第六章土壤中有机
第六章土壤污染监测
第六章土壤污染监测土壤污染监测是指对环境中的土壤进行分析、检测、监控、评价和预测，以及对土壤污染问题进行调查和研究。
土壤污染监测的目的是保护环境和人类健康，防止土壤污染对环境和人类健康造成危害。
在土壤污染监测中，应选取具有代表性的样点，根据监测对象和目的，选择不同的监测方法和技术，进行土壤污染的定性与定量分析。
主要监测指标包括土壤pH值、有机质、总氮、总磷、重金属等。
下面介绍一些常见的土壤污染监测方法。
1. pH值监测土壤pH值对土壤中的化学物质有一定的影响，pH值越低则土壤酸性越强，一些重金属元素的溶解度会增加，会导致土壤污染。
常见的监测方法有玻璃电极法、指示剂法和pH试纸法。
2. 有机质监测有机质是土壤中重要的营养物质，可以提高土壤的肥力和水分保持能力。
但过多的有机质也会导致土壤污染。
常见的监测方法有重量法、色度法等。
3. 总氮、总磷监测总氮、总磷是土壤中营养盐的主要成分，也是水体富营养化的主要原因之一。
过多的总氮、总磷会对环境造成污染。
常见的监测方法有紫外分光光度法、色度法、高效液相色谱法等。
4. 重金属监测重金属是土壤中常见的微量元素，一些重金属如铅、镉、铬、汞等对人体健康和环境都有一定的危害。
常见的监测方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。
5. 污染物的化学分析和生物毒性检测根据具体情况，也可以选择化学分析和生物毒性检测方法来监测土壤污染。
化学分析主要是通过样品化学成分的分析来确定样品是否受到了污染。
生物毒性检测是对污染物的生物毒性进行分析和测定。
总的来说，土壤污染监测是保护环境和人类健康的重要手段之一。
只有通过科学的监测方法和技术，才能全面了解土壤中的污染情况，及时采取措施进行治理和修复。
自然地理学 第六章 土壤
四、土壤物质
• 土壤是由固相（矿物质、有机质）、液相（土壤 水分）、气相（土壤空气）等三相物质组成的， 它们之间是相互联系、相互转化、相互作用的有 机整体
（一）土壤矿物质
1. 原生矿物：土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程 度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原来的 化学组成和结晶构造均未改变。 2. 次生矿物： 次生矿物是由原生矿物经风化后重新形 成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变，而不同 于原来的原生矿物。
• 土壤有机质在土壤肥力中的作用
1. 土壤有机质是植物养料的源泉 2. 土壤有机质具有离子代换作用、络合作用和缓冲 作用 3. 土壤有机质能改善土壤物理性质 4. 土壤有机质是植物生长激素
（三）土壤水分
• 土壤水分（Soil moisture）是土壤的重要组成成分之 一。它不仅是植被生活不可缺少的生存因子，而且它 和可溶性盐构成土壤溶液，成为向植物供给养分的介 质。 1. 土壤水分的来源及其耗损 土壤水分主要来自大气 降水、灌溉水、地下水。此外，水汽的凝结也会增加 土壤水分的含量，但这种水分含量很少，不占重要地 位。土壤水分的消耗主要有土壤蒸发、植物吸收和蒸 腾，水分渗漏和径流损失等，其中地面蒸发和水分渗 漏最为重要。
式中П代表土壤；К代表气候；О代表生物；Г代表岩石；Р代表地形；Т 代表时间。
• 本世纪40年代美国土壤学者詹尼（H.Jenny）提出与道 库恰耶夫相似的函数关系式： s =f (cl,o,r,p,t…)
式中s代表土壤；cl代表气候；o代表生物；r代表地形；P代表母质；t 代表时间；点号代表尚未确定的其他因素。
(2)有机胶体：包括腐殖质、有机酸、蛋白质及其衍生物 等大分子有机化合物。
【学习】第六章土壤胶体与土壤保肥供肥性一节-新
举 例：
-1
-1
-1
-1
Al+3
Si
Si
Al
-1
-1
-1 -1
-1
-1 -1
-1
-1
图 6-4
整同理pp晶t 代换过程
代换条件
中心离子 大小相近
电性相同(电价不同） 改变了化学组成， 代换结果 不破坏晶形构造。 产生的电荷：永久电荷
