环境化学第四章土壤环境化学PPT优秀课件

1、1 2 重点要求 . 了解土壤的组成与性质 , 土壤的粒级与质地分组 特性 ; 掌握重金属污染物在土壤-植物体系中迁移的特 点、 影响因素及作用机制. 掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性 , 农药 在土壤中的 迁移原理与主要影响因素 , 以及主要 农药在土壤中的转归规律与效应。 3 目 录 1.土壤的组成与性质 1.1土壤组成 1.2土壤的粒级分组与质地分组 1.3土壤吸附性 1.4土壤酸碱性 1.5土壤的氧化还原性 2 重金属在土壤 -植物体系中的迁移及其机制 2.1 影响重金属在土壤-植物体系中迁移的因素 2.2重金属在土壤-植物体系中的迁移转化规律 2.3主要重金属在土壤中的积累和迁移转

2、化 2.4植物对重金属污染产生耐性的几种机制 3 土壤中农药的迁移转化 3.1土壤中农药的迁移 3.2非离子型农药与土壤有机质的作用 3.3典型农药在土壤中的迁移转化 4 1.土壤的组成与性质 1.1土壤组成 土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系 。 土壤具有疏松的结构 ( 如图 4-1). 土壤固相包括土壤矿 物质和土壤有机质。 土壤矿物质占土壤的 绝大部分 , 约占土壤 固体总重量的 90% 以上。 土壤液相是 指土壤中水 分及其水溶 物。 土壤中有无 数孔隙充满 空气 , 即土 壤气相 5 典型土壤随深度呈现不同的层次 ( 如图 4-2). 覆盖层 (Ao), 由地面上的枯枝

3、落叶所构成。 淋溶层 (A), 是土壤中生物最活 跃的一层 , 土壤有机质大部分 在这一层 , 金属离子和粘土颗 粒在此层中被淋溶得最显著。 淀积层 (B), 它受纳来自上一层 淋溶出来的有机物、盐类和粘土 颗粒类物质。 C层 也叫母质层 , 是由风化的 成土母岩构成。 D 层:母质层下面为未风化的基 岩 。 6 1.1.1土壤矿物质 土壤矿物质 是岩石经过物理风化和化学风化形成的。按其成因类型可将 土壤矿物质分为两类 : 一类是原生矿物 , 另一类是次生矿物 。 原生矿物 : 原生矿物主要有石英、长石类、云母类、辉石、角闪石、 橄榄石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等。其中前五种最常见。 石

4、英最难风化 , 长石次之 , 辉石、角闪石、黑云母易风化。 岩石化学风化主要分为三个历程 , 即氧化、水解和酸性水解。 氧化 : 以橄榄石为例 , 其化学组成为 (Mg Fe)Si04, 其中 Fe() 可以 氧化为 Fe() 。 7 酸性水解 : 水解 : 土壤中最主要的原生矿物有四类 : 硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化 物类矿物和磷酸盐类矿物。其中硅酸盐类矿物占岩浆岩重量的 80% 以上。 8 (2) 次生矿物 : 根据其性质与结构可分为三类 : 简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类。 简单盐类简单盐类属水溶性盐 , 易淋溶流失 , 一般土壤中较少 , 多存在于盐渍 土中 .如方解石 (

5、CaC03) 、白云石 Ca 、 Mg (C03)2 、石膏 (CaS04. 2H20) 、泻盐 (MgS04.7H20) 、岩盐 (NaCl) 、芒硝 (Na2S04.10H20) 、 水氯镁石 (MgCl2 6H20) 等 。 三氧化物三氧化物：如针铁矿 (Fe203.H20) 、褐铁矿 (2Fe203.3H20) 、三水铝石 (Al203.3H20) 等，和次生铝硅酸盐是土壤矿物质中最细小的部分 , 粒径 小于0.25 m , 一般称之为次生粘土矿物 . 次生铝硅酸盐次生铝硅酸盐：是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成。它们是构成土 壤的主要成分 , 故又称为粘土矿物或粘粒矿物。土壤中次生硅

