環(huán)境化學第四章土壤環(huán)境化學

環(huán)境化學第四章土壤環(huán)境化學第一頁，共五十四頁，2022年，8月28日重點要求.

了解土壤的組成與性質,土壤的粒級與質地分組特性;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,\農藥在土壤中的遷移原理與主要影響因素,以及主要農藥在土壤中的轉歸規(guī)律與效應。第二頁，共五十四頁，2022年，8月28日目錄1.土壤的組成與性質1.1土壤組成1.2土壤的粒級分組與質地分組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化規(guī)律2.3主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉化2.4植物對重金屬污染產生耐性的幾種機制3土壤中農藥的遷移轉化3.1土壤中農藥的遷移3.2非離子型農藥與土壤有機質的作用3.3典型農藥在土壤中的遷移轉化第三頁，共五十四頁，2022年，8月28日1.土壤的組成與性質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。土壤具有疏松的結構(如圖4-1).土壤固相包括土壤礦物質和土壤有機質。土壤礦物質占土壤的絕大部分,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,即土壤氣相第四頁，共五十四頁，2022年，8月28日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成。淋溶層(A),

是土壤中生物最活躍的一層,土壤有機質大部分在這一層,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。C層

也叫母質層

,是由風化的成土母巖構成。D層:母質層下面為未風化的基巖。

第五頁，共五十四頁，2022年，8月28日土壤礦物質

土壤礦物質是巖石經過物理風化和化學風化形成的。按其成因類型可將土壤礦物質分為兩類: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。石英最難風化,長石次之,輝石、角閃石、黑云母易風化。巖石化學風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,其化學組成為(MgFe)Si04,其中

Fe(Ⅱ)可以氧化為

Fe(Ⅲ)。

第六頁，共五十四頁，2022年，8月28日酸性水解

:

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。

第七頁，共五十四頁，2022年，8月28日(2)次生礦物:根據(jù)其性質與結構可分為三類: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(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中最細小的部分,粒徑小于0.25μm,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化后形成。它們是構成土壤的主要成分,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。

第八頁，共五十四頁，2022年，8月28日名稱伊利石(或水云母)蒙脫石高嶺石分子式[(OH)4Ky(Al4·Fe4·Mg4·Mg6)(Si8-y·Aly)O20][Al4Si8020(OH)4][Al4Si4010(OH)8]風化程度較低較高極高分布溫帶干旱地區(qū)溫帶干旱地區(qū)濕熱的熱帶地區(qū)顆粒直徑小于2μm小于1μm0.1-5.0μm膨脹性較小大膨脹性小陽離子代換量較高極高低透水性植物易感水分缺乏良好,植物可獲得的有效水分多第九頁，共五十四頁，2022年，8月28日晶體結構

第十頁，共五十四頁，2022年，8月28日1.1.2土壤有機質 土壤有機質是土壤中含碳有機化合物的總稱。土壤有機質主要來源于動植物和微生物殘體。分類非腐殖物質

,組成有機體的各種有機化合物,如蛋白質、糖類、樹脂、有機酸等;腐殖質,它不屬于有機化學中現(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，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。

第十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日1.2土壤的粒級分組與質地分組組成：與大氣基本相似,主要成分都是N2、02

和

C02.差異是①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;②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基本一致,組間則有明顯差異。粒級的劃分標準主要有三種,即國際制、前蘇聯(lián)制和美國制1.1.4.土壤中的空氣第十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日第十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日我國土壤顆粒級劃分標準第十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日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、角閃石等多以較細的土粒存在(如表4-3)。礦物的粒級不同,其化學成分有較大的差異。在較細粒級中,鈣、鎂、磷、鉀等元素含量增加。一般地說,土粒越細,所含養(yǎng)分越多,反之,則越少(如表4-4)。

第十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日

各粒級物理化學性質

石塊和石礫砂粒粘粒粉粒粒徑大于1mm1-0.05mm小于0.001mm0.05-0.005mm礦物組成石英、長石、云母、角閃石次生礦物原生礦物與次生礦物通氣和透水性水和養(yǎng)分易流失強,保水保肥能力弱較差，良好的保水保肥能力保水保肥能力較好存在山區(qū)土壤和河漫灘土壤沖積平原土壤中黃土中含量較多營養(yǎng)元素很少少豐富較豐富第十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日1.2.3.土壤質地分類及其特性土壤質地：由不同的粒級混合在一起所表現(xiàn)出來的土壤粗細狀況,稱為土壤質地(或土壤機械組成)。土壤質地分類標準：是以土壤中各粒級含量的相對百分比作標準的。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數(shù),劃分為砂土、壤土、粘壤土和粘土四類十二級。我國土壤質地分類方案(如表4-6)。土壤質地與特性的關系：質地不同的土壤表現(xiàn)出不同的性狀。反映土壤礦物組成和化學組成

,土壤的物理性質,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,而克服了二者的缺點,是理想的土壤質地。