整理ppt
（3）矿物晶格断键
矿物在风化破碎的过程中，化学价 健断裂，其晶格边缘的离子，有一部分 未被中和，这就产生了剩余价键，它以 负电荷居多。
在土壤中，直径小于2微米（或1微米）的固 体土粒为土壤胶体。
土壤胶体是土壤中最细小、最活跃、高度分 散的部分，它的组成和性质对土壤结构，酸碱性、 吸附性等理化性状及保肥供肥性均有很大影响。
整理ppt
（二）土壤 胶体种类
土壤胶体按其成分和来源可分为无机胶体、有机 胶体和有机无机复合体。
1、无机胶体（矿质胶体）
整理ppt
（1）晶层是由一层硅氧片和一层铝氧片重叠而 成，故称为1：1型矿物。
（2）晶架内部没有或极少同晶代换，故吸附阳 离子 能力小，保肥性较弱，一般阳离子代换量 只有3-15cmol.Kg-1。
（3）当晶架重叠时，晶层一面全是OH，另一 面全是O， 晶层间通过氢键联接，使晶层间距离固 定而不易膨胀，因而水分子和养分离子很难进入晶 层之间。
二层硅氧片与一 层铝氧片重叠 而成。即1：1 型铝氧片上再 倒置一层硅氧 片与之重叠， 又称三片型。
（3）胀缩性大，吸湿能力强。因为它的晶层上 下两面都是氧原子，通过氧键联接力很弱，水分子 和养分离子易于进入晶层之间，使晶体膨胀。 （4）矿物外形呈片状，有巨大的内外表面积，比 表面积为700-800m2/g。这就使含蒙脱石类矿物 多的土壤，其粘结性、粘着性、可塑性都很强，对 耕作不利。蒙脱石类在东北的黑钙土和华北的栗钙 土中含量较多，华北地区的褐土和西北地区的灰褐 土中也含有蒙脱石。
土壤中的有机质
土壤中的有机质
关于土壤中有机质的研究，如今已经受到了学界的广泛关注。
土壤有机质具有保护土壤肥力、促进土壤微生物多样性，维护土壤环境平衡、改善土壤水土流失及水土保持功能的重要作用。
土壤有机质实际上是指土壤中含有有机化合物的有机物质，主要包括各种有机酸、蛋白质、生物多糖、树脂酸等有机物。
一般来说，土壤有机质含量越高，就表明土壤肥力质量越好，土壤水分保持能力越强。
此外，土壤有机质还具有抵御土壤侵蚀、改善土壤的保水能力、影响病虫害发生、促进农作物生长，这些因素都是农田最终效益表现的重要决定因素。
总的来说，土壤中的有机质对土壤的环境功能和农业生产力的影响是重要的，因此保护土壤并确保土壤中有足够的有机质是维护土壤环境的重要措施。
第六章 土壤分类
土壤中有机质的作用
土壤中有机质的作用土壤中的有机质是指各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质。
它包括土壤中各种动、植物残体，微生物体及其分解和合成的各种有机物质。
研究表明，土壤中的有机质从2%降低到1.5%，土壤的保肥能力将下降14%。
土壤中有机质从1%升到3%，土壤的保水能力增加6倍。
同样的如：土壤板结，酸化等问题很大一部分原因就是有机质的极度缺乏！单就这一点我们可以看出有机质的重要性了。
1、有机质为植物提供营养有机质中含有大量的植物营养元素，如大元素N、P、K及中微量元素Ca、Mg、S、Fe等重要元素。
有机质经矿质化过程释放大量的营养元素为植物生长提供养分；腐殖化过程合成腐殖质，保存了养分，腐殖质又经矿质化过程再度释放养分，从而保证植物生长全过程的养分需求。
有机质矿质化过程分解产生的CO2是植物碳素营养的重要来源，据估计，有机质的分解及微生物和根系呼吸作用产生的CO2，每年可达135亿t，大致相当于陆地植物的需要量。
由此可见，土壤有机质的矿质化过程产生的CO2既是大气中CO2的重要来源，也是植物光合和作用的重要碳源。
土壤有机质还是土壤N、P最重要的营养库，是植物速效性N、P的主要来源。
土壤全N的92%-98%都是储藏在土壤中的有机N中的。
据研究，植物吸收的氮素有50%-70%来自土壤。
土壤有机质中有机态P的含量一般占土壤全磷的20%-50%，随着有机质的分解而释放出速效磷，供给植物营养。
在大多数非石灰性土壤中，有机质中有机硫占全硫的75%-95%，随着有机质的矿质化过程而释放，被植物吸收利用。
2、有机质促进植物对其它营养元素的吸收，从而起到很好的保肥的作用。
有机质在分解转化过程中，产生的有机酸和腐殖酸对矿物部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于植物对养分的更有效化吸收。