6、酸盐可分 为三大类 , 即伊利石、蒙脱石和高岭石。 9 名称 伊利石 ( 或水 云母 ) 蒙脱石高岭石 分子式 (OH)4Ky(Al 4 Fe4 Mg4 Mg6)(Si8- y Aly)O20 Al4Si8020(OH)4Al4Si4010(OH)8 风化程度较低较高极高 分布温带干旱地区温带干旱地区湿热的热带地区 颗粒直径小于 2m小于 1 m0.1-5.0 m 膨胀性较小大膨胀性小 阳离子代换量较高极高低 透水性 植物易感水分 缺乏 良好 , 植物可获得 的有效水分多 10 晶体结构 11 1.1.2土壤有机质 土壤有机质是土壤中含碳有机化合物的总称。土壤有机质主要来源 于动植物和微生物残

7、体。 分类 非腐殖物质 ,组成有机体的各种有机化合物 , 如蛋白质、 糖类、树脂、有机酸等 ; 腐殖质, 它不属于有机化学中现有的任何一类 , 它包括 腐殖酸、富里酸和腐黑物等。 1.1.3. 土壤水分 来源：主要来自大气降水和灌溉。在地下水位接近地面 (2-3m) 的情况 下 , 地下水其重要来源。空气水蒸气遇冷凝. 影响土壤保水能力的因素：土质，气候条件 土壤溶液：土壤水分实际上是土壤中各种成分和污染物溶解形成的溶 液 , 即土壤溶液。土壤水分的作用：既是植物养分的主要来源 , 也是进 入土壤的各种污染物向其他环境圈层 ( 如水圈、生物圈等 ) 迁移的媒 介。 12 1.2土壤的粒级分组与

8、质地分组 组成：与大气基本相似 , 主要成分都是N2、 02 和 C02. 差异是土壤 空气存在于相互隔离的土壤孔隙中 , 是一个不连续的体系 ; 在 02 和 C02 含量上有很大的差异. 土壤空气中 C02 含量一般为 0.15%-0.65%, 甚至高达 5%，氧的含量低于大气。土壤空气中水蒸气的含量比大气中高 得多。少量还原性气体 , 如 CH4 、 H2S 、N2、 NH3 等。被污染的土壤 , 可能存在污染物 . 1.2 . 1土壤矿物质的粒级划分 粒组或粒级：按粒径的大小将土粒分为若干组 , 称为粒组或粒级 , 同组土 粒的成分和性质基本一致 , 组间则有明显差异。 粒级的划分标准

9、主要有三种, 即国际制、前苏联制和美国制 1.1.4. 土壤中的空气 13 14 我国土壤颗粒级划分标准 15 1.2.2. 各粒级的主要矿物成分和理化特性 矿物组成各种矿物抵抗风化的能力不同 , 在各粒级中分布的多少也不相 同 。 石英常以粗的土粒存在 , 而云母、角闪石等多以较细的土粒存在 ( 如表 4-3) 。 矿物的粒级不同 , 其化学成分有较大的差异。在较细粒级中 , 钙、镁、 磷、钾等元素含量增加。一般地说 , 土粒越细 , 所含养分越多 , 反 之 , 则越少 ( 如表 4-4)。 16 各粒级物理化学性质 石块和石砾砂粒粘粒粉粒 粒径大于 1mm1-0.05mm小于 0.001

10、mm0.05-0.005mm 矿物 组成石英、长石、云 母、角闪石 次生矿物原生矿物与次 生矿物 通气和透水性水和养分易流 失 强,保水保肥能 力弱 较差，良好的 保水保肥能力 保水保肥能力 较好 存在山区土壤和河 漫滩土壤 冲积平原土壤 中 黄土中含量较 多 营养元素很少少丰富较丰富 17 1.2.3. 土壤质地分类及其特性 土壤质地：由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况 , 称为 土壤质地 ( 或土壤机械组成 ) 。 土壤质地分类标准：是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的。 主要有国际制 ( 如表 4-5) 、美国制和前苏联制。国际制和美国制均采用 三级分类法 , 即按砂粒、

