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1、第四章第四章第四章第四章土壤环境化学土壤环境化学土壤环境化学土壤环境化学一、土壤的组成一、土壤的组成 土壤是指地球陆地外表具有一定肥力且能生土壤是指地球陆地外表具有一定肥力且能生长植物的疏松表长植物的疏松表层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综协层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综协作用下构成的产作用下构成的产物。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相物。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。组成。第一节第一节 土壤的组成和性质土壤的组成和性质矿物质矿物质 90%以上以上 有机质有机质 1.010%土壤中的水分土壤中的水分及其水溶物及其水溶物包括气体包括气体 Soil soluti
2、on is defined as the soil interstitial water,its solutes and dissolved gases.孔隙中充溢空气孔隙中充溢空气porous media土壤soil气相 gases液相 liquids固相 solidSoil air、CO2、O2、N2、H2S、CH4等watersaltsSoil solutioninorganicorganicmineralsHumus及植物残体microorganisms根须根须土粒上的吸附水土粒上的吸附水土粒土粒土壤空隙土壤空隙被水饱和的土壤被水饱和的土壤排入地下水排入地下水中固、液、气相构造图自中固
3、、液、气相构造图自S. F. Manahan，1984 淋溶层：是指由于淋溶作用是物质下移所经过的土层，也可淋溶层：是指由于淋溶作用是物质下移所经过的土层，也可称过滤层，是土壤中生物最活泼的一层，有机质大部分在这一称过滤层，是土壤中生物最活泼的一层，有机质大部分在这一层。层。 淋溶淋溶leaching ：是指污染物随浸透水在土壤中沿土壤垂：是指污染物随浸透水在土壤中沿土壤垂直剖面向下的运动，是污染物在水直剖面向下的运动，是污染物在水土壤颗粒之间吸附土壤颗粒之间吸附解吸解吸或分配的一种综合行为。或分配的一种综合行为。 评价污染物淋溶性能的目的普通运用最大淋溶深度，是指土评价污染物淋溶性能的目的普
4、通运用最大淋溶深度，是指土层中污染物的残留浓度为层中污染物的残留浓度为500ppb时，污染物所能到达的最大时，污染物所能到达的最大深度。深度。 土壤的机械组成土壤的机械组成mechanical composition) ：土壤是由粗细：土壤是由粗细不等的土壤颗粒物组成的，这种粗细不等的土粒按不同比例组不等的土壤颗粒物组成的，这种粗细不等的土粒按不同比例组合称为土壤的机械组成，又称为土壤质地合称为土壤的机械组成，又称为土壤质地soil texture。瞧！颗粒大小多么不匀1 1 1 1、土壤矿物质、土壤矿物质、土壤矿物质、土壤矿物质原生矿物原生矿物原生矿物原生矿物 primary mineral
5、s primary minerals岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改动。岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改动。岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改动。岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改动。主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。土壤中土壤中土壤中土壤中1-0.001mm1-0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、