一些与有机酸鏊合的金属离子可以保留在土壤溶液中，不致沉淀而影响其有效性。
腐殖质与铁形成的某些化合物，在酸性或碱性土壤中对植物及微生物是有效的。
土壤学第六章
二郎山
ห้องสมุดไป่ตู้
泥巴山
天全
泸淀 荥经
汉源
年均温（℃） 15.1
15.4
15.2
17.9
年降雨量(mm) 1735.5 639.8 1237.8 730.8
阴坡：冷、湿；
阳坡：干、热
二郎山东坡
二郎山西坡
泥巴山北坡
泥巴山南坡
（1）地形支配着地表径流，影响水分的重新分配， 很大程度上决定着地下水的活动情况。
① 较高的地形部位，土壤中的物质易遭淋失； ② 地形低洼处，土壤中的物质不易淋溶，腐殖质
（二）土壤的系统发育
土壤系统发育指土壤发生类型在漫长地质时期 内的发生和发展过程。
土壤既是一个独立的历史自然体，同时也是整
个地表的一个自然要素。它是独立的而不是孤立的， 它与其它历史自然体一样，具有自已特殊的发生规 律，但这种发展不是孤立地进行的，而是与周围的
外在环境条件相互发生作用，辩证地发展着。
随着河谷地形的演化，在不同地形部位上， 可构成水成土(河漫滩)→ 半水成土(低级阶地) → 地带性土(高级阶地)的发生系列
（五）时间 1.土壤年龄
土壤年龄是指土壤发生发育时间的长短， 通常把土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄。 （1）绝对年龄
指该土壤在当地新鲜风化层或新母质上开始发 育时算起迄今所经历的时间，通常用年表示； （2）相对年龄
由东北往华南的森林植被和土壤的分布依次为：针 叶林(棕色针叶林土)→针阔混交林(暗棕壤)→落叶阔叶林 (棕壤)→落叶常绿阔叶林(黄棕壤)→常绿阔叶林(红壤、黄 壤、赤红壤)→雨林、季雨林(砖红壤)。
2.土壤动物在成土过程中的作用 （1）参与了土壤腐殖质的形成和养分的转化。
（2）动物的活动可疏松土壤，促进团聚结构的形成。 （3）土壤动物种类的组成和数量在一定程度上是土壤 类型和土壤性质的标志，可作为土壤肥力的指标。
土壤中有机金属络合物的性质和组成
土壤中有机金属络合物的性质和组成
土壤中有机金属络合物是指以有机物质为骨架，以金属元素为结合中心，形成
的一类特殊的络合物。
它们可以形成复杂的结构，具有一定的稳定性，具有较强的物理、化学、生物特性，是土壤中重要的有机物组成部分。
土壤中有机金属络合物的组成非常复杂，其中包括有机物质，如芳香族化合物、脂肪族化合物、脂类化合物、碳水化合物、植物提取物等；金属元素，包括铁、锌、铜、锰、钴、镍、钒、钼等；还有水分等其他物质。
土壤中有机金属络合物的特性具有多样性，一般来说，它们具有较高的抗氧化
能力、抗腐蚀能力、抗微生物腐蚀能力、抗紫外线辐射能力等，可以有效保护土壤中重要的有机物，并具有一定的污染控制作用。
此外，它们还可以与其他物质形成复合物，从而起到调节土壤环境的作用。
由于土壤中有机金属络合物的重要性，国内外研究者纷纷开展了大量的研究，
从而更好地了解它们的特性和作用，并为土壤保护提供了有效的参考。
综上所述，土壤中有机金属络合物是指以有机物质为骨架，以金属元素为结合
中心，形成的一类特殊络合物，具有较强的物理、化学、生物特性，可以保护土壤中重要的有机物，调节土壤环境，是土壤中重要的有机物组成部分，具有重要的环境保护意义。
土壤学第六章总结
土壤学第六章总结第六章第一节土壤保肥性与供肥性的含义土壤保肥性：土壤吸持、保存植物养分的能力。
土壤供肥性：土壤向植物提供有效养分的能力第二节土壤胶体soil colloid及其基本特性一、土壤胶体的概念**土壤胶体：直径小于0.001mm的土壤固体颗粒二、类型1、土壤无机胶体：层状硅酸盐粘土矿物（1：1型如高岭石、2：1型如蒙脱石）、氧化物及其水合物土壤有机胶体：主要是腐殖质及其各种组分土壤有机矿质复合体2、高岭石：单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构成。
故称1：1型矿物晶层之间以氢键连接，联结力强,分散度低，多出现于酸性土壤。
