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噻吩磺隆在土壤中的吸附及其对三叶浮萍生长的影响

汪传刚  
【摘要】: 噻吩磺隆是一种新型磺酰脲类除草剂,可有效防除禾谷类作物田间生长的阔叶杂草。自从1992年进入我国后,其使用越来越广泛。但目前国内外有关其在土壤和水体中的一些相关研究如在土壤中的吸附、对水生植物的毒性等方面的研究仍鲜见报道。本论文研究了噻吩磺隆在土壤中的吸附行为及其影响因素,并考察了噻吩磺隆对水中三叶浮萍生长的影响,这对在我国推广和合理使用该农药,以及评价这种农药使用后的生态环境安全性有十分重大的现实意义。本论文的主要内容如下: 为了保证测定结果的准确性,对噻吩磺隆在土壤和水中的残留检测方法进行了较为深入系统地研究。结果表明,噻吩磺隆在土壤中可用二氯甲烷或二氯甲烷:丙酮混合液(1:1,v/v)提取,水中则用二氯甲烷提取;从土壤或水中提取得到提取液后,不需再净化即可用HPLC检测。优化后的噻吩磺隆HPLC检测条件如下:色谱柱为ODS柱(内径4.0 mm,柱长25 cm,粒径10μm),以甲醇:水=60:40(用乙酸调节pH值至3.0)作为流动相,流动相的流速为0.8 mL/min,检测波长为254 nm,柱温为30℃,此时噻吩磺隆的保留时间在4.7 min左右。水和土壤中的添加回收率在75.93%~97.21%之间,变异系数在1.65%~10.37%之间,符合农药残留量分析与检测的技术要求。 采用批量平衡法研究了噻吩磺隆在七种供试土壤中的吸附行为,并探讨了土壤理化性质和温度对噻吩磺隆在土壤中吸附的影响。结果表明,噻吩磺隆在七种供试土壤中吸附平衡时间约为8~14 h,其吸附等温过程符合Freundlich吸附等温式,吸附常数在0.2483~6.5819之间,七种供试土壤吸附噻吩磺隆的能力大小顺序为:红壤>砖红壤>河潮土>潮土>黄棕壤>黄潮土>棕壤。噻吩磺隆在七种供试土壤中的有机碳吸附系数K_(OC)值在21.09~418.7之间,吸附自由能ΔG小于40kJ/mol,这表明噻吩磺隆在土壤中的吸附属于物理吸附,其吸附性较弱,移动性较强。噻吩磺隆在土壤中的吸附主要受土壤pH值和土壤有机质含量的影响;在供试的七种土壤pH范围内,土壤pH值越低,噻吩磺隆在土壤中吸附量就越大;有机质含量越高的土壤对噻吩磺隆的吸附能力也越强。温度对噻吩磺隆吸附的影响实验表明,温度越高,噻吩磺隆的吸附常数K_f值越大,通过对其吸附热力学参数——吸附自由能(ΔG)、吸附焓(ΔH)和吸附熵(△S)考察后得出,噻吩磺隆在土壤中的吸附是一个物理的自发性吸热反应。 同时还研究了几种表面活性剂对噻吩磺隆在红壤与河潮土中吸附行为的影响。结果表明,在表面活性剂存在的条件下噻吩磺隆在土壤中的吸附等温过程仍可以用Freundlich吸附等温式进行描述,表面活性剂对噻吩磺隆在土壤中吸附的影响比较复杂,会因表面活性剂的种类和浓度以及土壤类型的不同而有很大的差异。阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在低添加浓度时对噻吩磺隆在红壤中的吸附有抑制减少作用,当其达到一定的添加浓度后则起促进增加作用,但这种促进作用随着添加浓度的增加而有所减弱;SDS的存在能够抑制噻吩磺隆在河潮土中的吸附,但这种影响却并不与SDS的添加浓度具有线性相关性。阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)存在时,红壤和河潮土对噻吩磺隆的吸附能力增强。在红壤中,体现噻吩磺隆吸附强度的Freundlich吸附等温式常数K_f值并不是随着CTAB添加浓度的增加而增大,说明CTAB对噻吩磺隆在红壤中吸附的影响较复杂;在河潮土中,随着CTAB添加浓度的增加,K_f值也呈增大的趋势,说明CTAB的浓度越高,越能增加噻吩磺隆在河潮土中的吸附。非离子表面活性剂吐温-80(Tween-80)的加入能够减小噻吩磺隆在红壤中的吸附量,但吸附量的减小与Tween-80添加浓度的线性相关性不大;Tween-80对河潮土吸附噻吩磺隆的影响更为复杂,当Tween-80的添加浓度较低时,其对噻吩磺隆的吸附有抑制减少作用,其他几个高浓度组则对噻吩磺隆的吸附有促进增加作用,但噻吩磺隆的吸附量与添加浓度也没有线性相关性。 以三叶浮萍为实验材料,采用室内恒温光照培养实验,研究了噻吩磺隆对三叶浮萍生长及其体内色素含量的影响。结果表明,噻吩磺隆对三叶浮萍的生长具有明显的抑制作用,具体表现为浓度越大,其抑制作用越强;而且处理时间越长,抑制越明显。当处理浓度达到0.2 mg/L后,三叶浮萍的生长基本上停止了,但在96 h内并未出现植株死亡的情况。各处理组的噻吩磺隆对叶绿素(包括叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量)基本上均呈现出微弱的抑制作用,且造成各处理组中叶绿素a/b值减小,但各处理组间的差异并不明显。噻吩磺隆能够抑制三叶浮萍体内类胡萝卜素的合成,使其含量下降,当噻吩磺隆的浓度为0.1 mg/L时,类胡萝卜素的含量最低,只有对照组的76.44%,但这种下降的趋势与浓度似乎没有显著的相关性。


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