第四章土壤环境化学.ppt

§3 土壤中农药的迁移和转化 目前，世界范围年产农药约200多万吨，种类数达1500之多(大量生产又广泛应用的约有300种)。 一、土壤中农药的迁移 通过挥发、扩散、移动转入大气、水体和生物体中，造成其他环境要素的污染，通过食物链对人体产生危害 1. 扩散 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%。 淋溶 主要取决于它们在水中的溶解度。溶解度大的农药，淋溶能力强，在土壤中的迁移主要以水扩散形式进行 农药的水迁移方式 直接溶于水中 吸附在土壤固体细粒表面上，随水分移动 一些农药在土壤中的挥发和淋溶指数 土壤吸附的影响 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。 物理吸附 吸附可分为： 离子交换吸附 氢键吸附分配 其中离子交换吸附较重要。土壤对农药的吸附作用，符合弗莱特利希和朗格缪尔等温吸附方程式 (1)物理吸附：土壤对农药的物理吸附作用，主要是胶体内部和周围农药的离子或极性分子间的偶极作用。物理吸附的强弱决定于土壤胶体比表面的大小。例如，无机黏土矿物中，蒙脱石和高岭石对丙体六六六的吸附量分别为10.3 mg/g和2.7 mg/g；有机胶体比无机胶体对农药有更强的吸附力；许多农药如林丹、西玛津和2，4D等，大部分吸附在有机胶体上；土壤腐殖质对马拉硫磷的吸附力较蒙脱石大70倍。腐殖质还能吸附水溶性差的农药。因此，土壤质地和有机质含量对农药吸附作用有很大的影响。 2)离子交换吸附：化学农药按其化学性质，可分为离子型和非离子型农药。离子型农药(如杀草快)在水中能离解成离子，非离子型农药包括有机氯类的DDT、艾氏剂，有机磷类的对硫磷、地亚农等。离子型农药进入土壤后，一般解离为阳离子，可被带负电荷的有机胶体或无机胶体吸附。如杀草快质子化后，被腐殖质胶体上的两个-COOH吸附，有些农药的官能团(-OH、-NO2、-COOR、-NHR等)解离时产生负电荷成为阴离子，则被带正电荷的Fe2O3·nH2O、Al2O3·nH2O胶体吸附。因此，离子交换吸附可分为阳离子吸附和阴离子吸附。有些农药在不同的酸碱条件下有不同的解离方式，因而有不同的吸附形式。例如，2，4D在pH 3～4条件下解离成有机阳离子，被带负电的胶体吸附；而在pH 6～7条件下解离成有机阴离子，则被带正电的胶体吸附。由此可见，土壤pH对农药的吸附有一定的影响。 (3)氢键吸附：土壤组分和农药分子中的-NH、-OH基团或N和O原子形成氢键，是黏土矿物或有机质吸附非离子型极性农药分子最普遍的一种方式。农药分子可与黏土表面氧原子、边缘羟基或土壤有机质的含氧基团和胺基以氢键相结合；有些交换性阳离子与极性有机农药分子还可以通过水分子以氢键结合。 土壤对农药吸附作用的大小关系到土壤对农药的净化能力和农药的有效性。土壤的吸附能力越强，农药有效性越低，净化能力越高 影响土壤对农药吸附作用的因素主要有： (a)土壤胶体的性质。土壤有机质和各种黏土矿物对非离子型农药吸附作用的顺序为：有机质＞蛏石＞蒙脱石＞伊利石＞绿泥石＞高岭石。 (b)农药本身的化学性质。农药分子中某些官能团如-OH、-NH2-NHR、-CONH2、-COOR以及R3+N-等有助于吸附作用，其中带-NH2的化合物最易被吸附；在同一类农药中，农药的分子越大，溶解度越小，越易被土壤所吸附。 (c)土壤的pH。农药的电荷特性与体系的pH有关，因此土壤pH对农药的吸附有较大的影响。 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 ） 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。 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 土壤有机质对有机化合物的溶解，用分配系数 Kd 来描述。 2．土壤湿度对分配过程的影响 极性水分子和矿物质表面发生强烈的 偶极作用，使非离子性有机物很难占据矿 物表面的吸附位，因此对非离子性有机化 合物在土壤表面矿物质上的吸附起着一种 有效的抑制作用。 在干土壤中，由于土壤表面的强烈吸附作用，使林丹和狄氏剂大 量吸附在土壤中；湿润土壤中，由于水分子的竞争作用，土壤中农药的吸附量减少，蒸汽浓度增加。 随土壤水分相对含量的增加，吸附（分配）