塑性、粘结性、粘着性、膨胀性很弱对水和阳离子的吸附力弱主要存在于风化程度较高的土壤中蒙脱石：两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。
2：1型矿物。
晶层之间通过氧相连，联结力弱。
胀缩性、粘结性、可塑性很强。
对水和阳离子的吸附力强，CEC=60-100 Cmol(+)/kg。
主要存在于风化度低的北方土壤中。
3、粒径越小，比面积越大如高岭石比面积《蒙脱石4、由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。
物质的比面积越大，吸附能力也越强，由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大的表面能。
三、胶体带有电荷1、土壤胶体电荷的种类（1）永久电荷（2）可变电荷2、胶体带电的原因土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化学特性。
造成胶体带电的原因主要有以下三种：（1）同晶代换（2）断键（3）表面分子的解离3、永久电荷由于同晶代换的作用产生的电荷，叫永久负电荷。
4、可变电荷指胶体随土壤溶液pH值的变化而发生电荷数量、符号变化的那部分电荷。
原因有二：主要是由胶体表面分子的电离引起的，其次来自矿质胶体晶格的断键。
高岭石>蒙脱石四、土壤胶体凝聚与分散一种是胶体微粒相当充分的分散在介质中形成的一种外观颇似溶液的胶体溶液，称为溶胶。
另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形成的处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。
土壤中的有机物的十种分离提纯方法
土壤中的有机物的十种分离提纯方法
土壤中的有机物分离和提纯是进行土壤环境研究的重要步骤之一。
有机物的分离和提纯可以帮助我们更好地了解土壤中的有机成
分性质和含量，进一步揭示土壤的环境特征和生命活动。
下面介绍
了十种常用的土壤中有机物的分离提纯方法：
1. 溶剂提取法：利用溶剂的溶解性差异将有机物与土壤颗粒分离，常用的溶剂包括甲醇、丙酮、乙醚等。
2. 超声提取法：通过超声波震荡使有机物从土壤中析出，提高
提取效率和速度。
3. 离子交换树脂法：利用离子交换树脂的亲水性和亲疏水性对
有机物进行分离，可以选择合适的树脂类型和洗脱溶剂。
4. 膜分离法：利用膜的选择性透过性，将有机物从土壤中分离，常见的方法有微滤、超滤和逆渗透等。
5. 趋化分离法：通过有机物与化学试剂之间的亲和作用实现分离，常用的试剂包括酸、碱、盐和络合剂等。
6. 液-液萃取法：利用两种不相溶的溶剂对有机物进行分离，常用的溶剂包括正己烷、苯酚、乙醚等。
7. 热解析法：通过在高温下加热土壤样品，使有机物发生热解分解，然后进行提取和分离。
8. 蒸馏法：利用物质的不同沸点进行分离提纯，可以根据不同有机物的沸点差异选择适当的蒸馏条件。
9. 色谱法：利用色谱柱的分离效应将有机物进行分离，常见的色谱方法包括气相色谱和液相色谱等。
10. 电泳法：利用电场作用将有机物分离，常用的电泳方法包括凝胶电泳和毛细管电泳等。
需要根据具体研究目的和实验条件选择适当的分离提纯方法，合理运用这些方法可以帮助我们更全面地研究土壤中的有机物。
在
实验过程中，需要注意实验操作规范，确保实验结果的准确性和可重复性。
实验六土壤中有机碳的测定：TOC仪测定法
实验六 土壤中有机碳的测定：TOC仪测定法一、实验目的和要求1. 掌握利用TOC分析仪测定土壤有机碳的方法2. 了解土壤有机碳在环境科学研究的意义二、实验原理广泛分布于地球表面的陆地和水体中的土壤和沉积物中的有机碳包含多种物质，从简单的糖类，到复杂的大分子蛋白质、脂肪和有机酸等。
土壤有机碳在土壤中含量并不高，一般在5%以下。
土壤中有机碳还是土壤形成的主要标志。
土壤有机碳的复杂组成使其具有许多特性，例如，它与重金属离子和水氧化物相结合，既而形成水溶性和不溶性复合体；可以与粘土矿物和颗粒物相结合；吸附各种污染物；吸收和释放植物营养元素；保持土壤水分等。
因此，土壤有机碳对土壤的性质以及各种污染物在土壤中的歉意和转化有很大的影响是环境分析测定的基本项目之一。
