挥发作用是那些蒸汽压较高的除草剂（如二硝基苯胺类、硫代氰基甲酸酯类）从土壤中消失的主要途径之一。挥发作用可使除草剂从土壤表面迅速消失，而使除草作用下降。如土壤喷施氟乐灵后，如果不立即混土，氟乐灵会大量挥发掉，使得除草效果差。另外，挥发作用还会造成飘移药害，如喷施2.4-D丁酯，其蒸汽极易飘移出施药区，对邻近的敏感作物（如棉花、瓜类、蔬菜）造成药害。
淋溶是除草剂随着水流在土壤中移动的现象。除草剂在土壤中淋溶移动方向主要是向下。除草剂在土壤中的淋溶作用影响到它的除草效果，同时也影响到对作物的安全性。淋溶可能使除草剂从浅层杂草根区到较深的作物根区而降低除草效果，并造成作物药害。淋溶作用使除草剂移动到深层土壤中而污染地下水。除草剂淋溶作用大小受除草剂水溶性和土壤质地、土壤结构、有机质含量和降水量的影响。水溶性高的除草剂淋溶性强；除草剂在沙性、孔隙大、有机质含量低的土壤中的淋溶大于在粘性、致密、有机质含量高的土壤中的淋溶。除草剂淋溶量与降雨量成正相关。
径流是指除草剂随着雨水或灌溉水在地表水平移动。径流主要发生在水田和坡地。径流是除草剂进入河流、湖泊的主要途径。
土壤含有大量的无机胶体（粘粒）和有机胶体（腐植质），具有极大的界面。它能通过物理或化学方式吸附除草剂分子。吸附作用又可分为可逆吸附和不可逆吸附。不可逆吸附使除草剂丧失除草活性，可逆吸附则可防止除草剂迅速从土壤消失，保持残留活性。因为被吸附的除草剂不易挥发、淋溶和降解。
有很多除草剂对光敏感（主要是紫外线），在阳光的照射下，发生分解而失活。如二硝基苯胺类除草剂极易光解。为避免这类除草剂的光解，提高除草活性，喷施后立即混土，避免被光照射。对大多数除草剂来说，光解不是它们在环境中消失的主要途径。
除草剂能与土壤中的成分发生化学反应而消失。这些化学反应包括氧化还原反应，水解、形成非溶性盐和络合物。其中水解是最主要的。
微生物降解是有些除草剂在土壤中降解的主要途径。参予除草剂降解的微生物有真菌、细菌和放线菌。微生物降解的途径有脱卤、脱烷基化、水解、氧化、羟基化、环裂解、硝基还原等。除草剂的微生物降解有一个滞后期，即在初期，除草剂的降解速度极慢，过一段时间后，降解才迅速加快（图5-5-2）。这一个滞后期是由于在除草剂使用初期，可降解除草剂的微生物种群还未建立。在除草剂的诱导下，微生物种群才逐渐扩大，种群建立后除草剂的降解迅度加快。连续多年施用某种除草剂可使得土壤中降解这种除草剂的微生物种群保持在较高的水平，而使得这种降解滞后期缩短，甚至消失。这样降低土壤处理除草剂的持效期，以此来降低除草效果。
植物吸收也是除草剂从土壤中消失的途径之一。被植物吸收的除草剂在植物体内可发生氧化还原、水解、环化、环的裂解、共轭等作用而消失。被吸收的除草剂也可随着作物收割被移出农田。
除草剂在土壤中的残留影响到除草剂的持效性和对环境的安全性。从防除杂草的角度，除草剂应具有一定的残留期，残留期太短，除草效果不好，残留期太长，又会造成下茬作物的药害。但从环境的角度，除草剂的残留期越短越好，除草剂太稳定，不易降解，在环境中的残留量大，对环境造成污染。如莠去津，在环境中较稳定，对地下水的污染严重。
除草剂在环境中的稳定性主要由它本身化学结构和理化性质所决定，同时也受到环境条件的影响。不同除草剂在土壤中稳定性相差甚远。如敌稗在土壤中极易被降解，无残留活性，而有的除草剂，如甲磺隆、绿磺隆、广灭灵、普施特和莠去津在土壤中的残效期极长，被称为长残效除草剂。这些长残效除草剂易造成对下茬敏感作物的药害。部分常见除草剂在土壤中的半衰期列于下表:
除草剂在土壤中的稳定性还受到剂型、环境条件的影响。如2.4-D不同剂型的半衰期不同，酸酯二甲胺盐。土壤质地、有机质含量、pH、离子交换量和含水量等均影响到除草剂的残留，如绿磺隆在碱性土壤中比在酸性土壤中残留长。
除草剂残留也与天气特征情况有关，高温、高湿、多雨有利于除草剂降解，减少残留。
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