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9.4 土壤中的农药污染物--土壤及土壤污染物化学

时间:2010-01-29 02:07 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  人们在30年代先后发现2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)具有清除杂草的能力、DDT(双对氯苯基三氯乙烷)具有杀虫的功效,从此开始了农药使用的时代。有关专家指出,世界粮食产量之半被各类病虫害糟蹋在农田或粮库里。人们生产各种农药就是为了将其用于控制土壤中有害生物种群,以保护庄稼作物。目前,世界范围年产农药约200多万吨,种类数达500之多(大量生产又广泛应用的约有50种)。自40年代广泛应用以来,累计已有数千万吨农药散入环境,大部分进入土壤。

  广义地说,农药包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及其他如杀螨剂、杀鼠剂、引诱剂、忌避剂、植物生长调节剂和配制农药的助剂等。施用农药确实能对农作物的增产增收起重要作用。但也应看到世界范围内连年大量使用农药,会引起许多不良后果,如药效随害虫抗药性不断增强而相对降低;施用农药对抑制害虫的天敌也有毒杀作用,从而破坏了农业生态平衡。更为重要的是由施用农药而引起环境污染,并通过食物链使农作物或食品中的残毒引入人体,危及人体健康。

  9.4.1 农药的分类

  我国目前生产的农药品种有百种以上,新的品种每年都在增加,根据农药的成分及用途,可分成以下几类:

  杀螨剂 二硝甲酚、三硫磷、三氯杀螨砜等

  杀菌剂 稻瘟净、多菌灵等

  杀线虫剂 二溴乙烷、二溴氯丙烷等

  除草剂 2,4-D、除草醚、敌稗、西玛津等

  在我国农药生产中杀虫剂的种类和数量占绝大多数,也是使用范围最广的一类。

  9.4.2 农药在土壤中的环境行为

  控制农药环境行为的主要因素有三,即吸附、迁移和降解。通过吸附过程,将使农药滞留在土壤中,减轻了因挥发引起大气污染和因淋溶引起地下水污染的程度;通过挥发、淋溶、径流及作物吸收等迁移过程,会促使农药转移到其他环境要素中去;通过降解过程,农药在土壤中逐渐转为小分子或简单分子化合物,乃至彻底无机化,转成为CO2、H2O等。农药的残留性又是上述这些过程的集中体现。从保持药效,药尽其用的角度看,农药应有相当的残留能力,但从无害化角度看问题,其在土壤中的滞留时间又不能太长。一些残留能力特别强的农药如汞、砷制剂已被淘汰使用,原因即在于此。

  9.4.2.1 吸附

  土壤对农药的吸附是影响农药在土壤中动态行为的最重要因素之一。农药被吸附的能力主要与其分子本身性质相关,其他有关因素还有土壤的性质、类型以及介质条件。

  农药的分子结构、电荷特性和水溶能力是影响吸附的主要因素。一般,几何尺寸大、伸展平直又有柔性的分子可与土壤胶粒表面以较大面积接触,吸附力也大;凡具有—NHR、—OCOR、—NH2、—NHCOR、—OH、—CONH2、R3N —官能团的分子都有较强的被吸附能力,且该能力按以上次序递增。其次,能离解为离子的农药被吸附力强;相对说来,极性分子电性较弱,被吸附能力也相应见弱;非离子型或中性分子可在电场作用下暂时极化,就此被吸附在带电荷的土壤胶粒上,但这种吸附力较弱。此外,正辛醇/水分配系数是分子疏水性指标,此值越大的农药其被吸附能力越强。

  就土壤性质而言,影响吸附的主要因素是粘土矿物和有机质的含量、组成特征以及铝、硅氧化物和它们水合物的含量。这些物质或者经由电荷特性,或者借助含O、N、S的官能团,或者凭借其巨大比表面积对农药分子进行吸附。土壤有机质和各种粘土矿物对非离子型农药吸附能力的顺序是:有机质>蛭石>蒙脱土>伊里石>绿泥石>高岭土。

  言及介质条件,土壤溶液的pH值是影响吸附的最重要因素。土壤胶粒表面通常带有电荷,且按电荷发生缘由可分为两类。一类是永久性电荷,发生在铝硅酸盐表面,由同晶离子置换引起(见9.2.2.1)。另一类是pH制约性电荷,发生在腐植质或细菌体表面,即当介质pH值小于其等电点时,它们的表面带正电,否则带负电(见9.2.2.2和3.4.4.1)。又如粘土胶粒、铁和铝水合氧化物表面都带有OH
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