土壤環(huán)境化學(xué)省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

土壤環(huán)境化學(xué)（SoilEnvironmentalChemistry）1/100本章重點(diǎn)：1.土壤物理化學(xué)性質(zhì)；2.重金屬在土壤-植物體系中積累與遷移；3.農(nóng)藥在土壤中遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨。2/100土壤是自然環(huán)境要素主要組成之一，它是處于巖石圈最外面一層疏松部分,含有支持作物生長(zhǎng)所需水、氣、熱和養(yǎng)料能力——肥力作用。

土壤還含有同化和代謝外界進(jìn)入土壤物質(zhì)能力——凈化能力。所以，土壤又是保護(hù)環(huán)境主要凈化劑。3/100全球范圍土壤環(huán)境問(wèn)題（EnvironmentalProbleminSoil）

土壤酸化、鹽堿化、土壤污染土壤沙漠化（石漠化）陸地植被破壞水土流失4/100一、研究簡(jiǎn)史

1850s’英國(guó)學(xué)者Way和Lawes發(fā)覺(jué)土壤中陰離子交換作用，開(kāi)創(chuàng)了土壤中元素化學(xué)行為研究新領(lǐng)域；

1930s’-1940s’應(yīng)用X射線進(jìn)行黏土礦物分析；

1940s’Schofield提出土壤礦物中同晶置換引發(fā)永久負(fù)電荷和在酸性條件下質(zhì)子化水合氧化物帶有正電荷；5/100

1950s’配位化學(xué)和氧化還原反應(yīng)理論促進(jìn)了土壤中有機(jī)物與金屬離子配合物還原作用研究，F(xiàn)e、Mn、As、Cr等元素價(jià)態(tài)改變與pH、pe、有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)；

1970s’前后重金屬元素污染行為成為土壤環(huán)境化學(xué)研究重點(diǎn)；

1980s’土壤環(huán)境化學(xué)研究重點(diǎn)為有機(jī)污染、酸雨和稀土農(nóng)用等問(wèn)題。在金屬和類(lèi)金屬元素研究中，最關(guān)注Se、Pb和Al等行為；研究?jī)?nèi)容集中于化學(xué)物質(zhì)形態(tài)及其在土壤中轉(zhuǎn)化、降解等行為。6/100二、研究熱點(diǎn)

1.土壤中有毒有機(jī)污染物降解與轉(zhuǎn)化等環(huán)境行為；

2.金屬存在形態(tài)及其轉(zhuǎn)化過(guò)程；

3.污染物在土壤固-液界面相互作用；

4.稀土元素在土壤環(huán)境中歸宿及其生態(tài)效應(yīng)；

5.土壤中溫室氣體釋放、吸收與傳輸；

6.土壤污染化學(xué)與生物修復(fù)。7/100三、我國(guó)研究現(xiàn)實(shí)狀況

1970s’中期調(diào)查以DDT和六六六為代表有機(jī)氯農(nóng)藥在糧、棉、油、煙草等主要作物區(qū)污染情況，為農(nóng)藥更新?lián)Q代提供科學(xué)依據(jù)；

1980s’前后調(diào)查三氯乙醛、三氯乙酸、苯并(a)芘、二苯醚、酞酸酚等有機(jī)物對(duì)農(nóng)田污染；

1990s’研究PCBs、PVCs和PAHs等難降解化合物、事故性排放有毒化合物和廢物處理中有機(jī)物，用微生物降解等生物技術(shù)加速其降解可能性。8/100開(kāi)展土壤中金屬遷移和形態(tài)改變研究，證實(shí)克山病和大骨節(jié)病與土壤缺硒親密關(guān)系；研究硒形態(tài)、生物有效性和地方病防治路徑；

研究酸雨引發(fā)土壤活性鋁濃度改變、Al3+形態(tài)轉(zhuǎn)化和生物有效性；

研究土壤對(duì)重金屬、有機(jī)污染物吸附作用和污染控制；

全方面開(kāi)展土壤元素背景值研究，為土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和土壤環(huán)境容量研究提供科學(xué)依據(jù)和背景數(shù)據(jù)；

開(kāi)展污染土壤化學(xué)與生物修復(fù)研究。9/100第一節(jié)土壤形成、組成和性質(zhì)一、土壤形成土壤形成與發(fā)展是在五大成土原因——母質(zhì)、氣候、地形、生物和時(shí)間影響下形成。1983年，Hubble等從成土過(guò)程共性出發(fā)，把主要成土過(guò)程歸納為：

1.消耗過(guò)程：包含淋溶、分解和溶解等，也包含鹽基、其它可溶物質(zhì)在土壤中重新分配和新礦物形成；10/100

2.有機(jī)物質(zhì)循環(huán)：包含生物對(duì)養(yǎng)分選擇吸收和積累，有機(jī)物質(zhì)分解對(duì)消耗過(guò)程賠償，可溶性有機(jī)物在礦物風(fēng)化、元素活化和遷移中作用；

3.無(wú)機(jī)物質(zhì)循環(huán)：包含礦物由物理力引發(fā)加成、混合和分離。

總之，成土過(guò)程是在物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用下進(jìn)行。11/100

固相（土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和生物）液相（土壤水分和土壤溶液）氣相（土壤空氣）二、土壤基本物質(zhì)組成土壤組成12/100土壤中固、液、氣相結(jié)構(gòu)圖13/100經(jīng)典土壤隨深度展現(xiàn)不一樣層次覆蓋層（A0）淋溶層（A）淀積層（B）母質(zhì)層（C）基巖（D）

14/1001.土壤礦物質(zhì)（SoilMinerals）土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)過(guò)物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化形成。按成因類(lèi)型分類(lèi)：原生礦物次生礦物各種巖石受到程度不一樣物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化碎屑物，其原有化學(xué)組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)都沒(méi)有改變。大多數(shù)是由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成新礦物，其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。15/1002.土壤有機(jī)質(zhì)（SoilOrganicMatter）土壤有機(jī)質(zhì)是土壤形成主要標(biāo)志，土壤肥力表現(xiàn)，土壤中含碳有機(jī)物總稱，含量在土壤中普通為5%以下。土壤有機(jī)質(zhì)主要起源于動(dòng)植物殘?bào)w，微生物體及其分解和合成有機(jī)物質(zhì)?？煞譃榉歉迟|(zhì)和腐殖質(zhì)兩大類(lèi)。

16/1003.土壤水分（WaterinSoil）

（1）土壤水分存在形式土壤顆粒吸附水分稱吸著水，幾乎不移動(dòng)，不被植物吸收。外層膜狀水稱內(nèi)聚水或毛細(xì)管水，為植物生長(zhǎng)主要水源。

