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1、环境学境学课件件-第七章第七章+土壤土壤污染及染及其防治其防治第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质复习：土壤的组成复习：土壤的组成土壤的土壤的结构结构1.土壤矿物质土壤矿物质2.土壤有机质土壤有机质3.土壤空气土壤空气4.土壤溶液土壤溶液5.土壤生物土壤生物粒状、片状、粒状、片状、块状、柱状、块状、柱状、无结构无结构原生矿物原生矿物次生矿物次生矿物土壤腐殖质土壤腐殖质COCO2 2 大气大气O O2 2 Al3+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+1.吸附作用吸附作用生物吸收生物吸收机械吸收机械吸收物理吸收物理吸收化学吸收化学吸收物理物理-化学吸收化学吸收植物和微生物吸收营养物质或有毒
2、物质植物和微生物吸收营养物质或有毒物质土壤孔隙阻挡大于孔隙的物质进入土壤土土壤孔隙阻挡大于孔隙的物质进入土壤土壤颗粒越细，孔隙越小，机械吸收越强壤颗粒越细，孔隙越小，机械吸收越强土壤越细，分子态物质极性越强，物理土壤越细，分子态物质极性越强，物理吸收性能越大吸收性能越大土壤溶液中可溶性物质相互作用，产生土壤溶液中可溶性物质相互作用，产生难溶性化合物，固定在土壤中难溶性化合物，固定在土壤中土壤胶粒表面吸附的离子和溶液中的同号离子进土壤胶粒表面吸附的离子和溶液中的同号离子进行交换行交换2.离子交换作用离子交换作用阳离子交换阳离子交换土壤胶粒Mg2AI3K+6NH4 土壤胶粒6NH4+Mg2、AI3
3、、Kv特征：特征：是可逆反应；遵循等价离子交换的原则。是可逆反应；遵循等价离子交换的原则。v土壤的阳离子交换量：土壤的阳离子交换量：指每百克土壤或胶体吸附指每百克土壤或胶体吸附或代换周围溶液中阳离子的摩尔数，单位为或代换周围溶液中阳离子的摩尔数，单位为molmol100g100g土土不同质地土壤的阳离子交换量不同质地土壤的阳离子交换量 土土 壤壤砂砂 土土砂壤土砂壤土壤壤 土土粘粘 土土阳离子阳离子 交换量交换量 1 15 57 78 87 7181825253030 单位：单位：molmol100g100g土土 2.离子交换作用离子交换作用阳离子交换阳离子交换v交换性阳离子分类：交换性阳离子
4、分类：a)盐基离子（盐基离子（Ca2、Mg2、K、Na、NH4等）等）b)其他离子（其他离子（H与与Al3）2.离子交换作用离子交换作用阳离子交换阳离子交换盐基饱和度，就是土壤吸附的交换性盐基离盐基饱和度，就是土壤吸附的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分数。子占交换性阳离子总量的百分数。盐基饱和度大的土壤，一般呈中性或碱性。盐基饱和度大的土壤，一般呈中性或碱性。=盐基饱和度（）盐基饱和度（）交换性盐基离子总量（交换性盐基离子总量（molmol100g100g土）土）阳离子交换量（阳离子交换量（molmol100g100g土）土）1002.离子交换作用离子交换作用阴离子交换阴离子交换v酸性土
5、壤中，带正电的胶体发生阴离子交换。酸性土壤中，带正电的胶体发生阴离子交换。v分类：分类：a)a)易被土壤胶体吸附的阴离子易被土壤胶体吸附的阴离子 如如 POPO4 43 3、HSiOHSiO3 3、SiOSiO3 32 2及某些有机酸根。及某些有机酸根。b)b)很少被吸附甚至不能被吸收的阴离子，如很少被吸附甚至不能被吸收的阴离子，如 NONO3 3、NONO2 2、ClCl等。等。c)c)介于上述两者之间的阴离子，如介于上述两者之间的阴离子，如 SOSO4 42 2、COCO3 32 2、HCOHCO3 3以及某些有机酸根。以及某些有机酸根。1.土壤酸的来源土壤酸的来源水的解离水的解离 HOH