11、粉砂粒、粘粒三种粒级的百分数 , 划分为砂土、 壤土、粘壤土和粘土四类十二级。 我国土壤质地分类方案 ( 如表 4-6)。 土壤质地与特性的关系：质地不同的土壤表现出不同的性状。反映土 壤矿物组成和化学组成 , 土壤的物理性质, 并且影响土壤孔隙状况 , 对 土壤水分、空 气、热量的运动和养分转化均有很大的影响 。 壤土兼有 砂土和粘土的优点 , 而克服了二者的缺点 , 是理想的土壤质地。 18 土壤质地分类 19 1.3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。土壤胶体以其巨大的比表面 积和带电性 , 而使土壤具有吸附性。 1

12、.3.1 土壤胶体的性质 (1)土壤胶体具有巨大的比表面和表面能 (2)土壤胶体的电性：热力电位 ，电动电位 (3)土壤胶体的凝聚性和分散性 ：影响土壤凝聚性能的主要因素 是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度 , 阳离子种类和浓度,土壤 溶液中电解质浓度、 pH值也将影响其凝聚性能。土壤溶液中常见 阳离子的凝聚能力顺序如下Na+K+NH4+H+Mg2+Ca2+A13+Al3+H+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+ Na+Li+。 22 阳离子交换量： 阳离子交换量：每千克干土中所含全部可交换阳离子总量 , 称阳离子换 量 , 以厘摩尔每千克土 (C mol/kg) 表示 。

13、影响土壤的阳离子交换量的因素 : 不同种类胶体的阳离子交换量的顺序为 : 有机胶体 蒙脱石 水化云 母 高岭土 含水氧化铁、铝 。 土壤质地越细 , 阳离子交换量越高。 土壤胶体中 Si02/R203 比值越大 , 其阳离子交换量越大 , 当 Si02/R203 小 于 2, 阳离子交换量显著降低。 因为胶体表面- OH 基团的离解受 pH 的影响 , 所以 pH 值下降 , 土壤 负电荷减少 , 阳离子交换量降低 ; 反之 , 交换量增大。 23 盐基饱和土壤盐基饱和土壤：当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子 , 且已达到吸 附饱和时的土壤 , 称为盐基饱和土壤。当土壤胶体上吸附的阳离子有一

14、 部分为致酸离子 , 则这种土壤为盐基不饱和土壤。在土壤交换性阳离子 中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度 : 土壤盐基饱和度与土壤母质、气候等因素有关。 土壤盐基饱和度 ， 碱性越强；保水保肥能力强 钙离子为主，中性或微碱性：钠离子为主，强碱性 可交换性阳离子有两类 : 一类是致酸离子 , 包括 H+ 和 Al3+;另一类是 盐基离子 , 包括 Ca2+ 、 Mg2+ 、 K+、 Na+ 、 NH4+ 等。 24 (2) 土壤胶体的阴离子交换吸附 : 土壤中阴离子交换吸附是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。 机制:它可与胶体微粒 ( 如酸性条件下带正电荷的含水氧化

15、铁、铝 ) 或 溶液中阳离子 (Ca2+ 、 Al3+、 Fe3+) 形成难溶性沉淀而被强烈地吸附。 如 P043- 、 HP042- 与 Ca2+ 、 Fe3+ 、 Al3+ 可形成 CaHP04 2H20 、 Ca3(P04)2 、 FeP04 、 AlP04 难溶性沉淀。 由于Cl-、 NO3- 、 N02- 等 离子不能形成难溶盐 , 故它们不被或很少被土壤吸附。 阴离子被土壤胶体吸附的顺序 :F- 草酸根 柠檬酸根 P043- As043- 硅酸根 HC03-H2BO3-CH3COO-SCN-S042- Cl- N03-。 25 1.4土壤酸碱性 根据土壤的酸度可以将其划分为9 个等

