草萘胺對土壤環(huán)境的影響以及農(nóng)藥多殘留分析方法研究.pdf

1、草萘胺（napropamide）是一種酰胺類的高效廣譜除草劑，主要用于防治一年生單子葉雜草和部分闊葉雜草。由于其廣譜活性，已在世界范圍內(nèi)的許多國家登記使用，可單獨(dú)或者與其它農(nóng)藥如利谷隆、西瑪津等混合使用，應(yīng)用于多種水果、蔬菜和農(nóng)作物上。由于草萘胺在土壤中相對較長的持效期，其在土壤環(huán)境中殘留問題也引起了廣泛關(guān)注。然而，關(guān)于草萘胺在土壤中的行為以及對土壤微生物影響的報(bào)道很少.為此，我們通過室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，并應(yīng)用分子生物學(xué)研究方法，對草萘胺在土

2、壤中殘留的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究和評價(jià)。論文的主要內(nèi)容如下：
　　 建立了草萘胺在土壤和水中的高效液相色譜和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的殘留檢測方法，并對不同提取方法進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，土樣和水樣最佳提取方法分別為超聲提取和液液萃?。籋PLC和GC-MS均具有操作簡便、靈敏度高、回收率較理想、重復(fù)性好等特點(diǎn)。
　　 研究了草萘胺在不同土壤中的降解行為。結(jié)果表明，草萘胺在三種不同類型土壤中的降解，以黑土最快，黃棕壤最慢。在

3、15～35℃溫度范圍內(nèi)，草萘胺降解速率隨著溫度升高而增加，而25～35℃草萘胺降解速率增加不明顯。土壤有機(jī)質(zhì)含量與草萘胺降解半衰期表現(xiàn)出良好的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)為0.9794，而pH值和CEC等與草萘胺半衰期之間的相關(guān)性卻很小，說明土壤有機(jī)質(zhì)含量是影響草萘胺降解的最主要因素。土壤中草萘胺的滅菌和未滅菌降解動力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，滅菌土壤其半衰期遠(yuǎn)大于未滅菌土壤，草萘胺在土壤中的降解可能與土壤微生物有關(guān)。通過GC-MS對草萘胺降解產(chǎn)物進(jìn)行分析，發(fā)

4、現(xiàn)草萘胺在土壤中可能的降解途徑是脫烷基和脫二乙氧基，降解產(chǎn)物可能為N-甲基-N-乙基-2-（1-萘氧基）丙酰胺、N-乙基-2-（1-萘氧基）丙酰胺和萘氧乙酰基。
　　 草萘胺在土壤中的吸附行為及其光譜學(xué)研究結(jié)果表明，草萘胺在黃棕壤、磚紅壤和黑土上的吸附等溫線可用Freundlich方程較好的描述，吸附系數(shù)（Kf）分別為1.29、3.43和13.36，吸附反應(yīng)偏摩爾自由能變化值（F）分別為1328.7、1964.5和3296.0

5、Jmol-1，而吸附自由能分別為11.24、10.43和10.58 KJ mol-1，因均小于40KJ mor-1，說明草萘胺在三種土壤上的吸附以物理作用為主，吸附機(jī)理可能是氫鍵、疏水作用、配位鍵結(jié)合和范德華力等作用.草萘胺的有機(jī)質(zhì)吸附常數(shù)（KOM）在6686.15～9214.28間，表明其在土壤中只有很弱的移動性。將草萘胺在土壤中的吸附系數(shù)Kf值與土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH值、陽離子交換量和土壤粘粒進(jìn)行相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)草萘胺在三種土壤上的吸

6、附只與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)，且吸附系數(shù)Kf值與土壤有機(jī)質(zhì)含量間呈顯著正相關(guān)，廚與OM％間滿足關(guān)系式：Kf=0.7055OM％+0.0861，r=0.9992.紫外光譜掃描發(fā)現(xiàn)相同濃度的三種土壤DOM紫外吸收峰強(qiáng)度差別很大，黑土DOM的吸收最強(qiáng)，黃棕壤DOM吸收最弱，磚紅壤居中。三種土壤DOM吸光值的顯著差異與三種土壤對草萘胺的吸附能力大小一致，進(jìn)一步證實(shí)了黑土中含有更多能與草萘胺鍵合的官能團(tuán)，從而增加了對草萘胺的吸附作用；三種土壤的紅

