土壤環(huán)境化學新稻香書屋

1、第四章第四章 土壤環(huán)境化學土壤環(huán)境化學chapter 4. soil environmental chemistry1高等課堂本章重點：本章重點：、土壤的組成與性質(zhì)；、土壤的組成與性質(zhì)；、重金屬在土壤、重金屬在土壤植物體系中的遷移植物體系中的遷移和它的作用機制；和它的作用機制；、農(nóng)藥在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化。、農(nóng)藥在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化。2高等課堂 土壤土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層，其厚度一般在疏松表層，其厚度一般在2m左右。左右。 土壤不但為植物生長提供機械支撐能力，并能土壤不但為植物生長提供機械支撐能力，并能為植物生長發(fā)育提供所需要的水、肥

2、、氣、熱等為植物生長發(fā)育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素。肥力要素。 近年來，由于人口急劇增長，工業(yè)迅猛發(fā)展，近年來，由于人口急劇增長，工業(yè)迅猛發(fā)展，固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水不斷向土壤中滲透，大氣中的有害氣體及飄塵也不斷向土壤中滲透，大氣中的有害氣體及飄塵也不斷隨雨水降落在土壤中，導致了不斷隨雨水降落在土壤中，導致了土壤污染土壤污染。3高等課堂第一節(jié)第一節(jié). 土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì)一一 土壤的組成土壤的組成圖圖1. 土壤中固、液、氣相結(jié)構(gòu)圖土壤中固、液、氣相結(jié)構(gòu)圖（自（自s.f. manahan, 1984）排入地下水排

3、入地下水 根須根須土粒上的土粒上的吸附水吸附水土粒土粒土壤空隙土壤空隙被水飽和被水飽和的土壤的土壤土壤固相土壤固相土壤液相：土壤液相：水分及水溶物水分及水溶物土壤氣相土壤氣相 (35% v)：土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì) (90% )土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì) (10%)原生礦物質(zhì)原生礦物質(zhì)次生礦物質(zhì)次生礦物質(zhì)土壤土壤土壤生物土壤生物4高等課堂圖圖2. 自然土壤的綜合剖面圖自然土壤的綜合剖面圖(南京大學等合編，南京大學等合編，1980) 土壤的層次結(jié)構(gòu)土壤的層次結(jié)構(gòu)a00a0a1a2a3b1b2b3cccsctd土土壤壤層層覆蓋層覆蓋層(a0)淋溶層淋溶層(a)淀積層淀積層(b)母質(zhì)層母質(zhì)層(c)基巖基巖(

4、d)疏松的枯枝落葉層，未經(jīng)分解疏松的枯枝落葉層，未經(jīng)分解暗色半分解有機質(zhì)層暗色半分解有機質(zhì)層暗色的腐殖層暗色的腐殖層灰白色的灰化層灰白色的灰化層向向b層過渡層，多似層過渡層，多似a層層向向a層過渡層，多似層過渡層，多似b層層棕色至紅棕色的淀積層棕色至紅棕色的淀積層向向c層過渡層層過渡層caco3聚集層聚集層caso4聚集層聚集層潛育層潛育層(灰粘層灰粘層)可能出現(xiàn)的特殊層次可能出現(xiàn)的特殊層次土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì)5高等課堂土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì)1. 土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì) 土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)物理風化和化學風化形成的。按其成土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)物理風化和化學風化形成的。按其成因類

5、型可以將土壤礦物質(zhì)分為兩類：原生礦物和次生礦物。因類型可以將土壤礦物質(zhì)分為兩類：原生礦物和次生礦物。石英、長石類、云母類、石英、長石類、云母類、輝石、角閃石、橄欖石、輝石、角閃石、橄欖石、赤鐵礦、磁鐵礦、磷灰石、赤鐵礦、磁鐵礦、磷灰石、黃鐵礦黃鐵礦原生礦物原生礦物次生礦物次生礦物簡單鹽類簡單鹽類( (方解石、白云石、石膏、瀉鹽等方解石、白云石、石膏、瀉鹽等) )、三氧化物類（針鐵礦、褐鐵礦）、三氧化物類（針鐵礦、褐鐵礦）、次生鋁硅酸鹽（伊利石、蒙脫石、高嶺石）類次生鋁硅酸鹽（伊利石、蒙脫石、高嶺石）類土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)6高等課堂 （1 1）原生礦物原生礦物 巖石經(jīng)物理風化作用破碎形成巖石經(jīng)物

6、理風化作用破碎形成的碎屑，即在風化過程中未改變化學組成和結(jié)構(gòu)的原的碎屑，即在風化過程中未改變化學組成和結(jié)構(gòu)的原始成巖礦物。顆粒比較大始成巖礦物。顆粒比較大1 10.001mm0.001mm砂粒。砂粒。 對土壤的貢獻：對土壤的貢獻：構(gòu)成土壤的骨架，提供無構(gòu)成土壤的骨架，提供無機營養(yǎng)物質(zhì)，蘊藏著植物所需的一切元素。機營養(yǎng)物質(zhì)，蘊藏著植物所需的一切元素。7高等課堂 硅酸鹽類礦物硅酸鹽類礦物 如長石（如長石（kalsikalsi3 3o o8 8）、云母）、云母 （ksiksi3 3alal）alal2 2o o1010（ohoh）2 2 等。易風化供植物吸收等。易風化供植物吸收kmgalkmgal、

7、fefe元素。元素。 氧化物類礦物氧化物類礦物 如石英（如石英（siosio2 2）、赤鐵礦（）、赤鐵礦（fefe2 2o o3 3）等。穩(wěn)定，不易風化。）等。穩(wěn)定，不易風化。 硫化物類礦物硫化物類礦物 黃鐵礦和白鐵礦（同質(zhì)異構(gòu)）黃鐵礦和白鐵礦（同質(zhì)異構(gòu)），化學式均為，化學式均為fesfes2 2。極易風化，。極易風化，s s主要來源。主要來源。 磷酸鹽類礦物磷酸鹽類礦物 主要有磷灰石主要有磷灰石caca5 5（popo4 4）3 3ff和氯磷灰石和氯磷灰石caca5 5（popo4 4）3 3clcl。還有少量的。還有少量的fepofepo4 4alpoalpo4 4。無機磷的主要來源。無機

8、磷的主要來源。原生礦物主要有原生礦物主要有四四類：類：8高等課堂 （2 2）次生礦物次生礦物 原生礦物經(jīng)化學風化后形成的原生礦物經(jīng)化學風化后形成的新礦物，其化學組成和晶體結(jié)構(gòu)均有改變。新礦物，其化學組成和晶體結(jié)構(gòu)均有改變。 次生礦物通常分次生礦物通常分三三類：類： 簡單鹽類簡單鹽類 如方解石（如方解石（cacocaco3 3）、白云石）、白云石caca，mgmg（coco3 3）2 2 、石膏（、石膏（casocaso4 42h2h2 2o o）、瀉鹽）、瀉鹽（mgsomgso4 47h7h2 2o o） 、芒硝（、芒硝（nana2 2soso4 410h10h2 2o o）、水氯鎂）、水氯鎂