6、 H+OH-碳酸解离碳酸解离 H2CO3 H+HCO3-有机酸解离有机酸解离 有机酸有机酸 H+RCOO-酸雨和其它无机酸酸雨和其它无机酸土壤中铝的活化：土壤中铝的活化：H+进入土壤，破坏矿物结进入土壤，破坏矿物结构，铝变为活性构，铝变为活性AI3+，反过来代换土壤中的，反过来代换土壤中的H+，使代换性，使代换性H+变为溶液中变为溶液中H+，加重酸化。，加重酸化。2.土壤酸度土壤酸度活性酸度活性酸度 v是指土壤溶液中的氢离子浓度导致的土壤酸度，是指土壤溶液中的氢离子浓度导致的土壤酸度，通常用通常用pH值来表示。值来表示。潜性酸度潜性酸度 v是指土壤中交换性氢离子、铝离子、羟基铝离是指土壤中交换
7、性氢离子、铝离子、羟基铝离子被交换进入溶液后引起的酸度，以子被交换进入溶液后引起的酸度，以mol/100g烘干土表示。烘干土表示。2.土壤酸度土壤酸度交换性酸度交换性酸度 v土壤中通过阳离子交换反应进入溶液的氢离子浓度称土壤中通过阳离子交换反应进入溶液的氢离子浓度称交换性酸度。交换性酸度。水解性水解性酸度酸度 v指土壤中可为碱性缓冲盐（弱酸强碱盐）解离的氢离指土壤中可为碱性缓冲盐（弱酸强碱盐）解离的氢离子浓度。子浓度。土壤胶体土壤胶体H H+土壤胶体土壤胶体K K+KCl+KCl+HCl+HCl土壤胶体土壤胶体H H+土壤胶体土壤胶体NaNa+NaAC+NaAC+HAC+HAC3.土壤碱度土壤
8、碱度v用用pHpH值表示，主要决定于土壤中碳酸钠、碳酸值表示，主要决定于土壤中碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙以及交换性氢钠、碳酸钙以及交换性NaNa的含量。的含量。v交换性交换性NaNa占交换量的百分数称为占交换量的百分数称为碱化度碱化度。碱土种类碱土种类弱碱化土弱碱化土中碱化土中碱化土强碱化土强碱化土碱土碱土碱化度碱化度（%）5-105-1010-1510-1515-2015-2020203.土壤碱度土壤碱度v根据我国土壤反应的实际差异情况及其与肥力根据我国土壤反应的实际差异情况及其与肥力的关系，可把土壤反应分为下列的关系，可把土壤反应分为下列7 7级：级：强酸性强酸性 酸性酸性微酸性微酸性 中性
9、中性微碱性微碱性碱性碱性强强碱碱性性pHpH值值4.54.5pHpH值值4.64.65.5 5.5 pHpH值值5.65.66.56.5pHpH值值6.66.67.47.4pHpH值值7.57.58.08.0pHpH值值8.18.19.09.0pHpH值值9.09.04.土壤酸碱性对土壤肥力的影响土壤酸碱性对土壤肥力的影响v土壤中土壤中N N、P P、K K、S S、CaCa、MgMg、FeFe及其他微量元及其他微量元素的有效性都受到土壤酸碱度的影响。素的有效性都受到土壤酸碱度的影响。v如：如：pHpH6 6，固氮菌活动降低，固氮菌活动降低，pHpH8 8，硝化作，硝化作用受抑制，有效氮供应减
10、少。用受抑制，有效氮供应减少。pHpH为为6.5-7.56.5-7.5时，时，P P的有效性最大；的有效性最大；pHpH5 5时，时，K K有效性降低；有效性降低；pHpH值越高，有效硫增大；值越高，有效硫增大；pHpH为为7-8.57-8.5时，钙、镁时，钙、镁有效性最大。有效性最大。土壤土壤pH值与微生物及营养元素有效性的相关图式值与微生物及营养元素有效性的相关图式5.土壤反应的调节土壤反应的调节酸性土的调节酸性土的调节v改良酸性土壤通常施用石灰、石灰石粉和碱性、改良酸性土壤通常施用石灰、石灰石粉和碱性、生理碱性肥料。生理碱性肥料。碱性土的调节碱性土的调节v改良碱性土可施用石膏、明矾、硫酸
11、亚铁和硫改良碱性土可施用石膏、明矾、硫酸亚铁和硫磺等。磺等。1.土壤氧化还原体系土壤氧化还原体系1.土壤氧化还原体系土壤氧化还原体系2.影响土壤氧化还原的因素影响土壤氧化还原的因素土壤通气性土壤通气性易分解有机质的含量易分解有机质的含量微生物活动微生物活动植物根系的代谢作用植物根系的代谢作用土壤的土壤的pHpH通气良好，电位升高通气良好，电位升高分解成还原性物质分解成还原性物质分解有机质分解有机质分泌有机酸，并可直接参与分泌有机酸，并可直接参与根系土壤的氧化还原反应根系土壤的氧化还原反应pHpH降低，电位升高降低，电位升高思考：人类活动对土壤环境的负面影响思考：人类活动对土壤环境的负面影响有哪
