第六章土壤中有机污染物与环境质量.ppt

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1、第六章第六章 土壤中有机污染物与土壤中有机污染物与环境质量环境质量p 土壤有机污染物概述土壤有机污染物概述p 土壤中有机污染物环境行为土壤中有机污染物环境行为p 土壤中有机污染物的生态效应与环境土壤中有机污染物的生态效应与环境行为行为第一节第一节 土壤有机污染物概述土壤有机污染物概述p 有机农药有机农药p 石油石油p 塑料制品塑料制品p 染料染料p 表面活性剂表面活性剂 p 增塑剂增塑剂p 阻燃剂阻燃剂一、农药一、农药杀虫剂杀螨剂杀菌剂杀线虫剂除草剂植物生长调节剂杀鼠剂杀软体动物剂有机氮化合物有机磷化合物拟除虫菊酯氨基甲酸酯有机硫化合物有机金属化合物酰胺类化合物杂环类化合物苯氧羧酸类酚类化合物

2、脲类化合物醚类化合物酮类化合物三氮苯类二氮苯类苯甲酸类脒类化合物香豆素类化合物其他矿 物 源农药无机化合物化 学 合成农药有机合成化合物农药胃毒性农药触杀性农药内吸性农药薰蒸性农药特异性农药（驱避、引诱、拒食、生长调节）生 物 源农药天然有机物抗生素生物农药按作用 方式分类按主要防治 按来源 按化合物对象分类 分类 类型分类 有机氯农药 有机磷农药 各类农药在土壤中的残留时间各类农药在土壤中的残留时间有机磷农药的半衰期有机磷农药的半衰期常见有机氯农药及半衰期常见有机氯农药及半衰期DDT 产于产于1942年，二战时期广泛用于防治疟疾、斑疹伤寒年，二战时期广泛用于防治疟疾、斑疹伤寒等传染疾病，保护

3、士兵和民众。二战后，等传染疾病，保护士兵和民众。二战后，DDT被广泛被广泛用作农业杀虫剂大量使用。因对生态系统尤其是鸟类用作农业杀虫剂大量使用。因对生态系统尤其是鸟类的显著毒害作用，的显著毒害作用，70年代早期开始被各国禁用。但是，年代早期开始被各国禁用。但是，因在非洲等热带地区疟疾病媒的防治中难以取代，因在非洲等热带地区疟疾病媒的防治中难以取代，DDT仍在应用，同时也作为另一种杀虫剂仍在应用，同时也作为另一种杀虫剂三氯杀三氯杀螨醇的中间体。螨醇的中间体。土壤中半衰期土壤中半衰期1015年；年；吞食或被表皮吸收时对人类和动物有毒；吞食或被表皮吸收时对人类和动物有毒；全球累积消费量全球累积消费量

4、30万吨；万吨；65国家禁止，国家禁止，26国家限制生产和使用。国家限制生产和使用。氯丹氯丹(Chlordane)产生于1945年，是广谱杀虫剂，广泛用于各类农作物，包括蔬菜、小谷、玉米、马铃薯、以及水果和油、糖、麻类作物；同时，氯丹广泛用于白蚁防治，用来保护森林、木结构建筑、堤坝和地下电缆。土壤半衰期土壤半衰期1 14 4年；年；影响神经系统，损害免疫系统；影响神经系统，损害免疫系统；目前全球累积消费量大约目前全球累积消费量大约7 7万吨；万吨；115115个报告国家中，个报告国家中，5757国禁止，国禁止，1717国限制生产和使用国限制生产和使用。二、多环芳烃二、多环芳烃（PAHs）石油、

5、煤炭、木材、气体燃料等不完全燃烧或还原条件下热分解产生 强致癌物三、多氯联苯三、多氯联苯(PCBs)不同含氯量的同系物的混合物，不同含氯量的同系物的混合物，209209个同类物个同类物 广泛应用于电力、电磁和液压设备以及被用于广泛应用于电力、电磁和液压设备以及被用于绝缘油、阻燃剂、导热剂、液压油、增塑剂和绝缘油、阻燃剂、导热剂、液压油、增塑剂和无碳复写纸。无碳复写纸。来源：颗粒沉降、肥料、农药来源：颗粒沉降、肥料、农药三、多氯联苯三、多氯联苯(PCBs)不同含氯量的同系物的混合物，不同含氯量的同系物的混合物，209个同类物个同类物 一般一般PCBs工业产品均为混合物，不易分解，物理化学工业产品