16、级 (如表4-8)。我国土壤的 pH 大多 在 4.5-8.5 范围内 , 并有由南向北 pH 值递增的规律性 , 长江( 北纬 33 。 )以 南的土壤多为酸性和强酸性 ; 长江以北的土壤多为中性或碱性 , 如华北、 西北的土壤大多含CaC03,pH 值一般在7.5-8.5 之间 , 少数强碱性土壤的 pH 值高达 10.5。 26 1.4.1. 土壤酸度 根据土壤中 H+ 离子的存在方式 , 土壤酸度可分为两大类。 (1)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 , 又称有效酸度 , 通常用 pH 表示。 土壤溶液中氢离子的来源:A土壤中 C02 ; B有机物质分解产生

17、的有机酸 ； C土壤中矿物质氧化产生的无机酸； D无机肥料中残留的无机酸； E大气酸沉降 (2) 潜性酸度 : 土壤潜性酸度是指土壤胶体吸附的可代换性 H+ 和 A13+被 代换进入土壤溶液中所表现的酸度。 只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度 , 其大小与土壤代换量和盐基饱和度 有关。 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 。 27 代换性酸度 : 用过量中性盐 ( 如NaC1) 或 KC1) 溶液淋洗土壤 , 溶液中金属离子与土壤中 H+ 和 Al3+ 发生离子交换作用 , 而表现出 的酸度 , 称为代换性酸度。即 土壤胶体-H+ +KCl 土壤胶体-K

18、+ +HCl 腐殖酸产生较多的氢离子 : 代换性 A13+ 是矿物质土壤中潜性酸度的主要来源： 28 水解性酸度 : 用弱酸强碱盐 ( 如醋酸钠 ) 淋洗土壤 , 溶液中金属离 子可以将土壤胶体吸附的 H+ 、 Al3+ 代换出来 , 同时生成某弱酸 ( 醋 酸 ) 。此时 , 所测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。其化学反应 分几步进行，首先 , 醋酸钠水解 : CH3COONa+H2O = CH3COOH+Na+OH- 氢氧化钠离解后 , 所生成的钠离子浓度很高 , 可以代换出绝大部分 吸附的 H+ 和 A13+, 其反应如下 : 水解性酸度一般比代换性酸度高。 29 1.4.2. 土壤碱

19、度土壤碱度 活性酸度与潜性酸度的关系 :A 土壤的活性酸度与潜性酸度是同 一个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。土壤胶体是 H+ 和 Al3+ 的贮存库 , 潜性酸度则是活 性酸度的贮备。 B 土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多 , 二者的比例 , 在砂 土中约为 1000;在有机质丰富的粘土中则可高达 5 104-1 105。 土壤溶液中 OH- 离子的主要来源 ： C032- 和 HC03- 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。不同溶解度的碳酸盐和重碳酸盐对土壤碱 性的贡献不同

20、, 富含 CaC03 和 MgC03 的石灰性土壤呈弱碱性 (pH 7.5-8.5); 含 Na2C03 的土 壤 , pH 值 可达 10 以上 , 而含 NaHC03 和 Ca(HC03)2 的土壤 , 其 pH 值常在 7.5-8.5, 碱性 较弱 。 30 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。 胶体上吸附的盐基离子不同 , 对土壤 pH 值或土壤碱度的影响也不同 。 表 4-9表不同盐基离

21、子完全饱和吸附于黑钙土时的 pH 值 吸附性盐基 离子 黑钙土的pH 值 吸附性盐基 离子 黑钙土的pH 值 Li9.00Ca7.84 Na8.04Mg7.59 K8.00Ba7.35 31 1.4.3. 土壤的缓冲性能 土壤溶液的缓冲作用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 。例 如， 加入盐酸时 , Na2C03+2HCl= 2NaCl+H2C03 当加人 Ca(OH)2 时 , H2C03+Ca(OH)2 = CaC03+2H20 土壤中的某些有机酸 ( 如氨基酸、胡敏酸等 ) 是两性物质 , 具有缓冲作用