9、石（石（mgclmgcl2 26h6h2 2o o）等。常見于干旱、半干旱地區(qū)。）等。常見于干旱、半干旱地區(qū)。風化最終產(chǎn)物易溶于水，淋溶流失。風化最終產(chǎn)物易溶于水，淋溶流失。 9高等課堂 三氧化物三氧化物 如針鐵礦（如針鐵礦（fefe2 2o o3 3h h2 2o o）、褐鐵礦）、褐鐵礦（2fe2fe2 2o o3 33h3h2 2o o）、三水鋁石（）、三水鋁石（alal2 2o o3 33h3h2 2o o）等。硅）等。硅酸鹽類礦物徹底風化的產(chǎn)物。常見于濕熱帶和亞熱酸鹽類礦物徹底風化的產(chǎn)物。常見于濕熱帶和亞熱帶。帶。 次生鋁硅酸鹽類次生鋁硅酸鹽類 這類礦物是由長石等原生硅這類礦物是由長石

10、等原生硅酸鹽礦物風化后形成的。又稱粘土礦物，分為伊利石、酸鹽礦物風化后形成的。又稱粘土礦物，分為伊利石、蒙脫石和高嶺石。蒙脫石和高嶺石。 1 土壤化學土壤化學 10高等課堂 次生礦物有次生礦物有晶態(tài)晶態(tài)和和非晶態(tài)非晶態(tài)之分。晶態(tài)的次生礦物之分。晶態(tài)的次生礦物主要包括鋁硅酸鹽鹽類粘土礦。非晶態(tài)次生礦物主要主要包括鋁硅酸鹽鹽類粘土礦。非晶態(tài)次生礦物主要呈膠膜狀態(tài)包裹于土粒表面，如水合氧化鐵、鋁、硅呈膠膜狀態(tài)包裹于土粒表面，如水合氧化鐵、鋁、硅等，也有呈粒狀凝膠，成為極細的土粒，如水鋁石類。等，也有呈粒狀凝膠，成為極細的土粒，如水鋁石類。 次生礦物多數(shù)顆粒細?。叫∮诖紊V物多數(shù)顆粒細?。叫∮?/p>

11、0.001mm0.001mm），），具有膠體性質(zhì)，是土壤固相物質(zhì)中具有膠體性質(zhì)，是土壤固相物質(zhì)中最活躍的部分最活躍的部分，它，它影響著土壤許多重要的物理、化學性質(zhì)，如土壤的顏影響著土壤許多重要的物理、化學性質(zhì)，如土壤的顏色、吸收性、膨脹收縮性、粘性、可塑性、吸收能力色、吸收性、膨脹收縮性、粘性、可塑性、吸收能力和化學活性。和化學活性。11高等課堂2. 土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì) 土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)是土壤中含碳有機化合物的總稱。是土壤中含碳有機化合物的總稱。(2 石塊石塊 3 石塊石塊 3 礫石礫石 31 粗礫粗礫 32粗砂粗砂 20.2 粗砂粗砂 10.50 極粗砂極粗砂 21細砂細砂 0.20.

12、02 中砂中砂 0.50.25 粗砂粗砂 10.5 細砂細砂 0.250.05 中砂中砂 0.50.25 細砂細砂 0.250.10 極細砂極細砂 0.100.05粉砂粒粉砂粒 0.020.002 粗粉砂粗粉砂 0.050.01 粉砂粉砂 0.050.002 中粉砂中粉砂 0.010.005 細粉砂細粉砂 0.0050.001粘粒粘粒 0.002 粗粘粒粗粘粒(粘質(zhì)的粘質(zhì)的) 0.0010.0005 粘粒粘粒 0.002 細粘粒細粘粒(膠質(zhì)的膠質(zhì)的) 0.00050.0001 膠體膠體 0.0001砂砂粒粒砂砂粒粒砂砂粒粒粉粉砂砂粒粒土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì)17高等課堂三、三、 土壤吸

13、附性土壤吸附性 土壤中兩個最活躍的組分是土壤中兩個最活躍的組分是土壤膠體和土壤微土壤膠體和土壤微生物生物，它們對污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化有重要作，它們對污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化有重要作用。用。 膠體體系由粒子和介質(zhì)組成。粒子大小至少在膠體體系由粒子和介質(zhì)組成。粒子大小至少在一維方向上為一維方向上為30-10000 左右。粒子叫膠?；蚍稚⑾?；左右。粒子叫膠?；蚍稚⑾啵唤橘|(zhì)叫分散介質(zhì)或連續(xù)相。介質(zhì)叫分散介質(zhì)或連續(xù)相。土壤的組成和性質(zhì)土壤的組成和性質(zhì)18高等課堂1. 土壤膠土壤膠體的性質(zhì)體的性質(zhì)(1)土壤膠體具有巨大的比表面和表面能。土壤膠體具有巨大的比表面和表面能。比表面比表面是單位質(zhì)量的物質(zhì)的表

14、面積。膠體內(nèi)部分子在是單位質(zhì)量的物質(zhì)的表面積。膠體內(nèi)部分子在各方向上受到引力相同，表面分子各方向上受各方向上受到引力相同，表面分子各方向上受到引力不等，具有一定的到引力不等，具有一定的表面能表面能土壤膠體具有巨大的比表面和表面能。土壤膠體具有巨大的比表面和表面能。土壤膠體的電性土壤膠體的電性土壤膠體的凝聚性和分散性土壤膠體的凝聚性和分散性19高等課堂(2) 土壤膠體具有雙電層，土壤膠體具有雙電層，微粒的內(nèi)部一般帶負電微粒的內(nèi)部一般帶負電 荷，荷，形成負離子層形成負離子層（決定電位離子層），（決定電位離子層），其外部由其外部由于電性吸引，形成一個正離子層于電性吸引，形成一個正離子層（反離子層，包

15、括反離子層，包括非活動性離子層和擴散層非活動性離子層和擴散層），合稱為雙電層。合稱為雙電層。決定電位層與液體內(nèi)部的電位差為熱力電位決定電位層與液體內(nèi)部的電位差為熱力電位0 非活動性離子層與液體內(nèi)部的電位差稱為非活動性離子層與液體內(nèi)部的電位差稱為電動電位電動電位（electrokineticspotential）。）。20高等課堂雙電層的概念雙電層的概念：1879年亥姆霍茲首先提出。雙電年亥姆霍茲首先提出。雙電層是在固層是在固-液兩相的界面上形成的，正負離子分別液兩相的界面上形成的，正負離子分別平行地排列在固液兩相界面上，與平行板電容器平行地排列在固液兩相界面上，與平行板電容器相似，兩層間的距離