6、氧化物类、硫化物四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物 类、硅酸盐类占岩浆岩质量的类、硅酸盐类占岩浆岩质量的类、硅酸盐类占岩浆岩质量的类、硅酸盐类占岩浆岩质量的8080以上。以上。以上。以上。次生矿物次生矿物次生矿物次生矿物 secondary minerals secondary minerals由原生矿物经化学风化构成。由原生矿物经化学风化构成。由原生矿物经化学风化构成。由原生矿物经化学风化构成。化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。化学风
7、化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。分为三类：简单盐类分为三类：简单盐类分为三类：简单盐类分为三类：简单盐类原生矿物化学风化的最终产物原生矿物化学风化的最终产物原生矿物化学风化的最终产物原生矿物化学风化的最终产物 三氧化物三氧化物三氧化物三氧化物硅酸盐矿物彻底风化后的产物硅酸盐矿物彻底风化后的产物硅酸盐矿物彻底风化后的产物硅酸盐矿物彻底风化后的产物 次生铝硅酸盐类次生铝硅酸盐类次生铝硅酸盐类次生铝硅酸盐类伊利石、蒙脱石、高岭石伊利石、蒙脱石、高岭石伊利石、蒙脱石、高岭石伊利石、蒙脱石、高岭石 SiO4-4化学构造式硅氧四面体 tetrahedra中心孔
8、0.32埃Si-0.39埃公用底角氧原子硅氧四面体片 tetrahedral sheet铝氧八面体 octahedraAlO6-9化学结构式中心孔径0.58埃Al离子半径0.57埃铝氧八面体片 ctahedral sheet公用上下两层氧原子构成片同晶取代：当硅酸盐粘土矿物构成时，晶格内的组成离同晶取代：当硅酸盐粘土矿物构成时，晶格内的组成离同晶取代：当硅酸盐粘土矿物构成时，晶格内的组成离同晶取代：当硅酸盐粘土矿物构成时，晶格内的组成离子，常被另一种大小相近、电荷符号一样的离子所取代，子，常被另一种大小相近、电荷符号一样的离子所取代，子，常被另一种大小相近、电荷符号一样的离子所取代，子，常被另
9、一种大小相近、电荷符号一样的离子所取代，取代后的晶体构造并未改动。取代后的晶体构造并未改动。取代后的晶体构造并未改动。取代后的晶体构造并未改动。粒径小于2m，阳离子代换量较多，富含钾，属2：1型晶格，两晶层之间经过K离子相连，膨胀性小，可发生同晶取代，但不明显粒径小于1m，阳离子代换量极高，它所吸收的水份植物难以利用，属2：1型晶格，晶层之间主要靠弱的分子间力衔接，晶层衔接不紧，水分子易进入，极易发生同晶取代风化程度极高，粒径0.1-5.0m，膨胀性小，阳离子代换量低，属1：1型晶格，晶层之间由氢键衔接，甚为严密极少发生同晶取代构造与性质构造与性质之间的关系之间的关系高岭石 kaolinite
10、0.72nmC轴B轴铝氧八面体层硅氧四面体层6(OH)4Al4O+2(OH)4Si6O代表OH群高岭石类结晶构造表示图O3 Si2 O2 OHAl2 (OH)3硅氧片 水铝片瞧：氢键在这里结实不易发生同晶取代单位晶层内外表无外外表高岭石back蒙脱石 montmorilloniteO3 Si2 O2 OHAl2OH O2 Si2 O3硅氧片 水铝片 硅氧片 蒙脱石类结晶构造表示图back弱的分子间力极易发生同晶取代伊利石类结晶构造表示图backK+能发生同晶取代三大类次生硅酸盐矿物区别性质次生层状硅酸盐矿物蒙脱石伊利石高岭石晶架结构2:12:11:1晶层间连接键分子引力钾键氢键大小（）0.01
