環(huán)境化學(xué)土壤環(huán)境化學(xué)-文檔資料

1、1,土壤環(huán)境化學(xué),2,重點要求,了解土壤的組成與性質(zhì) , 土壤的粒級與質(zhì)地分組特性 ; 掌握重金屬污染物在土壤-植物體系中遷移的特點、 影響因素及作用機制. 掌握土壤的吸附、酸堿和氧化還原特性 , 農(nóng)藥在土壤中的 遷移原理與主要影響因素 , 以及主要農(nóng)藥在土壤中的轉(zhuǎn)歸規(guī)律與效應(yīng),3,目 錄,1.土壤的組成與性質(zhì) 1.1土壤組成 1.2土壤的粒級分組與質(zhì)地分組 1.3土壤吸附性 1.4土壤酸堿性 1.5土壤的氧化還原性,2 重金屬在土壤 -植物體系中的遷移及其機制,2.1 影響重金屬在土壤-植物體系中遷移的因素 2.2重金屬在土壤-植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 2.3主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)

2、化 2.4植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機制,3 土壤中農(nóng)藥的遷移轉(zhuǎn)化,3.1土壤中農(nóng)藥的遷移 3.2非離子型農(nóng)藥與土壤有機質(zhì)的作用 3.3典型農(nóng)藥在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化,4,1.土壤的組成與性質(zhì),1.1土壤組成 土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系,土壤具有疏松的結(jié)構(gòu) ( 如圖 4-1,土壤固相包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機質(zhì)。土壤礦物質(zhì)占土壤的絕大部分 , 約占土壤固體總重量的 90% 以上,土壤液相是指土壤中水分及其水溶物,土壤中有無數(shù)孔隙充滿空氣 , 即土壤氣相,5,典型土壤隨深度呈現(xiàn)不同的層次 ( 如圖 4-2,覆蓋層 (Ao), 由地面上的枯枝落葉所構(gòu)成。 淋溶層 (A), 是土壤

3、中生物最活躍的一層 , 土壤有機質(zhì)大部分在這一層 , 金屬離子和粘土顆粒在此層中被淋溶得最顯著。 淀積層 (B), 它受納來自上一層淋溶出來的有機物、鹽類和粘土顆粒類物質(zhì)。 C層 也叫母質(zhì)層 , 是由風(fēng)化的成土母巖構(gòu)成。 D 層:母質(zhì)層下面為未風(fēng)化的基巖,6,1.1.1土壤礦物質(zhì),土壤礦物質(zhì) 是巖石經(jīng)過物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化形成的。按其成因類型可將土壤礦物質(zhì)分為兩類 : 一類是原生礦物 , 另一類是次生礦物 。 原生礦物 : 原生礦物主要有石英、長石類、云母類、輝石、角閃石、橄欖石、赤鐵礦、磁鐵礦、磷灰石、黃鐵礦等。其中前五種最常見。石英最難風(fēng)化 , 長石次之 , 輝石、角閃石、黑云母易風(fēng)化。 巖

4、石化學(xué)風(fēng)化主要分為三個歷程 , 即氧化、水解和酸性水解,氧化 : 以橄欖石為例 , 其化學(xué)組成為 (Mg Fe)Si04, 其中 Fe() 可以氧化為 Fe(),7,酸性水解,水解,土壤中最主要的原生礦物有四類 : 硅酸鹽類礦物、氧化物類礦物、硫化物類礦物和磷酸鹽類礦物。其中硅酸鹽類礦物占巖漿巖重量的 80% 以上,8,2) 次生礦物,根據(jù)其性質(zhì)與結(jié)構(gòu)可分為三類 : 簡單鹽類、三氧化物類和次生鋁硅酸鹽類。 簡單鹽類屬水溶性鹽 , 易淋溶流失 , 一般土壤中較少 , 多存在于鹽漬土中 .如方解石 (CaC03) 、白云石 Ca 、 Mg (C03)2 、石膏 (CaS04. 2H20) 、瀉鹽