（2）土壤水分意義土壤水分既是植物營(yíng)養(yǎng)物起源，也是污染物向其它圈層遷移媒介。17/1004.土壤空氣（AtmosphereinSoil）特征：（1）不連續(xù)性，存在于土粒間隙之間；（2）濕度高；（3）O2少，CO2多，有機(jī)質(zhì)腐爛分解；

大氣土壤

O220.95%0-20.90%CO20.03%0.03%-20%

（4）有還原性氣體（H2S、NH3、H2、CH4）存在。18/1005.土壤生物（OrganismsinSoil）

土壤中存在大量生物群落，包含微生物和土壤動(dòng)物兩大類(lèi)。土壤動(dòng)物包含原生動(dòng)物、線蟲(chóng)類(lèi)、蚯蚓、節(jié)肢動(dòng)物和脊椎動(dòng)物等。有機(jī)物料經(jīng)土壤動(dòng)物嚼細(xì)、破碎、吞食和消化，初步降解或釋放養(yǎng)分；土壤微生物包含細(xì)菌、放線菌、真菌和藻類(lèi)；它們可使有機(jī)物徹底分解，釋放出C、N、S、P等元素供本身生長(zhǎng)和植物利用。19/100三、土壤物理化學(xué)性質(zhì)

土壤含有肥力和凈化力，其功效表達(dá)源于它特殊物理化學(xué)性質(zhì)：特殊結(jié)構(gòu)性和空隙性，尤其吸附性能、酸堿性和氧化還原性。1.土壤吸附性（SoilAdsorption）土壤中兩個(gè)最活躍組分是土壤膠體和土壤微生物，它們對(duì)污染物在土壤中遷移轉(zhuǎn)化有著主要作用。土壤膠體以其巨大比表面和帶電性，而使土壤含有吸附性。20/100

土壤對(duì)不一樣物質(zhì)產(chǎn)生吸附性，是土壤力爭(zhēng)使其表面能減小，方便使分散體系穩(wěn)定結(jié)果。所以土壤吸附性表現(xiàn)為正吸附和負(fù)吸附兩個(gè)方面。如：土壤對(duì)一些有機(jī)酸和無(wú)機(jī)堿，表現(xiàn)為正吸附；對(duì)一些無(wú)機(jī)酸及其鹽類(lèi)，表現(xiàn)為負(fù)吸附（解吸）。

（1）土壤膠體性質(zhì)

1）含有巨大比表面和表面能

比表面是單位體積（或重量）物質(zhì)總表面積。一定體積物質(zhì)被分割時(shí)，伴隨顆粒物增多，比表21/100

面也顯著地增大。膠體表面分子與內(nèi)部分子所處狀態(tài)不一樣，受到內(nèi)外部?jī)煞N不一樣引力，因而含有多出自由能即表面能，這是土壤膠體含有吸附作用主要原因。比表面積越大，表面能越大，膠體吸附性越強(qiáng)。蒙脫石比表面積最大（600-800m2/g），高嶺石最小（7-30m2/g），有機(jī)膠體比表面積也大（~700m2/g）。22/100

2）含有帶電性

土壤膠體微粒內(nèi)部普通帶負(fù)電荷，形成一個(gè)負(fù)離子層（決定電位離子層），其外部因?yàn)殡娦晕纬梢粋€(gè)正離子層（反離子層或擴(kuò)散層），合稱為雙電層。土壤膠體電荷產(chǎn)生原因?yàn)椋?/p>

a.同晶置換：硅氧片或水鋁片中配位中心離子，被大小相近離子所取代；

b.表面分子解離：土壤膠體上一些基團(tuán)，因?yàn)榻怆x出H+，而使膠核表面帶負(fù)電荷；23/100

c.斷鍵：硅酸鹽黏土礦物在破碎時(shí)，引發(fā)晶層斷裂，使硅氧片和水鋁片斷裂邊角上出現(xiàn)電性未中和鍵。腐殖質(zhì)膠體也常發(fā)生碳鍵斷裂，從而產(chǎn)生剩下負(fù)電荷；

d.膠體表面從介質(zhì)中吸附離子：使得土壤膠體帶電。

3）土壤膠體分散性和凝聚性因?yàn)橥寥滥z體微粒帶負(fù)電荷，膠體粒子相互排斥，含有分散性。負(fù)電荷越多，負(fù)電動(dòng)電位越高，24/100相互排斥力越強(qiáng)，分散性也越強(qiáng)；因?yàn)槟z體比表面和表面能都很大，為減小表面能，膠體含有相互吸引、凝聚趨勢(shì)，這就是膠體凝聚性。土壤膠體凝聚性主要取決于其電動(dòng)電位大小和擴(kuò)散層厚度。另外，土壤溶液中電解質(zhì)和pH值也有影響。常見(jiàn)陽(yáng)離子凝聚力強(qiáng)弱次序：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+25/100

（2）土壤膠體離子交換吸附

離子交換：土壤膠體擴(kuò)散層中賠償離子，能夠和溶液中相同電荷離子以離子價(jià)為依據(jù)作等價(jià)交換。離子交換作用包含陽(yáng)離子交換吸附和陰離子交換吸附。

1）土壤膠體陽(yáng)離子交換吸附（CationExchangeAdsorption）

26/100土壤膠體對(duì)陽(yáng)離子交換吸附過(guò)程是一個(gè)以等當(dāng)量關(guān)系進(jìn)行可逆反應(yīng)，且普通能快速到達(dá)平衡。該平衡是相正確、動(dòng)態(tài)平衡。

陽(yáng)離子交換量（CationExchangeCapacity,CEC）：每千克干土中所吸附全部交換性陽(yáng)離子總量，是表示土壤吸附性質(zhì)主要指標(biāo)。單位：厘摩爾/每千克土（cmol/kg）測(cè)定：用Ca2+作指示劑，Ba2+作萃取劑，原子吸收分光光度法測(cè)定。27/100

各種陽(yáng)離子交換能力強(qiáng)弱，主要依賴于以下原因：

a.電荷數(shù)：離子電荷數(shù)越高，陽(yáng)離子交換能力越強(qiáng)；

b.離子半徑和水化程度：同價(jià)離子中，離子半徑越大，水化離子半徑就越小，其交換能力越強(qiáng)。土壤中常見(jiàn)陽(yáng)離子交換能力次序?yàn)椋篎e3+>Al3+>H+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+。28/100

不一樣土壤陽(yáng)離子交換量不一樣。如我國(guó)土壤陽(yáng)離子交換量從南到北，依次由低到高（mequiv/100g土）：東北黑土為24.44～34.34；華北褐土約為16.40；長(zhǎng)江流域黃褐土約為13.23；南方紅黃壤僅為4.77和4.09。影響原因：a.不一樣種類(lèi)膠體陽(yáng)離子交換量次序：有機(jī)膠體>蒙脫石>水化云母>高嶺土>水合氧化鐵、鋁；b.土壤質(zhì)地越細(xì)，陽(yáng)離子交換量越高；29/100可交換性陽(yáng)離子致酸離子（Al3+、H+）鹽基離子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+和NH4+等）

c.土壤膠體中SiO2/R2O3比值越大，陽(yáng)離子交換量越大；d.土壤pH值下降，陽(yáng)離子交換量降低。30/100鹽基飽和土壤：當(dāng)土壤膠體上吸附陽(yáng)離子均為鹽基離子，且已到達(dá)吸附飽和時(shí)土壤。