11、1.0（小） 0.12.0（中）0.15.0（大)形状不规则片状不规则片状六方形晶体比表面（m2/g）高 700800中 100120低 520外表面高中低内表面很高中无胀缩性高中低CEC（cmol/kg)801202040315back磷酸盐类氧化物类硫化物类硅酸盐类简单盐类三氧化物次生铝硅酸盐类伊利石高岭石蒙脱石原生矿物次生矿物土壤矿物质2 2 2 2、土壤有机质、土壤有机质、土壤有机质、土壤有机质土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称。土壤有机质：土壤中含碳有机化合物的总称。分为如下两类：分为如下两类：非腐殖质：如蛋白质、糖、有机酸等。占非腐殖质：如蛋白质、糖、有机酸等。占10%15%1
12、0%15%腐殖质：占腐殖质：占85%90%85%90%。腐殖质是地表分布最广的天然有机物，是。腐殖质是地表分布最广的天然有机物，是动植物残体在土地微生物的作用下，经过复杂的反响转化而成动植物残体在土地微生物的作用下，经过复杂的反响转化而成的暗色、无定形、难于分解、组成复杂的高分子有机物。包括：的暗色、无定形、难于分解、组成复杂的高分子有机物。包括：富里酸、胡敏酸、胡敏素。其中，富里酸溶于稀酸稀碱；胡敏富里酸、胡敏酸、胡敏素。其中，富里酸溶于稀酸稀碱；胡敏酸只溶于稀碱，不溶于稀酸；胡敏素不被碱液提取。酸只溶于稀碱，不溶于稀酸；胡敏素不被碱液提取。有机碳含量1.72=有机质含量提取方法提取方法土壤
13、或堆积物土壤或堆积物 不溶物不溶物腐黑物，胡敏素腐黑物，胡敏素用碱液提取用碱液提取不沉淀物不沉淀物富里酸富里酸可溶物可溶物用酸处置用酸处置沉淀物腐殖酸沉淀物腐殖酸重新溶入碱并参与电解质重新溶入碱并参与电解质沉淀物沉淀物(灰腐酸灰腐酸)不沉淀物不沉淀物褐腐酸褐腐酸用乙醇提取用乙醇提取 可溶物可溶物棕腐酸、棕腐酸、吉马多美朗酸吉马多美朗酸有机质测定方法：有机质测定方法：K2Cr2O7-H2SO4K2Cr2O7-H2SO4氧化法氧化法2K2Cr2O7 + 3C + 8H2SO4 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 3CO2 + 2K2Cr2O7 + 3C + 8H2SO4 2K2SO4 +
14、2Cr2(SO4)3 + 3CO2 + 8H2O8H2OK2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 K2SO4 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3Fe(SO4)3 + 7H2OCr2(SO4)3 + 3Fe(SO4)3 + 7H2O参看参看 3 3、土壤水分、土壤水分主要来源于大气降水、灌溉和地下主要来源于大气降水、灌溉和地下水，土壤水分并非纯水，实践上是水，土壤水分并非纯水，实践上是土壤中各种成分和污染物溶解构成土壤中各种成分和污染物溶解构成的溶液，即土壤溶液。的溶液，即土壤溶液。 土壤水冻结时土壤水冻结时构成的冰构成的
15、冰存在于土壤空存在于土壤空气中的水汽气中的水汽毛管水、重力毛管水、重力水、地下水水、地下水吸湿水、吸湿水、 膜状水膜状水土壤溶液的重要意义早已被人们所认识 1933年年Joffe就将土壤溶液比喻成就将土壤溶液比喻成“土体的血液土体的血液循环。循环。土壤溶液是土壤与环境间物质交换的载体，是物土壤溶液是土壤与环境间物质交换的载体，是物质迁移与运动的根底，也是植物根系获取营养质迁移与运动的根底，也是植物根系获取营养最根本的途径。由于土壤溶液与土壤固相构成最根本的途径。由于土壤溶液与土壤固相构成了一动态平衡体系，因此，土壤溶液的组成在了一动态平衡体系，因此，土壤溶液的组成在一定程度上反映了发生在土壤中
16、的各种反响。一定程度上反映了发生在土壤中的各种反响。单位体积的土壤具有的土壤颗粒外表积很大，因此具有很强的吸附力，能将周围环境中水汽分子吸附于本身外表。这种束缚在土粒外表的水分即吸湿水。当吸湿水大最大数量后，土粒已无足够力量吸附空气中活动力较强的水汽分子，只能吸持周围环境中处于液态的水分子。有这种吸着力吸持的水分使吸湿水外面的薄膜逐渐加厚，构成延续的水膜，故称为膜状水。土壤颗粒间的细小的空隙可视为毛管，土壤中薄膜水达最大后，多余的水分是由毛管力吸持在土壤的细小孔隙中，称为毛管水。毛管力随着毛管直径增大而减小。毛管力随着毛管直径增大而减小。土壤中较大直径的孔隙为非毛管孔土壤中较大直径的孔隙为非毛
