第四章土壤环境化学第三节土壤中农药的迁移和转化资料
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化学农药在土壤中的迁移与转化/chinapengkun前言直接向土壤或植物表面喷撒农药,是使用农药最常见的一种方式,也是造成土壤污染的重要原因。
研究表明,一般农田土壤均受不到不同程度的污染。
化学农药在使用过程中,只有一部分附着于植物体上。
对不同作物,采用不同的施用方式喷撒农药,除被植物体吸收外,大约有20%一50%左右进入土壤直接进入土壤的农药,大部分可被吸附,残留于土壤中的农药,由于生物的作用,经历着转化和降解过程,形成具有不同稳定性的中间产物,或最终成为无机物。
1 土壤对化学农药的吸附作用土壤吸附化学农药的机理有以下两种途径:1.1 物理吸附土壤胶体扩散层的阳离子通过”水桥“吸附极性农药分子。
1.2 物理化学吸附是土壤对农药的主要吸附作用。
土壤胶体的物理化学吸附能力大小顺序为:有机胶体>蛭石>蒙胶石>伊利石>绿泥石>高岭石。
由于农药种类极多,性质各不相同,对土壤吸附有很大影响。
一般农药的分子越大,越易被土壤吸附。
农药在水中的溶解度强弱也对吸附有影响,如DDT 在水中溶解度很小,在土壤中吸附力则很强;而一些有机磷农药,在水中的溶解度很大,吸附能力则很弱。
大量资料表明,非常易挥发的农药,及不易挥发的农药(有机氯),都可以从土壤、水及植物表面大量蒸发。
对于低水溶性和特久性的化学农药来说,蒸发是它们进入大气的重要途径。
通过蒸发作用而迁移的农药量比径流迁移和作物吸收等方面都要大。
化学农药在土壤中的蒸发决定于农药本身的溶解度、蒸汽压和接近地表空气层的扩散速度以及土壤温度、湿度和质地。
如砂土,由于吸附能力小于壤土,故农药的蒸发损失较壤土为大,土温增高,也能促进农药的蒸发。
农药的蒸发与土壤含水量有密切关系。
土壤干燥时,农药不扩散,主要被土体表面所吸附,随着土壤水分的增加,由于水的极性大于有机物农药,因此水占据了土壤矿物质表面;把农药从土壤表面置走,使农药的挥发性大大增加。
当土壤含水量达4~7o时,扩散最快。
农药在土壤中的迁移转化1、土壤对农药的吸附土壤是一个由无机胶体、有机胶体以及有机- 无机胶体所组成的胶体体系,其具有较强的吸附性能。
在酸性土壤下,土壤胶体带正电荷,在碱性条件下,则带负电荷。
进入土壤的化学农药可以通过物理吸附、化学吸附、氢键结合和配位价键结合等形式吸附在土壤颗粒表面。
农药被土壤吸附后,移动性和生理毒性随之发生变化。
所以土壤对农药的吸附作用,在某种意义上就是土壤对农药的净化。
但这种净化作用是有限度的,土壤胶体的种类和数量,胶体的阳离子组成,化学农药的物质成分和性质等都直接药性到土壤对农药的吸附能力,吸附能力越强,农药在土壤中的有效行越低,则净化效果越好。
影响土壤吸附能力的一些因素有:(1)土壤胶体进入土壤的化学农药,在土壤中一般解离为有机阳离子,故为带负电荷的土壤胶体所吸附,其吸附容量往往与土壤有机胶体和无机胶体的阳离子吸附容量有关,据研究,不同的土壤胶体对农药的吸附能力是不一样的。
一般情况是:有机胶体>蛭石>蒙脱石>伊利石>绿泥石>高岭石。
但有一些农药对土壤的吸附具有选择性,如高岭石对除草剂24-D的吸附能力要高于蒙脱石,杀草快和白草枯可被粘土矿物强烈吸附,而有机胶体对它们的吸附能力较弱。
(2)胶体的阳离子组成土壤胶体的阳离子组成,对农药的吸附交换也有影响。
如钠饱和的蛭石对农药的吸附能力比钙饱和的要大。
钾离子可将吸附在蛭石上的杀草快代换出98%而吸附在蒙脱石的杀草快,仅能代换出44%。
(3)农药性质农药本身的化学性质可直接影响土壤对它的吸附作用。
土壤对不同分子结构的农药的吸附能力差别是很大的,如土壤对带-NH2农药吸附能力极强。
此外,同一类型的农药,分子愈大,吸附能力愈强。
在溶液中溶解度小的农药,土壤对其吸附力也愈大。
(4)土壤pH在不同酸碱度条件下农药解离成阳离子或有机阴离子,而被带负电荷或电正电荷的土壤胶体所吸附。
例如:24-D在pH3-4的条件下离解成有机阴离子,而被带负电的土壤胶体所吸附;在pH6-7的条件下则离解为有机阳离子,被带正电的土壤胶体所吸附。
第四章土壤环境化学本章主要内容第一节土壤的组成和性质第二节土壤中重金属的迁移和转化第三节土壤中农药的迁移和转化第一节土壤的组成和性质一、土壤的组成土壤固体相(土壤矿物质、土壤有机质)孔隙液相(水分-溶液)气相(空气)图4-3土壤中固、液、气相结构图1.土壤矿物质土壤矿物质是岩石经过物理和化学风化的产物。
主要元素:O、S i、A l、F e、C、C a、K、N a、M g、T i、N、S、P等。
(1)原生矿物Ø定义:土壤中原先存在的岩石颗粒,受到不同程度物理风化而未经化学风化后形成的碎屑物。
其原来的化学组成和晶体结构都没有改变。
Ø分类:硅酸盐(石英、长石、云母等),氧化物(S i O 2、A l 2O 3、T i O 2、F e 2O 3),硫化物(F e S ),磷酸盐如氟磷灰石C a 5(P O 4)3F 等。
(2)次生矿物Ø定义:由原生矿物化学风化后形成,具有胶体性质,为无机胶体或粘粒。
其化学组成和晶体结构都有所改变Ø分类:简单盐类、三氧化物类、次生铝硅酸盐类①简单盐类方解石、白云石(C a C O 3M g C O 3)、石膏(C a S O 4)、泻盐(M g S O 4)、水氯镁石(M g C l 2)、芒硝(N a 2S O 4)等。
②三氧化物类针铁矿(F e 2O 3·H 2O )、石膏(A l 2O 3·3H 2O )以及游离硅酸等③次生硅酸盐伊利石、蒙脱石、高岭石等Ø伊利石(或水云母)特点:粒径小于2μm,风化程度较低,膨胀性较小,富含钾(KO),具有较高的阳离2子代换量,晶格中的硅、铝原子可发生同晶取代,但不显著。
Ø蒙脱石:为伊利石的风化产物。
特点:粒径小于1μm,阳离子代换量极高,晶格中的硅、铝原子易发生同晶取代;但它吸收的水分植物难以利用,不利于植物的生长。
Ø高岭石:是风化程度极高的矿物。