16、約與離子的大小相等。相似，兩層間的距離約與離子的大小相等。如果固體物質(zhì)是膠體系統(tǒng)的分散相，則在膠體粒如果固體物質(zhì)是膠體系統(tǒng)的分散相，則在膠體粒子的周圍即形成上述的雙電層。子的周圍即形成上述的雙電層。21高等課堂 固體表面離子帶相反電荷的離固體表面離子帶相反電荷的離子（異電離子、補償離子），由子（異電離子、補償離子），由于離子的熱運動，并不是全部整于離子的熱運動，并不是全部整齊地排列在一個面上，而是隨著齊地排列在一個面上，而是隨著距界面的遠近，距界面的遠近，有一定的濃度分有一定的濃度分布。布。倘若取溶膠中的膠粒的一部倘若取溶膠中的膠粒的一部分為例，其電荷分布的情況就如分為例，其電荷分布的情況就如

17、右圖所示。右圖所示。mnbacdl+分散的雙電層理論分散的雙電層理論 在靠近粒子表面的一層，正離子有較大的濃度，隨著與界面在靠近粒子表面的一層，正離子有較大的濃度，隨著與界面距離的增大，過剩的正離子的濃度逐漸減少，直到距界面為距離的增大，過剩的正離子的濃度逐漸減少，直到距界面為l處，處，過剩正離子的濃度等于零。溶液中所有這些離子都是溶劑化的。過剩正離子的濃度等于零。溶液中所有這些離子都是溶劑化的。22高等課堂反離子：一部分為緊靠固體表面的不反離子：一部分為緊靠固體表面的不流動層，稱為流動層，稱為緊密層（非活動性離子緊密層（非活動性離子層）層），其中包含了被吸附的離子和部，其中包含了被吸附的離子

18、和部分過剩的異電離子分過剩的異電離子(在這里是正離子在這里是正離子)，其厚度約有幾個水分子的大小，即由其厚度約有幾個水分子的大小，即由固體表面固體表面mn至虛線至虛線ab處為處為b處；處；mnbacdb+d另一部分包括從另一部分包括從ab到距表面為到距表面為d處，處，稱為分（擴）散層，稱為分（擴）散層，在這層中過剩的在這層中過剩的異電離子逐漸減少而至零。異電離子逐漸減少而至零。這一層是這一層是可以流動的?？梢粤鲃拥?。23高等課堂固體表面（決定性電位）固體表面（決定性電位）mn，其電位相對于其電位相對于cd處為處為0，或者，或者說說cd與與mn間的電位差為間的電位差為0，這，這個電位稱為總電位差

19、，也叫熱力個電位稱為總電位差，也叫熱力學電位學電位0。非活動性的離子層與液體間的電非活動性的離子層與液體間的電位差叫電動電位位差叫電動電位。mnbacdd0+0 0和和是不同的，隨電解質(zhì)濃度增加，或電解質(zhì)價型增加，是不同的，隨電解質(zhì)濃度增加，或電解質(zhì)價型增加，雙電層厚度變薄，雙電層厚度變薄，電勢也減小。電勢也減小。 雙電層基本構(gòu)成雙電層基本構(gòu)成 雙電層電位與溶液中離子間關(guān)聯(lián)性雙電層電位與溶液中離子間關(guān)聯(lián)性 0 0 取決于溶液中與固體成平衡的離子濃度取決于溶液中與固體成平衡的離子濃度 與電荷符號、價位、電荷量、濃度有關(guān)與電荷符號、價位、電荷量、濃度有關(guān)24高等課堂土壤雙電層示意圖土壤雙電層示意圖

20、25高等課堂(3) 土壤膠體的凝聚性和分散性土壤膠體的凝聚性和分散性 土壤溶液中，膠體常帶負電荷，所以膠體微粒間又土壤溶液中，膠體常帶負電荷，所以膠體微粒間又因相同電荷而排斥，這是膠體的因相同電荷而排斥，這是膠體的分散性分散性。由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，由于膠體的比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠體具有相互吸引、凝聚的趨勢，這就是膠體的膠體具有相互吸引、凝聚的趨勢，這就是膠體的凝凝聚性聚性。26高等課堂影響因素影響因素.土壤膠體的電動電位和擴散厚度土壤膠體的電動電位和擴散厚度電動電位高，分散性強；電動電位高，分散性強；.陽離子濃度上升會增強凝聚性陽離子濃度上升會增強凝聚

21、性土壤溶液中陽離子增多，由于土壤表面的負電荷被中和，電動土壤溶液中陽離子增多，由于土壤表面的負電荷被中和，電動電位降低和擴散層厚度減小?？梢约訌娔圩饔谩ｋ娢唤档秃蛿U散層厚度減小。可以加強凝聚作用。na+k+nh4+ h+mg2+ ca2+al3+蒙脫石蒙脫石水化云母水化云母高嶺土高嶺土含水氧化鐵、鋁。含水氧化鐵、鋁。土壤質(zhì)地越細，陽離子交換量越高。土壤質(zhì)地越細，陽離子交換量越高。土壤膠體中土壤膠體中sio2/r2o3(al2o3或或,fe2o3)比值越大，陽離子比值越大，陽離子交換量越大；交換量越大；ph下降，陽離子交換量降低。下降，陽離子交換量降低。1）陽離子：）陽離子：離子電荷數(shù)越高，陽

22、離子交換能力越強；離子電荷數(shù)越高，陽離子交換能力越強； 同價離子中，離子半徑越大，水化離子半徑就越小，同價離子中，離子半徑越大，水化離子半徑就越小，具有較強的交換能力。具有較強的交換能力。影響影響交換能力因素交換能力因素29高等課堂土壤可交換性陽離子土壤可交換性陽離子致酸離子：致酸離子：h+、al3+（水解顯酸性）（水解顯酸性）鹽基離子：鹽基離子：ca2+、mg2+、na+、k+、nh4+鹽基飽和土壤鹽基飽和土壤：當土壤吸附飽和時：當土壤吸附飽和時,土壤膠體上吸附的陽離子土壤膠體上吸附的陽離子均是鹽基離子，鹽基飽和度均是鹽基離子，鹽基飽和度100%鹽基不飽和土壤鹽基不飽和土壤：當土壤吸附飽和時

23、：當土壤吸附飽和時, 土壤膠體上吸附的陽離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；子有一部分為致酸離子，則這種土壤為鹽基不飽和土壤；全部為致酸離子時，鹽基飽和度為全部為致酸離子時，鹽基飽和度為0鹽基飽和度鹽基飽和度：在土壤交換性陽離子中，鹽基離子所占的百：在土壤交換性陽離子中，鹽基離子所占的百分數(shù)為鹽基飽和度分數(shù)為鹽基飽和度%100cmol/kg)cmol/kg)陽離子交換總量（交換性鹽基總量（鹽基飽和度30高等課堂(2) 土壤膠體的陰離子交換吸附土壤膠體的陰離子交換吸附:自身帶正電荷的自身帶正電荷的膠體離子所吸附的陰離子與溶液中的陰離子的交膠體離子所吸附的陰離子