5、(MgS04.7H20) 、巖鹽 (NaCl) 、芒硝 (Na2S04.10H20) 、水氯鎂石 (MgCl2 6H20) 等 。 三氧化物：如針鐵礦 (Fe203.H20) 、褐鐵礦 (2Fe203.3H20) 、三水鋁石 (Al203.3H20) 等，和次生鋁硅酸鹽是土壤礦物質(zhì)中最細(xì)小的部分 , 粒徑小于0.25 m , 一般稱之為次生粘土礦物 . 次生鋁硅酸鹽：是由長石等原生硅酸鹽礦物風(fēng)化后形成。它們是構(gòu)成土壤的主要成分 , 故又稱為粘土礦物或粘粒礦物。土壤中次生硅酸鹽可分為三大類 , 即伊利石、蒙脫石和高嶺石,9,10,晶體結(jié)構(gòu),11,1.1.2土壤有機質(zhì),土壤有機質(zhì)是土壤中含碳有機化

6、合物的總稱。土壤有機質(zhì)主要來源于動植物和微生物殘體,分類,非腐殖物質(zhì) ,組成有機體的各種有機化合物 , 如蛋白質(zhì)、糖類、樹脂、有機酸等 ; 腐殖質(zhì), 它不屬于有機化學(xué)中現(xiàn)有的任何一類 , 它包括腐殖酸、富里酸和腐黑物等,1.1.3. 土壤水分 來源：主要來自大氣降水和灌溉。在地下水位接近地面 (2-3m) 的情況下 , 地下水其重要來源?？諝馑魵庥隼淠? 影響土壤保水能力的因素：土質(zhì)，氣候條件 土壤溶液：土壤水分實際上是土壤中各種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：既是植物養(yǎng)分的主要來源 , 也是進(jìn)入土壤的各種污染物向其他環(huán)境圈層 ( 如水圈、生物圈等 ) 遷移的媒介

7、,12,1.2土壤的粒級分組與質(zhì)地分組,組成：與大氣基本相似 , 主要成分都是N2、 02 和 C02. 差異是土壤空氣存在于相互隔離的土壤孔隙中 , 是一個不連續(xù)的體系 ; 在 02 和 C02 含量上有很大的差異. 土壤空氣中 C02 含量一般為 0.15%-0.65%, 甚至高達(dá) 5%，氧的含量低于大氣。土壤空氣中水蒸氣的含量比大氣中高得多。少量還原性氣體 , 如 CH4 、 H2S 、N2、 NH3 等。被污染的土壤 , 可能存在污染物,1.2 . 1土壤礦物質(zhì)的粒級劃分 粒組或粒級：按粒徑的大小將土粒分為若干組 , 稱為粒組或粒級 , 同組土粒的成分和性質(zhì)基本一致 , 組間則有明顯差

8、異。 粒級的劃分標(biāo)準(zhǔn)主要有三種, 即國際制、前蘇聯(lián)制和美國制,1.1.4. 土壤中的空氣,13,14,我國土壤顆粒級劃分標(biāo)準(zhǔn),15,1.2.2. 各粒級的主要礦物成分和理化特性,礦物組成各種礦物抵抗風(fēng)化的能力不同 , 在各粒級中分布的多少也不相同 。 石英常以粗的土粒存在 , 而云母、角閃石等多以較細(xì)的土粒存在 ( 如表 4-3) 。 礦物的粒級不同 , 其化學(xué)成分有較大的差異。在較細(xì)粒級中 , 鈣、鎂、磷、鉀等元素含量增加。一般地說 , 土粒越細(xì) , 所含養(yǎng)分越多 , 反之 , 則越少 ( 如表 4-4,16,各粒級物理化學(xué)性質(zhì),17,1.2.3. 土壤質(zhì)地分類及其特性,土壤質(zhì)地：由不同的粒

9、級混合在一起所表現(xiàn)出來的土壤粗細(xì)狀況 , 稱為土壤質(zhì)地 ( 或土壤機械組成 ) 。 土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)：是以土壤中各粒級含量的相對百分比作標(biāo)準(zhǔn)的。主要有國際制 ( 如表 4-5) 、美國制和前蘇聯(lián)制。國際制和美國制均采用三級分類法 , 即按砂粒、粉砂粒、粘粒三種粒級的百分?jǐn)?shù) , 劃分為砂土、壤土、粘壤土和粘土四類十二級。 我國土壤質(zhì)地分類方案 ( 如表 4-6)。 土壤質(zhì)地與特性的關(guān)系：質(zhì)地不同的土壤表現(xiàn)出不同的性狀。反映土壤礦物組成和化學(xué)組成 , 土壤的物理性質(zhì), 并且影響土壤孔隙狀況 , 對土壤水分、空 氣、熱量的運動和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化均有很大的影響 。 壤土兼有砂土和粘土的優(yōu)點 , 而克服了二者的