17、管孔隙。假设土壤的含水量超越了土壤隙。假设土壤的含水量超越了土壤的田间持水量，多余的水分不能被的田间持水量，多余的水分不能被毛管力吸持，在重力作用下将沿着毛管力吸持，在重力作用下将沿着非毛管孔隙下渗，这部分土壤水称非毛管孔隙下渗，这部分土壤水称为重力水。为重力水。(1)主要成分：主要成分：O2、N2、CO24 4、土壤空气、土壤空气不延续土壤是多孔介质，且孔隙大小不同含量差别：由于微生物和植物活动CO2含量比空气中高，O2低于空气中的更高的湿度，水蒸气的含量比大气中高得多有复原性气体和污染物CH4、H2、H2S、NH3二二 、粒级分组与质地分组、粒级分组与质地分组机械组成机械组成Mechani
18、cal composition组组 成成我国标准我国标准 mm国际标准国际标准 mm砂粒砂粒Sand主要是原生主要是原生矿物矿物1-0.052-0.02粉粒粉粒Silt主要是次生主要是次生矿物矿物0.05-0.0050.02-0.002粘粒粘粒Clay原生与次生原生与次生矿物混合矿物混合0.0052石块 stone粗砾 gravel3.023石块石砾313粗砂 coarse sand细砂 fine sand20.20.20.02极粗砂粒 very coarse sand粗砂粒 coarse sand中砂粒 medium sand细砂粒 fine sand极细砂粒very fine sand12
19、0.510.250.50.10.250.050.1粗细砂 中细砂 细砂粒 0.510.250.50.050.02粉粒 silt0.020.002粉粒 silt0.0020.05粗粉砂 中粉砂 细粉砂 0.010.050.0050.010.0010.005粘粒 clay0.002粘粒 clay0.002粘粒 胶粒 胶体 0.0050.0010.00010.0005Al3+H+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ 3可交换阳离子是由致酸离子(H+、 Al+)和盐 基离子 (Na+、K+、Ca2+)组成的。 4 阳离子交换量cation exchange capaci
20、ty，CEC，用阳离子交换容量来表征，其大小与土壤胶体的种类、特性有关 盐基饱和度=交换性盐基总量/阳离子交换量100% 单位：cmol/l每Kg干土中所含全部阳离子的总量3 3阴离子交换吸附阴离子交换吸附1、土壤酸度soil acidity：取决于土壤中H+的存在方式 1活性酸度 soil active acidity 有效酸度，pH H+的来源，土壤溶液中氢离子浓度的直接反映 CO2H2CO3有机物质分解 有机酸土壤中矿物质氧化 无机酸施用的无机肥料中残留的无机酸大气酸沉降四、土壤的酸碱性四、土壤的酸碱性2潜性酸度潜性酸度soil potential acidity：来源于处于吸附态的：来
21、源于处于吸附态的H+、Al3+ l处于吸附态的(H+、Al3+ )不显酸性 l仅有盐基不饱和土壤才具有潜性酸度l主要来源于( Al3+ )l分类：代换性酸度和水解酸度水解性酸度普通比代换性酸度高。由于中性盐所测出的代换性酸度只是水解酸度的一部分，当土壤溶液在碱性增大时，土壤胶体上吸附的H较多地被代换出来，所以水解酸度较大。但在红壤和灰化土中，由于胶体中OH根离子中和醋酸，且对醋酸分子有吸附作用，因此水解性酸度接近于或低于代换性酸度代换性酸度：用过量的中性盐KCl、NaCl等) 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离子交换作用，而表现出来的酸度。 土壤胶体 -H+ + KCl 土壤胶体