12、些？有哪些？人类活动对土壤环境的影响人类活动对土壤环境的影响及其防治对策及其防治对策土壤沙化土壤沙化水土流失水土流失土地盐渍化土地盐渍化土壤污染土壤污染非农业占地非农业占地1.土壤沙化土壤沙化v土壤沙化土壤沙化:主要是风蚀和风力堆积过程。主要是风蚀和风力堆积过程。v原因原因:L极端干旱及大风极端干旱及大风L过渡放牧过渡放牧L乱挖乱樵乱挖乱樵L水资源萎缩水资源萎缩L过渡开垦过渡开垦L森林植被破坏森林植被破坏1.土壤沙化土壤沙化v土壤沙化土壤沙化:主要是风蚀和风力堆积过程。主要是风蚀和风力堆积过程。v原因原因:v危害：危害：L土地贫瘠化土地贫瘠化L植被退化，适宜性变差植被退化，适宜性变差L土地沙化
13、，利用程度降低土地沙化，利用程度降低L沙尘暴，环境恶劣沙尘暴，环境恶劣1.土壤沙化土壤沙化v土壤沙化土壤沙化:主要是风蚀和风力堆积过程。主要是风蚀和风力堆积过程。v原因原因:v危害：危害：v防治：防治：J 草方格沙障草方格沙障J营造防护林营造防护林J种植耐旱作物种植耐旱作物J培育生物土壤结皮培育生物土壤结皮J退牧还草退牧还草J减少耕作次数，少耕免耕减少耕作次数，少耕免耕J选种适生植物选种适生植物J秸杆覆盖秸杆覆盖2.土壤（水土）流失土壤（水土）流失v土壤流失土壤流失:土壤由水力或水力加重力作用而土壤由水力或水力加重力作用而搬移运走的侵蚀类型。搬移运走的侵蚀类型。v原因原因:L植被破坏植被破坏L
14、坡地耕种坡地耕种L年降雨分配不均年降雨分配不均水土流失水土流失水土流失水土流失洪水引起的冲刷洪水引起的冲刷降雨对裸土产生的沟蚀降雨对裸土产生的沟蚀2.土壤（水土）流失土壤（水土）流失v土壤流失土壤流失:土壤由水力或水力加重力作用而搬移运土壤由水力或水力加重力作用而搬移运走的侵蚀类型。走的侵蚀类型。v原因原因:v危害：危害：L土壤薄层化土壤薄层化L土壤质量下降土壤质量下降L生态环境进一步恶化生态环境进一步恶化2.土壤（水土）流失土壤（水土）流失v土壤流失土壤流失:土壤由水力或水力加重力作用而搬移运土壤由水力或水力加重力作用而搬移运走的侵蚀类型。走的侵蚀类型。v原因原因:v危害：危害：v防治防治J
15、 水土保持水土保持Forest terrace suitable for reforestation in degraded mountain zonesDiversion ditch effective for draining steep slopesAlgerian terraceJ 水土保持水土保持v等等高高种种植植J 水土保持水土保持v沿沿等等高高线线营营造造防防护护林林J 水土保持水土保持v陡陡坡坡地地退退耕耕还还林林J 水土保持水土保持v沿沿沟沟建建淤淤地地坝坝J 水土保持水土保持v修修水水窖窖雨雨季季蓄蓄水水J 水土保持水土保持v工工程程措措施施与与生生物物措措施施结结合合J
16、水土保持水土保持v修修建建梯梯田田J 水土保持水土保持v沟沟道道种种植植灌灌木木防防切切沟沟发发展展J 水土保持水土保持v修修隔隔坡坡梯梯田田J 水土保持水土保持v粮粮食食作作物物与与水水保保林林间间作作3.土壤盐渍化土壤盐渍化v土壤盐渍化土壤盐渍化:土壤地表面积盐的过程。土壤地表面积盐的过程。v土壤盐渍化的三条件土壤盐渍化的三条件:蒸发量大于降水量蒸发量大于降水量地下水位超过临界水位地下水位超过临界水位地下水矿化度高地下水矿化度高土壤盐渍化类型：土壤盐渍化类型：现代土壤盐渍化现代土壤盐渍化;残余土壤盐渍化残余土壤盐渍化;潜在土壤盐渍化。潜在土壤盐渍化。3.土壤盐渍化土壤盐渍化v土壤次生盐渍化
17、土壤次生盐渍化:由于不恰当的利用由于不恰当的利用,使潜在盐渍使潜在盐渍化土壤中盐分趋向于表土层积聚的过程化土壤中盐分趋向于表土层积聚的过程.v原因原因:不合理利用不合理利用导致地下水位上升超过临界深度导致地下水位上升超过临界深度;高矿化度水灌溉高矿化度水灌溉(3g/L);灌排不配套灌排不配套，排水不畅排水不畅;开垦利用本身含盐高的土壤开垦利用本身含盐高的土壤.3.土壤盐渍化土壤盐渍化v土壤次生盐渍化的防治土壤次生盐渍化的防治合理利用水资源合理利用水资源。灌排配套发展灌排配套发展,实施合理的灌溉制度实施合理的灌溉制度采用节水灌溉技术采用节水灌溉技术减少渠系渗漏损失减少渠系渗漏损失改变种植制度改变