此外，在全球气候变化的研究中，碳循环处于一个极其重要的核心地位，而土壤有机碳是全球碳循环的重要组成部分，对于大气二氧化碳的固定或释放有重要影响。
在环境演化研究中，土壤中的有机碳含量是重要的气候替代指标。
因此，准确测定土壤中总有机碳含量具有重要意义。
土壤有机碳的测定过程包括样品氧化合检测两部分。
样品氧化可有干法氧化合湿法氧化，本实验采用干法氧化，即燃烧法。
干烧法是将土壤样品置于炉中通过高温燃烧，使其中的有机碳氧化成CO2，然后通过滴定法、重量法、热量法、分光光度法和气相色谱技术测定CO2量，并最终计算出TOC的含量。
有机质燃烧不充分时可能产生一定量的CO，为将其完全转化成CO2，经常需要借助一些过渡金属，如Pt、Cu、Ir、Ni等的氧化物进行催化氧化。
当燃烧温度过高时，诸如碳酸盐类矿物会发生分解释放出CO2，因此，在测定前，通常需要去除土壤样品中的所有碳酸盐矿物。
三、仪器、试剂和材料1. 仪器及设备TOC仪、天平、分析筛（100目）、烘箱、样品舟（陶瓷舟）2. 主要试剂盐酸溶液（1 M）量取85ml浓盐酸，边搅动边缓慢倒入500ml水中，用水稀释至1000ml，混匀。
土壤中有机物的测定
土壤中有机物的测定通常包括测定土壤有机质，这是指土壤中各种动植物残体以及微生物及其生命活动的各种有机产物的总和。
以下是几种常用的测定方法：
TOC分析法：通过高温（1100度）灼烧土壤样品中的有机碳，使其释放出二氧化碳。
然后使用高灵敏检测器收集并转化为样品的TOC值。
最后，将TOC值乘以1.724系数，即可得到土壤中有机质含量。
重铬酸钾容量法：在170~180℃的油浴中，使加有重铬酸钾氧化剂和硫酸的土壤溶液沸腾5分钟。
此过程中，土壤有机质中的碳被重铬酸钾氧化为二氧化碳，而重铬酸钾中的六价铬被还原成三价铬。
然后，用二价铁的标准溶液滴定剩余的重铬酸钾。
根据有机碳被氧化前后重铬酸钾消耗硫酸亚铁的量，可以计算出有机碳的含量，进而换算出土壤有机质含量。
水合热比色法：在土壤样品中直接加入K2Cr2O7和浓硫酸，利用它们迅速混合所产生的热（温度在120℃左右）来氧化土壤中的有机碳。
通过观察土壤溶液中被还原后产生的绿色铬离子（Cr3+）或者剩余的重铬酸钾橙色的变化，可以确定土壤有机碳含量。
进一步通过测定溶液中有机酸盐的浓度，可以计算出有机质含量。
此外，还有其他一些方法，如燃烧法、碱解法、酸碱滴定法、紫外分光光度法和土壤呼吸法等，这些方法各有优缺点，选择使用哪种方法取决于实际情况、样品特性以及分析要求。
土壤中有机质含量的测定
土壤中有机质含量的测定1、目的和要求土壤有机质含量通常作为土壤肥力水平高低的一个重要指标。
它不仅是土壤各种养分特别是氮、磷的重要来源，并对土壤理化性质等有着积极的影响。
2、内容与原理在170oC-180oC条件下，用过量的标准重铬酸钾的硫酸溶液氧化土壤有机质，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁滴定，从所消耗的重铬酸钾量计算有机质含量，测定过程的化学反应如下：2K2Cr2O3+3C+8H2SO4→2K2SO4+2Cr2(SO4)2+3CO2+8H2OK2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O3、主要仪器及试剂配制主要的仪器设备：三角瓶、漏斗、恒温箱、酸式滴定管试剂配制：（1）1.333mol/L（1/6K2Cr2O7）标准溶液，将K2Cr2O7（分析纯）先在130oC烘干4小时，称取39.2250g，在烧杯中加入400ml蒸馏水溶解，冷却后稀释定容到1000ml。
（2）0.1mol/L的FeSO4溶液，称取化学纯FeSO4·7H2O 56g,加入3mol/L硫酸30ml，加水稀释至1L，备用。
（3）邻啡罗林指示剂，称取硫酸亚铁0.695克和邻啡罗林1.485克用于100ml蒸馏水中。
4、操作方法及实验步骤（1）准确称取土样0.500g，倒入250ml三角瓶中，加入重铬酸钾标准液5.00ml，再用移液管加入5ml浓硫酸，小心摇匀，管口放一小漏斗，以冷凝水汽。
（2）先将恒温箱温度升到185oC，在后将待测样品放到恒温箱中沸腾5分钟。
