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《西南大学》 2011年
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甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的环境行为研究

吴春先  
【摘要】:磺酰脲类除草剂是一类超高效除草剂,已被广泛用于禾谷类等20多种作物田阔叶杂草及禾本科杂草的防除。然而,土壤和水体中微量的磺酰脲类除草剂残留就可对当茬及后茬作物造成比较严重的药害,而且对环境的污染和生态毒性也十分严重。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯是我国自主创制并拥有知识产权的新磺酰脲类除草剂,至今关于它们在土壤中的环境行为特别是吸附-解吸和淋溶的研究较少。为了评价甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯的使用对环境风险的安全性,本文研究了土壤理化性质、测试条件、表面活性剂、吸附剂、土壤改良剂等对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯吸附-解吸和淋溶的影响,主要结果如下: 1甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的吸附-解吸特性 采用平衡振荡法研究了甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在7种土壤中的吸附-解吸特性。结果表明,Freundlich模型能较好地描述甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的吸附-解吸过程,其吸附等温线属于L型。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中具有较低的吸附容量,其吸附主要以物理吸附为主,且存在不可逆吸附过程。甲硫嘧磺隆在土壤中的吸附与土壤pH值呈显著负相关、而与土壤有机质含量呈显著正相关关系;单嘧磺酯在土壤中的吸附与土壤pH值呈显著负相关、而与有机质含量和粘粒含量呈显著正相关关系。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在7种土壤中的解吸均存在一定的滞后性。两种除草剂在土壤中的解吸与土壤pH值、有机质含量和粘粒含量呈显著正或负相关。 溶液pH值、温度、离子强度、固液比和去除有机质对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的吸附有一定的影响。两种除草剂在土壤中的吸附能力随溶液pH的升高而降低,当溶液pH值升高到一定值后,两种除草剂的吸附能力趋于稳定。升高温度能提高土壤对两种除草剂的吸附能力。离子强度与甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的吸附常数Kf-ads呈正相关,即CaCl2的浓度越大,其在土壤中的吸附能力越强。固液比越高,土壤对两种除草剂的吸附越强。去除部分有机质能显著降低土壤对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯的吸附能力。 2表面活性剂对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中吸附的影响 表面活性剂类型不同对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中吸附的影响也不同。在十二烷基硫酸钠(SDS)浓度低于其临界胶束浓度时,随着SDS浓度的增大,甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤黑龙江粘土(S1)和安徽粉砂黏壤土(S7)中的吸附常数增加,在SDS临界胶束浓度附近达到最大;当SDS浓度高于其临界胶束浓度时,甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤S1和S7中的吸附能力有所下降。十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入水中后,甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在S1和S7中的吸附能力有所提高,即CTAB的存在能提高土壤对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯的吸附能力,而且随着CTAB浓度的增大,甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯的吸附常数Kf-ads增加。非离子表面活性剂吐温-80(Tween-80)的存在降低了甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤S1和S7中的吸附能力。在Tween-80的5种供试浓度下,甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在士壤S1和S7的吸附常数Kf-ads均低于各自的对照。 3甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在吸附剂中的吸附特性 甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在腐植酸、蒙脱石、高岭土、钠基膨润土和硅藻土等5种土壤组分中的吸附过程可用Freundlich模型较好地加以描述。两种除草剂在5种土壤组分中的吸附经验常数1/nf-ads均小于1,其吸附等温线属于L型。腐植酸、蒙脱石、高岭土、钠基膨润土和硅藻土对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯均有较强的吸附能力,两种除草剂在土壤组分中吸附常数Kf-ads勺大小顺序均为:腐植酸高岭土蒙脱石钠基膨润土硅藻土。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯隆在5种土壤组分中的吸附能力与pH值呈负相关。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在CTAB改性后的有机粘土矿物中的吸附过程也可用Freundlich模型较好地描述,这两种除草剂在CTAB-蒙脱石、CTAB-高岭土和CTAB-内基膨润土中的吸附等温线属于S型,在CTAB-硅藻土中的吸附等温线属于L型。改性有机粘土矿物对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯的吸附能力得到较大提高,CTAB-蒙脱石、CTAB-高岭土、CTAB-钠基膨润土和CTAB-硅藻土对甲硫嘧磺隆的吸附常数Kf-ads分别比原粘土矿物增大119.15、163.38、72.85和81.15倍,单嘧磺酯的吸附常数Kf-ads分别比原粘土矿物增大114.64、140.77、90.18和99.68倍。