第十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日土壤質地分類第十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日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(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+第十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日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行交換,其交換反應如下:第二十頁，共五十四頁，2022年，8月28日土壤膠體陽離子交換能力的強弱,主要依賴于以下因素:①電荷數(shù):離子電荷數(shù)越高,陽離子交換能力越強。②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+>NH4+>K+>Na+>Li+。第二十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日陽離子交換量：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(Cmol/kg)表示。影響土壤的陽離子交換量的因素:①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。②土壤質地越細,陽離子交換量越高。③土壤膠體中Si02/R203

比值越大,其陽離子交換量越大,當Si02/R203

小于2,陽離子交換量顯著降低。④因為膠體表面-OH基團的離解受pH的影響,所以pH值下降,土壤負電荷減少,陽離子交換量降低;反之,交換量增大。第二十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日鹽基飽和土壤：當土壤膠體上吸附的陽離子均為鹽基離子,且已達到吸附飽和時的土壤,稱為鹽基飽和土壤。當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數(shù)稱為土壤鹽基飽和度:土壤鹽基飽和度與土壤母質、氣候等因素有關。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。第二十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日(2)土壤膠體的陰離子交換吸附:土壤中陰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->H2BO3->CH3COO->SCN->S042->Cl->N03-。

第二十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日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,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10.5。第二十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日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,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有機物質分解產生的有機酸；C土壤中礦物質氧化產生的無機酸；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。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

。第二十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日①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腐殖酸產生較多的氫離子

:

代換性

A13+

是礦物質土壤中潛性酸度的主要來源：

第二十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日②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。其化學反應分幾步進行，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+,其反應如下:

水解性酸度一般比代換性酸度高。

第二十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日1.4.2.土壤堿度③活性酸度與潛性酸度的關系: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;在有機質豐富的粘土中則可高達

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。不同溶解度的碳酸鹽和重碳酸鹽對土壤堿性的貢獻不同,富含CaC03

和MgC03

的石灰性土壤呈弱堿性(pH7.5-8.5);含Na2C03

的土壤,pH值可達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。第二十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日當土壤膠體上吸附的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:結果在土壤溶液中產生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時的pH值吸附性鹽基離子黑鈣土的pH值吸附性鹽基離子黑鈣土的pH值Li9.00Ca7.84Na8.04Mg7.59K8.00Ba7.35第三十頁，共五十四頁，2022年，8月28日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

,構成一個良好的緩沖體系

。例如，加入鹽酸時,Na2C03+2HCl=2NaCl+H2C03當加人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,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的相對穩(wěn)定,為植物生長和土壤生物的活動創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境

。第三十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日(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。

①對酸的緩沖作用(以M代表鹽基離子)

②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。第三十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日③鋁離子對堿的緩沖作用:在

pH<5的酸性土壤里,當加入堿類使土壤溶液中

OH-

離子增多時,鋁離子周圍的6個水分子中有一、二個水分子離解出

H+,與加人的

OH-

中和,

2Al(H20)63++2OH-=[A12(OH)2(H20)8]4++4H20水分子離解出來的OH-

則留在鋁離子周圍,這種帶有

OH-

離子的鋁離子要聚合成更大的離子團，聚合的鋁離子團越大,解離出的

H+

離子越多,對堿的緩沖能力就越強。在

pH>5.5時,鋁離子開始形成

Al(OH)3

沉淀,而失去緩沖能力。一般土壤緩沖能力的大小順序是:腐殖質土>粘土>砂土。第三十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日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(Ⅲ)、Mn(IV)、V(V)、Ti(IV)等。土壤中的主要還原劑有:有機質和低價金屬離子。主要氧化還原體系如下:

體系氧化態(tài)還原態(tài)鐵體系Fe(Ⅲ)Fe(Ⅱ)錳體系Mn(IV)Mn(Ⅱ)硫體系S042-H2S氮體系NO3-N02-NO3-N2NO3-NH4+有機碳體系C02CH4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)物質與還原態(tài)物質的相對濃度比為依據(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。

第三十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日土壤的

Eh與物質形態(tài)的關系當土壤的

Eh>700mV

時,土壤完全處于氧化條件下,有機物質會迅速分解;當

Eh=400-700mV

時,土壤中氮素主要以

N03-

形式存在;當

Eh

<400mV

時,反硝化開始發(fā)生;

當

Eh<200mV

時,N03-開始消失,出現(xiàn)大量的NH4+。Eh值降至-100mV,Fe2+

濃度已經超過

Fe3+；

Eh<-200mV

時,H2S大量產生,Fe2+

就會變成

FeS沉淀了,其遷移能力降低了。第三十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日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APH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土壤質地和土壤有機質含量：土壤質地黏重的對重金屬的吸附強，降低了其遷移轉化能力。土壤有機質含量較高的土壤對重金屬的吸附能力高于有機質含量低的土壤。例：在沖積土壤中,其障礙大小順序為:Cd>Zn，Cu>Hg>Pb;而在腐殖質火山灰土壤中則為

