土壤中农药的迁移和转化

非气态发生
指土壤中气-液、气-固界面上发生的
扩散作用。由于土壤系统复杂，扩散物质
在土壤表面可能存在吸附和解吸平衡，土
壤性质不同，有机物性质不同都影响扩散
作用。
Shearer等根据农药在土壤中的扩散 特性提出了农药的扩散方程式
c c Dvs 2 t x
2
影响农药在土壤中扩散的主要因素
图4－10说明，干土 壤中吸附的强弱还与 吸附质（农药）的极 性有关，极性大的吸 附量就大；而且分配 作用也同时发生。因 此，非离子型有机物 在干土壤中表现为强 吸附（被土壤矿物质） 和高分配（被土壤有 机质）的特征，且表 面吸附作用比分配作 用大得多。
三、农药在土壤中的迁移转化
1．非生物降解 水解反应
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• 5）定义构件属性 • ①在绘图之前，必须先定义构件属性。以 义构件属性”按钮，进入“属性管理”窗 口。 • ② =nq-1，墙厚=240，内/外墙=内，如图8.23 所示。 • ③在“构件做法定义”窗口，双击“项目 编号”，在弹出的“项目指引”窗口选择 “定额”选项卡，选择砖墙定额子目3 5 4，确认后退出。所选定额返回到“构件32
图4-8 说明，在干土壤中，由于土壤表面的强烈吸 附作用，使林丹和狄氏剂大量吸附在土壤中；湿润 土壤中，由于水分子的竞争作用，土壤中农药的吸 附量减少，蒸汽浓度增加。
图4－9说明，随 土壤水分相对含量 的增加，吸附（分 配）作用减弱，当 相对湿度在50％ 时，水分子强烈竞 争土壤表面矿物质 上的吸附位，使吸 附量降低，分配作 用占主导地位，吸 附等温线为线性
分配作用
作用力 分子力 溶解作用
低吸附热 线性 非竞争吸附 与溶解度相关
吸附作用
范德华力 和化学键力
高吸附热 非线性 竞争吸附
吸附热 吸附等温线 竞争作用
2．土壤湿度对分配过程的影响
极性水分子和矿物质表面发生强烈的 偶极作用，使非离子性有机物很难占据矿 物表面的吸附位，因此对非离子性有机化 合物在土壤表面矿物质上的吸附起着一种 有效的抑制作用。
图4－4 基粒粉沙壤土中林丹的不同转移途径
土壤吸附的影响
吸附作用是农药与土壤固相之间相互
作用的主要过程，直接影响其他过程的 发生。如土壤对除草剂2,4－D的化学吸 附，使其有隙率和界面性质的 参数，紧实度高，土壤的充气孔隙 率降低，扩散系数也降低。
温度
物理吸附
分子间范德华力
不需活化能
吸附平衡 瞬间达到
化学吸附
化学键相互作用力
（离子键、共价键、配位键等） 需活化能
化学反应速度 慢于物理吸附
分配作用（partition） 有机化合物在自然环境中的主要化 学机理之一，指水-土壤（沉积物）中， 土壤有机质对有机化合物的溶解，或称 吸附（sorption, uptake），用分配系数 Kd 来描述。
土壤水分的含量 Shearer 等对林丹在粉砂壤土中的扩散 研究表明： • 干燥土壤中无扩散 • 含水4% 总扩散系数和气态扩散系数最大 • 含水4-20%，气态扩散系数>50%
• 含水30% 非气态扩散系数最大 • 含水 <4% 随水分的增加，两种扩散系数都 增加 • 含水>4% 随水分的增加，总扩散系数下降 • 含水4-16% 随水分的增加，非气体扩散系数 下降 • 含水>16% 随水分的增加，非气体扩散系数 增加
c c c S D 2 V0 t x t x
2
D— 扩散系数， V0— 平均孔隙水速度，
C— 土壤溶液中农药的浓度，β— 土 壤容量， S— 吸着于土壤的农药浓度。
二.非离子型农药与土壤有机质的作用
1．非离子型农药在土壤-水体系中的分配作用 吸附作用（adsorption ） 过程：有机物的离子或基团从自由水向土壤 矿物的亚表面层扩散；离子或基团以表面反 应或进入双电层的扩散层的方式为土壤矿物 质吸附。
第三节 土壤中农药的迁移和转化
一、土壤中农药的迁移 1. 扩散 气态发生（挥发） 农药在田间中的损失主要途径是挥发， 如，颗粒状的农药撒到干土表面上，几小 时内几乎无损失；而将其喷雾时，雾滴复 干的10分钟内，损失达20%。
影响农药挥发的主要因素： 农药（物理化学性质、浓度、扩散速率） 土壤（含水量、吸附性） 环境（温度、气流速度）等
温度升高，有机物的蒸汽密度升高，
总的效应是扩散系数增大，如林丹的扩
散系数随温度的升高而呈指数增大。
气流速度 农药种类
2.质体流动
土壤中农药既可以溶于水，也能悬浮
在水中，还可能以气态存在，或者吸附在 土壤固相上或存在于土壤有机质中，从而 使它们与水一起发生质体流动。
在稳定的土壤-水流状态下，有机物通 过多孔介质移动的一般方程为：
吸附催化反应（成为某些农药的主要降解
途径）土壤系统中某些水解反应受黏土的催化
作用，可能比相应的水体中要快。
有机磷杀虫剂地亚农等硫代磷酸脂及马拉硫
磷的水解反应
光化学降解
农药对光的敏感程度是决定其在土壤
中的残留期长短的重要因素。 例：中国农业科学院茶叶研究所陈宗懋研 究员“土壤中农药的光化学降解” （1982年在美研究成果）
研究对象： 5 类 35 种农药 研究方法： 在光化学反应器中进行（300－ 350nm）处理温度33－36℃ 处理过程：分别取10、50、100μg试样， 用有机溶剂溶解后点在玻片上，光照1、2、 4、8，24（48）h，重复一次，将二玻片用 溶剂淋洗入10ml容量瓶中，定容，同时作空 白（暗处）。
结论：
不同农药的相对光解速率相差很大；
有机磷 > 氨基甲酸脂 > 三均氮类农药
> 有机氯 > 拟除虫菊类
规律：
-CH3 > -CH2CH3、非芳香族有机磷
> 芳香族有机磷
有机物浓度与降解速率呈明显的 负相关； 不同农药的光解速率与其吸收光 谱有关。
2．土壤微生物对农药的降解
农药在土壤中持留时间的长短，是一 个有实际意义的问题。其半衰期既决定于 农药本身的特点，也与周围的环境因子和 生物因子有关，特别是微生物的参与。 例如，氯代烃农药的半衰期约2-5年， 但在淹水的条件下土壤微生物的存在可加 快农药的分解。