（3）取出三角瓶，待其冷却后用蒸馏水冲洗小漏斗和三角瓶内壁，洗入液的总体积应控制在50ml左右，然后加入邻啡罗林指示剂3滴，用0.1mol/LFeSO4滴定。
（4）测定每批样品时，以石英砂代替土样作空白。
5、土壤有机质含量参考指标。
自然地理学 第六章 土壤圈
中国汉字里的 “土”，实际上就反
映了土壤在自然地理
环境中的位置和作用。 “二”代表了土壤的 位置是在岩石面以上， 地面以下，处在大地 的表层；“｜”则是 表示土壤能够生长植 物。
（1）岩屑—大块岩石破坏后的残屑，但仍然是一种矿物质 集合体；在土壤中它们是最粗大的成分，通常以砾石和粗 砂的形式出现。 （2）原生矿物—岩屑进一步分解破坏、矿物集合体分散后 的产物；在形态上它们是单独的矿物晶体，但在成分上和 结构上与原始母岩中的矿物一致，没有产生性质的变化。 原生矿物多是一些抗风化能力较强的矿物，如石英和某些 长石类矿物。原生矿物的晶体相对较大，在土壤中多以砂 粒和粉砂的形式出现。 （3）次生矿物——原生矿物化学风化或蚀变后的新型矿物， 是在疏松母质发育和土壤形成作用进行时，由不稳定的原 生矿物风化形成的，多属粘粒一级，如铝硅酸盐粘粒（高 岭石、蒙脱石、伊利石等）和铁、铝的氧化物等。
（一）土壤矿物质和有机质
1、土壤矿物质 土壤矿物质——土壤中的无机物质，源于岩石
的风化作用，它在大小和组成上都是多变的。从起 源来说，土壤矿物质包括：岩石碎屑（detritus）、 原生矿物（primary mineral）、次生矿物 （secondary mineral）三个部分。
土壤发育阶段示意图
２、土壤有机质
(1) 含量 在矿质土壤的表层有机质一般仅占1%~5%，但其作用
和对土壤理化性质的影响能力却远远超过其重量的比例。 (2) 分类
土壤中的有机质包括两大类: A、非特殊性有机质；B、 土壤腐殖质（humus）
(3) 原始来源 土壤有机质的原始来源是植物的死亡组织和一部分动
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研究方法
1土壤薄层层析法 2淋溶法
二有机污染物在土壤中的转化
• 有机污染物的转化行为 • 1生物降解 • 2非生物降解 • 1》化学水解 • 2》光解
水解
• 水解是化合物与水分之间发生相互作用的 过程，由于土壤体系含有水分，因而水解 是有机污染物在土壤中的重要转化途径。
RX H 2O ROH HX
• 水解作用改变了有机污染物的结构。一般 情况下，水解可导致产物的毒性降低，但 也有例外，例如2,4-D酯类的水解就生成了 毒性更大的2,4-D酸。 • 水解产物挥发性可能与母体化合物不同， 与ph有关的离子化水解产物可能没有挥发 性，而且一般比母体更易于生物降解。
• 农药等有机污染物的水解速率主要取决于 其本身的化学结构和土壤水的ph、温度、 离子强度及其他化合物的存在与否。 • 通常水解作用随温度增加而增加，而ph与 溶液中其他离子的存在对水解反应速率的 影响具有双重性。
第六章土壤中有机污染物与环 境质量
第二课有机污染物的土壤环境行为
一般说来，土壤对外源性人工合成化 合 物质均具有自净能力，但是不同结构的 化学物质在土壤中的降解历程却有很大的 差异，一些有机物在土壤中可能还出现特 异性反应，生成了比母体化合物毒性更大 的产物和具有潜在危险性的转化产物。
一有机污染物在土壤中的吸附与迁移 二有机污染物在土壤中的转化 三土壤中农药的结合残留
• 有机污染物在土壤表面的光解是指吸附与 土壤表面的污染物分子再光的作用下，将 光能直接或间接转移到分子键上，使分子 变为激发态而裂解或转化的过程，是有机 污染物在土壤环境中消失的重要途径。 • 相比较而言，农药在土壤表面的光解速度 要比在溶液中慢得多？为什么呢？
• 光线在土壤中的迅速衰减可能是农药在土 壤中光解速度减慢的重要原因；而土壤颗 粒吸附农药分子后发生内部滤光现象，可 能是农药在土壤中光解速度减慢的另一重 要原因。有机物在高含C、Fe的粉煤灰上光 解速度明显减慢？为什么呢？