10、缺點 , 是理想的土壤質(zhì)地,18,土壤質(zhì)地分類,19,1.3土壤吸附性,土壤中兩個最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物 , 它們對污染物在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化有重要作用。土壤膠體以其巨大的比表面積和帶電性 , 而使土壤具有吸附性。 1.3.1 土壤膠體的性質(zhì) (1)土壤膠體具有巨大的比表面和表面能 (2)土壤膠體的電性：熱力電位 ，電動電位 (3)土壤膠體的凝聚性和分散性 ：影響土壤凝聚性能的主要因素是土壤膠體的電動電位和擴散層厚度 , 陽離子種類和濃度,土壤溶液中電解質(zhì)濃度、 pH值也將影響其凝聚性能。土壤溶液中常見陽離子的凝聚能力順序如下Na+K+NH4+H+Mg2+Ca2+A13+Fe3,2

11、0,1.3.2 土壤膠體的離子交換吸附,離子交換：在土壤膠體雙電層的擴散層中 , 補償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價為依據(jù)作等價交換 , 稱為離子交換 ( 或代換 ) 。 土壤膠體的陽離子交換吸附 : 土壤膠體吸附的陽離子 , 可與土壤溶液中的陽離子進(jìn)行交換 , 其交換反應(yīng)如下,21,土壤膠體陽離子交換能力的強弱 , 主要依賴于以下因素,電荷數(shù) : 離子電荷數(shù)越高 , 陽離子交換能力越強。 離子半徑及水化程度 : 同價離子中 , 離子半徑越大 , 水化離子半徑就越小 ,交換能力較強。 常見陽離子的交換能力順序如下 : Fe3+Al3+H+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH

12、4+K+ Na+Li,22,陽離子交換量,陽離子交換量：每千克干土中所含全部可交換陽離子總量 , 稱陽離子換量 , 以厘摩爾每千克土 (C mol/kg) 表示 。 影響土壤的陽離子交換量的因素 : 不同種類膠體的陽離子交換量的順序為 : 有機膠體 蒙脫石 水化云母 高嶺土 含水氧化鐵、鋁 。 土壤質(zhì)地越細(xì) , 陽離子交換量越高。 土壤膠體中 Si02/R203 比值越大 , 其陽離子交換量越大 , 當(dāng) Si02/R203 小于 2, 陽離子交換量顯著降低。 因為膠體表面- OH 基團(tuán)的離解受 pH 的影響 , 所以 pH 值下降 , 土壤負(fù)電荷減少 , 陽離子交換量降低 ; 反之 , 交換量

13、增大,23,鹽基飽和土壤：當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子均為鹽基離子 , 且已達(dá)到吸附飽和時的土壤 , 稱為鹽基飽和土壤。當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子有一部分為致酸離子 , 則這種土壤為鹽基不飽和土壤。在土壤交換性陽離子中鹽基離子所占的百分?jǐn)?shù)稱為土壤鹽基飽和度 : 土壤鹽基飽和度與土壤母質(zhì)、氣候等因素有關(guān)。 土壤鹽基飽和度 ， 堿性越強；保水保肥能力強 鈣離子為主，中性或微堿性：鈉離子為主，強堿性,可交換性陽離子有兩類 : 一類是致酸離子 , 包括 H+ 和 Al3+;另一類是鹽基離子 , 包括 Ca2+ 、 Mg2+ 、 K+、 Na+ 、 NH4+ 等,24,2) 土壤膠體的陰離子交換吸附,土壤中陰

