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《西南大学》 2007年
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五种磺酰脲类除草剂在土壤中的环境行为

张伟  
【摘要】: 磺酰脲类除草剂是一类广泛应用于各种作物杂草控制的新型超高效除草剂。土壤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药害,且对环境带来的污染和生态毒性也十分严重。因此,对磺酰脲类除草剂在土壤中环境行为进行研究具有重要意义。本文以常用的甲磺隆、苄嘧磺隆以及近年来开发的新品种-单嘧磺隆、烟嘧磺隆、氯嘧磺隆为对象,较为系统地研究它们在土壤中的环境行为,旨在为该类除草剂的合理使用及生态修复提供理论基础。主要研究结果如下: 1、5种磺酰脲类除草剂在8种土壤中的吸附-解吸特性 采用了平衡振荡法和液相色谱检测技术研究了5种磺酰脲类除草剂在8种土壤中的吸附-解吸特性。结果表明,5种除草剂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。5种磺酰脲类除草剂在土壤中的吸附-解吸等温线为非线性,符合Frendlich模型。同时,供试的8种土壤对5种除草剂的吸附容量存在差异,其中在红壤土和黑土中具有较高的吸附性,而砂壤土的吸附能力最差。进一步分析显示,除草剂在土壤中吸附容量大小与土壤理化性质密切相关,吸附常数和解吸常数均与土壤有机质含量、粘粒含量呈正相关,与土壤pH值呈负相关。5种磺酰脲类除草剂在土壤中的解吸通常存在滞后现象,滞后现象产生的程度与土壤有机质含量、粘粒含量呈正相关性。且与溶液中除草剂的浓度有一定相关性。 此外,通过对除草剂在土壤中有机碳吸附常数进行计算发现,5种磺酰脲类除草剂在供试土壤中多具有中等或较高的移动性能。因此,磺酰脲类除草剂的使用对地下水和地表水等生态环境及食品安全存在一定的风险。 2、5种磺酰脲类除草剂在吸附剂中的吸附特性 采用平衡振荡法和液相色谱检测技术研究了5种磺酰脲类除草剂在4种典型吸附剂中的吸附特性。结果表明,胡敏酸(HA)、蒙脱石、高岭土和硅藻土对磺酰脲类除草剂具有很强的吸附能力,其吸附等温线为非线性,符合Frendlich模型。5种除草剂在4种吸附剂中的吸附常数1/n_(ads)均小于1,其吸附等温线属于L型,表明5种磺酰脲类除草剂在较低浓度下与吸附剂有较强的亲合力,且随着浓度的增加,亲合力下降。HA、蒙脱石、高岭土和硅藻土对供试除草剂的吸附容量存在一定差异,其中对甲磺隆的吸附能力最弱,对苄嘧磺隆的吸附能力最强。 3、施肥措施对5种磺酰脲类除草剂在土壤中吸附的影响 采用混合土壤法研究了施肥措施对磺酰脲类除草剂在土壤中的迁移行为的影响。结果表明,5种除草剂在土壤+堆肥、土壤+污泥、土壤+草木灰三种处理的吸附过程符合Freundlich模型,吸附等温线属于L型。随着除草剂浓度的增加,除草剂与土壤混合物的亲合力减弱。其中,堆肥和污泥的添加能够有效提高5种磺酰脲类除草剂在土壤中的吸附容量,且添加量与吸附系数呈正相关;而草木灰的添加减弱了土壤对除草剂的吸附,其添加量与吸附系数呈负相关。由于具有较高有机质含量,所以堆肥和污泥处理能明显地提高土壤对供试除草剂的吸附能力。进一步分析表明,堆肥、污泥和草木灰对磺酰脲类除草剂在土壤中的分配系数和偏摩尔自由能有一定影响,但无规律性。 4、模拟酸雨对5种磺酰脲类除草剂在土壤中的淋溶的影响 采用土壤柱淋洗法研究了模拟酸雨对5种磺酰脲类除草剂在3种土壤中淋溶的影响。结果表明,供试的5种磺酰脲类除草剂在土壤中具有较强的淋溶能力,有机质、粘粒含量高的土壤对除草剂的滞留能力强于低含量的土壤,除草剂在土壤中淋溶能力与土壤有机质含量、粘粒含量呈正相关。酸雨的pH值和降雨量对磺酰脲类除草剂在土壤中的淋溶具有重要影响。pH值越高的模拟酸雨越有利于磺酰脲类除草剂在土壤中的淋溶;降雨量越大,淋溶性越强。此外还发现磺酰脲类除草剂在土壤中的淋溶性差异与除草剂的溶解度密切相关,溶解度较大的除草剂具有较强的滞留性,其迁移能力相对较弱。 5、5种磺酰脲类除草剂的水解 采用避光恒温法,研究了不同pH值和温度环境对5种磺酰脲类除草剂水解特性的影响。结果表明,供试的5种磺酰脲类除草剂的水解过程存在差异,水解过程与除草剂化合物结构相关;供试的5种磺酰脲类除草剂的水解受温度和pH值影响,其中pH值的影响尤其明显。虽然脲桥产生反应是水解的一种重要方式,但是酸性和碱性环境下,供试的5种磺酰脲类除草剂的水解途径存在差异,其中在酸性环境下脲桥发生断裂,而在碱性环境下脲桥发生重排或缩合反应。此外,磺酰脲类除草剂水解速率与化合物结构密切相关。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S482.4

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