22、 , 如氨基酸含氨基。 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 , 它可以保持土壤反应的相对稳定 , 为植物生长和土壤生物的活动 创造比较稳定的生活环境 。 32 (2) 土壤胶体的缓冲作用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 子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。 对酸的缓冲作用 ( 以 M 代表盐基离子 ) 对碱的缓冲作用 土壤胶体的数量和盐基代换量越大 , 土壤的缓冲性能就越强。因此 , 砂土掺粘土及施用各种有机肥料 , 都是提高土壤缓冲性能的有效措 施。 在代换量相等的条件下 , 盐基饱和度愈高 , 土壤对酸的缓冲能 力愈大 ; 反之 , 盐基饱

23、和度愈低 , 土壤对碱的缓冲能力愈大。 33 铝离子对碱的缓冲作用 : 在 pH5.5 时时 , 铝离子开始形成铝离子开始形成 Al(OH)3 沉淀沉淀 , 而失去缓冲能力而失去缓冲能力 。 一般土壤缓冲能力的大小顺序是 : 腐殖质土 粘土 砂土。 34 1.5土壤的氧化还原性 土壤中的主要氧化剂有 : 土壤中氧气、 N03-离子和高价金属离 子 , 如 Fe() 、 Mn(IV) 、 V(V ) 、 Ti(IV) 等。 土壤中的主要还原剂有 : 有机质和低价金属离子。主要氧化还原 体系如下 : 体系 氧化态 还原态 铁体系 Fe( ) Fe() 锰体系 Mn(IV) Mn( ) 硫体系 S0

24、42- H2S 氮体系 NO3- N02- NO3- N2 NO3- NH4+ 有机碳体系 C02 CH4 土壤氧化还原能力的大小可 以用土壤的氧化还原电位 (Eh) 来衡量 , 其值是以氧 化态物质与还原态物质的相 对浓度比为依据的。一般旱 地土壤的氧化还原电位 (Eh ) 为 +400 - +700mV; 水田的 Eh 值在 +300 -200mV。 35 土壤的 Eh与物质形态的关系 当土壤的 Eh 700mV 时 , 土壤完全处于氧化条件下 , 有机物质会迅 速分解 ; 当 Eh =400-700mV 时 , 土壤中氮素主要以 N03- 形式存在 ; 当 Eh 400mV 时 , 反硝

25、化开始发生 ; 当 Eh 200mV 时 ,N03-开始消失 , 出现大量的 NH4+。 Eh 值降至 -100mV,Fe2+ 浓度已经超过 Fe3+ ； Eh Zn，CuHgPb; 而在腐殖质火山灰土壤中 则为 Cd HgZnCuPb, 这是由于在腐殖质火山灰土壤中腐殖 质与 Cu 结合而被固定 , 使 Cu 向水稻体内转移大大减弱 , 对水稻 生长的影响也大大减弱 。 C土壤的氧化还原电位 一般 还原条件下，易形成难溶硫化物，迁 移能力弱，氧化条件则相反 例外，以阴离子的形式存在的重金属则相反，如砷 37 2.1. 2重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态重金属的种类、浓度及在土壤中的存在

26、形态 n被植物吸收的顺序： nCd As ,Cu Mn,Se,Zn Co Pb Ni Cr n浓度：随土壤中重金属含量的增加，植物体内各部分的积累量 也增加。 n形态：交换态、碳酸盐结合态 ，铁锰氧化物结合态、有机结合 态、残渣；交换态（包括溶解态）迁移能力最强。 2.1.3植物的种类、生长发育期植物的种类、生长发育期 不同植物种类或同种植物的不同植株从土壤中吸收转移重金属的能力 是不同的 2.1.4复合污染复合污染 2.1.5 施肥施肥 38 2.2、重金属在土壤-植物体系中的迁移转化规律 n2.2 1植物对土壤中 重金属的 富集规律 n土壤中重金属含量越高，植物体内的重金属含量越高； n土