14、離子交換吸附是指帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與溶液中陰離子的交換作用。 機制:它可與膠體微粒 ( 如酸性條件下帶正電荷的含水氧化鐵、鋁 ) 或溶液中陽離子 (Ca2+ 、 Al3+、 Fe3+) 形成難溶性沉淀而被強烈地吸附。如 P043- 、 HP042- 與 Ca2+ 、 Fe3+ 、 Al3+ 可形成 CaHP04 2H20 、 Ca3(P04)2 、 FeP04 、 AlP04 難溶性沉淀。 由于Cl-、 NO3- 、 N02- 等離子不能形成難溶鹽 , 故它們不被或很少被土壤吸附。 陰離子被土壤膠體吸附的順序 :F- 草酸根 檸檬酸根 P043- As043-硅酸根 HC03-H2B

15、O3-CH3COO-SCN-S042- Cl- N03,25,1.4土壤酸堿性,根據(jù)土壤的酸度可以將其劃分為9 個等級 (如表4-8)。我國土壤的 pH 大多在 4.5-8.5 范圍內(nèi) , 并有由南向北 pH 值遞增的規(guī)律性 , 長江( 北緯 33 。 )以南的土壤多為酸性和強酸性 ; 長江以北的土壤多為中性或堿性 , 如華北、西北的土壤大多含CaC03,pH 值一般在7.5-8.5 之間 , 少數(shù)強堿性土壤的 pH 值高達(dá) 10.5,26,1.4.1. 土壤酸度,根據(jù)土壤中 H+ 離子的存在方式 , 土壤酸度可分為兩大類。 (1)活性酸度 : 土壤的活性酸度是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映

16、, 又稱有效酸度 , 通常用 pH 表示。 土壤溶液中氫離子的來源:A土壤中 C02 ; B有機物質(zhì)分解產(chǎn)生的有機酸 ； C土壤中礦物質(zhì)氧化產(chǎn)生的無機酸； D無機肥料中殘留的無機酸； E大氣酸沉降,2) 潛性酸度 : 土壤潛性酸度是指土壤膠體吸附的可代換性 H+ 和 A13+被代換進(jìn)入土壤溶液中所表現(xiàn)的酸度。 只有鹽基不飽和土壤才有潛性酸度 , 其大小與土壤代換量和鹽基飽和度有關(guān)。 根據(jù)測定土壤潛性酸度所用的提取液 , 可以把潛性酸度分為代換性酸度和水解酸度,27,代換性酸度 : 用過量中性鹽 ( 如NaC1) 或 KC1) 溶液淋洗土壤 , 溶液中金屬離子與土壤中 H+ 和 Al3+ 發(fā)生離

17、子交換作用 , 而表現(xiàn)出的酸度 , 稱為代換性酸度。即,土壤膠體-H+ +KCl 土壤膠體-K+ +HCl,腐殖酸產(chǎn)生較多的氫離子,代換性 A13+ 是礦物質(zhì)土壤中潛性酸度的主要來源,28,水解性酸度 : 用弱酸強堿鹽 ( 如醋酸鈉 ) 淋洗土壤 , 溶液中金屬離子可以將土壤膠體吸附的 H+ 、 Al3+ 代換出來 , 同時生成某弱酸 ( 醋酸 ) 。此時 , 所測定出的該弱酸的酸度稱為水解性酸度。其化學(xué)反應(yīng)分幾步進(jìn)行，首先 , 醋酸鈉水解 : CH3COONa+H2O = CH3COOH+Na+OH,氫氧化鈉離解后 , 所生成的鈉離子濃度很高 , 可以代換出絕大部分吸附的 H+ 和 A13+

18、, 其反應(yīng)如下,水解性酸度一般比代換性酸度高,29,1.4.2. 土壤堿度,活性酸度與潛性酸度的關(guān)系 :A 土壤的活性酸度與潛性酸度是同一個平衡體系的兩種酸度。二者可以互相轉(zhuǎn)化 , 在一定條件下處于暫時平衡狀態(tài)。土壤膠體是 H+ 和 Al3+ 的貯存庫 , 潛性酸度則是活性酸度的貯備。 B 土壤的潛性酸度往往比活性酸度大得多 , 二者的比例 , 在砂土中約為 1000;在有機質(zhì)豐富的粘土中則可高達(dá) 5 104-1 105,土壤溶液中 OH- 離子的主要來源 ： C032- 和 HC03- 的堿金屬 (Na 、 K) 及堿土金屬 (Ca 、 Mg) 的鹽類,碳酸鹽堿度和重碳酸鹽度的總和稱為總堿度