22、 -K+ + HCl 土壤胶体 -Al3+ 3KCl 土壤胶体 -3K+ + AlCl3 AlCl3 + H2O Al(HO)3 + 3HCl 用方程式阐明Al3+是潜性酸度的主要来源水解性酸度：用强碱弱酸盐如醋酸钠淋洗土壤，溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的H+、Al3+离子代换出来，同时生成弱酸如醋酸，此时测定该弱酸的酸度。H+土壤胶体Al3+ + 4CH3COONaNa+土壤胶体 + Al(OH)3 + 4CH3COOHNa+Na+Na+3H2O3 3活性酸度与潜性酸度的关系活性酸度与潜性酸度的关系l一致平衡体系的不同表现方式l两着可以相互转化，并在一定条件下处于暂时的平衡态l潜性酸度是活
23、性酸度的贮藏 潜性酸和活性酸度的关系H+H+Ca2+H+H+H+Ca2+K+粘粒潜性酸交换性的K+H+H+活性的氢据pH值测定Ca2+H2OHCO3-从粘土淋溶游离的受淋溶吸附的吸附的Na+、Ca2+、Mg2+到达一定饱和度时，会引起交换型阳离到达一定饱和度时，会引起交换型阳离子水解作用，导致诸如子水解作用，导致诸如NaOH等出现，使土壤呈现碱性。等出现，使土壤呈现碱性。 2、土壤碱度 soil alkalinity Na+饱和度称为土壤碱化度。盐基离子CO32-和HCO3-的水解起主导作用，所以碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度成为总碱度。土壤xNa+ + yH2O + yNaOH土壤(x-y)Nay
24、H+(1)土壤溶液的缓冲性能H2CO3、H3PO4、 H4SiO4等弱酸及其盐类具有缓冲性能。 两性物质，如：氨基酸，胡敏酸3 3、土壤的缓冲性能、土壤的缓冲性能 soil buffering capacity soil buffering capacity (2) 土壤胶体的缓冲作用土壤胶体的缓冲作用胶体吸附：(H+、Al3+)、盐基离子M a. 对于酸：土壤胶体 M + HCl 土壤胶体 H + MCl b.对于碱：土壤胶体 H + MOH 土壤胶体 M + H2O c. pH5.5时，产生Al(OH)3沉淀，失去缓冲才干土壤缓冲才干的大小顺序：土壤缓冲才干的大小顺序：腐殖质土腐殖质土 粘
25、土粘土 砂土砂土土壤胶体吸附各种离子盐土壤胶体吸附各种离子盐基离子和氢离子分别对酸基离子和氢离子分别对酸和碱起缓冲作用和碱起缓冲作用OH-由R.K.Schofield 提出的模型条件：pH3的有机化合物如TCDD，PCBs，酞酸酯类，PAHs容易被土壤或植物根部吸附，不易被植物吸收。具有中等logKow0.53的有机化合物BTEX，卤代烃类，芳香族化合物，许多农药等容易被植物吸收，并且传输到地上部分。传输速率取决于植株蒸腾速率和分子及其极性大小。水溶性有机质， logKow0.5，不会充分吸着到根上，而易经过植物膜转移至植物体内。 2、植物被吸收，植物可以经过木质化作用在植物新的组织构造中贮藏
26、它们及其碎片，或者经过挥发、代谢和矿化作用转化为CO2和H2O。 “绿色肝脏：外来物质被植物吸收到体内后，通常代谢过程阅历三个阶段：转化transformation，结合conjugation和隔离compartmentation。在这些阶段中的参与酶与哺乳动物肝脏的酶具有很多共性，因此植物被称为“绿色肝脏，它们是一些环境污染物在地球上的汇sink。 在植物体内的解毒过程中，外来物质经过转运作用经在植物体内的解毒过程中，外来物质经过转运作用经过细胞膜到达植物体内，其中细胞色素过细胞膜到达植物体内，其中细胞色素P450混合功能氧化混合功能氧化酶和谷光甘肽硫转移酶对外来物质的转化、结合过程起着酶和
27、谷光甘肽硫转移酶对外来物质的转化、结合过程起着重要的作用，最后将外来物质构成为细胞壁物质或者被隔重要的作用，最后将外来物质构成为细胞壁物质或者被隔分开。分开。 参与植物代谢外来物质的酶主要有：细胞色素参与植物代谢外来物质的酶主要有：细胞色素P450，过氧化酶，加氧酶，谷胱甘肽硫转移酶，过氧化酶，加氧酶，谷胱甘肽硫转移酶， O糖苷转糖苷转移酶等。移酶等。 可以直接降解有机污染物的酶主要有：脱卤酶，硝基可以直接降解有机污染物的酶主要有：脱卤酶，硝基复原酶，过氧化物酶，漆酶和腈水解酶。复原酶，过氧化物酶，漆酶和腈水解酶。污染物进入植物体内后有两种结果：a. 停留在植物细胞膜外b. 进入细胞质4、影响