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2）土壤膠體陰離子交換吸附（AnionExchangeAdsorption）土壤對(duì)陰離子吸附，能夠因膠體帶正電引發(fā)，也能夠因電荷中和甚至帶負(fù)電荷膠體所產(chǎn)生。按吸附機(jī)制，可分為非專性吸附和專性吸附兩種類(lèi)型。吸附次序：F->C2O42->檸檬酸根>PO43->HCO3->H2BO3->Ac->SCN->SO42->Cl->NO3-32/1002.土壤酸堿性（Acidity-AlkalinityofSoil）（1）土壤酸度依據(jù)土壤中H+存在形式：活性酸度（ActiveAcidity，或有效酸度）土壤溶液中H+濃度直接反應(yīng)出來(lái)酸度，通慣用pH表示。潛性酸度（PotentialAcidity）由土壤膠體吸附可代換性H+、Al3+離子造成。

代換性酸度水解性酸度33/100代換性酸度：

用過(guò)量中性鹽（KCl、NaCl等)溶液淋洗土壤，溶液中金屬離子與土壤中H+、Al3+發(fā)生離子交換作用：|土壤膠體|-H++KCl→|土壤膠體|-K++HCl|土壤膠體|-Al3+

+3KCl→|土壤膠體|-3K+

+AlCl3AlCl3+H2O→Al(OH)3+3HCl34/100水解性酸度：

用弱酸強(qiáng)堿鹽（如NaAc）淋洗土壤，溶液中金屬離子可將土壤膠體吸附H+、Al3+代換出來(lái)，同時(shí)生成弱酸（HAc），再測(cè)定出該弱酸酸度。NaAc+H2O→HAc+Na++OH-|土壤膠體|-Al3+、H++4NaAc→|土壤膠體|-4Na++Al(OH)3+4HAc

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代換性酸度只是水解性酸度一部分，所以水解性酸度高于代換性酸度。活性酸度和潛性酸度二者關(guān)系：*活性酸度與潛性酸度是存在于同一平衡體系兩種酸度，二者能夠相互轉(zhuǎn)換，一定條件下可處于暫時(shí)平衡。*活性酸度是土壤酸度現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)，土壤膠體是H+和Al3+儲(chǔ)存庫(kù)，所以潛性酸度是活性酸度貯備。36/100（2）土壤堿度土壤溶液中OH-離子，主要起源于堿金屬和堿土金屬碳酸鹽類(lèi)，即碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度總量稱為總堿度，可用滴定法測(cè)定。不一樣溶解度碳酸鹽和重碳酸鹽對(duì)堿度貢獻(xiàn)不一樣：CaCO3、MgCO3難溶，石灰性土壤pH7.5-8.5；Na2CO3pH>10；NaHCO3、Ca(HCO3)2pH7.5-8.5

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土壤膠體上吸附陽(yáng)離子（Na+、K+、Mg2+）飽和度增加，可引發(fā)交換性陽(yáng)離子水解作用：土壤膠體|-xNa++yH2O→土壤膠體|-(x-y)Na+、yH++yNaOH結(jié)果在土壤溶液中產(chǎn)生NaOH，使土壤呈堿性。

38/100（3）土壤緩沖作用（BufferActionofSoil）

1）土壤溶液緩沖作用土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其它有機(jī)酸及其鹽類(lèi)，組成很好緩沖體系。如H2CO3-NaHCO3體系：緩沖酸：HCO3-+H+=H2O+CO2緩沖堿：H2CO3+OH-=H2O+HCO3-39/100有機(jī)酸緩沖作用：

NH2

NH3ClR-CH+HClR-CHCOOHCOOH

NH2

NH2R-CH+NaOHR-CH+H2OCOOHCOONa40/1002）土壤膠體緩沖作用土壤膠體中存在有代換性陽(yáng)離子。緩沖酸：土壤膠體|-M++HCl→土壤膠體|-H++MCl緩沖堿：土壤膠體|-H++MOH→土壤膠體|-M++H2O土壤膠體數(shù)量和鹽基代換量越大，緩沖能力越強(qiáng)。代換量相當(dāng)初，鹽基飽和度越高，土壤對(duì)酸緩沖能力越大；反之，土壤對(duì)堿緩沖能力增加。41/100Al3+對(duì)堿緩沖作用：

pH>5.5時(shí)，Al3+開(kāi)始形成Al(OH)3沉淀，失去緩沖能力。

Al對(duì)土壤危害：Al3+與土壤膠體結(jié)合能力強(qiáng)，易排擠其它陽(yáng)離子使其進(jìn)入土壤溶液而遭受淋溶損失。研究表明，土壤對(duì)植物酸害實(shí)際是鋁害，過(guò)多鋁離子抑制植物生長(zhǎng)。土壤緩沖能力大小次序普通為：腐殖質(zhì)土>黏土>砂土。42/1003.土壤氧化還原性（OxidationandReductionofSoil）土壤氧化還原能力大小能夠用土壤Eh或pe衡量。土壤溶液中能夠產(chǎn)生氧化和還原反應(yīng)物質(zhì)很多，組成一系列氧化還原平衡體系（五大致系）。旱地pe較高，以氧化作用為主，在土壤深處，pe較低；水田pe可降至負(fù)值，以還原作用為主。43/100土壤pe可影響有機(jī)物和無(wú)機(jī)物存在形態(tài)，從而影響它們?cè)谕寥乐羞w移轉(zhuǎn)化和對(duì)作物毒害程度。

如在pe很低還原條件下，Cd2+形成難溶CdS沉淀，難以被植物吸收，毒性降低。但水田落干后，CdS被氧化為可溶性CdSO4，易被植物吸收，若Cd2+含量較高，則會(huì)影響植物生長(zhǎng)。所以，可經(jīng)過(guò)調(diào)整土壤pe及pH，降低污染物毒性。

44/100一、土壤污染與污染源

（一）土壤污染發(fā)生

土壤污染：人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生污染物進(jìn)入土壤并積累到一定程度，引發(fā)土壤質(zhì)量惡化現(xiàn)象。

土壤污染與水體和大氣環(huán)境不一樣，在位置上較水體和大氣相對(duì)穩(wěn)定，污染物易于集聚，有些人認(rèn)為土壤是污染物“匯”。

污染物可經(jīng)過(guò)各種路徑進(jìn)入土壤。若進(jìn)入污染物量在土壤自凈能力范圍內(nèi)，仍可維持正常生態(tài)循環(huán)。第二節(jié)土壤污染45/100