Cd》Hg>Zn>Cu>Pb,這是由于在腐殖質火山灰土壤中腐殖質與

Cu結合而被固定,使

Cu向水稻體內轉移大大減弱,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，如砷第三十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日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：CdAs>,CuMn,Se,Zn>CoPbNi>Cr濃度：隨土壤中重金屬含量的增加，植物體內各部分的積累量也增加。形態(tài)：交換態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)，鐵錳氧化物結合態(tài)、有機結合態(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)育期不同植物種類或同種植物的不同植株從土壤中吸收轉移重金屬的能力是不同的2.1.4復合污染2.1.5施肥第三十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日2.2、重金屬在土壤-植物體系中的遷移轉化規(guī)律2.21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>玉米在植物體內的分布規(guī)律根>莖葉>穎殼>籽實2.22重金屬在土壤剖面中的遷移轉化規(guī)律垂直分布，可耕層為重金屬的富集層2.23土壤對重金屬離子的吸附固定機理與金屬離子的性質與膠體的種類有關同一類土膠體;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>有機質氧化鐵>伊利石蒙脫石>高嶺石對吸附貢獻較大的主要是鐵、錳氧化物及有機質。第三十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日2.3、主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉化一般規(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，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：腐殖質土>重壤質土>壤質土>砂質沖積土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>果實第三十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日2.3、主要重金屬在土壤中的積累和遷移轉化2.3.3、鉛：主要存在形態(tài)Pb(OH)2PbCO3,PbSO4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。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>果實第四十頁，共五十四頁，2022年，8月28日2.4植物對重金屬污染產生耐性的幾種機制植物對重金屬污染產生耐性的決定因素：植物的生態(tài)學特性、遺傳學特性和重金屬的物理化學性質等2.4.1

植物根系通過改變根際化學性狀、原生質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可以誘導細胞外膜產生分子量60000-93000的蛋白質,并與之鍵合形成絡合物,使

Zn停留于細胞膜外。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

重金屬與植物的細胞壁結合：不同金屬與細胞壁的結合能力不同,經對Cu、Zn、Cd的研究證明,Cu大于

Zn和

Cd。此外,不同植物的細胞壁對金屬離子的結合能力也是不同的。所以細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。第四十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日2.4.3.酶系統(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合素能大量合成

MT(“

金屬硫蛋白

”)的細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合素重金屬絡合肽,其分子量、氨基酸組成、紫外吸收光譜等性質都不同于動物體內的金屬硫蛋白,所以不是植物的類金屬硫蛋白,而將其命名為植物絡合素(簡稱為

PC)。其結構通式為(r-Glu-Cys)n-Gly,(n=3-7)?？梢暈榫€性多聚體。

類金屬硫蛋白、植物絡合素或者其他的未知的金屬結合肽的作用或解毒機制：與進入植物細胞內的重金屬結合,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。

第四十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日3土壤中農藥的遷移轉化農藥包括殺蟲劑、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土壤中農藥的遷移

農藥在土壤中的遷移主要是通過擴散和質體流動兩個過程。在這兩個過程中,農藥的遷移運動可以蒸汽的和非蒸汽的形式進行。3.1.1擴散

擴散是由于分子熱能引起分子的不規(guī)則運動而使物質分子發(fā)生轉移的過程-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。

第四十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日影響農藥在土壤中擴散的主要因素：土壤水分含量（圖4-4

所示）①農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;當水分含量超過30%以上,主要為非氣態(tài)擴散。②在干燥土壤中沒有發(fā)生擴散。③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。

第四十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日影響農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)。結果證明,由于土壤對2,4-D的化學吸附,使其有效擴散系數(shù)降低了,并且兩者呈負相關關系。林丹和

DDT蒸汽密度與與土壤表面積呈負相關.(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藥的擴散系數(shù)。(4)溫度:當土壤的溫度增高時,農藥的蒸汽密度顯著增大。溫度增高的總效應是擴散系數(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藥的揮發(fā)。風速、湍流和相對濕度在造成農藥田間的揮發(fā)損失中起著重要的作用。

(6)農藥種類:不同農藥的擴散行為不同。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擴散系數(shù)變化很小。

第四十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日3.1.2質體流動

物質的質體流動是由水或土壤微?；蛘邇烧吖餐饔靡鸬奈镔|流動。所以質體流動的發(fā)生是由于外力作用的結果。影響農藥在土壤中的質體流動轉移的因素有（1）農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）土壤有機質含量增加,農藥在土壤中滲透深度減小。（3）增加土壤中粘土礦物的含量

,也可減少農藥的滲透深度。（4）不同農藥在土壤中通過質體流動轉移的深度不同。測定林丹和

DDT在四種不同土壤中的質體流動轉移距離時