18、种植制度,因地制宜建立生态农业结构因地制宜建立生态农业结构。精耕细作精耕细作。4.土壤污染土壤污染v土壤污染的控制措施：土壤污染的控制措施：废物减排废物减排生物修复生物修复浓缩阶段浓缩阶段固态堆放固态堆放5.耕地的非农业占用耕地的非农业占用v固体废物堆放占地固体废物堆放占地v城镇建设占地城镇建设占地v防治：防治：合理利用土地资源合理利用土地资源及时处理各种废物及时处理各种废物第二节第二节 土壤环境污染土壤环境污染一、土壤污染一、土壤污染1.1.概念：概念：人类活动产生的污染物进入土壤并积累到人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。一定程度，引起土壤质量恶化的现象。
19、2.2.土壤污染的特点土壤污染的特点土壤污染物主要通过农作物和食品间接进入人体土壤污染物主要通过农作物和食品间接进入人体土壤污染的判定比较复杂土壤污染的判定比较复杂土壤污染造成的危害不易及时发觉土壤污染造成的危害不易及时发觉第二节第二节 土壤环境污染土壤环境污染二、土壤净化二、土壤净化1.1.概念：概念：分解、转移、转化，使土壤污染物的浓度降分解、转移、转化，使土壤污染物的浓度降低而消失的过程。低而消失的过程。2.2.净化作用的原因净化作用的原因微生物和土壤动物的分解转化；微生物和土壤动物的分解转化；有机无机胶体吸附、解吸、代换，改变污染物形态；有机无机胶体吸附、解吸、代换，改变污染物形态；植
20、物吸收作用。植物吸收作用。第二节第二节 土壤环境污染土壤环境污染二、土壤净化二、土壤净化3.3.影响土壤净化作用的因素影响土壤净化作用的因素土壤环境的物质组成土壤环境的物质组成如，土壤粘土矿物的种类和数量影响着土壤的比表面积，电如，土壤粘土矿物的种类和数量影响着土壤的比表面积，电荷的性质及阳离子交换量等，从而影响吸附、解吸的作用。荷的性质及阳离子交换量等，从而影响吸附、解吸的作用。土壤环境条件土壤环境条件土壤土壤pHpH、电位条件直接或间接影响污染物转化；水热条件影、电位条件直接或间接影响污染物转化；水热条件影响污染物迁移转化过程的速度与强度响污染物迁移转化过程的速度与强度第二节第二节 土壤环
21、境污染土壤环境污染二、土壤净化二、土壤净化3.3.影响土壤净化作用的因素影响土壤净化作用的因素土壤环境的物质组成土壤环境的物质组成土壤环境条件土壤环境条件土壤环境的生物学特性土壤环境的生物学特性植被与土壤生物区系的种属与数量，是土壤生物净化植被与土壤生物区系的种属与数量，是土壤生物净化的决定性因素的决定性因素人类活动的影响人类活动的影响长期施肥引起土壤酸化，降低土壤的净化性能长期施肥引起土壤酸化，降低土壤的净化性能第二节第二节 土壤环境污染土壤环境污染三、土壤污染源三、土壤污染源1.1.工业污染源工业污染源2.2.农业污染源农业污染源3.3.生物污染源生物污染源四、土壤污染物四、土壤污染物1.
22、1.有机物类有机物类2.2.重金属污染物重金属污染物3.3.放射性物质放射性物质4.4.化学肥料化学肥料5.5.致病微生物致病微生物第二节第二节 土壤环境污染土壤环境污染五、土壤污染类型五、土壤污染类型1.1.水体污染型水体污染型2.2.大气污染型大气污染型3.3.农业污染型农业污染型4.4.固体废弃物污染型固体废弃物污染型污水灌溉污水灌溉沉降沉降化学农药、化肥化学农药、化肥废渣、污泥、城市垃圾废渣、污泥、城市垃圾第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染一、重金属的来源一、重金属的来源污水灌溉污水灌溉施用化肥施用化肥农药农药固体废弃固体废弃物堆积物堆积城市化城市化矿床开发矿床开发原生
23、岩石原生岩石第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染二、重金属在土壤中的迁移转化二、重金属在土壤中的迁移转化（一）污染特征（一）污染特征1.1.不易随水移动不易随水移动2.2.不能被微生物分解不能被微生物分解3.3.在土壤中易累积在土壤中易累积4.4.在植物体内可富集转化，潜伏期长在植物体内可富集转化，潜伏期长第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染二、重金属在土壤中的迁移转化二、重金属在土壤中的迁移转化（二）存在形态（二）存在形态1.1.水溶态的水溶态的2.2.弱代换剂可代换的弱代换剂可代换的3.3.强代换剂可代换的强代换剂可代换的4.4.次生矿物中的次生矿物中的5.5.