土壤污染與凈化是兩個(gè)相互對(duì)立又同時(shí)存在過(guò)程。假如污染物進(jìn)入土壤數(shù)量與速度超出凈化速度，造成污染物在土壤中連續(xù)累積，表現(xiàn)出不良生態(tài)效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)，最終造成土壤正常功效失調(diào)，土壤質(zhì)量下降，影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降，即發(fā)生了土壤污染。土壤污染可從兩個(gè)方面來(lái)判別：

（1）地下水是否受到污染；

（2）作物生長(zhǎng)是否受到影響。46/100

土壤受到污染后，不但會(huì)影響植物生長(zhǎng)，同時(shí)會(huì)影響土壤內(nèi)部生物群改變與物質(zhì)轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生不良生態(tài)效應(yīng)。土壤污染物會(huì)隨地表徑流而進(jìn)入江、河、湖、庫(kù)，當(dāng)這種徑流中污染物濃度較高時(shí)，會(huì)污染地表水。比如，土壤中過(guò)多N、P、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、酚和氰淋溶遷移造成地表水污染。所以，污染物進(jìn)入土壤后有可能對(duì)地表水、地下水造成次生污染。土壤污染物還可經(jīng)過(guò)土壤-植物系統(tǒng)，經(jīng)由食物鏈最終影響人類(lèi)健康。如日本“痛痛病”就是土壤污染間接危害人類(lèi)健康經(jīng)典例子。47/100（二）土壤污染源及污染物

1.土壤污染源

人為污染源：工業(yè)和城市廢水、固體廢物、農(nóng)藥和化肥、牲畜排泄物、生物殘?bào)w和大氣沉降物等。

污灌或污泥農(nóng)用，造成土壤受到重金屬、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物和病原體污染；

工業(yè)及城市固廢任意堆放，引發(fā)有害物質(zhì)淋溶、釋放，造成土壤和地下水污染；

當(dāng)代農(nóng)業(yè)大量使用農(nóng)藥和化肥造成土壤污染；

禽畜糞便中寄生蟲(chóng)、病原菌和病毒污染土壤和水體；48/100大氣中SO2、NOx及顆粒物經(jīng)過(guò)干沉降或濕沉降抵達(dá)地面，引發(fā)土壤酸化。

自然污染源：在一些礦床或元素和化合物富集中心周?chē)驗(yàn)榈V物自然分解與風(fēng)化，形成自然擴(kuò)散帶，使附近土壤中一些元素含量超出普通土壤含量。

土壤污染按性質(zhì)可分為化學(xué)污染源、物理污染源和生物污染源，其污染源十分復(fù)雜。土壤化學(xué)污染最為普遍、嚴(yán)重和復(fù)雜。

49/1002.土壤主要污染物

（1）無(wú)機(jī)污染物：對(duì)動(dòng)、植物有危害作用元素及其無(wú)機(jī)化合物，如Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni、As等重金屬；硝酸鹽、硫酸鹽、氟化物、可溶性碳酸鹽等化合物；過(guò)量施用氮肥或磷肥。

（2）有機(jī)污染物：化學(xué)農(nóng)藥、除草劑、石油類(lèi)有機(jī)物、洗滌劑和酚類(lèi)等。其中農(nóng)藥是土壤主要有機(jī)物，慣用農(nóng)藥約50種。

（3）放射性物質(zhì)，如137Cs、90Sr等。

（4）病原微生物，如腸道細(xì)菌、炭疽桿菌、腸寄生蟲(chóng)和結(jié)核桿菌等。

50/100二、土壤自凈作用

土壤利用本身物理、化學(xué)和生物學(xué)特征，經(jīng)過(guò)吸附、分解、遷移和轉(zhuǎn)化等作用，使污染物在土壤中數(shù)量、濃度或毒性、活性降低過(guò)程。

按其作用機(jī)理不一樣，土壤自凈作用包含物理凈化、物理化學(xué)凈化、化學(xué)凈化和生物凈化作用等四個(gè)方面。

51/100三、土壤背景值與土壤環(huán)境容量及其應(yīng)用

（一）土壤背景值

1.定義

在未受人類(lèi)活動(dòng)（尤其是人為污染）影響情況下，土壤環(huán)境本身化學(xué)元素組成及其含量?，F(xiàn)在極難找到絕對(duì)不受人類(lèi)活動(dòng)影響土壤，所以取得土壤背景值只能是盡可能不受或少受人類(lèi)活動(dòng)影響數(shù)值。

土壤背景值只是代表土壤環(huán)境發(fā)展中一個(gè)歷史階段、相對(duì)意義上數(shù)值。

52/1002.調(diào)查方法：相關(guān)法

普通地，土壤或植物中化學(xué)元素及其含量在一定區(qū)域范圍內(nèi)均與環(huán)境效應(yīng)存在良好相關(guān)性。同一植物，對(duì)土壤化學(xué)元素吸收、累積能力大致相同，即植物中化學(xué)元素含量能客觀地反應(yīng)土壤中化學(xué)元素含量。所以，經(jīng)過(guò)廣泛深入調(diào)查研究，能夠建立土壤-植物之間數(shù)學(xué)模式，取得與植物中元素差異值相當(dāng)土壤元素含量。

為剔除被污染土壤樣品數(shù)據(jù)，采取統(tǒng)計(jì)方法處理分析結(jié)果，方法有差異檢驗(yàn)法、富集系數(shù)法、平均值加標(biāo)準(zhǔn)差法、4d法等。

53/1003.表示

（1）幾何平均值或算術(shù)平均值加減一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差；

（2）平均值；

（3）依據(jù)區(qū)域土壤元素概率分布類(lèi)型，用算術(shù)平均值或幾何平均值加減一或兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。

4.意義

（1）評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量基本依據(jù)。如評(píng)價(jià)土壤是否發(fā)生污染及劃分污染等級(jí)；

（2）確定土壤環(huán)境容量、制訂土壤標(biāo)準(zhǔn)基本數(shù)據(jù)；

（3）研究污染元素和化合物在土壤中環(huán)境化學(xué)行為依據(jù)；

（4）土壤利用及其規(guī)劃，研究土壤生態(tài)、施肥、污灌和環(huán)境醫(yī)學(xué)主要參比數(shù)據(jù)。

54/100（二）土壤環(huán)境容量

1.概念

簡(jiǎn)言之，一定環(huán)境單元到達(dá)土壤環(huán)境標(biāo)按時(shí)，土壤容納污染物量。

（1）土壤存在可承納一定污染物而不致污染作物量，即允許土壤承納污染物最大量；

（2）從生態(tài)學(xué)角度，不使土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功效受到損害條件下，土壤所能承納污染物最大量。