24、與溶液中的陰離子的交換作用換作用陰離子交換吸附是可逆過程，服從質(zhì)量作用定律。陰離子交換吸附是可逆過程，服從質(zhì)量作用定律。但是土壤陰離子交換吸附比較復雜，土壤陰離子交但是土壤陰離子交換吸附比較復雜，土壤陰離子交換時常伴隨有換時常伴隨有化學固定作用化學固定作用，即交換性陰離子可與，即交換性陰離子可與膠體微?；蛉芤褐械年栯x子（膠體微粒或溶液中的陽離子（caca2+2+、fefe3+3+、alal3+3+等）等）形成難溶沉淀而被形成難溶沉淀而被強烈吸附。強烈吸附。如：如： fe3+po43- fepo4alal3+3+po+po4 43- 3- alpoalpo4 431高等課堂四土壤酸堿性四土壤酸堿

25、性1. 土壤酸度土壤酸度根據(jù)土壤中根據(jù)土壤中h+的存在方式，土壤酸度：的存在方式，土壤酸度：活性酸度活性酸度潛性酸度潛性酸度(1) 活性酸度：是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，活性酸度：是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，又稱為有效酸度，通常用又稱為有效酸度，通常用ph表示。表示。土壤溶液中氫離子的來源：土壤溶液中氫離子的來源：co2溶于水形成碳酸、溶于水形成碳酸、有機酸、礦物質(zhì)氧化無機酸、酸沉降有機酸、礦物質(zhì)氧化無機酸、酸沉降32高等課堂(2) 潛性酸度：土壤潛性酸度的來源是土壤膠體吸附潛性酸度：土壤潛性酸度的來源是土壤膠體吸附的可代換性的可代換性h+和和al3+ 。處于吸附態(tài)的處于吸附態(tài)的(

26、h+、al3+)不顯酸性不顯酸性僅有鹽基不飽和土壤才具有潛性酸度僅有鹽基不飽和土壤才具有潛性酸度主要來源于主要來源于(al3+)33高等課堂 代換性酸度：用過量代換性酸度：用過量中性鹽中性鹽(如如nacl或或kcl)溶液溶液淋洗土壤，溶液中金屬離子與土壤中淋洗土壤，溶液中金屬離子與土壤中h+和和al3+ 發(fā)生發(fā)生離子交換作用，而表現(xiàn)出的酸度。離子交換作用，而表現(xiàn)出的酸度。hclkkclh土壤膠體土壤膠體-cl h cook -r kcl cooh-r土壤潛性酸度據(jù)提取液分為土壤潛性酸度據(jù)提取液分為代換性酸度和水解酸度代換性酸度和水解酸度。腐植酸產(chǎn)生較多的h+代換性代換性al3+是礦物質(zhì)中潛性酸

27、度的主要來源是礦物質(zhì)中潛性酸度的主要來源。34高等課堂 水解性酸度：用水解性酸度：用弱酸強堿鹽弱酸強堿鹽(如乙酸鈉如乙酸鈉)淋洗土壤，溶液中淋洗土壤，溶液中的金屬離子可以將土壤膠體吸附的的金屬離子可以將土壤膠體吸附的h+和和al3+ 代換出來，同時代換出來，同時生成某弱酸。此時測定的弱酸的酸度為水解性酸度。生成某弱酸。此時測定的弱酸的酸度為水解性酸度。 活性酸度與潛性酸度的關(guān)系：土壤的活性酸度與潛性酸度是同活性酸度與潛性酸度的關(guān)系：土壤的活性酸度與潛性酸度是同一平衡體系的兩種酸度。二者可以互相轉(zhuǎn)化，在一定條件下處于一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)。土壤潛性酸

28、度往往比活性酸度大得多。暫時平衡狀態(tài)。土壤潛性酸度往往比活性酸度大得多。h+- -al 3 4ch3coona3h2o -4 (na+)+al(oh)3+4ch3cooh土壤膠體土壤膠體土壤膠體土壤膠體醋酸根和鋁離子雙水解作用水解性酸度一般比代換性酸度高水解性酸度一般比代換性酸度高。由于中性鹽所測出的代。由于中性鹽所測出的代換性酸度只相當于水解酸度的一部分，當土壤溶液在堿性換性酸度只相當于水解酸度的一部分，當土壤溶液在堿性增大時，土壤膠體上吸附的增大時，土壤膠體上吸附的h較多地被代換出來，所以水較多地被代換出來，所以水解酸度較大。解酸度較大。如弱酸強堿如弱酸強堿35高等課堂不同溶解度的碳酸鹽和

29、重碳酸鹽對土壤堿性的貢獻不同不同溶解度的碳酸鹽和重碳酸鹽對土壤堿性的貢獻不同ph。土壤中含土壤中含caco3, mgco3，ph7.58.5,土壤中含土壤中含nahco3, ca(hco3) 2，ph7.58.5,土壤中含土壤中含na2co3, ph10,ynaoh oyh nay)na(xyh2土壤膠體土壤膠體xna+飽和度稱為飽和度稱為土壤堿化度土壤堿化度，是，是交換性陽離子的水解作用交換性陽離子的水解作用2. 土壤土壤堿度堿度土壤溶液中土壤溶液中oh-的主要來源，是的主要來源，是co32-和和hco3-的的堿金屬及堿堿金屬及堿土金屬鹽類。土金屬鹽類。 碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度的總和稱為總

30、堿度碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度的總和稱為總堿度。當土壤膠體上吸附的當土壤膠體上吸附的na+,k+,mg2+(主要是主要是na+)等離子的飽和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。度增加到一定程度時，會引起交換性陽離子的水解作用。36高等課堂it is important to distinguish between high basicity, manifested by an elevated ph, and high alkalinity, the capacity to accept h+. whereas ph is an intensity factor. th

31、is may be illustrated by comparing a solution of 1.0010-3 m naoh with a solution of 0.100 m hco3-. the sodium hydroxide solution is quite basic, with a ph of 11, but a liter of it will neutralize only 1.0010-3 mole of acid. the ph of the sodium bicarbonate solution is 8.34, much lower than that of t

32、he naoh. however, a liter of the sodium bicarbonate solution will neutralize 0.100 mole of acid; therefore its alkalinity is 100 times that of the more basic naoh solution. 37高等課堂緩沖溶液緩沖溶液緩沖溶液的定義 能夠抵抗外加少量酸、少量堿或稀釋， 而本身ph值不發(fā)生顯著變化的作用稱緩沖作用。 具有緩沖作用的溶液稱為緩沖溶液。下面是一份實驗報告：溶液溶液ph值滴一滴0.1m hcl后的ph值滴一滴0.1m naoh后的p

33、h值4ml h2o 7.0 3 11 4ml hac +naac (均為0.1 moll-1)4.7 4.7 4.74.7 4.7 4.7上述實驗結(jié)果表明:水不具有緩沖作用, hac +naac 體系溶液具有緩沖作用, 它是一種緩沖溶液。3. 土壤的緩沖性能土壤的緩沖性能38高等課堂緩沖溶液的組成和作用原理緩沖溶液的組成和作用原理組 成 抗堿組份抗酸組分（弱質(zhì)子酸） （弱質(zhì)子堿）1弱酸及其鹽溶液 hac naac2酸式鹽溶液 nahco3 nahco33酸式鹽及其次級鹽溶液 nah2po4 na2hpo44弱堿及其鹽溶液 nh4cl nh3作用原理以hacnaac 體系為例說明加入少量oh-