19、。不同溶解度的碳酸鹽和重碳酸鹽對土壤堿性的貢獻(xiàn)不同 , 富含 CaC03 和 MgC03 的石灰性土壤呈弱堿性 (pH 7.5-8.5); 含 Na2C03 的土壤 , pH 值 可達(dá) 10 以上 , 而含 NaHC03 和 Ca(HC03)2 的土壤 , 其 pH 值常在 7.5-8.5, 堿性較弱,30,當(dāng)土壤膠體上吸附的 Na+ 、 K+ 、 Mg2+( 主要是 Na+) 等離子的飽和度增加到一定程度時 , 會引起交換性陽離子的水解作用 : 結(jié)果在土壤溶液中產(chǎn)生 NaOH, 使土壤呈堿性。此時 Na+ 離子飽和度亦稱為土壤堿化度。 膠體上吸附的鹽基離子不同 , 對土壤 pH 值或土壤堿度

20、的影響也不同。 表 4-9表不同鹽基離子完全飽和吸附于黑鈣土?xí)r的 pH 值,31,1.4.3. 土壤的緩沖性能,土壤溶液的緩沖作用 : 土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有機酸等弱酸及其鹽類 , 構(gòu)成一個良好的緩沖體系 。例如， 加入鹽酸時 , Na2C03+2HCl= 2NaCl+H2C03 當(dāng)加人 Ca(OH)2 時 , H2C03+Ca(OH)2 = CaC03+2H20 土壤中的某些有機酸 ( 如氨基酸、胡敏酸等 ) 是兩性物質(zhì) , 具有緩沖作用 , 如氨基酸含氨基,土壤緩沖性能是指土壤具有緩和其酸堿度發(fā)生激烈變化的能力 , 它可以保持土壤反應(yīng)的相對穩(wěn)定 , 為植物生長和土壤

21、生物的活動創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境,32,2) 土壤膠體的緩沖作用 :土壤膠體吸附有各種陽離子 , 其中鹽基離子和氫離子能分別對酸和堿起緩沖作用,對酸的緩沖作用 ( 以 M 代表鹽基離子 ) 對堿的緩沖作用,土壤膠體的數(shù)量和鹽基代換量越大 , 土壤的緩沖性能就越強。因此 , 砂土摻粘土及施用各種有機肥料 , 都是提高土壤緩沖性能的有效措施。 在代換量相等的條件下 , 鹽基飽和度愈高 , 土壤對酸的緩沖能力愈大 ; 反之 , 鹽基飽和度愈低 , 土壤對堿的緩沖能力愈大,33,鋁離子對堿的緩沖作用 : 在 pH5.5 時 , 鋁離子開始形成 Al(OH)3 沉淀 , 而失去緩沖能力 。 一般土壤緩沖

22、能力的大小順序是 : 腐殖質(zhì)土 粘土 砂土,34,1.5土壤的氧化還原性,土壤中的主要氧化劑有 : 土壤中氧氣、 N03-離子和高價金屬離子 , 如 Fe() 、 Mn(IV) 、 V(V ) 、 Ti(IV) 等。 土壤中的主要還原劑有 : 有機質(zhì)和低價金屬離子。主要氧化還原體系如下,體系 氧化態(tài) 還原態(tài) 鐵體系 Fe( ) Fe() 錳體系 Mn(IV) Mn( ) 硫體系 S042- H2S 氮體系 NO3- N02- NO3- N2 NO3- NH4+ 有機碳體系 C02 CH4,土壤氧化還原能力的大小可以用土壤的氧化還原電位 (Eh) 來衡量 , 其值是以氧化態(tài)物質(zhì)與還原態(tài)物質(zhì)的相對

