化学农药在土壤中的迁移转化

1、化学农药在土壤中的迁移转化环评第二组1教书育人主要内容土壤的组成和性质土壤的组成土壤的粒级与质地土壤的吸附性土壤的酸碱性土壤的氧化还原性土壤中农药的迁移转化土壤中农药的迁移非离子型农药与土壤有机质的作用典型农药在土壤中的迁移转化2教书育人一. 土壤的组成和性质土壤的组成土壤固相土壤液相：水分及水溶物土壤气相： (土壤空气)土壤矿物质 (90% )土壤有机质 (1-10%)原生矿物质 (90% )次生矿物图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3教书育人4 土壤的组成 土壤矿物质 土壤有机质 ：土壤中含碳有

2、机化合物的总称（占固相总重量的10 以下 ）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。土壤水分 土壤溶液 土壤中的空气 主要成分都是N2、O2和CO2 。与空气比较，土壤空气中；CO2含量比大气中高得多； O2的含量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量还原性气体 原生矿物质（各种岩石受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物 ）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 次生矿物质（由原生矿物经化学风化后形成的新矿物 ）三类：简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类 岩石化学风化(氧化、水解和酸性水解)伊利石（或水云母）（OH）4Ky（A14Fe4Mg4Mg6）（Si8-yA

3、ly）O20 蒙脱石高岭石Al4Si4O10（OH）8 4教书育人质地组砂土质两合土组粘土质地号12345678910 质地名称粗砂土细砂土面砂土砂性两合土小粉土两合土胶性两合土粉粘土壤粘土粘土砂粒(1-0.05mm)7060-7050-60202040404040-胶粒(0.001mm)-30-30303040各粒级百分含量我国土壤质地分类标准5教书育人 土壤的性质吸附性 土壤胶体的性质： 具有巨大的比表面和表面能 ； 电性 ； 凝聚性和分散性 ；土壤胶体的离子交换吸附 阳离子交换吸附 阴离子交换吸附 6教书育人土壤的特性 酸碱性我国土壤的pH大多在4.58.5范围内，并有由南向北pH值递增

4、的规律性。 7教书育人氧化还原性 氧化还原体系 体系 氧化态 还原态 铁体系 Fe(III) Fe（II） 锰体系 Mn（IV） Mn（II） 硫体系 SO42- H2S 氮体系 NO3- NO2- NO3- N2 NO3- NH4+ 有机碳体系 CO2 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 8教书育人 农药在土壤中保留时间较长。它在土壤中的行为主要受降解、迁移和吸附等作用的影响。降解作用是农药消失的主要途径，是土壤净化功能的重要表现。农药的挥发、径流、淋溶以及作物的吸收等，也可使农药从土壤转移到其他环境要素中去。吸附作用使一部分农药滞留在土壤中，并对农药的迁

5、移和降解过程产生很大的影响。二.土壤中农药的迁移9教书育人（一）、土壤中农药的迁移 主要方式是：扩散（自身作用）和质体流动（外力作用）1、扩散 扩散是由于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。10教书育人影响农药挥发的主要因素（1）土壤水分的影响（2）土壤吸附的影响 （3）土壤紧实度（4）温度（5）气流速度（6）农药种类11教书育人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%（1）、土壤水分的影响12教书育人（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

6、发生。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。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。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13教书育人影响农药挥发的主要因素（3）土壤紧实度（4）温度（5）气流速度（6）农药种类14教书育人2.质体流动 物质的质体流动是由水或者土壤微粒或者两者共同作用引起的物质流动。 土壤中的物质如农药，既能溶于水中，也能悬浮于水中，或者以气态存在，或者吸附于土壤固体物质上，或存在于土壤有机质中，而使他

7、们能随水和土壤微粒一起发生质体流动15教书育人影响农药在土壤中质体流动的因素： （1）农药与土壤之间的吸附 （2）土壤有机质的含量 （3）土壤黏土矿物的含量 （4）农药的种类16教书育人(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 ） 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 17教书育人2、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，

8、或称吸附（sorption, uptake），用分配系数Kd 来描述。18教书育人19教书育人3、非离子型农药的分配作用与溶解度的关系20教书育人4、土壤湿度对分配过程的影响干燥土壤中，农药大量吸附在土壤中土壤潮湿时，农药的吸附量减少，蒸气浓度增加21教书育人残留性和危害性 农药污染土壤的程度可用残留性表示。土壤中农药进人各类生物体内的途径：土壤陆生植物食草动物；土壤土壤中无脊椎动物脊惟动物食肉动物土壤水中浮游生物鱼和水生生物食鱼动物 22教书育人(三)、典型农药在土壤中的迁移转化23教书育人农药对环境的影响 对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染；对生物及人类的危害24教书育人25农药对人

9、体健康的影响 急性毒作用 对神经的影响 致癌作用 诱发突变 慢性中毒 对内分泌系统的影响农药对除虫害带来的问题对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用 使害虫产生抗药性 25教书育人Page 26农药分类 按主用途不同分 杀虫剂、杀螨剂、杀鼠剂、杀软体动物剂、杀菌剂、杀线虫剂、除草剂、植物生长调节剂等。按来源不同分 矿物源农药（无机化合物）、生物源农药（天然有机物、抗生素、微生物）及化学合成农药三大类。 26教书育人Page 27农药对环境的污染途径对大气的污染对土壤的污染对水体的污染27教书育人Page 28农药对土壤的污染 在实际对有害生物真正发挥作用的药量只是常规施药量的1%，其余都白白浪