34、，它與h+結(jié)合生成水，平衡向右移動，hac + h2o h3o+ + ac- +oh- h2o加入少量h+ ，它與ac-結(jié)合生成hac，平衡向左移動，不論加酸還是加堿，溶液的酸度保持相對穩(wěn)定39高等課堂3. 土壤的土壤的緩沖緩沖性能性能soil buffering capacity土壤的緩沖性能是指土壤具有緩和其土壤的緩沖性能是指土壤具有緩和其ph發(fā)生劇烈變化的能力。發(fā)生劇烈變化的能力。(1) 土壤溶液土壤溶液的緩沖作用的緩沖作用土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有機酸腐殖酸和其他有機酸等弱等弱酸及其鹽類，構(gòu)成一個良好的緩沖體系，對酸堿具有緩沖作用。酸

35、及其鹽類，構(gòu)成一個良好的緩沖體系，對酸堿具有緩沖作用。兩性物質(zhì)，如：氨基酸，胡敏酸可緩沖酸、堿兩性物質(zhì)，如：氨基酸，胡敏酸可緩沖酸、堿323223232co22 coo2h cacoca(oh) cohnaclhclnah土壤加入40高等課堂(2) 土壤膠體土壤膠體的緩沖作用的緩沖作用土壤膠體吸附有各種陽離子，其中鹽基離子土壤膠體吸附有各種陽離子，其中鹽基離子(以以m離子代表離子代表)和和氫離子能分別對酸和堿起緩沖作用。氫離子能分別對酸和堿起緩沖作用。mcl hhcl m土壤膠體土壤膠體oh mmoh h2土壤膠體土壤膠體土壤膠體的數(shù)量和鹽基代換量越大，土壤的緩沖性能越強；土壤膠體的數(shù)量和鹽基

36、代換量越大，土壤的緩沖性能越強；鹽基飽和度越高，對酸的緩沖能力越強，鹽基飽和度越高，對酸的緩沖能力越強，鹽基飽和度越低，對堿的緩沖能力越強。鹽基飽和度越低，對堿的緩沖能力越強。緩和堿緩和酸41高等課堂在在ph 700mv：土壤完全處于氧化條件下，有機物質(zhì)迅速分解：土壤完全處于氧化條件下，有機物質(zhì)迅速分解eh 400700mv：土壤中的氮元素主要以：土壤中的氮元素主要以no3-形式存在形式存在eh 400mv：反硝化發(fā)生：反硝化發(fā)生eh 200mv： no3-開始消失，出現(xiàn)大量的開始消失，出現(xiàn)大量的nh4+eh -100mv：fe2+fe3+eh 葉 枝 花、果、籽粒蔬菜類葉菜中積累多，黃瓜、蘿

37、卜、番茄中少, 鎘進入人體，在骨骼中沉積，使骨骼變形，骨痛癥。1.1.鎘鎘cadmium71高等課堂2.銅銅copper 污染來源于冶煉、農(nóng)藥污染來源于冶煉、農(nóng)藥( (波爾多液）波爾多液） 銅是各種生物的必需微量元素銅是各種生物的必需微量元素 土壤中銅含量在土壤中銅含量在2-100mg/kg2-100mg/kg之間之間 污染土壤中的銅主要在表層積累，污染土壤中的銅主要在表層積累，并沿土壤的縱深垂直分布遞減，并沿土壤的縱深垂直分布遞減， 酸性土壤中，土壤對銅的吸附減酸性土壤中，土壤對銅的吸附減弱，被土壤固定的銅易被解吸出弱，被土壤固定的銅易被解吸出來，因而使銅容易淋溶遷移。來，因而使銅容易淋溶遷

38、移。銅在植物累積分布多數(shù)是：根莖葉果實。銅在植物累積分布多數(shù)是：根莖葉果實。銅被表層土壤的黏土礦物吸附，表層土壤的有機質(zhì)（腐腐質(zhì)酸的羧基和質(zhì)酸的羧基和羥基）羥基）與銅結(jié)合形成螯合物，使銅離子不易向下層移動。72高等課堂3.鉛鉛-lead 來源：冶煉廢水、廢渣，汽車尾氣來源：冶煉廢水、廢渣，汽車尾氣 主要以主要以難溶物難溶物pb(oh)2、pbco3、pb(po4)2存在，存在， pbpb2+2+可以置換黏土礦物上的可以置換黏土礦物上的caca2+2+，在土壤中很少移動。，在土壤中很少移動。 土壤的土壤的phph值增加，使鉛的可溶性和移動性降低。值增加，使鉛的可溶性和移動性降低。大氣中的鉛一部分

39、濕沉降進入土壤，大氣中的鉛一部分濕沉降進入土壤，很很難遷移、植物吸收后積累于難遷移、植物吸收后積累于根部根部，一部一部分落在葉面上，進入分落在葉面上，進入葉葉內(nèi)，花、果部位內(nèi)，花、果部位較少。較少。公路兩旁的蘚公路兩旁的蘚類植物能從大類植物能從大氣中被動吸收氣中被動吸收累積高濃度的累積高濃度的鉛現(xiàn)已被確定鉛現(xiàn)已被確定為鉛污染和累為鉛污染和累積的指示植物。積的指示植物。鉛對植物的危害表現(xiàn)為葉綠素下降，阻礙植物的呼吸及光合作用。谷類作物吸鉛量較大，但多數(shù)集中在根部，莖稈次之，籽實中較少。因此鉛污染的土壤所生產(chǎn)的禾谷類莖稈不宜作飼料。73高等課堂4. 鋅鋅-zinc電鍍、冶煉三廢是主要來源電鍍、冶煉

40、三廢是主要來源鋅是植物、動物和人類必需的營養(yǎng)元素鋅是植物、動物和人類必需的營養(yǎng)元素 土壤中的鋅土壤中的鋅:分為有機態(tài)鋅和無機形態(tài)鋅（礦物態(tài)、代換態(tài)和土分為有機態(tài)鋅和無機形態(tài)鋅（礦物態(tài)、代換態(tài)和土壤溶液中的鋅）壤溶液中的鋅）, ph影響：酸性土壤影響：酸性土壤:交換態(tài)鋅含量較高交換態(tài)鋅含量較高, 而無定形鐵結(jié)合態(tài)低；而無定形鐵結(jié)合態(tài)低； 中性土壤中：有機態(tài)鋅及無定形鐵結(jié)合態(tài)鋅含量較高；中性土壤中：有機態(tài)鋅及無定形鐵結(jié)合態(tài)鋅含量較高； 石灰性土壤則以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、無定形鐵結(jié)合態(tài)及松結(jié)石灰性土壤則以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、無定形鐵結(jié)合態(tài)及松結(jié)有機態(tài)含量較高有機態(tài)含量較高土壤中有效鋅大多為膠體吸附而成代換態(tài)土壤