23、濃度比為依據(jù)的。一般旱地土壤的氧化還原電位 (Eh ) 為 +400 - +700mV; 水田的 Eh 值在 +300 -200mV,35,土壤的 Eh與物質(zhì)形態(tài)的關(guān)系,當(dāng)土壤的 Eh 700mV 時 , 土壤完全處于氧化條件下 , 有機物質(zhì)會迅速分解 ; 當(dāng) Eh =400-700mV 時 , 土壤中氮素主要以 N03- 形式存在 ; 當(dāng) Eh 400mV 時 , 反硝化開始發(fā)生 ; 當(dāng) Eh 200mV 時 ,N03-開始消失 , 出現(xiàn)大量的 NH4+。 Eh 值降至 -100mV,Fe2+ 濃度已經(jīng)超過 Fe3+ ； Eh -200mV 時 ,H2S 大量產(chǎn)生 ,Fe2+ 就會變成 Fe

24、S 沉淀了 , 其遷移能力降低了,36,2 重金屬在土壤-植物體系中的遷移及其機制,2.1影響重金屬在土壤-植物體系中遷移的因素 2.1.1土壤的理化性質(zhì) A PH值：影響重金屬離子的存在形態(tài)和土壤對重金屬的吸附量。 一般 PH值越低，重金屬的吸附量越低，活動性越強。 例外，以陰離子的形式存在的重金屬則相反，如砷 B 土壤質(zhì)地和土壤有機質(zhì)含量 ：土壤質(zhì)地黏重的對重金屬的吸附強，降低了其遷移轉(zhuǎn)化能力。土壤有機質(zhì)含量 較高的土壤對重金屬的吸附能力高于有機質(zhì)含量低的土壤。例：在沖積土壤中 , 其障礙大小順序為 :CdZn，CuHgPb; 而在腐殖質(zhì)火山灰土壤中則為 Cd HgZnCuPb, 這是由于

25、在腐殖質(zhì)火山灰土壤中腐殖質(zhì)與 Cu 結(jié)合而被固定 , 使 Cu 向水稻體內(nèi)轉(zhuǎn)移大大減弱 , 對水稻生長的影響也大大減弱 。 C土壤的氧化還原電位 一般 還原條件下，易形成難溶硫化物，遷移能力弱，氧化條件則相反 例外，以陰離子的形式存在的重金屬則相反，如砷,37,2.1. 2重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài),被植物吸收的順序： Cd As ,Cu Mn,Se,Zn Co Pb Ni Cr 濃度：隨土壤中重金屬含量的增加，植物體內(nèi)各部分的積累量也增加。 形態(tài)：交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài) ，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)、殘渣；交換態(tài)（包括溶解態(tài)）遷移能力最強,2.1.3植物的種類、生長發(fā)育期 不同植

26、物種類或同種植物的不同植株從土壤中吸收轉(zhuǎn)移重金屬的能力是不同的 2.1.4復(fù)合污染 2.1.5 施肥,38,2.2、重金屬在土壤-植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,2.2 1植物對土壤中 重金屬的 富集規(guī)律 土壤中重金屬含量越高，植物體內(nèi)的重金屬含量越高； 土壤中有效態(tài)重金屬含量越高，植物籽實中的重金屬含量越高； 豆類 小麥水稻 玉米 在植物體內(nèi)的分布規(guī)律 根莖葉 穎殼 籽實 2.2 2重金屬在土壤剖面中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 垂直分布，可耕層為重金屬的富集層 2.2 3土壤對重金屬離子的吸附固定機理 與金屬離子的性質(zhì)與 膠體的種類有關(guān) 同一類土膠體;陽離子的價態(tài)越高，電荷越多，對陽離子吸附能力越強 同價金屬

27、陽離子：離子半徑越大，其水合半徑越小，越易被膠體所吸附。 對Cu2+，氧化錳有機質(zhì) 氧化鐵伊利石 蒙脫石高嶺石 對吸附貢獻(xiàn)較大的主要是鐵、錳氧化物及有機質(zhì),39,2.3、主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)化,一般規(guī)律：主要停留在表層，然后通過植物根系的吸收并遷移到植物體內(nèi)，也可隨水流等向下層流動。 2.3. 1 鎘 ：存在形態(tài)：CdCO3, Cd(PO4)2, Cd(OH)2。主要為CdCO3 不同土壤對鎘的吸附順序：腐殖質(zhì)土重壤質(zhì)土壤質(zhì)土砂質(zhì)沖積土 2.3. 2銅：主要在表層積累，沿土壤縱深垂直遞減分布 酸性土壤中，銅容易淋溶遷移 在植物各部分的分布 根莖、葉果實,40,2.3、主要重金屬在土