24、原生矿物中的原生矿物中的毒性大毒性大易于被植物吸收易于被植物吸收毒性小毒性小第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染二、重金属在土壤中的迁移转化二、重金属在土壤中的迁移转化（三）土壤条件对迁移转化的影响（三）土壤条件对迁移转化的影响1.1.氧化还原条件氧化还原条件改变重金属价态，低价态化合物可溶性强，如改变重金属价态，低价态化合物可溶性强，如CrCr3+3+CrCr6+6+，增强还原条件，土壤中，增强还原条件，土壤中CrCr6+6+还原成还原成CrCr3+3+，溶于土壤溶液易于迁移。溶于土壤溶液易于迁移。第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染三、重金属在土壤中的迁移转化三
25、、重金属在土壤中的迁移转化（三）土壤条件对迁移转化的影响（三）土壤条件对迁移转化的影响1.1.氧化还原条件氧化还原条件2.2.酸碱度酸碱度pHpH升高，重金属溶解度下降，迁移变弱升高，重金属溶解度下降，迁移变弱两性化合物在两性化合物在pHpH6 6时迁移以阳离子为主；时迁移以阳离子为主；pHpH6 6时，生成氢氧化物沉淀；时，生成氢氧化物沉淀；pHpH继续升高，以阴离子继续升高，以阴离子为主，发生迁移。为主，发生迁移。土壤土壤pH对重金属吸附的影响对重金属吸附的影响AdsorptionSoil pH3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7.0PbCuZnCd第三节第三节 重金属对土壤
26、的污染重金属对土壤的污染三、重金属在土壤中的迁移转化三、重金属在土壤中的迁移转化（三）土壤条件对迁移转化的影响（三）土壤条件对迁移转化的影响1.1.氧化还原条件氧化还原条件2.2.酸碱度酸碱度3.3.土壤胶体的吸附作用土壤胶体的吸附作用离子交换吸附、共价键、配位键吸附形成沉淀离子交换吸附、共价键、配位键吸附形成沉淀有机胶体吸附容量无机胶体有机胶体吸附容量无机胶体第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染三、重金属在土壤中的迁移转化三、重金属在土壤中的迁移转化（三）土壤条件对迁移转化的影响（三）土壤条件对迁移转化的影响1.1.氧化还原条件氧化还原条件2.2.酸碱度酸碱度3.3.土壤胶体的
27、吸附作用土壤胶体的吸附作用4.4.络合螯合作用络合螯合作用重金属离子浓度较高时，以吸附交换为主；重金属离子浓重金属离子浓度较高时，以吸附交换为主；重金属离子浓度较低时，以络合螯合作用为主，迁移能力增大。度较低时，以络合螯合作用为主，迁移能力增大。第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染三、重金属在土壤中的迁移转化三、重金属在土壤中的迁移转化（三）几种重金属的迁移转化（三）几种重金属的迁移转化1.1.镉镉水溶性，易迁移、被植物吸收水溶性，易迁移、被植物吸收非水溶性，不易迁移非水溶性，不易迁移氧化还原电位增大，酸碱度下降，镉溶解度增加氧化还原电位增大，酸碱度下降，镉溶解度增加迁移途径：迁
28、移途径：随水迁移、植物吸收随水迁移、植物吸收第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染三、重金属在土壤中的迁移转化三、重金属在土壤中的迁移转化（三）几种重金属的迁移转化（三）几种重金属的迁移转化2.2.汞汞与酸根结合易溶于水，其他大都难溶于水；还原与酸根结合易溶于水，其他大都难溶于水；还原条件下，无机汞转化为甲基汞；嫌气条件下，二条件下，无机汞转化为甲基汞；嫌气条件下，二价汞还原为汞单质，挥发。价汞还原为汞单质，挥发。迁移途径：迁移途径：植物吸收、随水运动、蒸气迁出植物吸收、随水运动、蒸气迁出第三节第三节 重金属对土壤的污染重金属对土壤的污染三、重金属在土壤中的迁移转化三、重金属在土壤
29、中的迁移转化（三）几种重金属的迁移转化（三）几种重金属的迁移转化3.3.砷砷呈吸附状态，导致污染物进入土壤后，主要积累呈吸附状态，导致污染物进入土壤后，主要积累于土壤表层于土壤表层还原条件下，砷酸转化成亚砷酸，可溶性增强还原条件下，砷酸转化成亚砷酸，可溶性增强迁移途径：迁移途径：植物吸收植物吸收第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染一、化学农药对环境的污染一、化学农药对环境的污染二、主要的农药类型二、主要的农药类型三、农药在土壤中的行为三、农药在土壤中的行为v农药的产生和发展农药的产生和发展1.天然药物时代天然药物时代2.无机农药时代无机农药时代3.有机合成农药时代有机合成农药
30、时代1919世纪中期世纪中期植物杀虫植物杀虫除虫菊除虫菊鱼藤鱼藤烟草烟草无机化合物无机化合物砷酸铅砷酸铅砷酸钙砷酸钙硫酸烟碱硫酸烟碱19391939年，瑞士科学家年，瑞士科学家Paul MPaul Mllerller发明了发明了DDTDDT第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染除虫菊除虫菊鱼藤鱼藤第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染3.有机合成农药时代有机合成农药时代DDT化学结构式化学结构式DDTDDT分子的平面结构图分子的平面结构图DDTDDT的球棍结构图的球棍结构图18471847年，德国著名化学家蔡
