第十章 物質(zhì)在土-水間的遷移與轉(zhuǎn)化

1、第二次教學(xué)實(shí)習(xí),時(shí)間：25日（周日）下午1：30 地點(diǎn)：中科院地理所，2521會(huì)議室（雷梅老師） 安排：1：15，自行到達(dá)地理所 方案1：先乘 619(玉泉路口南-保福寺橋西) 在 玉泉路口北 站上車， 在 海淀交通支隊(duì) 站下車； 最后換乘 630(北京植物園南門-來(lái)廣營(yíng)) 在 海淀交通支隊(duì) 站上車， 在 南溝泥河 站下車； 全程約21.1公里。 方案2：先乘 373(魯谷路衙門口-北京西站) 在 玉泉路口東 站上車， 在 五棵松橋東 站下車； 最后換乘 913(高家堡-雷家橋) 在 五棵松橋北 站上車， 在南溝泥河 站下車； 全程約20.5公里。 方案3：乘 751(張儀村南站-南七家) 在

2、 魯谷路東口 站（沿玉泉路向南走到魯谷路東口站）上車， 在 南溝泥河 站下車； 全程約23.4公里。 注：1.由于從南溝泥河 到中科院地理所段在修路，所以請(qǐng)?jiān)谀蠝夏嗪?站下車，然后下車后向東走大約一站距離即到。 2.全程大約需要90分鐘，請(qǐng)大家把握時(shí)間，早一點(diǎn)出發(fā)。,第十章 物質(zhì)在土水間遷移轉(zhuǎn)化及其環(huán)境效應(yīng) 第一節(jié)：溶質(zhì)遷移物類型 第二節(jié)：環(huán)境效應(yīng) 第三節(jié)：遷移途徑 第四節(jié)：管理方法與技術(shù),第十章 物質(zhì)在土水間遷移轉(zhuǎn)化及其環(huán)境效應(yīng) 第一節(jié)：溶質(zhì)遷移物類型 第二節(jié)：環(huán)境效應(yīng) 第三節(jié)：遷移途徑與遷移量 第四節(jié)：管理方法與技術(shù),所有與土壤結(jié)合的物質(zhì) 所有能溶于水的物質(zhì) 氮磷 重金屬 農(nóng)藥 除草劑 工

3、業(yè)污染物 病毒與病原菌 放射性物質(zhì) 等,Lanmnuir方程線性形式斜率和土壤對(duì)病毒平均吸附比例的比較,張叢志等（2007）,結(jié)論： 土壤性質(zhì)、病毒性質(zhì)、土壤中的土著微生物對(duì)病毒在土壤中吸附行為均具有重要的影響； 紅粘土對(duì)MS2和+X174的平均吸附比例幾乎能達(dá)到100 ，而2種潮土(沙質(zhì)潮土和壤質(zhì)潮土)相對(duì)較弱； 總體來(lái)看土壤對(duì)+X174的吸附能力高于MS2，但滅菌后的土壤對(duì)MS2的吸附能力卻高于+X174；,張叢志等（2007）,第十章 物質(zhì)在土水間遷移轉(zhuǎn)化及其環(huán)境效應(yīng) 第一節(jié)：溶質(zhì)遷移物類型 第二節(jié)：環(huán)境效應(yīng) 第三節(jié)：遷移途徑與遷移量 第四節(jié)：管理方法與技術(shù),對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的影響！,太湖藍(lán)

4、藻爆發(fā),蔬菜地現(xiàn)狀與分布特征,春城 滇池 藍(lán) 天 綠 水！ 藻華污染程度屬全國(guó)湖泊之最！,三峽支流水質(zhì),三峽傳媒網(wǎng)訊（記者 徐志全 通訊員 劉洋 王煒 文/圖）11月7日，長(zhǎng)江支流小江上，工作人員正在打撈水葫蘆和浮萍等“活漂浮物”。三峽完成三期蓄水后，不少池塘、稻田的水葫蘆和浮萍等“活漂浮物”涌入三峽庫(kù)區(qū)，并滯留在庫(kù)區(qū)支流的河叉、回水坨等處迅速繁殖，給清漂工作帶來(lái)難度。,第十章 物質(zhì)在土水間遷移轉(zhuǎn)化及其環(huán)境效應(yīng) 第一節(jié)：溶質(zhì)遷移物類型 第二節(jié)：環(huán)境效應(yīng) 第三節(jié)：遷移途徑與遷移量 第四節(jié)：管理方法與技術(shù),遷移途徑 淋溶 地表徑流 側(cè)滲,水體,底泥,滇池流域地形與地下、側(cè)滲水對(duì)滇池水補(bǔ)給影響,土壤

