C农药的污染与危害有机污染物归趋模式污染化学解析

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
迁移、转化过程---
负载过程(输入过程)、 形态过程、 迁移过程、 转化过程、 生物累积过程
负载过程(输入过程)
污水排放、大气沉降以及陆地径流引入有机化合物至天然水 体的过程。
有机毒害污染物环境行为
形态过程 迁移过程
酸碱平衡 吸附作用
沉淀-溶解作用 对流作用 挥发作用 沉积作用
有机毒害污染物环境行为
功 杰出贡以的农药退出了历史舞台。 臣 还 是 灾 难
DDT
生 物 浓 集 和 通过生物浓集作用,在水生生物中农药的含量较水 放 体本身高几十倍,而靠水生生物为生的鸟类中农药 大 的含量则高达数百甚至数万倍,多么惊人的数字! 现 象
农药造成害虫的杭药性 由于农药的杀伤力,不仅害虫被消灭了,还消灭了(甚至是灭 绝了)许多有益的昆虫,这些昆虫是害虫的天敌,导致生态平 衡的破坏、除此之外,害虫和杂草的抗药性也是不客忽视的 现象,随着农药大量长期的使用,一些害虫的耐药性越来越 高,以至一些农药失去效用。
前体农 药
生物源农 药


神经传递
干扰昆虫表

物质受体
各种新型农药
皮形成的农

激活剂及


拮抗剂
该 休
酶抑 制剂
激素干 扰剂
非杀生性 农药

有机污染物的环境行为和归趋模 式
化学品运输、销售、处置
中国生产化学品已超过45000多种,每年进出口化 学品种类达3000余种。
除少数品种外,对进入环境中的绝大部分化学物 质,特别是有毒有害有机化学物质在环境中的行为 (光解、水解、微生物降解、挥发、生物富集、吸附、 淋溶等)及其可能产生的潜在危害迄今知之甚少。
有机毒害污染物环境行为和归趋模 式
生物积累性、三致(致癌、致畸、致突变)作用、慢性 毒性 有机物→毒性大小、分解速度
持久性(难分解)有机污染物-----优先污染物→禁用或严格控制
(持久性的毒害有机物)按难降解的程度、毒性 大小、用量和使用方式等方面进行筛选并严加控制。
有机毒害污染物归趋模式
预测性的模式
KOC与憎水有机物在辛醇-水分配系数KOW的相关关系 KOC = 0.63KOW
辛醇-水分配系数KOW和溶解度的关系 lg KOW = 5.00 – 0.670lg(SW103 / M)
分配系数-生物浓缩因子(BCF)
BCF或KB
有机物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比
BCF测量--平衡法、动力学的方法
农药销售与开发情况
化 学 药 品 是 否 命 该 休 矣
农药销售与开发情况
化 学 药 品 是 否 命 该 休 矣
发达国家生产农药比例

杀虫剂 40%









杀菌剂 20%
除草剂 40%
我国主要农药品种比例
杀虫剂 66%
杀菌剂 17%
除草剂 17%
化 学
光合作用抑制 剂和光敏活性 化合物
功 臣 还 是 灾 难
DDT:
根据联合国粮农组织(FAO)统计资料表明,全世界由于使用 农药防治病虫害挽回的农产品的损失占世界粮食总产量的 30%左右。我国粮食作物由于使用化学农药,每年挽回的 粮食损失占总产量的7%左右、以1987年粮食总产量4019 亿kg计算,其中281亿kg是农药的贡献,对我国这样一个 在世界上人口最多,人均耕地最少的人口大国、农药对缓 解人口与粮食的矛盾中发挥了重要作用。
危 害 的
(3)移动:农药在土壤中的移动是通过扩散和质体流动两 个过程进行的。
当农药的残留量为原施用量一半时所用的时间
化 称为半衰期。农药的半衰期常用来表示农药的稳
学 农 药
定性。半衰期长,农药稳定,不易降解,容易被 植物、动物吸收、通过食物铁对人体造成毒害。








