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低分子量有机酸和可溶性有机质对异丙隆在两种土壤中迁移的影响

丁青  
【摘要】:现代农业需要投入大量的农药来控制杂草以及土壤中的昆虫。虽然农药的施用会给作物生产带来巨大的利益,但它同时引起了对生态系统的污染及食物安全的关注。土壤是最重要的环境因素之一,它既是污染物的汇,又是污染物的源。一般而言,如果农药能被强烈地吸附,则它们就容易滞留在土壤的固相,不易进一步造成对周围环境的污染;反之就容易发生迁移,如被淋溶进入地下水而造成污染。异丙隆是由联邦德国赫斯特公司1972年研究开发应用于农田防治一年生禾本科杂草和某些双子叶杂草的选择性除草剂,近年来异丙隆因易于经土壤和地下水进入人畜饮水系统而受到广泛关注。因此,讨论异丙隆在土壤中的迁移行为,对地下水的保护有十分重大的意义。 土壤中存在的各种各样的低分子量有机酸(Low-molecular-weight organic acid, LMWOA)在土壤环境中具有特别重要的意义,它参与成土作用、促进矿物溶解;改变根际土壤理化性状,促进植物对养分的吸收;缓解缺氧症状,降低金属等有毒元素对植物的毒害等。可溶性有机物(Dissolved organic matter, DOM)普遍存在于土壤和水环境中,是陆地-水生态系统中最为活跃的组分,对土壤和水体中污染物的运移起到载体的作用。本论文选取苹果酸和柠檬酸为低分子量有机酸的代表,以农业上常用的水稻秸秆和污泥为DOM的提取原料,系统地研究异丙隆在两种典型土壤中(固定电荷土壤和可变电荷土壤)的吸附与解吸、迁移与淋溶行为,采用现代分析技术探讨其中的机理,为进一步控制农药使用,加强地下水的保护提供理论依据。 通过标准批量平衡法、土柱淋溶法和土壤薄层层析法,研究了两种低分子量有机酸对除草剂异丙隆在两种典型土壤中的吸附-解吸与迁移行为的影响。结果表明:在固定电荷土壤(黄棕壤)中,低分子量有机酸均能明显地抑制土壤对异丙隆的吸附,增强土壤中异丙隆的解吸,促进异丙隆在该土壤中的迁移,并使Rf值增大,迁移出土体的异丙隆总量增加,迁移时间缩短;而在可变电荷土壤(红壤)中则表现了相反的趋势。在所研究的异丙隆浓度范围内及指定的LMWOA浓度下,柠檬酸(CA)比苹果酸(MA)的作用显著。 采用与上述相同的试验方法,研究了两种DOM对除草剂异丙隆在两种典型土壤中的吸附-解吸与迁移行为的影响。结果表明:在固定电荷土壤(黄棕壤)中,DOM均能明显地抑制土壤对异丙隆的吸附,增强土壤中异丙隆的解吸,促进异丙隆在该土壤中的迁移,也使Rf值增大,迁移出土体的异丙隆总量增加,迁移时间缩短;而在可变电荷土壤(红壤)中则表现了相反的趋势。在所研究的异丙隆浓度范围内及指定DOM浓度下,来源于污泥的DOM (SL)比来源于水稻秸秆的DOM (ST)影响显著。 采用紫外、红外和荧光光谱学技术研究分析了两种土壤结构的差异及其对异丙隆土壤迁移行为影响的可能作用机理。通过紫外及红外光谱技术分析未发现两种土壤结构的显著差异;通过分子荧光光谱分析技术发现与可变电荷土壤(红壤)相比较,固定电荷土壤(黄棕壤)中多了类富里酸及类胡敏酸物质,该差异可能影响了异丙隆在土壤中的迁移行为。


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