41、中有效鋅大多為膠體吸附而成代換態(tài), 溶液中的鋅離子數(shù)溶液中的鋅離子數(shù)量很少量很少, 土壤中鋅主要靠擴散作用供應(yīng)給植物根系。土壤中鋅主要靠擴散作用供應(yīng)給植物根系。 植物吸收主要是植物吸收主要是 zn2+, 和少量的和少量的zn(oh)2形態(tài)及與某些有機形態(tài)及與某些有機物螯合態(tài)鋅。物螯合態(tài)鋅。74高等課堂 5.汞汞mercuryu常溫下是液態(tài)，容易揮發(fā)常溫下是液態(tài)，容易揮發(fā)u主要價態(tài)三種：主要價態(tài)三種：0，+1，+2，三種價態(tài)隨著，三種價態(tài)隨著ph和和eh變化而變化而轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化：hgs是還原狀態(tài)下的主要形態(tài)，容易形成是還原狀態(tài)下的主要形態(tài)，容易形成hgcl3-、hg(oh)3-配體。配體。u土壤中

42、的粘土礦物和有機質(zhì)對汞的強烈吸附，土壤中的粘土礦物和有機質(zhì)對汞的強烈吸附，95%95%以上汞能以上汞能被迅速吸附或固定在土壤表層并積累。被迅速吸附或固定在土壤表層并積累。u一般，汞化合物在土壤中先轉(zhuǎn)化為金屬汞或甲基汞后才被植一般，汞化合物在土壤中先轉(zhuǎn)化為金屬汞或甲基汞后才被植物吸收。物吸收。hgchhgchchrhgchr23332)()(3微生物轉(zhuǎn)化：微生物轉(zhuǎn)化：hgshgs（硫桿菌）（硫桿菌） hghg2+2+（抗汞菌）（抗汞菌） hghg0 0微生物合成甲基汞在好氧或厭氧條件下都可以進行。在好氧條件下微生物合成甲基汞在好氧或厭氧條件下都可以進行。在好氧條件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微

43、生物吸收、積累，而轉(zhuǎn)入食物鏈主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、積累，而轉(zhuǎn)入食物鏈造成對人體的危害；在厭氧條件下，主要形成二甲基汞，在微酸性造成對人體的危害；在厭氧條件下，主要形成二甲基汞，在微酸性環(huán)境下，二甲基汞可轉(zhuǎn)化為甲基汞。環(huán)境下，二甲基汞可轉(zhuǎn)化為甲基汞。75高等課堂u植物根系能直接吸收汞。植物根系能直接吸收汞。u植物吸收和積累汞與汞的植物吸收和積累汞與汞的形態(tài)有關(guān)，其順序是：氧形態(tài)有關(guān)，其順序是：氧化甲基汞氯化乙基汞化甲基汞氯化乙基汞醋酸苯汞氯化汞氧化醋酸苯汞氯化汞氧化汞硫化汞。汞硫化汞。u汞在植物各部分的分布是汞在植物各部分的分布是根莖、葉種子根莖、葉種子。汞被植物吸收后，常與根

44、中的蛋白質(zhì)反應(yīng)沉積于根上，阻礙了向上的運輸。揮發(fā)性高、溶解度大的汞化合物容易被植物吸收。76高等課堂二、植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機制二、植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機制 (mechanism)1、植物根系的作用植物根系的作用2、 重金屬與植物的細胞壁結(jié)合重金屬與植物的細胞壁結(jié)合3、酶系統(tǒng)的作用酶系統(tǒng)的作用4、形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素、形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素77高等課堂1 1、植物根系的作用、植物根系的作用植物根系通過改變根際化學性狀、根際分植物根系通過改變根際化學性狀、根際分泌螯合劑、原生質(zhì)泌溢等作用減少重金屬泌螯合劑、原生質(zhì)泌溢等作用減少重金屬的跨膜吸收而增加其耐受性。的跨

45、膜吸收而增加其耐受性。還可以通過形成跨根際的氧化還原電位梯還可以通過形成跨根際的氧化還原電位梯度和度和phph梯度等來抑制重金屬的吸收梯度等來抑制重金屬的吸收78高等課堂2、 重金屬與植物的細胞壁結(jié)合重金屬與植物的細胞壁結(jié)合u實驗發(fā)現(xiàn)：有些耐性植物中金屬離子存在于細胞壁實驗發(fā)現(xiàn)：有些耐性植物中金屬離子存在于細胞壁上而被局限進入細胞質(zhì)影響細胞內(nèi)的代謝活動。上而被局限進入細胞質(zhì)影響細胞內(nèi)的代謝活動。u細胞壁中金屬大部分以離子形式存在或與細胞壁中細胞壁中金屬大部分以離子形式存在或與細胞壁中纖維素、木質(zhì)素結(jié)合纖維素、木質(zhì)素結(jié)合u細胞壁對金屬離子的固定作用因植物、金屬不同而細胞壁對金屬離子的固定作用因植

46、物、金屬不同而不同；不是一個普遍耐性機制。不同；不是一個普遍耐性機制。79高等課堂3、酶系統(tǒng)的作用酶系統(tǒng)的作用p耐性植物中的幾種酶的活性在金屬含量增耐性植物中的幾種酶的活性在金屬含量增 加時仍能維持正常水平加時仍能維持正常水平p同時還可以激發(fā)另外一些酶的活性同時還可以激發(fā)另外一些酶的活性80高等課堂4、形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素、形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素19571957年人們在馬的腎臟中發(fā)現(xiàn)金屬硫蛋白（年人們在馬的腎臟中發(fā)現(xiàn)金屬硫蛋白（mtmt），），能合成能合成mtmt的細胞對重金屬有明顯的抗性，是動物的細胞對重金屬有明顯的抗性，是動物和人體最重要的重金屬的解毒劑和人體最重要的重金屬的

47、解毒劑后來，在植物中發(fā)現(xiàn)類后來，在植物中發(fā)現(xiàn)類mtmt或植物絡(luò)合素，可以與或植物絡(luò)合素，可以與進入植物細胞內(nèi)的重金屬結(jié)合，以不具活性的無進入植物細胞內(nèi)的重金屬結(jié)合，以不具活性的無毒的螯合物存在，從而降低金屬離子的活性，減毒的螯合物存在，從而降低金屬離子的活性，減少金屬的毒性少金屬的毒性。81高等課堂第三節(jié)第三節(jié) 土壤中農(nóng)藥的遷移和轉(zhuǎn)化土壤中農(nóng)藥的遷移和轉(zhuǎn)化(transport and transformation of pesticide in soil) 化學農(nóng)藥的分類與常用農(nóng)藥品種化學農(nóng)藥的分類與常用農(nóng)藥品種化學農(nóng)藥化學農(nóng)藥殺蟲劑殺蟲劑: ddt,六六六六六六,樂果樂果,芐氯菊脂芐氯菊脂,