化 学 农 药 是 怎 样 造 成 危 害 的
DDT的杀虫功效
DDT:
DDT具有很好的广普杀虫作用。能够有效地消灭森林害虫、
棉花害虫、蔬菜害虫等、在防治棉花蕾期害虫、越冬红蛉虫、
果树害虫和粘虫等效果尤为突出。作为有机合成农药,DDT
的效率高、用量少,易于使用。DDT还能有效地消灭蚊、蝇、
蚤、虱、臭虫等卫生害虫,在防治致命的传染病如斑疹伤寒 和疟疾中屡建奇功。
有机化合物在土壤(沉积物)中的吸附---
(1) 分配作用 (2) 吸附作用
分配系数--标化分配系数
标化分配系数
KOC = KP /XOC (考虑到颗粒物大小影响),分配系数Kp
KP = KOC [0.2(1-f)XSOC + f XfOC]
式中: f为细颗粒的质量分数; XSOC为粗沉积物组分的有机碳含量; XfOC为细沉积物组分的有机碳含量。
功 臣 1932年,瑞士科学家缪勒 还 开始研究有机氯化合物与 是 杀虫活性之间的关系,发 灾 现DDT具有以下几个特征: 难
(1)对害虫毒性很高:(2)对温血动物 和植物相对无害;(3)无刺激性,气 味很小;(4)能广泛施用;(5)化学性 质稳定且残效期长;(6)价廉且容易 大量生产。
1940年,瑞士的嘉基公司成功地开发了DDT杀虫剂产品, 从此DDT在世界范围内得到了广泛地应用。
水解作用
水解速率与pH有关
光解作用
(1)直接光解 (2)敏化反应 (3)氧化过程
生物降解作用
生物降解依赖于微生物通过酶催化反应分解有机物
有机物生物降解存在两种代谢模式
生长代谢和共代谢
影响生物降解的因素
有机化合物本身的化学结构、微生物的种类、环境因素(如 温度、pH、反应体系的溶解氧等也能影响生物降解有机物的速 率)。
• 新农药开发的目标转向易降解、低残留、高活性以及对 环境有益生物比较安全的方向。许多针对性强、高效甚
至超高效农药不断面世。
加强管理与科学使用农药



我国规定禁止使用以下10种农药
品 Baidu Nhomakorabea 否
(1)敌枯双;(2)溴氯丙烷; (3)三坏锡、特普丹; (4) 培福朗; (5)蝇毒磷; (6)六六六、滴滴涕; (7)二溴
有机毒害污染物归趋模式—转化
RT = ∑Ri = [∑Ki][C]= KT[C] KT = ∑Ki = KVM + Kb + Kp + Kh
KVM--挥发速率常数 Kb--生物降解速率常数 Kp--光解速率常数 Kh--水解速率常数
污染物消失的半衰期
t1/2 = ln2 / KT
有机毒害污染物归趋模式--吸附过程
例:
有机化合物在虹鳟肌肉中的logBCF与logKOW有关 log(BCF)= 0.542logKOW + 0.124
log(BCF)与溶解度相关 虹鳟: log(BCF)= -0.802logSW –0.497
有机毒害污染物归趋模式
挥发作用
(有机物质)溶解态→气相 挥发速率依赖于毒害有机物质的性质和水体的特征。
转化过程 生物降解作用 光解作用 水解作用 氧化还原作用
生物累积过程 生物浓缩、放大作用
有机毒害污染物归趋模式--基本假定
1. 独立迁移转化过程研究
(1)单一过程从水环境消失速率之和为消失总速率 (2)每种过程速率为一级反应过程(总速率也是一级反应)。
2. 有机物的存在不改变环境参数 3. 吸附速率大于挥发和各种转化的速率


还 自DDT问世以来,各种化学合成农药不断被合成和应用、
是 灾 难
化学农药的种类和产量不断增加。到20世纪70年代中期, 世界农药产品已达1300种,年产量达5000t(按100%纯度 计)的大吨位产品达30—40个,农药产量达200万t(按100
%纯度计)。
DDT:
由于DDT的神奇作用、使用的范围和场所越来越广,在20世纪40 年代DDT的使用量达到了顶峰。我国在1946年开始小规模地生产 DDT,新中国成立后,农药工业开始快速地发展、1951年首次用 飞机喷洒DDT,消灭蚊子。
农药在人类文明史和发展史上的确功不可没。然而农药是有毒化学品, 它对生态环境所造成的危害也是不争的事实。
农药在自然界中的迁移
农药喷洒到农作物上后的情况可由上图表示:
化 学 农 药 是 怎 样 造 成 危 害 的
土壤是农药在环境中的“贮藏库”与“集散地”,施入
农田的农药大部分残留于土壤环境介质中,是土壤中的主