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在有机粘土矿物上吸附常数Kf-ads的大小顺序均为:CTAB-高岭土CTAB-蒙脱石CTAB-钠基膨润土CTAB硅藻土。 4土壤改良剂对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中吸附-解吸的影响 甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤改良剂及添加土壤改良剂的土壤中的吸附-解吸过程均符合Freundlich模型,除甲硫嘧磺隆在腐植酸添加量为2%的土壤中的吸附等温线属于S型外,其余吸附等温线均属于L型,其在土壤中的吸附能力与土壤改良剂的添加量呈正相关,即土壤中改良剂的含量越高,土壤对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯的吸附能力越强。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的解吸常数Kf-des与土壤改良剂的添加量呈正相关,即土壤改良剂的添加量越大,甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯的解吸常数Kf-des越大。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在添加不同土壤改良剂量的土壤中的解吸常数Kf-des明显大于相应的吸附常数Kf-ads'解吸经验常数1/nf-des明显小于吸附经验常数1/nf-ads'即添加土壤改良剂增强两种除草剂在土壤中的滞后程度。 5甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的淋溶迁移特性 甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中有较强的淋溶性。甲硫嘧磺隆在土壤中的淋出率与土壤pH值呈显著正相关,与土壤其它理化性质相关性不显著;单嘧磺酯在土壤中的淋出率与土壤理化性质均无显著的相关性,即单嘧磺酯在土壤中的淋溶迁移受综合因素影响。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在黑龙江粘土中的淋溶迁移受降雨量、降雨强度、施药量、酸雨等的影响,降雨量越大,甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的淋溶迁移能力越强,淋出率越高;在降雨量相同的情况下,降雨强度越小,两种磺酰脲类除草剂的淋溶迁移能力越强,淋出率越高;施药量越大,甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的淋溶迁移能力越强,淋出率也越高;pH值越高的模拟酸雨对淋溶的贡献越大。不同类型的表面活性剂对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的淋溶迁移能力的影响不同,CTAB和SDS对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中淋溶迁移起延阻作用,而Tween-80对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中淋溶迁移起促进作用。添加土壤改良剂能延阻甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在黑龙江粘土中的淋溶迁移,而且甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的淋溶迁移能力与土壤改良剂的添加量呈负相关。 综上所述,本研究比较全面地研究了甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的吸附-解吸和淋溶特性及土壤理化性质、测试条件、表面活性剂、吸附剂、土壤改良剂等对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯吸附-解吸和淋溶的影响。研究结果表明甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中的吸附能力较弱,其解吸存在一定程度的滞后性,其吸附-解吸能力主要与土壤pH值、有机质和粘粒含量有关。甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯在土壤中淋溶性较强,加之吸附能力较弱,可能会对环境及作物产生不良影响。吸附剂和土壤改良剂对甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯均有较强的吸附能力。添加土壤改良剂能提高土壤对这两种除草剂的吸附能力,延阻其淋溶迁移能力,可能减轻其对地下水的污染程度。本研究为在不同农业地区生产中合理有效地指导甲硫嘧磺隆和单嘧磺酯的使用以及减小其对环境的污染提供了科学依据,也为正确评价其在环境中的迁移、监测、治理以及被污染土壤的修复提供科学合理的技术措施。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S481.8

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8 张静;陕北农牧交错带荒漠化土地植被恢复重建过程土壤效应研究[D];西北农林科技大学;2010年
9 丛鑫;农药污染场地中有机氯化合物的分布及其修复研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
10 李文西;苏丹草—黑麦草轮作制中连续施肥对饲草生长与土壤肥力的影响[D];华中农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗伟;3种固氮蓝藻对新磺酰脲类除草剂的耐药性差异及其机理的研究[D];上海交通大学;2008年
2 吉艳芝;施肥对落叶松人工林土壤肥力及生理活性影响的研究[D];东北林业大学;2002年
3 乔匀周;土壤肥力和灌水方式对小麦品质及水分生产率影响的研究[D];山东农业大学;2003年
4 徐霞;重庆市生态修复示范区退化生态系统景观评价与土壤肥力质量分析[D];西南农业大学;2004年
5 孟立君;设施不同种植年限土壤酶活性及其与土壤肥力关系的研究[D];东北农业大学;2004年
6 刘丽华;GIS支持下乡镇域耕地土壤肥力的综合评价[D];福建农林大学;2004年
7 张有利;侵蚀退化赤红壤不同生态恢复措施土壤肥力的变化[D];福建农林大学;2005年
8 潘瑞;河北省果品主产区土壤质量研究[D];河北农业大学;2010年
9 王芳;有机物料对渭北旱塬土壤肥力特性的影响[D];西北农林科技大学;2010年
10 孙海;人参土壤主要养分及酶活性研究[D];中国农业科学院;2010年
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