7、外光譜圖表明三種土壤均含有一些相同的官能團(tuán)，但相同位置吸收峰強(qiáng)度有較大差異。三種土壤的擬合紅外光譜圖分析結(jié)果與三種土壤DOM紫外光譜結(jié)果相一致，也進(jìn)一步證實(shí)了三種土壤對草萘胺吸附容量的差異是黑土>磚紅壤>黃棕壤。
　　 采用室內(nèi)模擬試驗(yàn)研究了草萘胺對土壤微生物生物量、呼吸強(qiáng)度和土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶和脫氫酶活性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)草萘胺對土壤微生物生物量碳和氮都具有抑制作用，并且抑制作用趨勢相似。土壤呼吸強(qiáng)度表現(xiàn)為先激活后抑制

8、的總體趨勢，處理后0～7 d，不同處理濃度的草萘胺對土壤微生物呼吸都有不同程度的激活作用，并且在2～20 mg kg-1濃度范圍內(nèi)，激活作用與草萘胺施用濃度成正比，即CO2釋放量隨著草萘胺濃度的增大而增加，但在隨后培養(yǎng)時(shí)間7～42d，與對照相比各處理土樣的呼吸作用都受到抑制，特別是處理后28～42d，各處理濃度對土壤呼吸均產(chǎn)生很強(qiáng)的抑制作用。培養(yǎng)56 d CO2釋放總量以80 mg kg-1干土處理最低，而低濃度處理（2～20 mg k

9、g-1）對土壤微生物呼吸作用影響差異不顯著（P>0.05），CO2釋放總量與對照相近。草萘胺對三種土壤中脲酶活性都具有抑制作用，并且在整個(gè)培養(yǎng)過程中黃棕壤和磚紅壤的各濃度處理與對照間差異顯著（P<0.05）。草萘胺對三種土壤中蔗糖酶活性影響與脲酶相似，三種土壤中不同取樣時(shí)間各濃度處理和對照間均存在顯著差異，并且黃棕壤培養(yǎng)第7 d時(shí)，抑制程度隨草萘胺施用濃度的增加而增加，表現(xiàn)出良好的相關(guān)性（r=0.8480）。三種土壤中過氧化氫酶和脫氫酶

10、活性隨培養(yǎng)時(shí)間的延長呈不規(guī)則的波動，盡管大多數(shù)情況下草萘胺處理與酶活性間無劑量效應(yīng)關(guān)系，但在黃棕壤處理第7 d時(shí)，過氧化氫酶活性隨草萘胺濃度增加而增加（r=0.9796）.
　　 根據(jù)草萘胺對黃棕壤酶活性影響變化趨勢，以變化顯著的7 d和14 d的為取樣時(shí)間，運(yùn)用DGGE分子指紋技術(shù)，對草萘胺污染條件下土壤微生物種群的基因多樣性進(jìn)行了初步研究。通過對不同培養(yǎng)時(shí)間、不同濃度草萘胺污染下土壤微生物進(jìn)行DGGE基因多樣性的分子指紋圖譜

11、分析，發(fā)現(xiàn)隨著培養(yǎng)時(shí)間不同，草萘胺處理的土壤微生物基因多樣性出現(xiàn)了一定的差異。培養(yǎng)第7d時(shí)，各處理?xiàng)l帶數(shù)均多于對照，草萘胺處理與對照間相似性良好，相似性大于90％，說明處理和對照間菌群結(jié)構(gòu)具有較高的一致性，并且培養(yǎng)初期草萘胺促進(jìn)了某些細(xì)菌的生長，微生物種群豐富度有一定程度的增加，這可能與草萘胺處理7 d時(shí)土壤酶活性增加具有一定相關(guān)性。與培養(yǎng)7 d相比，當(dāng)培養(yǎng)14 d時(shí)，土壤微生物種群發(fā)生了較大變化，優(yōu)勢條帶增加，處理與對照間相似性下降，