乙烷;(8)杀虫眯;(9)艾氏剂、狄氏剂;(10)汞氏剂。



限制使用农药的条件包括适用作物、防治对象、施
用量、方法、时期以及土壤、气候、条件等。
环境优先污染物
化 学 • 为了控制有害化学品对环境的污染。各个国家先 药 后制定了本国优先控制或环境优先污染物名单, 品 其中许多涉及到农药。环境优先污染物是指那些 是 造成环境污染并对人类健康威胁极大的一类化学 否 品,在环境监测和治理中应该优先考虑。 命 该 休 我国列为环境优先污染物的农药品种有:西维因、 矣 除草醚、杀虫眯、敌敌畏、对硫磷、艾氏剂等。
C农药的污染与危害有机污染物归趋模式污染 化学解析
DDT:
蔡德勒
DDT化学结构式
DDT分子的平面结构图 DDT的球棍结构图
1847年,德国著名化学家蔡德勒合成了—种有机氯化合物,化合物中
含有两个氯苯和一个三氯甲基,化学名称为2,2-双-(对氯苯基),
1,1,1-三氯乙烷简称为DDT(我国又称滴滴涕或二二三)。
(1)表征化合物固有性质的参数(如化合物溶解度、蒸气压、辛 醇-水分配系数、消光系数以及速率常数等)。 (2)表征环境特征所测量的参数(如水流量、流速、pH值、沉积 物和水的质量比、水温、风速、细菌总数、光强等)。
模式适用于广泛的化合物和不同类型的环境
有机毒害污染物环境行为
(预测水体污染物归趋模式)
功 臣 还 是 灾 难
DDT:
DDT的危害
DDT的化学性质稳定、不易降解,在自然界及生物体内可以较长时间 存在,通过食物铰富集、毒性增大、导致鱼类和鸟类的死亡,甚至在 南极大陆定居的企鹅体内都有DDT的存在,对人类的健康也构成了威 胁。 美国海洋生物学家雷切尔卡尔进出版的《寂静的春天》一书中,列举了 大量的事实,说明了DDT对生态环境的严重影响。20世纪70年代起, 美国及西欧等发达国家开始限制和禁止使用DDT。我国子1983年宣布 停止生产和使用DDT,从此DDT这一曾经为人类健康和农业发展做出过
态状态当。RI(输入 速率)等于RL(消失总速率)时,有机毒物达到稳
RI = RL = RT + RD + RO
稳态浓度
RI [Kp[K pT]1]cTR0RD
[C T]ss[R IR OR K D T ]K (P[P]1)
分配系数
有机物在沉积物(或土壤)与水之间的分配系数Kp,在生物群 与水之间的分配系数KB和有机毒物在水中的溶解度SW。
(有机化合物浓度很低)有机污染物在水与颗粒
物(沉积物或生物群)之间分配---分配系数Kp Kp = Cs /Cw ----(1)
(水体有机物污染物在水与颗粒物之间平衡时) 有机物污染物总浓度:
CT = Cs[p]+ Cw ----(2)
有机毒害污染物归趋模式--吸附过程
将(2)式代入(1)得
Cw / CT = 1/(Kp[p] + 1)-----(3)
要污染物之一。进入土壤中的农药主要迁移途径有以下几
化 种:
学 (1)吸附:土壤的作用力使农药聚集在土壤颗拉表面、致 农 使土壤颗粒与土壤溶液界面上的农药浓度大于土壤本体中 药 农药的浓度。

怎 (2)挥发:农药的挥发与农药本身的分子结构和蒸气压等 样 性质有关,施用方式是否恰当和施用时的大气条件也是农 造 药挥发的主要因素。 成
有机毒害污染物归趋模式
归趋模式建立过程
(1)水环境消失速率计算有机物转化、挥发过程; (2)研究吸附过程对有机物消失过程的影响; (3)(水生生态系统)考虑有机物输入、稀释以及从系统中输出的
速率,计算系统内的浓度和半衰期。
一、有机物转化和挥发消失速率 消失的总速率RT为过程消失速率Ri之和。 RT = ∑Ri = ∑Ki[Ei][C]
水-颗粒物体系,有机物在水体中的浓度Cw为
Cw = CT /(Kp[p] + 1)----(4)
将(4)式代入(3)得
RT = KT[CT]/(Kp[p] + 1)
颗粒物的吸附半衰期
t1/2 = (Kp[p] + 1)ln2 / KT
有机毒害污染物归趋模式--稳态浓度
(消失)总速率为RL→
RT(转化过程和挥发过程消失总速率RT ) + 稀释速率(RD) + 输出速率(RO)
化 学
危害后果严重:农药对大气、土壤、水体、生态环境、 生物多样性、对人体健康。


解决方法-开发环境友好农药


命 •新农药的开发和研制的出发点是保护人类的环境、健
该 康和自然生态,充分利用害虫体内的特性物质(目标作
休 用酶)的差异性,提高农药作用的专一性,有效地保护
矣 有益生物、控制有害生物。
相关文档
最新文档