準(zhǔn)確地說(shuō)：土壤環(huán)境容量是一定環(huán)境單元、一定時(shí)限內(nèi)遵照環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，既確保農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和生物學(xué)質(zhì)量，又不造成環(huán)境污染時(shí)，土壤所能容納污染物最大負(fù)荷量。

55/100

2.確定

（1）土壤靜容量

依據(jù)土壤環(huán)境背景值和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)差值推算容量一個(gè)簡(jiǎn)易方法。它從靜止觀點(diǎn)來(lái)度量土壤容納能力。

CS=M(Ci–CBi)

式中：M-每公頃耕地土壤重（kg）；

Ci-i元素土壤臨界含量（mg/kg）；

CBi-i元素土壤背景值（mg/kg）。

現(xiàn)存容量：CSP=M(Ci–CBi–CP)

56/100（2）土壤動(dòng)容量

污染物在土壤中輸入與輸出：殘留量與輸入量之比為累積率。

若干年后土壤中某污染物積累總量：

AT=Q+Qk+Qk2+…+Qkn

n年內(nèi)土壤中污染物累積總量：

AT=kn{kn-1[…k2(k1(B+Q1)+Q2)+…+Qn

–1]+Qn}

當(dāng)k1=k2=…=kn，Q1=Q2=…=Qn=Q時(shí)，則

AT=Bkn+Qk(1-kn)/(1-k)

57/100（三）土壤污染評(píng)價(jià)

1.與背景值比較

以土壤中同一元素普通含量或平均含量為背景值，視其超出背景值多少評(píng)價(jià)土壤污染程度。

2.單因子指數(shù)法

經(jīng)過(guò)單因子評(píng)價(jià)，確定主要污染物及其危害程度，同時(shí)也是多因子綜合評(píng)價(jià)基礎(chǔ)。普通以污染指數(shù)來(lái)表示：

Pi=Ci/Si

式中：Pi為污染物i實(shí)測(cè)值（Ci）與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（Si）之比。

58/100污染等級(jí)劃分：

（1）Pi

1，非污染；

（2）1<Pi

2，輕度污染；

（3）2<Pi

3，中度污染；

（4）Pi>3，重度污染。

3.綜合污染指數(shù)法

（1）疊加法：將各污染物污染指數(shù)直接疊加。

式中：P為土壤污染綜合指數(shù)；Pi為i污染物污染指數(shù)；n為評(píng)價(jià)因子個(gè)數(shù)。

59/100

（2）內(nèi)梅羅污染指數(shù)法：兼顧單因子污染指數(shù)平均值和最高值，突出了污染較重污染物作用。

（3）權(quán)重法：依據(jù)土壤中各污染物污染指數(shù)和權(quán)重求污染指數(shù)，全方面反應(yīng)土壤中各污染物不一樣作用。

式中：Wi為污染物i權(quán)重，依據(jù)主觀概率、教授調(diào)查等方法確定。

60/100土壤重金屬污染是指人類(lèi)活動(dòng)將重金屬帶入到土壤中，超出土壤環(huán)境容量，并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化現(xiàn)象。

重金屬：比重≥5.0金屬，環(huán)境污染研究中最關(guān)心是Hg、Cd、Pb、Cr和類(lèi)金屬As、Se等生物毒性顯著元素，其次是指一定毒性普通重金屬，如Zn、Cu、Ni、Co和Sn等。人們通常關(guān)心八大重金屬元素為：Hg、Cd、Pb、Cr、As、Cu、Ni、Zn。

一、重金屬在土壤中賦存狀態(tài)

通常采取不一樣浸提劑進(jìn)行連續(xù)浸提分析，將土壤環(huán)境中重金屬存在形態(tài)劃分為：

第三節(jié)土壤中重金屬積累與遷移61/1001.水溶態(tài)（以去離子水浸提）；

2.交換態(tài)（以MgCl2溶液浸提）；

3.碳酸鹽結(jié)合態(tài)（以NaAc-HAc溶液浸提）：HAc酸性比H2CO3強(qiáng)；

4.鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)（以HCl-NH2OH浸提）；

5.有機(jī)結(jié)合態(tài)（以堿或H2O2浸提）

6.殘留態(tài)（以王水或HClO4-HF消化，1:1HCl浸提）。

水溶態(tài)普通含量低，不易與交換態(tài)區(qū)分，常將它合并到交換態(tài)中。

62/100不一樣存在形態(tài)重金屬，其生理活性和毒性都有差異。其中以水溶態(tài)、交換態(tài)活性、毒性最強(qiáng)，殘留態(tài)最弱，而其它結(jié)合態(tài)居中。

重金屬在土壤中存在形態(tài)隨土壤環(huán)境條件改變而轉(zhuǎn)化。在一定條件下，這種轉(zhuǎn)化處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，基本符合沉淀-溶解平衡、氧化還原平衡、配位-螯合平衡、吸附-解吸平衡原理。

二、土壤重金屬污染特點(diǎn)

（一）重金屬在土壤中污染特點(diǎn)63/100重金屬不能被微生物降解，其土壤環(huán)境污染含有隱蔽性、潛伏性、不可逆性、持久性和治理難度大特點(diǎn)。

（二）重金屬污染化學(xué)特征

重金屬大多為過(guò)渡元素，其原子含有特殊電子層結(jié)構(gòu)，使其在土壤環(huán)境中化學(xué)行為含有一系列特點(diǎn)：

1.具可變價(jià)態(tài)，能在一定范圍內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如Cr3+與CrO42-、Cr2O72-，AsO43-和AsO33-；

2.在環(huán)境中易發(fā)生水解生成氫氧化物，也能夠與一些無(wú)機(jī)酸反應(yīng)生成硫化物、碳酸鹽、磷酸鹽等溶度積小物質(zhì)，在土壤中不易遷移，且積累于土壤中；

64/1003.作為中心離子與無(wú)機(jī)陰離子、簡(jiǎn)單分子形成配合物，與一些有機(jī)分子（如腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)等）形成螯合物。形成配合物后，在水中溶解度可能增大，并在土壤環(huán)境中遷移。

（三）重金屬污染生態(tài)效應(yīng)特征

1.影響植物生長(zhǎng)

