J-第四章第三讲.ppt

环境化学 第四章 土壤环境化学 化学系 赵一兵 第四章 土壤环境化学 第一节 土壤的组成与性质 第二节 污染物在土壤-植物体系中的迁移 及其机制 第三节 土壤中农药的迁移转化 第三节 土壤中农药的迁移转化 一、土壤中农药的迁移 二、典型农药在土攘中的迁移转化 农药除杀虫剂外，还包括除草剂、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。 全世界农业由于病、虫、草三害，每年使粮食损失占总产量的一半左右。使用农药大概可夺回其中的30%，从防治病虫害和提高农作物产量需要的角度看，使用农药确实取得了显著的效果。 由于农药在环境中残留的持久性，尤其像DDT类农药对生态环境产生了许多有害的作用与影响，如降低浮游生物的光合作用；使鸟类不能正常生长繁殖；使害虫获得了抗药能力，而益鸟、益虫却大量减少，等等。所以，农药污染现已成为全球性的环境问题。 一、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。 1.扩散 2.质体流动 1.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。不规则的分子运动使分子不均匀地分布在系统中，因而引起分子由浓度高的地方向浓度低的地方迁移运动。扩散既能以气态发生，也能以非气态发生。非气态扩散可以发生于溶液中、气-液或气-固界面上。 影响农药在土壤中扩散的主要因素: (1)土壤水分含量 (2)吸附 (3)土壤的紧实度 (4)温度 (5)气流速度 (6)农药种类 (1)土壤水分含量 Shearer等曾对林丹在基拉粉砂壤土中的扩散作过详细的研究。测定了在不同水分含量条件下林丹的气态和非气态扩散情况，并计算了发生在溶液中和水-汽与液-固界面的扩散量。结果如下图所示。 ①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。 ②在干燥土壤中没有发生扩散。 ③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，则随水分含量增加而增大。 Guenzi和Beard研究了林丹和DDT在四种不同性质的土壤和不同含量条件下的挥发。下图为土壤中林丹的挥发量。由图可见，当土壤含单分子层水时，农药就不再挥发了。因此，在水分含量为1/3Pa水吸力到大约一单分子层水范围内，挥发取决于水分含量。DDT也有类似情况。 (2)吸附 许多研究证明吸附影响农药在土壤中的扩散。Lindstrom等研究了除草剂2,4-D在9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，并且两者呈负相关关系。 Guenzid和Beard也发现林丹和DDT的蒸汽密度与四种土壤的表面积呈负相关关系，即随土壤的表面积的增大，林丹和DDT的蒸汽密度降低。 (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。这对于以蒸汽形式进行扩散的化合物来说，增加紧实度就减少了土壤的充气孔隙率，扩散系数也就自然降低了。 研究证明，当壤砂土的紧实度由1.39增加为1.62g/cm3 (水分含量的重量百分率保持不变)时，土壤的充气孔隙率由0.302减小为0.189，结果使二溴乙烷的表观扩散系数由4.49×10-4cm2/s降低为2.67×10-4cm2/s。当基拉粉砂壤土的紧实度由1.00增加为1.55g/cm3，水分含量保持在10%，充气孔隙率由0.515降低为0.263时，林丹在该土壤中的扩散系数则由16.5降低为7.5mm2/周。所以提高土壤的紧实度就是降低土壤的孔隙率，农药在土壤中的扩散系数也就随之降低。 (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数增大。即当温度由20℃提高到40℃时，林丹的总扩散系数增加10倍。 (5)气流速度 气流速度可直接或间接地影响农药的挥发。如果空气的相对湿度不是100%，那么增加气流就促