31、德勒合成了一种有机年，德国著名化学家蔡德勒合成了一种有机氯化合物氯化合物二氯二苯基三氯乙烷。二氯二苯基三氯乙烷。蔡德勒蔡德勒第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染3.有机合成农药时代有机合成农药时代v1939年，瑞士科学家缪勒发现了年，瑞士科学家缪勒发现了DDT的杀虫作用。的杀虫作用。(1)(1)对害虫毒性很高对害虫毒性很高(2)(2)对温血动物和植物相对无害对温血动物和植物相对无害(3)(3)无刺激性，气味很小无刺激性，气味很小(4)(4)能广泛施用能广泛施用(5)(5)化学性质稳定且残效期长化学性质稳定且残效期长(6)(6)价廉且容易大量生产。价廉且容易大量生产。19401
32、940年，瑞士的嘉基公年，瑞士的嘉基公司成功地开发了司成功地开发了DDTDDT杀杀虫剂产品，从此虫剂产品，从此DDTDDT在在世界范围内得到了广泛世界范围内得到了广泛地应用。地应用。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染DDT的使用的使用在我国五十年代，曾经流传过在我国五十年代，曾经流传过这样的歌谣：要吃白米饭，只这样的歌谣：要吃白米饭，只要要“二二三（即二二三（即DDTDDT）”。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染蕾切尔蕾切尔卡卡逊(Rachel Carson)寂静的春天寂静的春天(silent spring)第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土
33、壤的污染农药的危害之一农药的危害之一深点食螨瓢虫深点食螨瓢虫对害虫的天敌和其对害虫的天敌和其它益虫、益鸟有杀它益虫、益鸟有杀伤作用，破坏了自伤作用，破坏了自然界的平衡。然界的平衡。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染农药的危害之二农药的危害之二使害虫产生了抗药性使害虫产生了抗药性产生产生抗药性抗药性疯狂繁殖疯狂繁殖“臭大姐臭大姐”盘踞青岛山头盘踞青岛山头第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染v农药的生物富集作用农药的生物富集作用Biological Biological enrichment functionenrichment function 在人体内蓄积
34、在人体内蓄积 慢性中毒作用慢性中毒作用D D TDDT第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染农药对环境的污染农药对环境的污染 大气大气 水体水体 土壤土壤农药的危害之四农药的危害之四第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染v目前，全世界已有农药品种目前，全世界已有农药品种1500多种，多种，其中常用约其中常用约500种，化学农药总产量种，化学农药总产量（以有效成分计）已经超过（以有效成分计）已经超过200万吨万吨。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染二、主要的农药类型二、主要的农药类型v分类分类按农药用途分类按农药用途分类按物理状态分类按物理状态
35、分类按化学组分分类按化学组分分类按作用方式分类按作用方式分类杀虫剂杀虫剂除莠剂除莠剂灭真菌剂灭真菌剂杀鼠剂杀鼠剂粉状粉状可溶性液体可溶性液体挥发性液体挥发性液体氨基甲酸脂氨基甲酸脂有机氯农药有机氯农药有机磷农药有机磷农药有机汞农药有机汞农药有机砷农药有机砷农药胃毒胃毒触杀触杀熏蒸熏蒸拒食拒食第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染二、主要的农药类型二、主要的农药类型1.有机氯类农药有机氯类农药v种类种类v特点特点高残留性高残留性脂溶性脂溶性禁禁 用用第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染 三氯杀螨醇三氯杀螨醇二、主要的农药类型二、主要的农药类型2.有机磷类农药有机
36、磷类农药3.根据毒性大小可分为三类：根据毒性大小可分为三类：剧毒类（对硫磷）剧毒类（对硫磷）中毒类（敌敌畏）中毒类（敌敌畏）低毒类（马拉硫磷）低毒类（马拉硫磷）对硫磷（对硫磷（1605）第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染二、主要的农药类型二、主要的农药类型3.氨基甲酸脂类农药氨基甲酸脂类农药v该类农药均具有苯基该类农药均具有苯基-N-N-烷基氨基甲酸酯的结构，烷基氨基甲酸酯的结构，它与有机磷农药一样，具有抗胆碱酯酶作用，中它与有机磷农药一样，具有抗胆碱酯酶作用，中毒症状也相同。但中毒机理有差别，是由对胆碱毒症状也相同。但中毒机理有差别，是由对胆碱酯酶分子总体的弱可逆结合的抑