6、均为混合物，不易分解，物理化学性质高度稳定，耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗氧化，对金性质高度稳定，耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗氧化，对金属物腐蚀、耐热和绝缘性能好。除一氯、二氯代物，属物腐蚀、耐热和绝缘性能好。除一氯、二氯代物，均为不可燃物质。均为不可燃物质。PCBs被广泛用于工业和商业等方面，可作为变压器和被广泛用于工业和商业等方面，可作为变压器和电容器的冷却剂、绝缘材料、耐腐蚀的涂料等；在热电容器的冷却剂、绝缘材料、耐腐蚀的涂料等；在热传导系统和水利系统中作介质；在配制润滑油、农药、传导系统和水利系统中作介质；在配制润滑油、农药、油漆、油墨、复油漆、油墨、复 写纸、粘胶剂等中作添加剂；在塑料中作增塑剂。

7、写纸、粘胶剂等中作添加剂；在塑料中作增塑剂。三、多氯联苯三、多氯联苯(PCBs)&土壤半衰期土壤半衰期2-6年；年；&对人体和生态系统危害被大量证实，如对人体和生态系统危害被大量证实，如米糠油事件；米糠油事件；&估计全球累积消费量估计全球累积消费量100-200万吨；万吨；四、二四、二噁噁英和呋喃英和呋喃(Dioxins and Furans)主要排放来源：主要排放来源：废物焚化炉，包括都市生活废物、危险性或医药废物废物焚化炉，包括都市生活废物、危险性或医药废物或下水污物的共同焚化炉或下水污物的共同焚化炉 燃烧危险废物的水泥窑燃烧危险废物的水泥窑 应用元素氯或可生成元素氯的化学品作为漂白剂的纸

8、应用元素氯或可生成元素氯的化学品作为漂白剂的纸浆生产；浆生产；冶金工业中的热处理过程冶金工业中的热处理过程,铜、锌、铝、金属烧结等铜、锌、铝、金属烧结等 PCDDs/PCDFsPCDDs/PCDFs,是目前已知的毒性最大的有机氯化合物。是目前已知的毒性最大的有机氯化合物。由于氯原子可以占据环上由于氯原子可以占据环上8 8个不同的位置，从而可以形成个不同的位置，从而可以形成7575种多氯二苯并二恶英异构体和种多氯二苯并二恶英异构体和135135种多氯代二苯并呋喃种多氯代二苯并呋喃异构体。其中异构体。其中2,3,7,8-2,3,7,8-四氯二苯并二恶英（四氯二苯并二恶英（2,3,7,8-TCDD2

9、,3,7,8-TCDD）是目前已知的有机物中毒性最强的化合物。是目前已知的有机物中毒性最强的化合物。非故意产物（非故意产物（副产物），主要在燃烧过程和非故意产物（非故意产物（副产物），主要在燃烧过程和含氯工业中产生，如：金属冶炼，城市、医疗和危险废物含氯工业中产生，如：金属冶炼，城市、医疗和危险废物的焚烧，苯氧酸除草剂、的焚烧，苯氧酸除草剂、PCBsPCBs和氯酚生产中的副产物和氯酚生产中的副产物 土壤半衰期：土壤半衰期：10-1210-12年年 一种致癌、致畸、损害生殖和免疫系统一种致癌、致畸、损害生殖和免疫系统五、石油类污染物五、石油类污染物 来源：石油开采、运输、加工、储存、使用、废弃物

10、处置 影响土壤通透性六、其他重要有机污染物六、其他重要有机污染物增塑剂：增塑剂：酞酸酯类化合物(PAEs)来源：农膜及其他废弃塑料制品、工业烟尘沉降、污灌 致畸、致突变六、其他重要有机污染物六、其他重要有机污染物染料类染料类 工业废水排放、污灌、污泥和堆肥工业废水排放、污灌、污泥和堆肥 较高浓度表面活性剂导致土壤黏粒稳定性增强，较高浓度表面活性剂导致土壤黏粒稳定性增强，加重水土流失。加重水土流失。使农药和重金属的污染范围扩大使农药和重金属的污染范围扩大六、其他重要有机污染物六、其他重要有机污染物表面活性剂：主要是烷基苯磺酸表面活性剂：主要是烷基苯磺酸盐盐以污灌和污泥方式进入土壤以污灌和污泥方式