• 1）结合残留物与农药品种有关，对土壤中农药结 合残留的研究表明，氯代烃在土壤中只形成少量 的结合残留，而苯酚类、苯胺类及其衍生物具有 较高的结合残留。 • 2）结合点位主要为腐殖质，土壤结合农药残留主 要是农药机器降解产物与土壤腐殖质相结合。 • 3）微生物对其有降解作用，土壤微生物可以将土 壤中结合残留态农药释放出来，并将其降解。 • 4）结合残留可降解农药的有效性和毒性，农药在 土壤中呈结合状态对生物的毒性降低，植物对土 壤中结合残留态农药的利用率也比较低。
• 可能是由于分散、多空和黑色的粉煤灰提 供了一个内部滤光层，保护了吸附态化学 品不发生光解。此为，土壤中可能存在的 光猝灭物质可猝灭光活化的农药分子，从 而减慢农药的光解速率。 • 从以上分析中我们可以得出影响光解的因 素为？
• 土壤组分与性质 • 土壤水分含量 • 共存物质的猝灭和敏化作用
光解类型
1》光氧化 2》光还原 3》光水解 4》分子重排 5》光异构化
生物降解
• 生物降解就是通过生物的作用将有机污染 物分解为小分子化合物的过程。参与降解 的生物类型包括各种微生物、高等植物和 动物，其中微生物降解是最重要的。为什 么呢？
微生物具有氧化还原作用、脱羧作用、脱氮作用、水解作 用和脱水作用等各种化学作用能力，对能量的利用要比高 等生物体有效； 微生物具有高速度的繁殖和遗传的变异性，使它的酶体系 能够以最快的速度适应外界环境变化； 虽然微生物、高等植物和动物均能够代谢和降解许多有机 污染物，尤其是人工合成的有机化合物，但是对于一些人 工合成的有机污染物，微生物却比高等植物和动物具有将 大多数有机化合物降解为无机物质（ H 2 、 2O和矿物质） 的潜力，或者说，微生物是有机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。
Hale Waihona Puke 农药的危害• 总的来说就两方面，一对环境的危害，二 对人体的危害 • 对人体而言，：急性中毒、慢性危害和 “三致”危害 • 三致危害：致癌、致畸、致突变
• 2011年1-11月,全国农药行业累计完成现价 工业总产值1831.1亿元,同比增长27.0%,完 成现价销售产值1625.7亿元,同比增长 28.3%,其中生物源农药销售产值占农药总 销售额的11.1%,居世界前列。 • ---★ 文章来源：中国农化招商网 【】→ /news/12181
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（1）线性分配模型 （2）非线性分配模型 （3）双模式吸附模型 （4）三段元反应模型
• 挥发 • 有机污染物在土壤中的挥发作用是指该物 质以分子扩散形式从土壤中逸入大气中的 现象。 • 对农药而言挥发作用可产生与农药的生产、 储存和使用等各个阶段中，各种农药通过 挥发作用损失的数量占农药使用量的百分 之几到一半以上不等
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微生物代谢有机物的方式
• 土壤中微生物以多种方式代谢农药，见表6-4
A酶促方式 1不以农药为能源的代谢 （ i）通过光谱的酶（水解酶、氧化酶等）进行作用 （a）农药作为底物 （b）农药作为电子受体或供体 （ii）共代谢 2分解代谢：以农药作为能源的代谢。多发生在农药浓度较高且农药的化学结构适合于微生物降解及 作为微生物的碳源被利用时 3解毒代谢：是微生物抵御外界不良环境的一种抗性机制 B非酶方式 1以两种方式促进光化学反应的进行 （i)微生物的代谢物作为光敏物吸收光能并传递给农药分子 （ii）微生物的代谢物作为电子受体或供体 2通过改变PH发生作用 3通过产生辅助因子促进其他反应的进行
• 将来同学们朝这方面发展的话将会大有作 为啊。
• 在水体中，有机污染物的挥发取决于其化学与物理作用、 有机物与悬浊物和沉积物的相互作用、水体的物理性质以 及-气界面的性质。气体在水中的溶解度可以通过亨利定律 来表示：
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H
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• 亨利定律，描述的是挥发趋势，而挥发速率以挥发力学的 半衰期来表示。 • 为什么具有较高蒸汽压的农药在水中具有较高挥发性，而 进入土壤后却很少有挥发性？