37、制而引起的。在酯酶分子总体的弱可逆结合的抑制而引起的。在环境中易分解，在动物体内也能迅速代谢，而代环境中易分解，在动物体内也能迅速代谢，而代谢产物的毒性多数低于其本身毒性，因此属于低谢产物的毒性多数低于其本身毒性，因此属于低残留的农药。残留的农药。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染二、主要的农药类型二、主要的农药类型4.除草剂（除莠剂）除草剂（除莠剂）v除草剂具有选择性，只能杀伤杂草，而不伤害除草剂具有选择性，只能杀伤杂草，而不伤害作物。作物。有的是非选择性有的是非选择性的对被药剂接触到的植的对被药剂接触到的植物都可杀死，如五氯酸钠。大多数除草剂在环物都可杀死，如五氯酸钠。
38、大多数除草剂在环境中会被逐渐分解，对哺乳动物的生化过程无境中会被逐渐分解，对哺乳动物的生化过程无干扰，对人、畜毒性不大，也未发现在人畜体干扰，对人、畜毒性不大，也未发现在人畜体内有累积。内有累积。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染清除蔬菜上残留农药的方法：清除蔬菜上残留农药的方法：J 去皮法去皮法J 碱水浸泡法碱水浸泡法J 加热法加热法J 洗洁精洗涤法洗洁精洗涤法三、农药在土壤中的迁移、降解及残留三、农药在土壤中的迁移、降解及残留1.农药污染土壤的主要途径农药污染土壤的主要途径v施用于田间的各种农药大部分落入土壤中，附着施用于田间的各种农药大部分落入土壤中，附着于植物体上的
39、部分农药，也因风吹雨淋落入土壤于植物体上的部分农药，也因风吹雨淋落入土壤中，这就是造成土壤污染的主要原因。中，这就是造成土壤污染的主要原因。v使用浸种、拌种、毒谷等施药方式，或是将农药使用浸种、拌种、毒谷等施药方式，或是将农药直接撒至土壤中，造成污染的累积。直接撒至土壤中，造成污染的累积。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染三、农药在土壤中的迁移、降解及残留三、农药在土壤中的迁移、降解及残留2.农药在土壤中的残留农药在土壤中的残留v影响农药在土壤中残留的因素影响农药在土壤中残留的因素化学农药性质的影响：化学农药性质的影响：农药本身的化学性质，如挥发农药本身的化学性质，如挥发性
40、、溶解度、化学稳定性、剂型等，有机氯农药挥发性小，性、溶解度、化学稳定性、剂型等，有机氯农药挥发性小，但它们的蒸气压和土壤中残留有一定关系。而且挥发的速但它们的蒸气压和土壤中残留有一定关系。而且挥发的速度与农药的浓度、大气的相对湿度、土壤表面上方空气的度与农药的浓度、大气的相对湿度、土壤表面上方空气的运动（风速）及土壤中的温度等因素有关，一般是浓度愈运动（风速）及土壤中的温度等因素有关，一般是浓度愈大、湿度大、含水量高，风速大则挥发作用愈强。大、湿度大、含水量高，风速大则挥发作用愈强。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染2.农药在土壤中的残留农药在土壤中的残留v影响农药在土壤
41、中残留的因素影响农药在土壤中残留的因素土壤性质的影响：土壤性质的影响：农药在农药在质地粘重和有机质含量高的土壤质地粘重和有机质含量高的土壤中存留时间较长。中存留时间较长。主要是由于土壤是一个粘土矿物主要是由于土壤是一个粘土矿物-有机质的复合胶体，其吸有机质的复合胶体，其吸附性能作用可形成稳定的难溶性结合残留物。附性能作用可形成稳定的难溶性结合残留物。土壤土壤pHpH值值对有机磷农药影响比对有机氯农药更敏感。这主对有机磷农药影响比对有机氯农药更敏感。这主要是要是pHpH对土壤中农药分解速度的影响与分解的主要途径是对土壤中农药分解速度的影响与分解的主要途径是化学分解还是微生物降解有关。化学分解还是
42、微生物降解有关。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染2.农药在土壤中的残留农药在土壤中的残留v影响农药在土壤中残留的因素影响农药在土壤中残留的因素土壤性质的影响：土壤性质的影响：农药主要通过化学降解、细菌分解和挥发而消失，这些过农药主要通过化学降解、细菌分解和挥发而消失，这些过程均受程均受温度温度的影响，低温时这些过程减慢，农药失去速度的影响，低温时这些过程减慢，农药失去速度减少。减少。土壤水分土壤水分对农药残留的影响主要是因为水是极性分子，同对农药残留的影响主要是因为水是极性分子，同农药竞争吸附位置，被胶体强烈吸附，在较干燥的土壤中，农药竞争吸附位置，被胶体强烈吸附，在较干
43、燥的土壤中，与农药竞争吸附位置的水分子较少与农药竞争吸附位置的水分子较少第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染2.农药在土壤中的残留农药在土壤中的残留v残留时间与残留量残留时间与残留量半衰期：半衰期：指施入土壤中的农药因降解等原因使其浓度减指施入土壤中的农药因降解等原因使其浓度减少一半所需要的时间；少一半所需要的时间；残留期：残留期：指施入土壤中的农药因降解等原因使其浓度减指施入土壤中的农药因降解等原因使其浓度减少少75%100%所需要的时间；所需要的时间；残留量：残留量：指土壤中的农药因降解等原因含量减少而残留指土壤中的农药因降解等原因含量减少而残留在土壤中的数量，单位是在土