27、壤中有效态重金属含量越高，植物籽实中的重金属含量越高； n豆类 小麦水稻 玉米 n在植物体内的分布规律 根茎叶 颖壳 籽实 n2.2 2重金属在土壤剖面中的迁移转化规律 n垂直分布，可耕层为重金属的富集层 n2.2 3土壤对重金属离子的吸附固定机理 n与金属离子的性质与 胶体的种类有关 n同一类土胶体;阳离子的价态越高，电荷越多，对阳离子吸附能力越强 n同价金属阳离子：离子半径越大，其水合半径越小，越易被胶体所吸附。 n对Cu2+，氧化锰有机质 氧化铁伊利石 蒙脱石高岭石 n 对吸附贡献较大的主要是铁、锰氧化物及有机质。 39 2.3、主要重金属在土壤中的积累和迁移转化 n一般规律：主要停留在

28、表层，然后通过植物根系的吸收并迁移 到植物体内，也可随水流等向下层流动。 n2.3. 1 镉 ：存在形态：CdCO3, Cd(PO4)2, Cd(OH)2。主要为 CdCO3 n不同土壤对镉的吸附顺序：腐殖质土重壤质土壤质土砂质 冲积土 n2.3. 2铜：主要在表层积累，沿土壤纵深垂直递减分布 n酸性土壤中，铜容易淋溶迁移 n在植物各部分的分布 根茎、叶果实 40 2.3、主要重金属在土壤中的积累和迁移转化 n2.3. 3、铅：主要存在形态Pb (OH)2 PbCO3, Pb SO4 固体。土壤中 可溶性铅含量很低，移动性差。PH增加，可溶性和移动性降低。 n2.3. 4、锌： n形态：有机态

29、 n 无机态：矿物态、代换态、土壤溶液中的锌。相对含量 与PH及全锌量及土壤对锌的富集能力有关。 n2.3. 5、汞：汞容易在表层积累。 n 被植物的吸收：氯化甲基汞氯化乙基汞醋酸苯汞氯化汞 硫化汞 n在植物各部分的分布 根茎、叶果实 41 2.4 植物对重金属污染产生耐性的几种机制 植物对重金属污染产生耐性的决定因素：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 2. 4 .1 植物根系通过改变根际化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属 离子跨膜吸收 机制：通过根际分泌螯合剂抑制重金属的跨膜吸收。如 Zn 可以诱导细 胞外膜产生分子量 60000- 93000 的蛋白质 , 并与之键

30、合形成络合物 , 使 Zn 停留于细胞膜外 。 通过形成跨根际的氧化还原电位梯度和 pH 梯度等来抑制对重金属的吸 收。 2. 4 . 2. 重金属与植物的细胞壁结合：不同金属与细胞壁的结合能力不 同 , 经对Cu 、 Zn 、 Cd 的研究证明 ,Cu 大于 Zn和 Cd 。此外 , 不 同植物的细胞壁对金属离子的结合能力也是不同的。所以细胞壁对金属 离子的固定作用不是植物的一个普遍耐性机制。 42 2. 4 . 3. 酶系统的作用 耐性植物中有几种酶的活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平 , 此 外 , 在耐性植物中还发现另一些酶可以被激活 , 如在重金属 Cu 、 Cd、 Zn 对膀脱

31、麦瓶草生长的影响 2. 4 . 4. 形成重金属硫蛋白或植物络合素 能大量合成 MT (“ 金属硫蛋白 ”)的细胞对重金属有明显的抗性。MT 是动物及人体最主要的重金属解毒剂。 植物类金属硫蛋白 植物络合素重金属络合肽 , 其分子量、氨基酸组成、紫外吸收光谱等性 质都不同于动物体内的金属硫蛋白 , 所以不是植物的类金属硫蛋白 , 而将其命名为植物络合素 ( 简称为 PC)。 其结构通式为 (r-Glu-Cys)n- Gly,(n=3-7) 。可视为线性多聚体。 类金属硫蛋白、植物络合素或者其他的未知的金属结合肽的作用或解毒 机制：与进入植物细胞内的重金属结合 , 使其以不具生物活性的无毒的 螯