28、传输的要素 a.植物的种类 b.土壤的种类 c.重金属的形状 d.重金属在植物体内的迁移才干3、传播方式：被动传输：浓度差引起，由高浓度向低浓度。自动传输：需求能量，由低浓度向高浓度。5、两种机制1限制金属离子的跨膜吸收 根系变性包括：改动化学性状和限制跨膜作用阻截在细胞壁外细胞壁对金属有固定作用2在细胞质内作用 对酶的作用络合机制：MT,类MT；植物络合素；金属结合肽第三节第三节 土壤中农药的迁移转化土壤中农药的迁移转化一、土壤中农药迁移的根本特征主要经过分散、质体流动和吸附分配来完成。在前两者的过程中，农药迁移可以以蒸汽或非蒸汽的方式进展。1 1、分散、分散DiffusionDiffusi
29、on是一种热运动，符合Fick定律。由于土壤系统的复杂性，要运用阅历公式。1Fick第一定律均质稳态理想条件下 Js=-Ds(dc/dx) Js 分散通量 molm-2s-1或kg m-2s-1 Ds 有效分散系数 m2s-1 dc/dx 浓度梯度2土壤系统的复杂性a.分散物质常被土壤吸附 b.分散才干取决于土壤特性c.分散方式有蒸汽和非蒸汽 d.浓度3影响农药在土壤中分散的要素 a.土壤湿度水分含量水含量在420%，以气态分散占50%以上；超越30%时，主要以非气态方式分散。 b.吸附 c.紧实度 d.温度 e.气流速度 f.农药种类2 2、质体流动、质体流动水和土壤颗粒在外力作用下发生整体
30、挪动。影响质体流动最重要 的是农药与土壤之间的吸附。3、吸附分配以非离子型有机农药为例，其主要由分配作用决议 1特点： a.吸附等温线呈线性 b.不存在竞争吸附 c.其分配系数才干随溶解度变化发生规律性变化。 d.土壤湿度显著影响农药的分配过程P227,Para.1分配分配(Partition): 主要主要是指有机化合物尤其是指有机化合物尤其是非离子性有机化合物是非离子性有机化合物经过溶解作用分配到经过溶解作用分配到土壤有机质、水生生物土壤有机质、水生生物脂肪即以植物有机质中脂肪即以植物有机质中去，经过一定时间到达去，经过一定时间到达分配平衡的过程。分配平衡的过程。吸附吸附(Sorption)
31、: 在两相中主要是固液两相某种化学物质在液在两相中主要是固液两相某种化学物质在液相中的浓度下降而在固相中的浓度上升的景象。这是一种表观吸相中的浓度下降而在固相中的浓度上升的景象。这是一种表观吸附景象，包括使得液相中溶质转入固相的一切反响，如物理吸附附景象，包括使得液相中溶质转入固相的一切反响，如物理吸附和化学吸附、分配、沉淀、络合、水解以及共沉淀等化学反响。和化学吸附、分配、沉淀、络合、水解以及共沉淀等化学反响。吸附吸附(adsorption):主主要是指有机物质在固要是指有机物质在固相上的外表景象，它相上的外表景象，它包括物理化学范畴内包括物理化学范畴内的物理吸附和化学吸的物理吸附和化学吸附
32、，是土壤矿物外表附，是土壤矿物外表的电荷和各种化学键的电荷和各种化学键力作用的结果。力作用的结果。 对于有机化合物而言，分配(partition)和吸附(adsorption)是最重要的两类吸附(sorption)反响。 有机化合物的吸附(sorption)中，存在两种主要机理：一是分配作用，即在水溶液中，土壤有机质对有机化合物的溶解作用；二是吸附作用(adsorption)，即在非有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的外表吸附作用，或干土壤矿物质对有机化合物的外表吸附作用。分配作用和吸附作用分配作用和吸附作用(adsorption)的比较的比较 (1)作用力作用力partition:主要经过分