48、速滅威速滅威,殺蟲雙殺蟲雙殺菌劑殺菌劑: 波爾多液波爾多液,代森鋅代森鋅,賽力散賽力散,稻腳青稻腳青,多菌靈多菌靈除草劑除草劑: 2,4-d,除草醚除草醚,撲草凈撲草凈,敵稗敵稗,草甘磷草甘磷,百草枯百草枯殺螨劑殺螨劑: 三氯殺螨醇三氯殺螨醇,三氯殺螨砜三氯殺螨砜殺鼠劑殺鼠劑: 安妥安妥,敵鼠敵鼠,殺鼠醚殺鼠醚,殺鼠靈殺鼠靈殺線蟲劑殺線蟲劑: 安線磷安線磷,二氯丙烯二氯丙烯,二氯丁砜二氯丁砜土壤處理劑土壤處理劑: 溴甲烷溴甲烷,氯化苦氯化苦,六氯苯六氯苯植物生長調(diào)節(jié)劑植物生長調(diào)節(jié)劑: 乙烯利乙烯利,矮壯素矮壯素,抑牙丹抑牙丹82高等課堂土壤中農(nóng)藥土壤中農(nóng)藥遷移遷移擴散擴散: 以汽態(tài)發(fā)生以汽態(tài)發(fā)

49、生,或以非汽態(tài)發(fā)生或以非汽態(tài)發(fā)生質(zhì)流質(zhì)流: 由水或土壤微粒或兩者共同作用引起農(nóng)藥流動由水或土壤微粒或兩者共同作用引起農(nóng)藥流動非離子型農(nóng)藥在土壤水體系的分配作用非離子型農(nóng)藥在土壤水體系的分配作用吸附吸附: 主要吸附于粘土礦物和有機質(zhì)表面主要吸附于粘土礦物和有機質(zhì)表面植物吸收植物吸收: 吸收后積累植物體內(nèi)吸收后積累植物體內(nèi),或被植物代謝或被植物代謝降解降解農(nóng)藥在土壤中的行為農(nóng)藥在土壤中的行為土壤中農(nóng)藥的遷移和轉(zhuǎn)化土壤中農(nóng)藥的遷移和轉(zhuǎn)化非生物降解非生物降解水解反應(yīng)水解反應(yīng)(hydrolysis reaction)光化學降解光化學降解(photochemical degradation)土壤微生物對農(nóng)

50、藥的降解土壤微生物對農(nóng)藥的降解83高等課堂土壤中農(nóng)藥的遷移和轉(zhuǎn)化土壤中農(nóng)藥的遷移和轉(zhuǎn)化一、土壤中農(nóng)藥的遷移一、土壤中農(nóng)藥的遷移擴散擴散氣態(tài)：揮發(fā)氣態(tài)：揮發(fā)非氣態(tài)，發(fā)生土壤溶液中、非氣態(tài)，發(fā)生土壤溶液中、氣氣-固，氣固，氣-液界面液界面質(zhì)體流動質(zhì)體流動農(nóng)農(nóng)藥藥的的遷遷移移84高等課堂1.1. 擴散擴散 擴散是指熱能引起分子的不規(guī)則運動使物質(zhì)分子發(fā)生轉(zhuǎn)移的過程，由高濃度向低濃度的地方遷移氣態(tài)發(fā)生（揮發(fā)） 農(nóng)藥在田間中的損失主要途徑是揮發(fā)，如，顆粒狀的農(nóng)藥撒到干土表面上，幾小時內(nèi)幾乎無損失；而將其噴霧時，霧滴復干的10分鐘內(nèi)，損失達20%。85高等課堂影響農(nóng)藥揮發(fā)的主要因素：影響農(nóng)藥揮發(fā)的主要因素：

51、農(nóng)藥（物理化學性質(zhì)、濃度、擴散農(nóng)藥（物理化學性質(zhì)、濃度、擴散速率）速率）土壤（含水量、吸附性）土壤（含水量、吸附性）環(huán)境（溫度、氣流速度）等環(huán)境（溫度、氣流速度）等 86高等課堂 非氣態(tài)發(fā)生 指土壤中氣-液、氣-固界面上發(fā)生的擴散作用。由于土壤系統(tǒng)復雜，擴散物質(zhì)在土壤表面可能存在吸附和解吸平衡，土壤性質(zhì)不同，有機物性質(zhì)不同都影響擴散作用。 87高等課堂 shearer等根據(jù)農(nóng)藥在土壤中的擴散特性提出了農(nóng)藥的擴散方程式 （見p287）22xwdtwvs88高等課堂w89高等課堂影響農(nóng)藥擴散的主要影響因素影響農(nóng)藥擴散的主要影響因素土壤水分的含量土壤水分的含量土壤吸附的影響土壤吸附的影響土壤的緊實度

52、土壤的緊實度溫度溫度氣流速度氣流速度氣流速度增加，揮發(fā)加快氣流速度增加，揮發(fā)加快農(nóng)藥種類農(nóng)藥種類90高等課堂（1 1）土壤水分的含量土壤水分的含量 shearer 等對林丹在粉砂壤土中的擴散研究表明： 干燥土壤中無擴散 含水4% 總擴散系數(shù)和氣態(tài)擴散系數(shù)最大 含水4-20%，氣態(tài)擴散系數(shù)50%91高等課堂 含水30% 非氣態(tài)擴散系數(shù)最大 含水4% 隨水分的增加，總擴散系數(shù)下降 含水4-16% 隨水分的增加，非氣體擴散系數(shù)下降 含水16% 隨水分的增加，非氣體擴散系數(shù)增加92高等課堂圖49 基粒粉沙壤土中林丹的不同轉(zhuǎn)移途徑93高等課堂（2 2）土壤吸附的影響）土壤吸附的影響 吸附作用是農(nóng)藥與土壤

53、固相之間相互作用的主要過程，直接影響其他過程的發(fā)生。如土壤對除草劑2,4d的化學吸附，使其有效擴散系數(shù)降低。陽離子型農(nóng)藥，易溶于水并完全離子化，很快吸附于粘土礦物陽離子型農(nóng)藥，易溶于水并完全離子化，很快吸附于粘土礦物弱堿性農(nóng)藥，可以接受質(zhì)子帶正電荷，吸附于粘土礦物或有機弱堿性農(nóng)藥，可以接受質(zhì)子帶正電荷，吸附于粘土礦物或有機質(zhì)表面質(zhì)表面酸性農(nóng)藥在水溶液中解離成有機陰離子，不易被膠體吸附，是酸性農(nóng)藥在水溶液中解離成有機陰離子，不易被膠體吸附，是靠范德華力和其他物理作用靠范德華力和其他物理作用94高等課堂（3 3）土壤的緊實度土壤的緊實度 是影響土壤孔隙率和界面性質(zhì)的參數(shù)。是影響土壤孔隙率和界面性質(zhì)

