氰氟草酯在稻田生态系统中的降解研究

【摘要】： 农药是重要的农业生产资料，如果使用不当，可能对环境造成损害。农药进 入环境以后在环境诸因子（水、光、微生物等）的影响下降解生成各种代谢物，同时 农药也不可避免地进入生物体内，进行各种各样的变化。有的代谢产物毒性降低，有 的代谢产物毒性比母体更大。因此，在使用一种新农药之前，必须了解其在环 境及生物体内的降解和代谢途径，这对评价该药剂的环境安全性以及寻找控制农药污 染的途径提供科学依据。 氰氟草酯（Cyhalofop-butyl）是美国陶氏公司最新开发的芳氧苯氧羧酸酯类除草 剂，可有效地防除稻田的多种禾本科杂草，尤其对千金子、稗草有特效。目前氰氟草 酯在我国已获得临时登记，但是关于该药剂的残留分析方法、稻田使用后的残留情况 以及环境行为特征，国内外尚未见公开报道。为了氰氟草酯在我国推广应用，研究其 环境行为对评价其环境安全性及安全合理使用是十分必要。 本文首次研究并建立了氰氟草酯母体及其4种代谢物在稻田水、土壤及水稻样品 中的残留分析方法。在同一色谱分析条件下，可同时检测5种化合物，样品前处理过 程简单，方法准确可靠，灵敏度、准确度达到农药残留检测的要求。氰氟草酯母体及 其4种代谢物在上述样品中的检测极限均在0.02～0.002mg/kg之间（详见第一章）， 方法添加回收率均在80～102.1％之间。 本文还研究了氰氟草酯的水解动力学，光解和微生物降解，并对其具在杀草活性 的代谢产物ACID的水解动力学和光化学降解作了进一步研究，探讨了氰氟草酯及ACID 的水解、光降解作用机理。 水解研究结果表明，氰氟酯在酸性条件下比较稳定，而在微酸性及中性条件下水 解速度加快，在碱性条件下，氰氟草酯水解迅速。ACID在酸性及中性条件下比较稳定， 在弱碱条件下缓慢水解，只有在强碱条件下水解较快，提高温度均促进氰氟草酯及 ACID水解。采用HPLC法，鉴定了氰氟草酯及ACID的水解产物。氰氟草酯的水解产物 主要是ACID，并有少量AMIDE、DIACID产生，ACID水解产物主要是AMIDE以及少量 DIACID。可能的水解途径是亲核加成反应。 在紫外光（λ=254nm）下，氰氟草酯及ACID在不同水介质中均容易光解，半衰期 约4～6min，丙酮存在时，氰氟草酯及ACID的光解速度反而减慢，说明丙酮不是氰 氟草酯及ACID的光敏催化剂。利用HPLC和GC－MS鉴定出7种光解产物，光降解 途径是醚键断裂、酯健水解、脱梭及光异构化。 水中的微生物可有效地促进氰氟草酯降解，氰氟草酯对池水中某些细菌的生长有 一定刺激作用，而对放线菌和真菌的生长影响不明显。通过对不同种属细菌的培养和 鉴定发现，氰氟草酯在池塘水中的降解微生物主要是假单胞菌和葡萄球菌属，代谢机 制可能以生长代谢为主。 厦门、杭州两年两地的消解动态和最终残留试验结果表明，常规施药浓度下，在 稻田使用氰氟草酯，到作物收获时对稻谷的食用是安全，也不会对稻田环境造成不良 影响。 以上研究结果说明，氰氟草酯在自然环境中降解迅速，残留期短，在稻田生态系 中的降解可有多条途径，但主要是生物降解和光解，其次是水解。 本论文的研究结果无论是在理论上，还是在实践上均有一定的应用和参考价值。