33、子力，将溶质分配到土壤或堆积物的有机质中去，主要经过分子力，将溶质分配到土壤或堆积物的有机质中去，这过程非常类似于有机化合物分配到水相和有机溶剂相中去。这过程非常类似于有机化合物分配到水相和有机溶剂相中去。adsorption：物理吸附物理吸附范德华力；范德华力；化学吸附化学吸附各种化学键力，如氢键、配位键、各种化学键力，如氢键、配位键、键等。键等。(2)吸附热吸附热partition：放出高吸附热放出高吸附热adsorption放出的反响热放出的反响热较少较少(3)吸附等温线吸附等温线(isotherm) partition：线性线性Linear adsorption: 非线性非线性Nonl
34、inear，是，是L、F型等温线型等温线 线性等温线：线性等温线：G=kC 其中，其中，G吸附量，吸附量，C液相浓度，液相浓度，k分配系数分配系数 Freundlich: G=kC1/n n=1时线性时线性 Langmuir: G=G/(A+C) (取倒数，得到直线取倒数，得到直线(4)吸附竞争性吸附竞争性partition :不存在竞争吸附。由于分不存在竞争吸附。由于分配作用实践上是种溶解作配作用实践上是种溶解作用，只与溶解度有关，与用，只与溶解度有关，与外表吸附位无关。外表吸附位无关。adsorption: 存在竞争吸附，对吸附位存在竞争吸附，对吸附位发生竞争发生竞争 双态模型双态模型Du
35、al model)Dual model) 邢宝山和Joseph J.Pignatello或其他协作者在系列研讨中发现：吸附等温线普遍呈现非线性，并可发生在几个不同浓度数量级；即使完全去除了矿物组分后也并不影响其吸附等温线的非线性；两种以上溶质共存时，溶质间表现有竞争吸附，如溶质的构造类似竞争景象更强，等等 为了解释这些景象，提出了土壤有机质的双态模型他们以为土壤有机质是一种橡胶质和玻璃质的混合体如图。橡胶质态起溶解位点的作用，类似于传统的分配模型；而玻璃质态那么具有两种位点，一为溶解位点，另一是孔隙填充位点。橡胶质和玻璃质这两种质态在一定温度下可以相互转化，这就是双态模型。 溶解位点是热动力学
36、位点，其能量好似在溶液中呈均匀分布；孔隙是一些纳米级大小的空间，其边境是由土壤有机质大分子构成呈现不规那么的外表。这些孔隙在尺寸、数量、空间和静电特征等性质上都有限制，因此存在发生竞争吸附的能够性。 双态模型指出起浓缩位点作用的孔隙的存在，这些孔隙对认识有机化合物的吸附机制和迁移很有意义。吸附等温线的非线性和多溶质竞争吸附作用都与SOM的组分有关。此种模型的想象对研讨土壤体系中的复合污染以及污染物在土壤中的耐久性问题都将产生积极的学术参考价值。1 1、有机氯农药、有机氯农药 a.a.化学性质稳定化学性质稳定b.b.耐久性高耐久性高 c.c.高亲脂性，易经过食物链放大。高亲脂性，易经过食物链放大
37、。 南方高温情况下，水田里南方高温情况下，水田里DDT降解快于北方。降解快于北方。 (2)林丹林丹-六六六六六六(ClC6H4)2CHCCl3(ClC6H4)2C=CCl2(ClC6H4)2C=OClC6H4C6H4Cl氧化产物氧化产物(ClC6H4)2CCCl2O氧化产物氧化产物二、典型农药在土壤中的转化二、典型农药在土壤中的转化(1) DDT2、有机磷农药多为磷酸的酯类和酰胺类化合物(1)命名和构造(2)特点特点易降解易降解毒性大毒性大A磷酸B磷酸脂C硫代磷酸脂D膦酸脂E硫代膦酸脂类F膦酰胺G磷代膦酰胺P231表表412构造式构造式记几个算几个记几个算几个(3)降解途径a.吸附催化水解吸附
38、催化水解 ：有机磷农药在土壤中降解的自动途径：有机磷农药在土壤中降解的自动途径 马拉硫磷吸附催化水解马拉硫磷吸附催化水解 (3)降解途径b.光解光解辛硫磷辛硫磷感光异构体特普一硫代特普辛氧磷c.生物降解生物降解(CH3O)2PSH + HOCHCOOC2H5CH2COOC2H5PSCHCOOC2H5CH2COOC2H5(CH3O)2PSCHCOOC2H5CH2COOC2H5SSS(CH3O)2PSCHCOOOHCH2COOC2H5S(CH3O)2PSCHCOOHCH2COOHSCH3OOHH2O绿色木霉3、氨基甲酸酯类农药(1)构造(2)呋喃丹 水解去甲基(2)涕灭威涕灭威 亚砜亚砜砜砜4、拟除虫菊脂、拟除虫菊脂5、除草剂、除草剂阿特拉津阿特拉津Atrazine)