10、费掉了，大部分就落入了田块或漂移至施药区外的土壤、空气和水域中。土壤是所施用农药的主要接受体，虽然可以通过微生物分解、钝化，土壤胶体的吸收和土壤离子或其它成分的结合，使部分农药失去生物活性，但有不少高毒农药能在土壤中长期残留，虽不会直接引起人畜中毒，但可以被作物根系吸收。那些不易分解且毒性大、有三致作用的农药，对人类及环境造成极大的危害。28教书育人Page 29农药对水体的污染！施药后弃置的包装品以及清洗喷洒器械！通过土壤渗透、雨水冲刷！直接以喷雾形式进入水体29教书育人1、有机氯农药(含有一个或几个苯环的氯的衍生物) 特点：化学性质稳定，残留期长，易溶于脂肪，并在其中积 累。主要有机氯农药

11、有：DDT和林丹。（1）DDT DDT挥发性小，不溶于水，易溶于有机溶剂和脂肪。 DDT易被土壤胶体吸附，故其在土壤中移动不明显，但DDT可通过植物根际渗入植物体内（叶片中积累）。 DDT是持久性农药，主要靠微生物的作用降解，如还原、氧化、脱氯化氢；另一个降解途径是光解。30教书育人有机氯农药含有一个或几个苯环的氯的衍生物DDT HCH：六六六 Aldrin：艾氏剂Heptachlor：七氯Dieldrin：狄氏剂有机氯农药是目前造成污染的主要农药。化学性质稳定，残留期长，易溶于脂肪，并在其中积累。31教书育人1940年，瑞士的嘉基公司成功地开发了DDT杀虫剂产品，从此DDT在世界范围内得到了

12、广泛地应用。DDT化学结构式DDT分子的平面结构图DDT的球棍结构图蔡德勒1847年，德国著名化学家蔡德勒合成了种有机氯化合物，化合物中含有两个氯苯和一个三氯甲基，化学名称为2,2-双-(对氯苯基)，1,1,1-三氯乙烷简称为DDT(我国又称滴滴涕或二二三)。1932年，瑞士科学家缪勒开始研究有机氯化合物与杀虫活性之间的关系，发现DDT具有以下几个特征：(1)对害虫毒性很高：(2)对温血动物和植物相对无害；(3)无刺激性，气味很小；(4)能广泛施用；(5)化学性质稳定且残效期长；(6)价廉且容易大量生产。 DDT:功臣还是灾难32教书育人DDT的杀虫功效 DDT具有很好的广普杀虫作用。能够有效

13、地消灭森林害虫、棉花害虫、蔬菜害虫等、在防治棉花蕾期害虫、越冬红蛉虫、果树害虫和粘虫等效果尤为突出。作为有机合成农药，DDT的效率高、用量少，易于使用。DDT还能有效地消灭蚊、蝇、蚤、虱、臭虫等卫生害虫，在防治致命的传染病如斑疹伤寒和疟疾中屡建奇功。自DDT问世以来，各种化学合成农药不断被合成和应用、化学农药的种类和产量不断增加。到20世纪70年代中期，世界农药产品已达1300种，年产量达5000t(按100纯度计)的大吨位产品达3040个，农药产量达200万t(按100纯度计)。 DDT:功臣还是灾难33教书育人由于DDT的神奇作用、使用的范围和场所越来越广，在20世纪40年代DDT的使用量

14、达到了顶峰。我国在1946年开始小规模地生产DDT，新中国成立后，农药工业开始快速地发展、1951年首次用飞机喷洒DDT，消灭蚊子。根据联合国粮农组织(FAO)统计资料表明，全世界由于使用农药防治病虫害挽回的农产品的损失占世界粮食总产量的30左右。我国粮食作物由于使用化学农药，每年挽回的粮食损失占总产量的7左右、以1987年粮食总产量4019亿kg计算，其中281亿kg是农药的贡献，对我国这样一个在世界上人口最多，人均耕地最少的人口大国、农药对缓解人口与粮食的矛盾中发挥了重要作用。34教书育人美国海洋生物学家雷切尔卡尔进出版的寂静的春天一书中，列举了大量的事实，说明了DDT对生态环境的严重影响

15、。20世纪70年代起，美国及西欧等发达国家开始限制和禁止使用DDT。我国子1983年宣布停止生产和使用DDT，从此DDT这一曾经为人类健康和农业发展做出过杰出贡以的农药退出了历史舞台。DDT的危害DDT的化学性质稳定、不易降解，在自然界及生物体内可以较长时间存在，通过食物铰富集、毒性增大、导致鱼类和鸟类的死亡，甚至在南极大陆定居的企鹅体内都有DDT的存在，对人类的健康也构成了威胁。 DDT:功臣还是灾难35教书育人（2）林丹 林丹挥发性强，在水、土壤和其他环境对象中积累较少。林丹易溶于水，可从土壤和空气中进入水体，亦可随水蒸发又进入大气。林丹还能在土壤生物体内积累。与DDT相比，林丹具有较低的积累性和持久性。36教书育人37教书育人2、有机磷农药 有机磷农药是为取代有机氯农药而发展起来的。有机磷农药比有机氯农药容易降解，但有机磷农药毒性较大。有机磷农药多为液体，一般都难溶于水，而易溶于有机溶剂中。（1）有机磷农药的非生物降解过程 吸附催化水解降解的主要途径。 光降解（2）有机磷农药的生物降解38教书育人磷酸的酯类或酰胺类化合物。有机磷农药（organophosphorpus pesticides，0Ps） (1) 磷酸酯(2) 硫代磷酸酯(3) 膦酸酯和硫代膦酸酯类(4) 磷酰胺和硫代磷酰胺类按结构39教书育人(1) 磷酸酯