44、壤中的数量，单位是mgkg土壤。土壤。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化土壤对化学农药的吸附作用土壤对化学农药的吸附作用v进入土壤的化学农药通过物理吸附、化学吸附、进入土壤的化学农药通过物理吸附、化学吸附、氢键结合和配价键结合等形式吸附在土壤颗粒表氢键结合和配价键结合等形式吸附在土壤颗粒表面。面。a)a)物理吸附：土壤胶体上扩散层的阳离子通过物理吸附：土壤胶体上扩散层的阳离子通过“水水桥桥”吸附极性农药分子，如吸附极性农药分子，如第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染土壤胶体土壤胶体-3.农药在土壤中的转化农药在土壤中
45、的转化土壤对化学农药的吸附作用土壤对化学农药的吸附作用b)b)物理化学吸附：因土壤胶体带有电荷，能吸附呈物理化学吸附：因土壤胶体带有电荷，能吸附呈离子态的农药。土壤胶体除通过交换作用对农药离子态的农药。土壤胶体除通过交换作用对农药吸附外，还可借氢键将农药与胶体联系在一起，吸附外，还可借氢键将农药与胶体联系在一起，如：如：第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化土壤对化学农药的吸附作用土壤对化学农药的吸附作用a)a)物理吸附物理吸附b)b)物理化学吸附物理化学吸附第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染土壤对农药的吸附作用只是在
46、一定条件下缓土壤对农药的吸附作用只是在一定条件下缓冲解毒作用，而没有使化学农药得到降解。冲解毒作用，而没有使化学农药得到降解。3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化化学农药在土壤中的挥发和扩散化学农药在土壤中的挥发和扩散v与水分有关：与水分有关：土壤干燥时，农药不扩散，主要是土壤干燥时，农药不扩散，主要是被土体表面所吸附。随着土壤水分的增加，由于被土体表面所吸附。随着土壤水分的增加，由于水的极性大于有机农药，因此水占据了土壤矿物水的极性大于有机农药，因此水占据了土壤矿物质表面把农药从土壤表面赶走，使农药的挥发性质表面把农药从土壤表面赶走，使农药的挥发性大大增加。当土壤含水量达大大增加。当土壤
47、含水量达4 4时，扩散最快，以时，扩散最快，以后逐渐减慢。后逐渐减慢。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染扩散最强扩散最强3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化化学农药在土壤中的挥发和扩散化学农药在土壤中的挥发和扩散v农药随水的迁移形式有两种：一些在水中溶解度农药随水的迁移形式有两种：一些在水中溶解度大的农药可直接随水迁移；一些难溶性农药主要大的农药可直接随水迁移；一些难溶性农药主要附着于土壤颗粒表面进行水的机械迁移，最终进附着于土壤颗粒表面进行水的机械迁移，最终进入江河水体。入江河水体。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染3.农药在土壤中的转化农药在土壤
48、中的转化化学农药在土壤中的降解化学农药在土壤中的降解a)a)光化学降解光化学降解b)b)化学降解化学降解c)c)微生物降解微生物降解第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化化学农药在土壤中的降解化学农药在土壤中的降解a)a)光化学降解光化学降解第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染如除草剂：如除草剂：3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化化学农药在土壤中的降解化学农药在土壤中的降解a)a)光化学降解光化学降解第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染也有些农药光解后也有些农药光解后(发生光化学反应后发生光化学反
49、应后)反而使毒性更大。反而使毒性更大。如对硫磷可被光氧化为毒性更大的对氧磷如对硫磷可被光氧化为毒性更大的对氧磷(1600)，同时产，同时产生光解产物对硝基酚：生光解产物对硝基酚：3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化化学农药在土壤中的降解化学农药在土壤中的降解b)b)化学降解化学降解催化反应：催化氧化、还原、水解和异构化催化反应：催化氧化、还原、水解和异构化非催化反应：水解、氧化、异构化、离子化等作用。非催化反应：水解、氧化、异构化、离子化等作用。如有机磷酯杀虫剂的水解：如有机磷酯杀虫剂的水解：第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染3.农药在土壤中的转化农药在土壤中的转化化学
50、农药在土壤中的降解化学农药在土壤中的降解c)c)微生物降解微生物降解脱氯作用、氧化还原作用，脱烷基作用、水解作用、环裂脱氯作用、氧化还原作用，脱烷基作用、水解作用、环裂解作用等。解作用等。土壤中微生物降解作用也受到土壤的土壤中微生物降解作用也受到土壤的pHpH、有机物、湿度、有机物、湿度、温度、通气状况、代换吸附能力等因素的影响。温度、通气状况、代换吸附能力等因素的影响。第四节第四节 化学农药对土壤的污染化学农药对土壤的污染化学农药在土壤中的降解化学农药在土壤中的降解c)c)微生物降解微生物降解如杀虫剂的微生物降解如杀虫剂的微生物降解 DDT DDT的代谢主要是脱氯作用，的代谢主要是脱氯作用，