，其具有分配作用的特点：,吸附等温线呈线性,不存在竞争吸附,其分配系数（能力）随溶解度变化发生规律性变化。,土壤湿度显著影响农药的分配过程,a.,吸附等温线呈线性,邢宝山和,Joseph J.Pignatello,或其他合作者在系列研究中发现：,低浓度有机物在土壤上吸附等温线普遍呈现非线性,，,为了解释这些现象，提出了土壤有机质的双态模型,双态模型,他们认为土壤有机质是一种橡胶质和玻璃质的混合体（如图）。橡