c (1 ) k c r 值越小表示农药的挥发性越强，越易从土壤
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移动性
• 有机污染物的移动性是指土壤中有机物随 水分运动的可迁移程度。 • 对于有机农药，研究其在土壤中的移动性 对于预测农药对水资源，尤其是地下水资 源的污染影响具有重要作用。
水分运动方向
1土壤垂直剖面向下的运动（淋溶） 2沿土壤水平方向的运动（径流）
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微生物代谢有机物的途径
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影响有机污染物生物降解的环境因 素
• 土壤类型和性质 • 土壤水分和温度 • 老化作用
三土壤中农药的结合残留
• （一）土壤结合态农药残留的概念 • （二）某些常用农药的结合残留量 • （三）农药结合残留的特征
• 结合残留又称不可萃取性残留。 • 最早定义的是美国生物学研究所的学者 他们认为用非极性和极性溶剂提取后仍存 在与腐殖质（胡敏酸、富啡酸、和胡敏素） 中不可提取的、化学上也不可鉴定的农药 残留称之为结合残留。
• 而且这种代谢受环境条件的影响，因为环 境条件将影响微生物的生理状况。因此， 就同一种微生物和同一种有机污染物而言， 不同的环境条件下可能有不同的代谢方式
• 研究表明，在微生物降解烃类和农药等有机物的过程中， 微生物的共代谢降解方式起着重要的作用，其突出作用是 在有机物浓度非常低时，微生物也能对其进行降解。所谓 共代谢降解，是指微生物的生长机制和非生长机制共酶， 或是在污染物完全被氧化成 和水的过程有许多酶和微 2 生物的参与。生长基质是可以被微生物利用作为唯一碳源 和能源的物质。生长基质和非生长机制共酶，是指有些有 机污染物（非生长基质）不能作为微生物的唯一碳源和能 源，其降解并不导致微生物的生长和能源的产生，它们只 是在微生物利用生长机制时，被微生物产生的酶降解或转 化为不完全的氧化产物，这种不完全氧化产物可以被别的 微生物利用并彻底降解。
• 农药从土壤中的挥发速率除了与本身的理化性质如蒸汽压、 水溶解度有关外，还与土壤的含水量、土壤对农药的吸附 作用有关，通常可用下式来表示：
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sw / a
sw • 式中， / a 表面向大气挥发；反之亦然。从式中可以看出土壤吸附系 数Kd越大，Vsw/a值也越大，农药也就越不易从土壤中挥 发了。
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• 接下来随着研究的深入和测试技术的提高， 上述定义暴露出很大的局限性，它只说明 了残留农药与土壤腐殖质部分的结合作用， 而忽略了土壤矿质组分对残留物的结合作 用，也没用准确表达土壤结合残留含义。
• 加拿大研究学者提出农药的结合残留是源 于农药的使用、不能为农药的残留分析通 常所使用的萃取方法所萃取的、存在于环 境样品中的化学物质 • 该定义的不足之处是没有限定常规的农药 残留分析的内涵 • 国际原子能利用委员会于1982确定“用甲 醇连续萃取24h后仍残存于样品中的农药残 留物为结合残留
（一）吸附 1吸附行为的描述 吸附作用是有机污染物与土壤固相之间相 互作用的主要过程，直接或间接性影响。 其他过程
• 农药在土壤中的吸附作用通常用吸附等温 式表示，常见的有直线型（C-型），（L型），（F-型）高亲和力型H-型和S-型它 依赖于吸附质和吸附剂的性质及其环境条 件。
• 吸附机理 • 就土壤本身而言，对有机污染物的吸附实际上是 由土壤中的土壤矿物组分和土壤有机质两部分共 同作用的结果。近年来的研究表明，与土壤有机 质相比，土壤中矿物组分对有机污染物的吸附是 次要的，而且这种吸附多是以物理吸附为主，在 动力学上符合线性等温吸附模型。因此，土壤吸 附有机污染物机理的研究主要是从土壤有机质的 角度进行的。