研究表明：土壤中無(wú)機(jī)砷含量達(dá)12

g/g時(shí)，水稻生長(zhǎng)開(kāi)始受到抑制；無(wú)機(jī)砷為40

g/g時(shí)，水稻減產(chǎn)50%；含砷量為160

g/g時(shí)，水稻不能生長(zhǎng)；稻米含砷量與土壤含砷量呈正相關(guān)。有機(jī)砷化物對(duì)植物毒性則更大。

65/1002.影響土壤生物群改變和物質(zhì)轉(zhuǎn)化

重金屬離子對(duì)微生物毒性次序?yàn)椋篐g>Cd>Cr>Pb>Co>Cu，其中Hg2+、Ag+對(duì)微生物毒性最強(qiáng)，通常濃度在1

g/g時(shí)，就能抑制許多細(xì)菌繁殖；土壤中重金屬對(duì)微生物抑制作用對(duì)有機(jī)物生化降解不利。

3.影響人體健康

土壤重金屬可經(jīng)過(guò)以下路徑危及人體和牲畜健康：

（1）經(jīng)過(guò)揮發(fā)作用進(jìn)入大氣。如土壤中重金屬經(jīng)化學(xué)或微生物作用，轉(zhuǎn)化為金屬有機(jī)化合物（如有機(jī)砷、有機(jī)汞）或蒸氣態(tài)金屬或化合物（如Hg、AsH3）而揮發(fā)到大氣中；66/100（2）受水尤其是酸雨淋溶或地表徑流作用，重金屬進(jìn)入地表水和地下水，影響水生生物；

（3）植物吸收并積累土壤中重金屬，經(jīng)過(guò)食物鏈進(jìn)入人體。

土壤中重金屬可經(jīng)過(guò)上述三種路徑造成二次污染，經(jīng)過(guò)呼吸作用、飲水及食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)。應(yīng)該指出：經(jīng)由食物鏈進(jìn)入人體重金屬，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)可能不表現(xiàn)出受害癥狀，但潛在危害性很大?？傊?，重金屬污染不但影響土壤性質(zhì)，還可影響植物生長(zhǎng)乃至人類(lèi)健康。

67/100三、重金屬在土壤植物系統(tǒng)中積累與遷移

（一）重金屬在土壤中積累及其影響原因

重金屬能夠經(jīng)過(guò)各種路徑被包含于礦物顆粒內(nèi)或被吸附于土壤膠體表面，而在土壤中積累。

1.重金屬與無(wú)機(jī)膠體結(jié)合兩種形式

非專性吸附，即離子交換吸附；專性吸附，由土壤膠體表面與被吸附離子間經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵、配位鍵而產(chǎn)生吸附。

（1）非專性吸附

與土壤膠體微粒帶電荷相關(guān)。因?yàn)楦鞣N土壤膠體所帶電荷符號(hào)和數(shù)量不一樣，對(duì)重金屬離子吸附種類(lèi)和吸附交換容量也不一樣。

68/100土壤中黏土礦物膠體帶有凈負(fù)電荷，能夠吸附金屬陽(yáng)離子；帶正電荷水合氧化鐵膠體能夠吸附陰離子。

應(yīng)該指出：膠體吸附離子還能夠轉(zhuǎn)移到溶液中，此為解吸過(guò)程，吸附與解吸結(jié)果表現(xiàn)為離子相互交換。在一定條件下，這種交換作用處于動(dòng)態(tài)平衡之中。

（2）專性吸附

重金屬離子還可被水合氧化物牢靠地吸附在表面。這些離子能進(jìn)入氧化物金屬原子配位殼中，與-OH和-H2O配位基重新配位，并經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵或配位鍵結(jié)合在固體表面，這種結(jié)合為專性吸附。

69/100被專性吸附重金屬離子是非交換態(tài)（如Fe、Mn氧化物結(jié)合態(tài)），通常不被NaOH或NaAc（或NH4Ac）等中性鹽所置換，只能被親和力更強(qiáng)、性質(zhì)相同元素所解吸或部分解吸，也可在較低pH條件下解吸。

專性吸附影響原因：

a.土壤中膠體本性；

b.土壤溶液pH值：在土壤通常pH范圍內(nèi)，普通隨pH上升而增加。在各種重金屬離子中，以Pb、Cu、Zn專性吸附親和力最強(qiáng)。

專性吸附使得土壤對(duì)一些重金屬離子有較強(qiáng)富集能力，影響它們?cè)谕寥乐幸苿?dòng)和在植物中累積。

70/1002.重金屬與有機(jī)膠體結(jié)合

重金屬可被土壤中有機(jī)膠體如腐殖質(zhì)等配合或者被有機(jī)膠體表面吸附。兩種作用同時(shí)存在。

當(dāng)金屬離子濃度較高時(shí)，以吸附交換為主；低濃度時(shí)，以配合-螯合作用為主。因?yàn)樯闪怂苄耘湮晃锘蝌衔?，重金屬在土壤中隨水遷移可能性增大。

3.溶解和沉淀作用

重金屬化合物溶解和沉淀作用，是土壤中重金屬元素化學(xué)遷移主要形式。它包括各種重金屬難溶電解質(zhì)在土壤固相和液相之間離子多相平衡，主要受土壤pH、Eh和土壤中存在其它物質(zhì)（如FA、HA）影響。

71/100（二）重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中遷移

植物可經(jīng)過(guò)根系從土壤中吸收一些化學(xué)形態(tài)重金屬，并在植物體內(nèi)積累起來(lái)。該遷移含有兩個(gè)作用：

（1）生物對(duì)土壤污染凈化；

（2）重金屬經(jīng)過(guò)土壤對(duì)作物污染。

主要影響原因：

1.重金屬在土壤環(huán)境中總量和賦存形態(tài)

2.土壤性質(zhì)

包含土壤pH、Eh、土壤類(lèi)型、土壤膠體種類(lèi)和數(shù)量等。

3.作物種類(lèi)

4.伴隨離子影響72/100

農(nóng)藥是一個(gè)泛指性術(shù)語(yǔ)，包含殺蟲(chóng)劑、除草劑、殺菌劑、防治齲齒類(lèi)動(dòng)物藥品、動(dòng)植物生長(zhǎng)調(diào)整劑等。當(dāng)前全世界有機(jī)農(nóng)藥1000余種，慣用約200種，其中殺蟲(chóng)劑100種、殺菌和除草劑各50余種。據(jù)預(yù)計(jì)：全世界農(nóng)業(yè)蟲(chóng)、病、草三害每年使糧食損失占總量二分之一左右，使用農(nóng)藥可奪回約30%。從防治病蟲(chóng)害和提升農(nóng)作物產(chǎn)量需要角度看，使用農(nóng)藥取得了顯著效果。然而，因?yàn)檗r(nóng)藥在環(huán)境中殘留持久性，尤其是有機(jī)氯農(nóng)藥等給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了許多不利影響，破壞了生態(tài)平衡，使農(nóng)藥污染成為全球性環(huán)境問(wèn)題。所以，了解農(nóng)藥在土壤中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和土壤對(duì)有毒化學(xué)農(nóng)藥凈化作用，對(duì)于預(yù)測(cè)其改變趨勢(shì)、控制農(nóng)藥污染都含有重大意義。