28、壤中的積累和遷移轉(zhuǎn)化,2.3. 3、鉛：主要存在形態(tài)Pb (OH)2 PbCO3, Pb SO4 固體。土壤中可溶性鉛含量很低，移動性差。PH增加，可溶性和移動性降低。 2.3. 4、鋅： 形態(tài)：有機態(tài) 無機態(tài)：礦物態(tài)、代換態(tài)、土壤溶液中的鋅。相對含量與PH及全鋅量及土壤對鋅的富集能力有關(guān)。 2.3. 5、汞：汞容易在表層積累。 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 在植物各部分的分布 根莖、葉果實,41,2.4 植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機制,植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性的決定因素：植物的生態(tài)學(xué)特性、遺傳學(xué)特性和重金屬的物理化學(xué)性質(zhì)等 2. 4 .1 植物根系通過改變根際化

29、學(xué)性狀、原生質(zhì)泌溢等作用限制重金屬離子跨膜吸收 機制：通過根際分泌螯合劑抑制重金屬的跨膜吸收。如 Zn 可以誘導(dǎo)細(xì)胞外膜產(chǎn)生分子量 60000- 93000 的蛋白質(zhì) , 并與之鍵合形成絡(luò)合物 , 使 Zn 停留于細(xì)胞膜外 。 通過形成跨根際的氧化還原電位梯度和 pH 梯度等來抑制對重金屬的吸收。 2. 4 . 2. 重金屬與植物的細(xì)胞壁結(jié)合：不同金屬與細(xì)胞壁的結(jié)合能力不同 , 經(jīng)對Cu 、 Zn 、 Cd 的研究證明 ,Cu 大于 Zn和 Cd 。此外 , 不同植物的細(xì)胞壁對金屬離子的結(jié)合能力也是不同的。所以細(xì)胞壁對金屬離子的固定作用不是植物的一個普遍耐性機制,42,2. 4 . 3. 酶系

30、統(tǒng)的作用 耐性植物中有幾種酶的活性在重金屬含量增加時仍能維持正常水平 , 此外 , 在耐性植物中還發(fā)現(xiàn)另一些酶可以被激活 , 如在重金屬 Cu 、 Cd、Zn 對膀脫麥瓶草生長的影響 2. 4 . 4. 形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素 能大量合成 MT (“ 金屬硫蛋白 ”)的細(xì)胞對重金屬有明顯的抗性。MT 是動物及人體最主要的重金屬解毒劑。 植物類金屬硫蛋白 植物絡(luò)合素重金屬絡(luò)合肽 , 其分子量、氨基酸組成、紫外吸收光譜等性質(zhì)都不同于動物體內(nèi)的金屬硫蛋白 , 所以不是植物的類金屬硫蛋白 , 而將其命名為植物絡(luò)合素 ( 簡稱為 PC)。 其結(jié)構(gòu)通式為 (r-Glu-Cys)n-Gly,(n=3-

31、7) ?？梢暈榫€性多聚體。 類金屬硫蛋白、植物絡(luò)合素或者其他的未知的金屬結(jié)合肽的作用或解毒機制：與進(jìn)入植物細(xì)胞內(nèi)的重金屬結(jié)合 , 使其以不具生物活性的無毒的螯合物形式存在 , 降低金屬離子的活性 , 從而減輕或解除其毒害作用,43,3 土壤中農(nóng)藥的遷移轉(zhuǎn)化,農(nóng)藥包括殺蟲劑 、除草劑、殺菌劑、防治嚙齒類動物的藥物 , 以及動、植物生長調(diào)節(jié)劑等。其中主要是除草劑、殺蟲劑和殺菌劑。 3.1土壤中農(nóng)藥的遷移 農(nóng)藥在土壤中的遷移主要是通過擴散和質(zhì)體流動兩個過程。在這兩個過程中 , 農(nóng)藥的遷移運動可以蒸汽的和非蒸汽的形式進(jìn)行。 3. 1 . 1 擴散 擴散是由于分子熱能引起分子的不規(guī)則運動而使物質(zhì)分子發(fā)生