32、合物形式存在 , 降低金属离子的活性 , 从而减轻或解除其毒害作用 。 43 3 土壤中农药的迁移转化 农药包括杀虫剂 、除草剂、杀菌剂、防治啮齿类动物的药物 , 以及动、 植物生长调节剂等。其中主要是除草剂、杀虫剂和杀菌剂。 3.1土壤中农药的迁移 农药在土壤中的迁移主要是通过扩散和质体流动扩散和质体流动两个过程。在这两个过 程中 , 农药的迁移运动可以蒸汽的和非蒸汽的形式进行。 3. 1 . 1 扩散扩散 扩散是由于分子热能引起分子的不规则运动而使物质分子发生转 移的过程-分子由浓度高的地方向浓度低的地方迁移运动。 扩散既能以汽态发生 , 也能以非汽态发生。 非汽态扩散可以发生于溶 液中、

33、汽-液或汽-固界面上。 44 影响农药在土壤中扩散的主要因素： 土壤水分含量（图 4-9 所示） 农药在土壤中的扩散确实存在气态和非 气态二种扩散形式。 在水分含量为 4%-20% 之间气态扩散占 50% 以上 ; 当水分含量超过 30% 以 上 , 主要为 非气态扩散。在干燥土壤中没有发 生扩散。扩散随水分含量增加而变 化。在水分含量为 4% 时 , 无论总扩 散或非气态扩散都是最大的 ; 在 4% 以下 , 随水分含量增大 , 二种扩散都 增大 ; 大于 4%, 总扩散则随水分含 量增大而 减少 ; 非气态扩散 , 在 4%-16% 之间 , 随水分含量增加而减 少 ; 在 16% 以上

34、, 则随水分含量增 加而增大。 45 影响农药在土壤中扩散的主要因素（2） (2) 吸附 : Lind- strom 等研究了除草剂 2,4-D 在九种土壤中的吸附系数与 扩散系数。结果证明 , 由于土壤对 2,4-D 的化学吸附 , 使其有效扩散系数 降低了 , 并且两者呈负相关关系。 林丹和 DDT蒸汽密度与与土壤表面积呈负相关. (3) 土壤的紧实度 : 土壤紧实度是影响土壤孔隙率和界面特性的参数。 增加土壤的紧实度的总影响是降低土壤对农药的扩散系数。 (4) 温度 : 当土壤的温度增高时 , 农药的蒸汽密度显著增大。温度增 高的总效应是扩散系数增大。如林丹的表观扩散系数随温度增高而呈指

35、 数增大。 (5) 气流速度 : 气流速度可直接或间接地影响农药的挥发。风速、湍流 和相对湿度在造成农药田间的挥发损失中起着重要的作用。 (6) 农药种类 : 不同农药的扩散行为不同。乐果的扩散随土壤水分含量 增加而迅速增大。乙拌磷在整个含水范围内扩散系数变化很小。 46 3.1.2 质体流动 物质的质体流动是由水或土壤微粒或者两者共同作用引起的物质流动 。所以质体流动的发生是由于外力作用的结果。 影响农药在土壤中的质体流动转移的因素有 （1）农药与土壤之间的吸附：吸附最强者移动最困难 , 反之亦然。 下列几种农药在土壤中的移动距离大小顺序为 : 非草隆 灭草隆 敌 草隆 草不隆 , 而它们的吸附系数大小顺序则相反 , 草不隆 敌草隆 灭草隆 非草隆。 （2）土壤有机质含量增加 , 农药在土壤中渗透深度减小。 （3）增加土壤中粘土矿物的含量 , 也可减少农药的渗透深度。 （4）不同农药在土壤中通过质体流动转移的深度不同。测定林丹和 DDT 在四种不同土壤中的质体流动转移距离时发现 ,DDT 只能在土壤 中移动 3cm, 而林丹则比 DDT 移动的距离