第四節(jié)農(nóng)藥在土壤中遷移轉(zhuǎn)化73/100一、土壤對(duì)農(nóng)藥吸附作用

農(nóng)藥環(huán)境行為受土壤影響很大，其中土壤吸附作用影響最大。土壤膠體吸附作用影響農(nóng)藥在土壤固、液、氣三相中分配，是影響土壤中農(nóng)藥遷移轉(zhuǎn)化和毒性主要原因之一。土壤對(duì)農(nóng)藥吸附包含物理吸附、離子交換吸附、氫鍵吸附分配作用等，其中離子交換吸附較主要。土壤對(duì)農(nóng)藥吸附作用，符合Freundlich和Langmuir等溫吸附方程式。

1.物理吸附

土壤對(duì)農(nóng)藥物理吸附主要是膠體內(nèi)部和周?chē)r(nóng)藥離子或極性分子間偶極作用。物理吸附強(qiáng)弱決定于土壤膠體比表面大小。74/100比如：無(wú)機(jī)黏土礦物中，蒙脫石和高嶺石對(duì)丙體六六六吸附量分別為10.3mg/g和2.7mg/g；有機(jī)膠體比無(wú)機(jī)膠體對(duì)農(nóng)藥有更強(qiáng)吸附力；許多農(nóng)藥如林丹、西瑪津和2,4-D等，大部分吸附在有機(jī)膠體上；土壤腐殖質(zhì)對(duì)馬拉硫磷吸附力較蒙脫石大70倍。腐殖質(zhì)還能吸附水溶性差農(nóng)藥。

土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量對(duì)農(nóng)藥吸附作用影響很大。

2.離子交換吸附

按其化學(xué)性質(zhì)，化學(xué)農(nóng)藥可分為離子型和非離子型農(nóng)藥。離子型農(nóng)藥（如殺草快）在水中能離解成離子，非離子型農(nóng)藥包含DDT、艾氏劑、對(duì)硫磷、地亞農(nóng)等。75/100離子型農(nóng)藥進(jìn)入土壤后，解離陽(yáng)離子可被帶負(fù)電荷有機(jī)膠體或無(wú)機(jī)膠體吸附。如殺草快質(zhì)子化后，被腐殖質(zhì)上兩個(gè)-COOH吸附。有些農(nóng)藥官能團(tuán)（-OH、-NO2、-COOR、-NHR等）解離陰離子，可被鐵錳氧化物膠體吸附。

有些農(nóng)藥在不一樣酸堿條件下有不一樣解離方式，因而有不一樣吸附形式。比如，2,4-D在pH3~4時(shí)解離成有機(jī)陽(yáng)離子，被帶負(fù)電膠體吸附；而在pH6~7時(shí)解離成有機(jī)陰離子，則被帶正電膠體吸附。76/1003.氫鍵吸附

土壤和農(nóng)藥分子中-NH、-OH基團(tuán)或N和O原子形成氫鍵，是黏土礦物或有機(jī)質(zhì)吸附非離子型極性農(nóng)藥最普遍方式。農(nóng)藥分子可與黏土表面氧原子、邊緣羥基或土壤有機(jī)質(zhì)含氧基團(tuán)和胺基以氫鍵相結(jié)合；有些交換性陽(yáng)離子與極性有機(jī)農(nóng)藥分子還可經(jīng)過(guò)水分子以氫鍵結(jié)合。

農(nóng)藥分子還可經(jīng)過(guò)配位體交換、范德華力、電荷轉(zhuǎn)移等作用被土壤吸附。非離子型農(nóng)藥在土壤有機(jī)質(zhì)-水體中吸附主要是分配作用，分配系數(shù)隨其在水中溶解度減小而增大，吸附等溫線呈直線。

77/100土壤對(duì)農(nóng)藥吸附作用主要影響原因：

（1）土壤膠體性質(zhì)，如黏土礦物、有機(jī)質(zhì)含量、組成特征、硅鋁氧化物及其水化物含量。土壤有機(jī)質(zhì)和黏土礦物對(duì)非離子型農(nóng)藥吸附作用次序?yàn)椋河袡C(jī)質(zhì)>蛭石>蒙脫石>伊利石>綠泥石>高嶺石。

（2）農(nóng)藥化學(xué)性質(zhì)，如分子結(jié)構(gòu)、水溶性等。農(nóng)藥分子中一些官能團(tuán)如-OH、-NH2、-NHR、-CONH2、-COOR和R3+N-等有利于吸附，其中帶-NH2化合物最易被吸附；同一類(lèi)型農(nóng)藥中，農(nóng)藥分子量越大，溶解度越小，越易被土壤吸附。

78/100（3）土壤pH，影響農(nóng)藥電荷特征。

有些人研究了農(nóng)藥涕滅威、林丹和氟樂(lè)靈在紅泥溝土、沙河土和百花山土中吸附行為。結(jié)果表明：在同一土壤中，三種農(nóng)藥吸附強(qiáng)弱次序是：氟樂(lè)靈>林丹>涕滅威；在不一樣土壤中，同一農(nóng)藥吸附強(qiáng)弱為：百花山土>沙河土>紅泥溝土。吸附作用與土壤中有機(jī)碳含量呈正相關(guān)，與農(nóng)藥分子親水性呈負(fù)相關(guān)。

土壤對(duì)農(nóng)藥吸附作用大小關(guān)系到土壤對(duì)農(nóng)藥凈化能力和農(nóng)藥有效性。土壤吸附能力越強(qiáng)，農(nóng)藥有效性越低，凈化能力越高。化學(xué)農(nóng)藥被土壤吸附后，因?yàn)榇嬖谛螒B(tài)改變，其遷移轉(zhuǎn)化能力和生物毒性隨之改變。79/100除草劑百草枯和殺草快被土壤黏土礦物強(qiáng)烈吸附后，它們?nèi)芙舛群突钚源蟠蠼档?。所以，土壤?duì)化學(xué)農(nóng)藥吸附作用，在某種意義上就是對(duì)農(nóng)藥凈化和解毒。土壤吸附能力愈強(qiáng)，農(nóng)藥有效性愈低，凈化效果就愈好。不過(guò)這種凈化作用只是相正確，也是有程度。當(dāng)被吸附化學(xué)農(nóng)藥解吸并回到溶液中時(shí)，仍將恢復(fù)其原有性質(zhì)；當(dāng)進(jìn)入化學(xué)農(nóng)藥量超出土壤吸附能力時(shí)，土壤就失去了對(duì)農(nóng)藥凈化效果，造成土壤農(nóng)藥污染。

土壤對(duì)化學(xué)農(nóng)藥吸附，只在一定條件下起到凈化和解毒作用；另首先，它可使化學(xué)農(nóng)藥大量積累在土壤表層。80/100二、土壤中農(nóng)藥揮發(fā)擴(kuò)散

土壤溶液中或吸附在土壤顆粒上農(nóng)藥隨水和大氣移動(dòng)，或從土壤直接揮發(fā)到大氣中。進(jìn)入土壤農(nóng)藥，還可隨水淋溶而在土壤中擴(kuò)散遷移，也可隨地表徑流進(jìn)入水體?；瘜W(xué)農(nóng)藥也可被生物體吸收。

