第六章土壤中有機

第六章土壤中有機第一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第六章土壤中有機污染物與環(huán)境質(zhì)量第二課有機污染物的土壤環(huán)境行為第二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五一般說來，土壤對外源性人工合成化合物質(zhì)均具有自凈能力，但是不同結構的化學物質(zhì)在土壤中的降解歷程卻有很大的差異，一些有機物在土壤中可能還出現(xiàn)特異性反應，生成了比母體化合物毒性更大的產(chǎn)物和具有潛在危險性的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。第三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五一有機污染物在土壤中的吸附與遷移二有機污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化三土壤中農(nóng)藥的結合殘留第四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五（一）吸附1吸附行為的描述吸附作用是有機污染物與土壤固相之間相互作用的主要過程，直接或間接性影響。其他過程第五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五農(nóng)藥在土壤中的吸附作用通常用吸附等溫式表示，常見的有直線型（C-型），（L-型），（F-型）高親和力型H-型和S-型它依賴于吸附質(zhì)和吸附劑的性質(zhì)及其環(huán)境條件。第六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五吸附機理就土壤本身而言，對有機污染物的吸附實際上是由土壤中的土壤礦物組分和土壤有機質(zhì)兩部分共同作用的結果。近年來的研究表明，與土壤有機質(zhì)相比，土壤中礦物組分對有機污染物的吸附是次要的，而且這種吸附多是以物理吸附為主，在動力學上符合線性等溫吸附模型。因此，土壤吸附有機污染物機理的研究主要是從土壤有機質(zhì)的角度進行的。第八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五（1）線性分配模型（2）非線性分配模型（3）雙模式吸附模型（4）三段元反應模型第九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五揮發(fā)有機污染物在土壤中的揮發(fā)作用是指該物質(zhì)以分子擴散形式從土壤中逸入大氣中的現(xiàn)象。對農(nóng)藥而言揮發(fā)作用可產(chǎn)生與農(nóng)藥的生產(chǎn)、儲存和使用等各個階段中，各種農(nóng)藥通過揮發(fā)作用損失的數(shù)量占農(nóng)藥使用量的百分之幾到一半以上不等第十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五農(nóng)藥的危害總的來說就兩方面，一對環(huán)境的危害，二對人體的危害對人體而言，：急性中毒、慢性危害和“三致”危害三致危害：致癌、致畸、致突變第十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五2011年1-11月,全國農(nóng)藥行業(yè)累計完成現(xiàn)價工業(yè)總產(chǎn)值1831.1億元,同比增長27.0%,完成現(xiàn)價銷售產(chǎn)值1625.7億元,同比增長28.3%,其中生物源農(nóng)藥銷售產(chǎn)值占農(nóng)藥總銷售額的11.1%,居世界前列。---★文章來源：中國農(nóng)化招商網(wǎng)【1988.TV】→http://www.1988.tv/news/12181第十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五將來同學們朝這方面發(fā)展的話將會大有作為啊。第十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五在水體中，有機污染物的揮發(fā)取決于其化學與物理作用、有機物與懸濁物和沉積物的相互作用、水體的物理性質(zhì)以及-氣界面的性質(zhì)。氣體在水中的溶解度可以通過亨利定律來表示：亨利定律，描述的是揮發(fā)趨勢，而揮發(fā)速率以揮發(fā)力學的半衰期來表示。為什么具有較高蒸汽壓的農(nóng)藥在水中具有較高揮發(fā)性，而進入土壤后卻很少有揮發(fā)性？第十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五農(nóng)藥從土壤中的揮發(fā)速率除了與本身的理化性質(zhì)如蒸汽壓、水溶解度有關外，還與土壤的含水量、土壤對農(nóng)藥的吸附作用有關，通常可用下式來表示：式中，值越小表示農(nóng)藥的揮發(fā)性越強，越易從土壤表面向大氣揮發(fā)；反之亦然。從式中可以看出土壤吸附系數(shù)Kd越大，Vsw/a值也越大，農(nóng)藥也就越不易從土壤中揮發(fā)了。第十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五移動性有機污染物的移動性是指土壤中有機物隨水分運動的可遷移程度。對于有機農(nóng)藥，研究其在土壤中的移動性對于預測農(nóng)藥對水資源，尤其是地下水資源的污染影響具有重要作用。第十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五水分運動方向