5、中病毒的遷移,病毒通過(guò)小孔隙遷移的機(jī)制有3種（Myers et al., 1999)。 (1)病毒懸浮在載液(土壤溶液)中隨著載液的流動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。一般情況下，由于病毒和載液?jiǎn)柕南嗷プ饔?，病毒同時(shí)進(jìn)行著水平和翻轉(zhuǎn)兩種方式的運(yùn)動(dòng)。 (2)病毒遷移的第二種機(jī)制是隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)，也就是布朗運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)在載液流動(dòng)方向上的作用是可以忽略的，但在載液流動(dòng)的垂直方向上卻是最主要的遷移機(jī)制。 (3)如果病毒在孔隙中的滯留時(shí)間足夠長(zhǎng)，布朗運(yùn)動(dòng)的作用就會(huì)使病毒運(yùn)動(dòng)到孔隙的邊界區(qū)域，這時(shí)病毒會(huì)受到由孔隙表面施加的短距離作用力，在受到這種短距離的作用力后，病毒能否吸附到孔隙表面就取決于引力和斥力的大小，而引力和斥力又是由病

6、毒和孔隙表面之間的距離大小決定的。這就是病毒通過(guò)孔隙發(fā)生遷移的第三種機(jī)制。,病毒遷移過(guò)程 病毒在土壤和地下水中的遷移主要經(jīng)歷吸附和失活兩個(gè)過(guò)程(Vilker et al., 1981) 多孔介質(zhì)中病毒遷移之所以與溶質(zhì)運(yùn)移有著顯著的不同是因?yàn)樗鼈兘?jīng)歷了完全不同的吸附和失活過(guò)程(Chrysikopoulos et al. 1996)。 病毒吸附是指病毒粒子黏附在土壤或蓄水層物質(zhì)表面從而喪失其移動(dòng)性的過(guò)程； 病毒失活指病毒在一定環(huán)境條件下喪失其對(duì)宿主的感染能力。正是這兩個(gè)過(guò)程使得病毒在遷移過(guò)程中數(shù)量不斷減少，即病毒衰減。,病毒在土壤和地下水中遷移受到三方面的控制： (1)可逆吸附的延遲作用；(2)不

7、可逆吸附造成的衰減；(3)失活造成的衰減（Loveland et al., 1996)。 病毒在遷移過(guò)程中的吸附： 吸附是影響病毒遷移最主要的過(guò)程，幾乎影響病毒遷移的所有因素都是通過(guò)影響吸附來(lái)起作用的。 病毒吸附的作用力包括靜電作用力、范德華作用力和離子共價(jià)鍵以及疏水作用力（Loveland et al., 1996) 。病毒吸附根據(jù)其吸附的機(jī)理可分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換，而且它可能與土壤溶質(zhì)吸附有很大的相似之處，所不同的是病毒吸附的主要作用力是雙電層靜電作用力和范德華作用力(Teutsch et al., 1991)。,病毒在蓄水層物質(zhì)上的吸附受病毒粒子和蓄水層物質(zhì)二者表面之間的靜電

8、作用力控制。 病毒的表面電荷是由構(gòu)成蛋白質(zhì)的典型氨基酸離子化形成的，它使得病毒的pH處于37的范圍內(nèi)，因此在自然界水中病毒既可能帶正電荷也可能帶負(fù)電荷。而在自然界水的pH范圍內(nèi)(49)大多數(shù)蓄水層土壤表面帶負(fù)電荷。所以當(dāng)環(huán)境pit值小于pH洲 時(shí)，病毒帶正電荷，土壤帶負(fù)電荷，異種電荷之間的引力會(huì)攸病毒粒子吸附到蓄水層土壤表面；當(dāng)環(huán)境pH值大于pH 時(shí)，病毒和土壤礦物表面都帶負(fù)電荷而表現(xiàn)出斥力，病毒不會(huì)被吸附（Loveland et al., 1996) 。,病毒的吸附分為可逆吸附和不可逆吸附。 可逆吸附是指吸附在土壤表面上病毒粒子是可以被解吸下來(lái)的，這種吸附并不會(huì)造成病毒的衰減，而只能延遲病毒

9、的遷移； 不可逆吸附是指被吸附到土壤表面的病毒粒子不能被解吸下來(lái)，它能夠直接造成病毒衰減（Loveland et al., 1996) 。而解吸的原因可以是直接的物理釋放和化學(xué)釋放，也可以是化學(xué)交換或者化學(xué)解吸(Maxwell et al., 2003)。 病毒遷移過(guò)程中病毒吸附的可逆性是一個(gè)非常重要的影響因素。單獨(dú)的可逆吸附或不可逆吸附都不能完美地描述病毒遷移的過(guò)程，但將二者結(jié)合起來(lái)卻能夠進(jìn)行完美的描述，這表明在田間病毒的可逆吸附和不可逆吸附是同時(shí)存在的（Loveland et al., 1996) 。,病毒在遷移過(guò)程中的失活 病毒失活的過(guò)程就是病毒在不適宜存活環(huán)境中死亡的過(guò)程。主要包括溫度