農(nóng)藥揮發(fā)主要取決于農(nóng)藥蒸氣壓、土壤溫度、濕度和土壤孔隙情況。有機(jī)磷和一些氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥蒸氣壓相當(dāng)高，而DDT、狄氏劑、林丹等則較低，所以它們?cè)谕寥乐袚]發(fā)速度不一樣。農(nóng)藥蒸氣壓大，揮發(fā)作用就強(qiáng)，在土壤中遷移主要以揮發(fā)、蒸氣擴(kuò)散形式進(jìn)行。

81/100表1一些農(nóng)藥在土壤中揮發(fā)和淋溶指數(shù)82/100土壤吸附作用能夠降低農(nóng)藥蒸氣壓，進(jìn)而降低其揮發(fā)作用。比如，均三氮苯類(lèi)農(nóng)藥揮發(fā)損失量與土壤有機(jī)質(zhì)和黏粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

溫度升高促進(jìn)土壤中農(nóng)藥揮發(fā)，但使得土壤干燥，加強(qiáng)農(nóng)藥在土壤表面吸附而降低其揮發(fā)損失。土壤水分子對(duì)農(nóng)藥揮發(fā)影響是多方面。干土表面對(duì)農(nóng)藥吸附作用減緩了農(nóng)藥揮發(fā)。因水分子與農(nóng)藥競(jìng)爭(zhēng)吸附，當(dāng)水分增加時(shí)，土壤對(duì)農(nóng)藥吸附作用減弱；這是DDT、艾氏劑、狄氏劑等在相對(duì)濕度較高土壤中更易揮發(fā)損失原因。83/100空氣流速也影響農(nóng)藥揮發(fā)速率。在濕潤(rùn)土壤中，當(dāng)空氣流速增加時(shí)，農(nóng)藥揮發(fā)速率顯著增大。

土壤中農(nóng)藥淋溶，主要取決于它們?cè)谒腥芙舛?。溶解度大農(nóng)藥，淋溶能力強(qiáng)，在土壤中遷移主要以水?dāng)U散形式進(jìn)行。農(nóng)藥水遷移方式有兩種：一是直接溶于水中；二是被吸附在土壤固體細(xì)粒表面，隨水分移動(dòng)而進(jìn)行機(jī)械遷移。除水溶性大農(nóng)藥易淋溶外，因?yàn)檗r(nóng)藥被土壤有機(jī)質(zhì)和黏土礦物強(qiáng)烈吸附，普通在土體內(nèi)不易隨水向下淋移，因而大多累積在0~30cm土層內(nèi)。農(nóng)藥對(duì)地下水污染不嚴(yán)重，但因?yàn)橥寥狼?4/100蝕，農(nóng)藥可經(jīng)過(guò)地表徑流進(jìn)入水體，造成水體污染。

研究表明：農(nóng)藥在土壤中水?dāng)U散速度很慢，蒸氣擴(kuò)散速度比水?dāng)U散速度大1000倍。經(jīng)計(jì)算，分子量為、蒸氣壓為10-4mmHg農(nóng)藥，每個(gè)月每公頃土地?fù)p失量為20kg。所以，農(nóng)藥蒸氣擴(kuò)散可造成大氣農(nóng)藥污染。

農(nóng)藥揮發(fā)、擴(kuò)散等遷移過(guò)程和土壤吸附農(nóng)藥強(qiáng)弱相關(guān)。普通在吸附容量小砂土中，農(nóng)藥遷移能力大；吸附容量大土壤中，農(nóng)藥遷移能力小。農(nóng)藥揮發(fā)、擴(kuò)散遷移雖可使土壤本身凈化，但造成了其它環(huán)境要素污染。

85/100三、土壤中化學(xué)農(nóng)藥降解

許多農(nóng)藥穩(wěn)定性強(qiáng)，不易分解，可在環(huán)境中長(zhǎng)久存在；尤其是有機(jī)氯農(nóng)藥很穩(wěn)定，可在生物體內(nèi)累積并產(chǎn)生危害。土壤中農(nóng)藥可經(jīng)過(guò)生物或化學(xué)等作用，逐步分解，最終轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、Cl2及N2等簡(jiǎn)單物質(zhì)而消失。農(nóng)藥降解過(guò)程有需幾小時(shí)至幾天，有需多年乃至更長(zhǎng)時(shí)間。另外，農(nóng)藥降解過(guò)程中一些中間產(chǎn)物也可能對(duì)環(huán)境造成危害。

土壤中化學(xué)農(nóng)藥降解包含光化學(xué)降解、化學(xué)降解和微生物降解。

86/1001.光化學(xué)降解

農(nóng)藥在光照下可吸收光輻射進(jìn)行衰變、降解。光解僅對(duì)少數(shù)穩(wěn)定性較差農(nóng)藥起顯著作用。比如，除草快經(jīng)光化學(xué)降解可生成鹽酸甲胺：

土壤中農(nóng)藥光解多發(fā)生在表層，光化學(xué)降解在農(nóng)藥降解中貢獻(xiàn)較小。但光解作用使一些農(nóng)藥降解變成易被微生物降解中間體，從而加緊農(nóng)藥降解。87/1002.化學(xué)降解

農(nóng)藥化學(xué)降解可分為催化反應(yīng)和非催化反應(yīng)。非催化反應(yīng)包含水解、氧化、異構(gòu)化、離子化等作用，其中水解和氧化反應(yīng)最主要。

（1）水解作用：如有機(jī)磷酯殺蟲(chóng)劑在土壤中發(fā)生水解反應(yīng)：

88/100有機(jī)磷酸叔酯水解反應(yīng)：

（2）氧化作用：有些人用氯代烴農(nóng)藥進(jìn)行氧化試驗(yàn)，指出林丹、艾氏劑和狄氏劑在臭氧氧化或曝氣作用下都能被去除。試驗(yàn)證實(shí)：土壤無(wú)機(jī)組分作催化劑能使艾氏劑氧化成為狄氏劑；鐵、鈷、錳碳酸鹽和硫化物也能起催化氧化和還原反應(yīng)。

89/100許多農(nóng)藥能降解氧化生成羧基、羥基。如p,p’-DDT脫氯產(chǎn)物p,p’-DDD可深入氧化為p,p’-DDA：

90/100在農(nóng)藥化學(xué)降解中，土壤中無(wú)機(jī)礦物和有機(jī)物能起催化降解作用，如催化農(nóng)藥氧化、還原、水解和異構(gòu)化。比如，堿性氨基酸類(lèi)、還原性鐵卟啉類(lèi)有機(jī)物可催化有機(jī)磷農(nóng)藥水解和DDT脫HCl；C