1土壤垂直剖面向下的運動（淋溶）2沿土壤水平方向的運動（徑流）

研究方法

1土壤薄層層析法2淋溶法第十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五二有機污染物在土壤中的轉(zhuǎn)化有機污染物的轉(zhuǎn)化行為1生物降解2非生物降解1》化學水解2》光解第十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五水解水解是化合物與水分之間發(fā)生相互作用的過程，由于土壤體系含有水分，因而水解是有機污染物在土壤中的重要轉(zhuǎn)化途徑。第十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五水解作用改變了有機污染物的結構。一般情況下，水解可導致產(chǎn)物的毒性降低，但也有例外，例如2,4-D酯類的水解就生成了毒性更大的2,4-D酸。水解產(chǎn)物揮發(fā)性可能與母體化合物不同，與ph有關的離子化水解產(chǎn)物可能沒有揮發(fā)性，而且一般比母體更易于生物降解。第二十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五農(nóng)藥等有機污染物的水解速率主要取決于其本身的化學結構和土壤水的ph、溫度、離子強度及其他化合物的存在與否。通常水解作用隨溫度增加而增加，而ph與溶液中其他離子的存在對水解反應速率的影響具有雙重性。第二十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機污染物在土壤表面的光解是指吸附與土壤表面的污染物分子再光的作用下，將光能直接或間接轉(zhuǎn)移到分子鍵上，使分子變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)而裂解或轉(zhuǎn)化的過程，是有機污染物在土壤環(huán)境中消失的重要途徑。相比較而言，農(nóng)藥在土壤表面的光解速度要比在溶液中慢得多？為什么呢？第二十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五光線在土壤中的迅速衰減可能是農(nóng)藥在土壤中光解速度減慢的重要原因；而土壤顆粒吸附農(nóng)藥分子后發(fā)生內(nèi)部濾光現(xiàn)象，可能是農(nóng)藥在土壤中光解速度減慢的另一重要原因。有機物在高含C、Fe的粉煤灰上光解速度明顯減慢？為什么呢？第二十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五可能是由于分散、多空和黑色的粉煤灰提供了一個內(nèi)部濾光層，保護了吸附態(tài)化學品不發(fā)生光解。此為，土壤中可能存在的光猝滅物質(zhì)可猝滅光活化的農(nóng)藥分子，從而減慢農(nóng)藥的光解速率。從以上分析中我們可以得出影響光解的因素為？第二十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五土壤組分與性質(zhì)土壤水分含量共存物質(zhì)的猝滅和敏化作用第二十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五光解類型1》光氧化2》光還原3》光水解4》分子重排5》光異構化第二十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五生物降解生物降解就是通過生物的作用將有機污染物分解為小分子化合物的過程。參與降解的生物類型包括各種微生物、高等植物和動物，其中微生物降解是最重要的。為什么呢？第二十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五微生物具有氧化還原作用、脫羧作用、脫氮作用、水解作用和脫水作用等各種化學作用能力，對能量的利用要比高等生物體有效；微生物具有高速度的繁殖和遺傳的變異性，使它的酶體系能夠以最快的速度適應外界環(huán)境變化；雖然微生物、高等植物和動物均能夠代謝和降解許多有機污染物，尤其是人工合成的有機化合物，但是對于一些人工合成的有機污染物，微生物卻比高等植物和動物具有將大多數(shù)有機化合物降解為無機物質(zhì)（、O和礦物質(zhì)）的潛力，或者說，微生物是有機化合物生物降解中的第一因素。所以，通常提到生物降解即指微生物降解。第二十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五微生物代謝有機物的方式土壤中微生物以多種方式代謝農(nóng)藥，見表6-4A酶促方式1不以農(nóng)藥為能源的代謝（i）通過光譜的酶（水解酶、氧化酶等）進行作用（a）農(nóng)藥作為底物（b）農(nóng)藥作為電子受體或供體（ii）共代謝2分解代謝：以農(nóng)藥作為能源的代謝。多發(fā)生在農(nóng)藥濃度較高且農(nóng)藥的化學結構適合于微生物降解及作為微生物的碳源被利用時3解毒代謝：是微生物抵御外界不良環(huán)境的一種抗性機制B非酶方式1以兩種方式促進光化學反應的進行（i)微生物的代謝物作為光敏物吸收光能并傳遞給農(nóng)藥分子（ii）微生物的代謝物作為電子受體或供體2通過改變PH發(fā)生作用3通過產(chǎn)生輔助因子促進其他反應的進行