10、、溶液組成和pH值(Yates et al., 1987)。 病毒失活與吸附之間存在相關(guān)性(Yates et al., 1987; Sobsey et al., 1980; Gerba et al., 1984) ，吸附在病毒失活中起重要作用，但到目前為止仍然不是十分清楚。吸附態(tài)和自由態(tài)病毒的失活速率是不同的，相對(duì)于吸附態(tài)病毒，地下水中自由態(tài)病毒的失活速率要低的多，而且在失活總量中所占的比例也要小的多(Pang et al., 2003)。病毒吸附到土壤表面上后能夠延長(zhǎng)病毒的存活時(shí)間，因?yàn)槲侥軌蜃柚共《疽職さ鞍缀秃怂嵩獾浇到夂推茐?Chrysikopoulos et al., 1996)。消

11、毒劑存在，吸附會(huì)阻礙病毒失活；在沒(méi)有消毒劑存在，病毒在土壤礦物表面的吸附反而會(huì)加速病毒失活。吸附對(duì)病毒失活的促進(jìn)作用取決于吸附在礦物表面的病毒的濃度和種類(Poletika et al., 1995) 。,病毒遷移的影響因素 病毒本身的性質(zhì)（大小、等電點(diǎn)） 土壤性質(zhì) 溫度 地下水離子濃度和組成,李榮剛（2000）,（曹志洪等，2006）,欠發(fā)達(dá)地區(qū)滇池面源污染貢獻(xiàn): 城市生活污水：68.7 工業(yè)污染：3.9% 農(nóng)業(yè)面源：23.7% （其中種植業(yè)占70.5%，畜禽占22.5%，漁業(yè)7%） 農(nóng)村生活污染：3.7%（垃圾39.6%，生活污水27.8%，人糞尿32.6%）,（王海云，2005）,（曹彥

12、龍，李崇明，）,（曹彥龍，李崇明，）,（曹彥龍，李崇明，）,三峽庫(kù)區(qū)N肥和P肥土壤殘留率,地面徑流率,地下淋溶率（%）(劉光德等，2003）,（王海云，2005）,太湖地區(qū)旱地土壤堿解氮與pH 相關(guān)性 （胡正義等，2006）,不同施肥水平蔬菜地土壤肥力質(zhì)量演變(黃錦法等，2003),土壤全磷、速效磷和pH 空間分布 （胡正義等，2006）,嘉興南湖桑園2003 年4-8 月土壤磷素的徑流流失量 （曹志洪等，2006 ）,磷肥用量對(duì)徑流攜帶的可溶性磷素中無(wú)機(jī)和有機(jī)磷含量的影響,曹志洪等，2005,韭菜施肥對(duì)滲漏水氮濃度的影響,（9月2日、28日施肥）,施肥時(shí)間,（9月2日、28日施肥）,韭菜施肥

13、對(duì)滲漏水磷濃度的影響,施肥時(shí)間,施肥時(shí)間,常熟水稻生長(zhǎng)季土壤滲濾液中總磷濃度的變化 （曹志洪等，2006 ）,磷肥用量對(duì)滲濾液中水溶性無(wú)機(jī)磷含量(mg/L)的影響（曹志洪等，2006 ）,磷肥用量和水稻土對(duì)稻季田間滲漏液向下運(yùn)移總磷量的影響 （曹志洪等，2006 ）,農(nóng)田臨近水田與土壤養(yǎng)分之間關(guān)系,監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近太湖水體中溶解無(wú)機(jī)磷(DIP)全年的動(dòng)態(tài)變化 （曹志洪等，2006）,水體富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)水中TP 濃度的閾值：0.02 mg/L 為標(biāo)準(zhǔn)(OECD，1982),土壤磷素與鄰近水體磷素的相關(guān)系數(shù)(r) (n=72)（曹志洪等，2006 ）,太湖周邊地區(qū)DDT 和HCH 的殘留情況 (Feng e

14、t al., 2003),嘉興市不同采樣點(diǎn)土壤酞酸酯污染調(diào)查(2002 年5 月) （封克等，2006),農(nóng)用塑料薄膜是土壤酞酸酯來(lái)源之一,部分地區(qū)地表水有機(jī)污染物含量(陳振樓等，2001),太湖表層沉積物中六六六、DDT 類農(nóng)藥的分布 （王春霞等，2002）,太湖表層沉積物中七氯等有機(jī)氯農(nóng)藥的分布 （王春霞等，2002 ）,第十章 物質(zhì)在土水間遷移轉(zhuǎn)化及其環(huán)境效應(yīng) 第一節(jié)：溶質(zhì)遷移物類型 第二節(jié)：環(huán)境效應(yīng) 第三節(jié)：遷移途徑 第四節(jié)：管理方法與技術(shù),土壤物質(zhì)向水體遷移臨界點(diǎn)確定,土壤可溶性氮含量與氮素流失、氮素植物吸收之間的關(guān)系 （A. 適用施用氮肥的最高限度；B. 土壤可溶性氮素；C. 氮素的流失；D. N-植物吸收）,曹志洪等,2006,太湖沿岸旱地土壤發(fā)生磷素淋失的全磷與速效磷臨界值分別為0.60 g/kg-1、60 mg/kg-1。以速效磷建立土壤磷淋失指標(biāo)方便（胡正義等，