54、的參數(shù)。對于氣對于氣態(tài)擴散的農(nóng)藥，增加土壤的緊實度，減少土壤的孔隙態(tài)擴散的農(nóng)藥，增加土壤的緊實度，減少土壤的孔隙率，率，擴散系數(shù)也降低。擴散系數(shù)也降低。（4）溫度溫度 溫度升高，有機物的蒸汽密度升高，總的效應(yīng)是擴散系數(shù)增大，如林丹的擴散系數(shù)隨溫度的升高而呈指數(shù)增大。（5）氣流速度氣流速度氣流速度增加，揮發(fā)加快氣流速度增加，揮發(fā)加快（6）農(nóng)藥種類農(nóng)藥種類95高等課堂2.2.質(zhì)體流動質(zhì)體流動 土壤中農(nóng)藥既可以溶于水，也能懸浮在水中，還可能以氣態(tài)存在，或者吸附在土壤固相上或存在于土壤有機質(zhì)中，從而使它們與水一起發(fā)生質(zhì)體流動。96高等課堂./-/-/;/-;g/cm-/s;cmd-333203022g

55、gcmcmcmgscmvtwxvxdt質(zhì)量分數(shù)，吸附在土壤上的化學品；容積水量，；土壤容重，平均孔隙水流速度，度，溶液中化學品的質(zhì)量濃分散系數(shù)，在穩(wěn)定的土壤-水流狀態(tài)下，有機物通過多孔介質(zhì)移動的一般方程為：97高等課堂土壤的性能土壤的性能：n吸附性能為主：吸附最強者，農(nóng)藥移動最困難；吸附性能為主：吸附最強者，農(nóng)藥移動最困難；n土壤有機質(zhì)含量增大，農(nóng)藥在土壤中滲透深度減少；土壤有機質(zhì)含量增大，農(nóng)藥在土壤中滲透深度減少；n增加土壤粘土礦物含量，農(nóng)藥在土壤中滲透深度減少增加土壤粘土礦物含量，農(nóng)藥在土壤中滲透深度減少不同農(nóng)藥不同農(nóng)藥在土壤中通過質(zhì)體流動轉(zhuǎn)移深度不同：在土壤中通過質(zhì)體流動轉(zhuǎn)移深度不同：易

56、溶于水的移動距離長。比如林丹比易溶于水的移動距離長。比如林丹比ddtddt移動距離長是由于水移動距離長是由于水溶性差。溶性差。農(nóng)藥被吸附最強者，農(nóng)藥移動最困難，例如農(nóng)藥移動距離順農(nóng)藥被吸附最強者，農(nóng)藥移動最困難，例如農(nóng)藥移動距離順序：非草隆序：非草隆 滅草隆滅草隆 敵草隆敵草隆 非草隆非草隆影響質(zhì)體流動影響質(zhì)體流動 的因素：的因素：98高等課堂二、二、非離子型農(nóng)藥與土壤有機質(zhì)的作用非離子型農(nóng)藥與土壤有機質(zhì)的作用1 1、非離子型農(nóng)藥在土壤、非離子型農(nóng)藥在土壤- -水體系中的分配作用水體系中的分配作用吸附作用（吸附作用（adsorption ）分配作用（分配作用（partition）吸附作用（吸附

57、作用（adsorption ）過程：過程：有機物的離子或基團從自由水向有機物的離子或基團從自由水向土壤礦物的亞表面層擴散；離子土壤礦物的亞表面層擴散；離子或基團以表面反應(yīng)或進入雙電層或基團以表面反應(yīng)或進入雙電層的擴散層的方式為土壤礦物質(zhì)吸的擴散層的方式為土壤礦物質(zhì)吸附。附。 分配作用（分配作用（partition）有機化合物在自然環(huán)境中有機化合物在自然環(huán)境中的主要化學機理之一，指的主要化學機理之一，指水水-土壤（沉積物）中，土壤（沉積物）中，土壤有機質(zhì)對有機化合物土壤有機質(zhì)對有機化合物的 溶 解 ， 或 稱 吸 附 （的 溶 解 ， 或 稱 吸 附 （sorption, uptake），用分）

58、，用分配系數(shù)配系數(shù) kd 來描述。來描述。99高等課堂 物理吸附物理吸附 化學吸附化學吸附 分子間范德華力分子間范德華力 化學鍵相互作用力化學鍵相互作用力 離子鍵、共價鍵、配位鍵等離子鍵、共價鍵、配位鍵等 不需活化能不需活化能 需活化能需活化能 吸附平衡吸附平衡 化學反應(yīng)速度化學反應(yīng)速度 瞬間達到瞬間達到 慢于物理吸附慢于物理吸附100高等課堂 分配作用分配作用 吸附作用吸附作用 作用力 分子力 范德華力 溶解作用 和化學鍵力 吸附熱 低吸附熱 高吸附熱 吸附等溫線 線性 非線性 競爭作用 非競爭吸附 競爭吸附 與溶解度相關(guān)101高等課堂以非離子型有機農(nóng)藥為例，其具有分配作用的特點：以非離子型

59、有機農(nóng)藥為例，其具有分配作用的特點：吸附等溫線呈線性吸附等溫線呈線性不存在競爭吸附不存在競爭吸附其分配系數(shù)（能力）隨溶解度變化發(fā)生規(guī)律性變化。其分配系數(shù)（能力）隨溶解度變化發(fā)生規(guī)律性變化。土壤濕度顯著影響農(nóng)藥的分配過程土壤濕度顯著影響農(nóng)藥的分配過程102高等課堂a.吸附等溫線呈線性吸附等溫線呈線性103高等課堂邢寶山和joseph j.pignatello或其他合作者在系列研究中發(fā)現(xiàn)：或其他合作者在系列研究中發(fā)現(xiàn)：低濃度有機物在低濃度有機物在土壤上吸附等溫線普遍呈現(xiàn)非線性土壤上吸附等溫線普遍呈現(xiàn)非線性，為了解釋這些現(xiàn)象，提出了土壤有機質(zhì)的雙態(tài)模型雙態(tài)模型雙態(tài)模型他們認為土壤有機質(zhì)是一種橡膠質(zhì)和

60、他們認為土壤有機質(zhì)是一種橡膠質(zhì)和玻璃質(zhì)的混合體（如圖）。橡膠質(zhì)態(tài)玻璃質(zhì)的混合體（如圖）。橡膠質(zhì)態(tài)起溶解位點的作用，類似于傳統(tǒng)的分起溶解位點的作用，類似于傳統(tǒng)的分配模型；而玻璃質(zhì)態(tài)則具有兩種位點，配模型；而玻璃質(zhì)態(tài)則具有兩種位點，一為溶解位點，另一是孔隙填充位點。一為溶解位點，另一是孔隙填充位點。橡膠質(zhì)和玻璃質(zhì)這兩種質(zhì)態(tài)在一定溫橡膠質(zhì)和玻璃質(zhì)這兩種質(zhì)態(tài)在一定溫度下可以相互轉(zhuǎn)化，這就是雙態(tài)模型度下可以相互轉(zhuǎn)化，這就是雙態(tài)模型。橡膠態(tài)對有機物吸附速率慢，呈線性，非競爭吸附，橡膠態(tài)對有機物吸附速率慢，呈線性，非競爭吸附，而玻璃態(tài)對有機物吸附速率快，呈非線性，競爭吸附而玻璃態(tài)對有機物吸附速率快，呈非線性