第二十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五而且這種代謝受環(huán)境條件的影響，因為環(huán)境條件將影響微生物的生理狀況。因此，就同一種微生物和同一種有機污染物而言，不同的環(huán)境條件下可能有不同的代謝方式第三十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五研究表明，在微生物降解烴類和農(nóng)藥等有機物的過程中，微生物的共代謝降解方式起著重要的作用，其突出作用是在有機物濃度非常低時，微生物也能對其進行降解。所謂共代謝降解，是指微生物的生長機制和非生長機制共酶，或是在污染物完全被氧化成和水的過程有許多酶和微生物的參與。生長基質(zhì)是可以被微生物利用作為唯一碳源和能源的物質(zhì)。生長基質(zhì)和非生長機制共酶，是指有些有機污染物（非生長基質(zhì)）不能作為微生物的唯一碳源和能源，其降解并不導致微生物的生長和能源的產(chǎn)生，它們只是在微生物利用生長機制時，被微生物產(chǎn)生的酶降解或轉(zhuǎn)化為不完全的氧化產(chǎn)物，這種不完全氧化產(chǎn)物可以被別的微生物利用并徹底降解。第三十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五微生物代謝有機物的途徑氧化還原水解合成第三十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五影響有機污染物生物降解的環(huán)境因素

土壤類型和性質(zhì)土壤水分和溫度老化作用第三十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五三土壤中農(nóng)藥的結合殘留（一）土壤結合態(tài)農(nóng)藥殘留的概念（二）某些常用農(nóng)藥的結合殘留量（三）農(nóng)藥結合殘留的特征第三十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五結合殘留又稱不可萃取性殘留。最早定義的是美國生物學研究所的學者他們認為用非極性和極性溶劑提取后仍存在與腐殖質(zhì)（胡敏酸、富啡酸、和胡敏素）中不可提取的、化學上也不可鑒定的農(nóng)藥殘留稱之為結合殘留。第三十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五接下來隨著研究的深入和測試技術的提高，上述定義暴露出很大的局限性，它只說明了殘留農(nóng)藥與土壤腐殖質(zhì)部分的結合作用，而忽略了土壤礦質(zhì)組分對殘留物的結合作用，也沒用準確表達土壤結合殘留含義。第三十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五加拿大研究學者提出農(nóng)藥的結合殘留是源于農(nóng)藥的使用、不能為農(nóng)藥的殘留分析通常所使用的萃取方法所萃取的、存在于環(huán)境樣品中的化學物質(zhì)該定義的不足之處是沒有限定常規(guī)的農(nóng)藥殘留分析的內(nèi)涵國際原子能利用委員會于1982確定“用甲醇連續(xù)萃取24h后仍殘存于樣品中的農(nóng)藥殘留物為結合殘留第三十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五1）結合殘留物與農(nóng)藥品種有關，對土壤中農(nóng)藥結合殘留的研究表明，氯代烴在土壤中只形成少量的結合殘留，而苯酚類、苯胺類及其衍生物具有較高的結合殘留。2）結合點位主要為腐殖質(zhì)，土壤結合農(nóng)藥殘留主要是農(nóng)藥機器降解產(chǎn)物與土壤腐殖質(zhì)相結合。3）微生物對其有降解作用，土壤微生物可以將土壤中結合殘留態(tài)農(nóng)藥釋放出來，并將其降解。4）結合殘留可降解農(nóng)藥的有效性和毒性，農(nóng)藥在土壤中呈結合狀態(tài)對生物的毒性降低，植物對土壤中結合殘留態(tài)農(nóng)藥的利用率也比較低。第三十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第三十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第四十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第四十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第四十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第四十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五第四十五頁，共五十五頁，編