11、进入土壤加重水土流失，加重水环境污染程度和加重水土流失，加重水环境污染程度和土壤贫瘠土壤贫瘠六、其他重要有机污染物六、其他重要有机污染物染料类：含芳香胺类化合物（联苯胺，染料类：含芳香胺类化合物（联苯胺，萘胺等）萘胺等）工业废水排放、污灌、污泥和堆肥工业废水排放、污灌、污泥和堆肥 较高浓度表面活性剂导致土壤黏粒较高浓度表面活性剂导致土壤黏粒稳定性增强，加重水土流失。使农稳定性增强，加重水土流失。使农药和重金属的污染范围扩大药和重金属的污染范围扩大六、其他重要有机污染物六、其他重要有机污染物废塑料制品：主要成分聚氯乙烯、废塑料制品：主要成分聚氯乙烯、聚苯乙烯等聚苯乙烯等 塑料薄膜、快餐包装盒及包

12、装塑料袋、盒、绳等 永久性“白色污染”第二节第二节 土壤中有机污染物的土壤中有机污染物的环境行为环境行为 吸附与迁移 转化 结合残留一、有机污染物在土壤中的一、有机污染物在土壤中的吸附与迁移吸附与迁移 吸附吸附：土壤矿物组分和有机质共同作用 过程过程：有机物的离子或基团从自由水：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；向土壤矿物的亚表面层扩散；土壤矿物质吸附土壤矿物质吸附:离子或基团以表面反应离子或基团以表面反应或进入双电层的扩散层的方式。或进入双电层的扩散层的方式。一、有机污染物在土壤中的一、有机污染物在土壤中的吸附与迁移吸附与迁移 挥发：挥发：以分子形式从土壤中逸入大气以分子形

13、式从土壤中逸入大气 Vsw/a=Cw/Ca(1/r+Ka)蒸气压、水溶解度、土壤含水量、土壤蒸气压、水溶解度、土壤含水量、土壤对农药的吸附作用对农药的吸附作用一、有机污染物在土壤中的一、有机污染物在土壤中的吸附与迁移吸附与迁移 移动性：土壤中有机物随水分运动的可迁移程度。(1)淋溶 (2)径流二、有机污染物在土壤中的二、有机污染物在土壤中的转化转化 非生物降解生物降解水解光解(一一)水解水解 RX+H2O ROH+HX吸附催化反应（成为某些农药的主要降解吸附催化反应（成为某些农药的主要降解途径）途径）土壤系统中某些水解反应受黏土的土壤系统中某些水解反应受黏土的催化作用，催化作用，可能比相应的水

14、体中要快。可能比相应的水体中要快。水解产物毒性降低水解产物毒性降低 影响因素：污染物化学结构、土壤影响因素：污染物化学结构、土壤pHpH、温度、离子强度等温度、离子强度等(二二)光解光解 吸附于土壤表面的污染物分子在光作用吸附于土壤表面的污染物分子在光作用下，将光能直接或间接转移到分子键，下，将光能直接或间接转移到分子键，使分子变为激发态而裂解或转化的现象。使分子变为激发态而裂解或转化的现象。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

15、应器中进行 （300350nm）处理温度3336处理过程处理过程：分别取分别取10、50、100g试样，试样，用有机溶剂溶解后点在玻片上，光照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，重复一次，将二玻片用溶剂淋洗入淋洗入10ml容量瓶中，定容同时作空白（暗容量瓶中，定容同时作空白（暗处）。处）。结论结论：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。但是，直接 的光解作用

16、也十分有限原因：光线在土壤中会迅速衰减光线在土壤中会迅速衰减土壤颗粒吸附农药分子后发生内部滤光土壤颗粒吸附农药分子后发生内部滤光作用作用 光解的影响因素 土壤质地土壤质地：团粒、微团结构影响光的穿透能力：团粒、微团结构影响光的穿透能力和农药分子土壤中的扩散性和农药分子土壤中的扩散性 土壤水分土壤水分：增强农药的移动力性，有利光解：增强农药的移动力性，有利光解 共存物质共存物质：猝灭和敏化作用：猝灭和敏化作用 土层厚度土层厚度：土表：土表1mm处易光解处易光解 矿物组分矿物组分：黏粒矿物有利于光解：黏粒矿物有利于光解光解类型 光氧化：还原脱氯 水解：带酯键或醚键的农药 光异构化：P=S P-S(三三)生生 物物 降降 解解 通过生物的作用效有机污染物分解为小分子化合物的过程 微生物微生物、高等植物和动物农药在土壤中持留时间的长短，是一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。生物因子有关，特别是微生物的参与。例如，氯代烃农