32、轉(zhuǎn)移的過程-分子由濃度高的地方向濃度低的地方遷移運動。 擴散既能以汽態(tài)發(fā)生 , 也能以非汽態(tài)發(fā)生。 非汽態(tài)擴散可以發(fā)生于溶液中、汽-液或汽-固界面上,44,影響農(nóng)藥在土壤中擴散的主要因素,土壤水分含量（圖 4-9 所示） 農(nóng)藥在土壤中的擴散確實存在氣態(tài)和非氣態(tài)二種擴散形式。 在水分含量為 4%-20% 之間氣態(tài)擴散占 50% 以上 ; 當(dāng)水分含量超過 30% 以 上 , 主要為非氣態(tài)擴散。在干燥土壤中沒有發(fā)生擴散。擴散隨水分含量增加而變化。在水分含量為 4% 時 , 無論總擴散或非氣態(tài)擴散都是最大的 ; 在 4%以下 , 隨水分含量增大 , 二種擴散都增大 ; 大于 4%, 總擴散則隨水分含量

33、增大而 減少 ; 非氣態(tài)擴散 , 在 4%-16% 之間 , 隨水分含量增加而減少 ; 在 16% 以上 , 則隨水分含量增加而增大,45,影響農(nóng)藥在土壤中擴散的主要因素（2,2) 吸附 : Lind- strom 等研究了除草劑 2,4-D 在九種土壤中的吸附系數(shù)與擴散系數(shù)。結(jié)果證明 , 由于土壤對 2,4-D 的化學(xué)吸附 , 使其有效擴散系數(shù)降低了 , 并且兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。 林丹和 DDT蒸汽密度與與土壤表面積呈負(fù)相關(guān). (3) 土壤的緊實度 : 土壤緊實度是影響土壤孔隙率和界面特性的參數(shù)。增加土壤的緊實度的總影響是降低土壤對農(nóng)藥的擴散系數(shù)。 (4) 溫度 : 當(dāng)土壤的溫度增高時 , 農(nóng)

34、藥的蒸汽密度顯著增大。溫度增高的總效應(yīng)是擴散系數(shù)增大。如林丹的表觀擴散系數(shù)隨溫度增高而呈指數(shù)增大。 (5) 氣流速度 : 氣流速度可直接或間接地影響農(nóng)藥的揮發(fā)。風(fēng)速、湍流和相對濕度在造成農(nóng)藥田間的揮發(fā)損失中起著重要的作用。 (6) 農(nóng)藥種類 : 不同農(nóng)藥的擴散行為不同。樂果的擴散隨土壤水分含量增加而迅速增大。乙拌磷在整個含水范圍內(nèi)擴散系數(shù)變化很小,46,3.1.2 質(zhì)體流動,物質(zhì)的質(zhì)體流動是由水或土壤微?；蛘邇烧吖餐饔靡鸬奈镔|(zhì)流動。所以質(zhì)體流動的發(fā)生是由于外力作用的結(jié)果。 影響農(nóng)藥在土壤中的質(zhì)體流動轉(zhuǎn)移的因素有 （1）農(nóng)藥與土壤之間的吸附：吸附最強者移動最困難 , 反之亦然。下列幾種農(nóng)藥在土壤中的移動距離大小順序為 : 非草隆 滅草隆 敵草隆 草不隆 , 而它們的吸附系數(shù)大小順序則相反 , 草不隆 敵草隆 滅草隆 非草隆。 （2）土壤有機質(zhì)含量增加 , 農(nóng)藥在土壤中滲透深度減小。 （3）增加土壤中粘土礦物的含量 , 也可減少農(nóng)藥的滲透深度。 （4）不同農(nóng)藥在土壤中通過質(zhì)體流動轉(zhuǎn)移的深度不同。測定林丹和 DDT 在四種不同土壤中的質(zhì)體流動轉(zhuǎn)移距離時發(fā)現(xiàn) ,DDT 只能在土壤中移動 3cm, 而林丹則比 DDT 移動的距離長