氰氟草酯在稻田生态系统中的降解研究

氰氟草酯在稻田生态系统中的降解研究

赵莉[1]2001年在《氰氟草酯在稻田生态系统中的降解研究》文中提出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。

吴尚[2]2015年在《氰氟草酯防治千金子的经济阈值及其在稻田中的消解动态》文中进行了进一步梳理千金子是直播稻田的恶性杂草,严重危害水稻生长发育,降低水稻产量。氰氟草酯是稻田常用的除草剂,能有效地防治千金子等杂草。本文采用田间定株移栽法研究了江西直播稻田千金子对水稻生长的影响并测定了其经济阈值,采用室内培养法测定了千金子种子发芽特性及其对氰氟草酯的敏感性,采用高效液相色谱法分析了氰氟草酯在稻田的消解动态。结果如下:(1)直播水稻在千金子的竞争干扰下,植株的产量随千金子密度的增加而逐渐降低。在早稻、中稻和晚稻产量水平分别为7500、9750和8625 kg-hm-2时,人工防除千金子的经济危害允许水平分别为12.73%、8.80%和10.07%,经济阈值分别为2.26、3.52和3.56株/m2;使用氰氟草酯和嗪草酮进行化学除草时,早稻、中稻和晚稻的经济危害允许水平分别为2.26%-2.72%、1.56%-1.88%和1.77%-2.12%,经济阈值分别为0.06-0.09、0.59-0.72和0.25-0.32株/m2。千金子对水稻的抑制效应与其密度呈正相关,早稻、中稻和晚稻间存在差异;通过对经济阈值分析,化学药剂防治千釜子的经济阈值表现为早稻<晚稻<中稻。(2)为了明确稻田千金子对氰氟草酯的敏感性,利用盆栽法测定了江西省8个地区千金子对氰氟草酯的抗药性。结果表明,不同地区稻田千金子对氰氟草酯的抗性表现为:进贤温圳>朱港农场>恒湖农场>宁都青塘>赣州农科所>奉新赤岸>吉安农科所>南昌广福。其中进贤温圳稻田千金子属低抗水平,朱港农场和恒湖农场稻田千金子处于敏感性下降阶段,宁都青塘、赣州农科所、奉新赤岸、吉安农科所和南昌广福5地稻田千金子仍处于敏感性阶段。(3)为评价氰氟草酯在稻田土壤和水稻中的安全性,建立其在水稻上的使用规范,于2014年在南昌市进行田间试验,研究了氰氟草酯在稻田土壤和稻株中消解动态。建立了氰氟草酯在土壤和稻株中残留量高效液相色谱测定方法。结果表明,在0.1 mg/kg-lmg/kg添加浓度范围内,稻田土壤和水稻植株的的回收率分别为85.97%-93.38%、85.10%-88.19%,变异系数分别为3.61%-5.37%、2.23%-7.00%。氰氟草酯在稻田土壤中的消解符合一级动力学方程C=5.21e-0.378t,在水稻植株上的消解符合一级动力学方程C=3.871e-0.523t。氰氟草酯在稻田土壤和水稻植株上的消解半衰期分别为1.83d、1.33d。由此表明,氰氟草酯在稻田环境中极易被降解,对水稻及稻田环境安全。

黄帆[3]2007年在《百除在稻田环境中的残留分析及其对两种生物的毒性研究》文中认为百除(10%精恶禾·氰氟乳油)是一种超高效、低毒、广谱的水稻田除草剂,由两种除草剂精恶唑禾草灵和氰氟草酯混配制成。目前国内外对这两种除草剂的研究主要集中在其单一除草效果和除草机理上,而其作为一种新型的混配除草剂在稻田环境中的残留消解行为和毒性效应的研究尚未见报道。本论文通过研究百除在稻田环境中的残留消解规律及其对两种生物的毒性效应,为其在水稻田中的合理使用,以及评价其环境安全性和开展生态环境修复提供科学依据。论文主要内容如下:研究并建立了百除在稻田环境样品中的残留分析方法。结果表明:(1)对样品前处理分析过程中的提取方法和纯化方法等进行了一系列的选择实验。确立了水样以二氯甲烷为提取剂,土壤、植株和糙米样品以甲醇为提取剂的样品提取方法;以弗罗里硅土和活性炭为吸附剂,乙酸乙酯为淋洗液的样品纯化方法。(2)百除的HPLC分析条件为:流动相=甲醇/水(v/v=77/23);流速=(Omin→3min)0.8mL/min,(3min→6min)0.8mL/min→0.6mL/min,(6min→7.5min)0.6 mL/min→0.38mL/min,(7.5min→13.5min)0.38mL/min;λ_(max)=233nm;T=30℃。(3)在上述检测条件下,精恶唑禾草灵的平均添加回收率为77.38%~105.77%,变异系数为1.95%~7.36%;氰氟草酯的平均添加回收率为75.08%~99.06%,变异系数为2.38%~6.32%。精嗯唑禾草灵的最小检出量为1.1×10~(-9)g,最低检测浓度稻田水中为0.00286 mg/L,土壤中为0.0143mg/kg,植株和糙米中为0.0286mg/kg;氰氟草酯的最小检出量为1.9×10~(-9)g,最低检测浓度稻田水中为0.00476mg/L,土壤中为0.0238 mg/kg,植株和糙米中为0.0476 mg/kg。精恶唑禾草灵和氰氟草酯的色谱峰分离度>1.5,符合农药残留量分析检测的技术要求。研究了百除在稻田环境中的消解与残留。结果表明:(1)精恶唑禾草灵和氰氟草酯在稻田水、土壤及水稻植株中的消解均符合一级动力学方程C_t=C_0e~(-kt);(2)精恶唑禾草灵在稻田水、土壤及水稻植株中的半衰期分别为3.28d、1.60d和2.18 d;(3)氰氟草酯在稻田水、土壤及水稻植株中的半衰期分别为3.18d、1.56d和2.20d;(4)在推荐使用剂量下,水稻收获时,百除中两种有效成分在糙米、稻草和土壤中的残留量均小于最大允许残留限量。对浮萍生长抑制试验中叶绿素含量测定的方法进行了优化,并研究了精恶唑禾草灵和氰氟草酯对水生生物的联合毒性效应。结果表明:(1)叁种提取方法中,直接浸取法对叶绿素的提取效果最好,但速度最慢;而研磨法在提取过程叶绿素损失较大;冷冻法提取速度最快且操作简便,是最佳的叶绿素提取方法;(2)精恶唑禾草灵和氰氟草酯对叁叶浮萍96h的IC_(50)分别为3.33mg/L和5.04mg/L,精恶唑禾草灵·氰氟草酯混合处理液对叁叶浮萍96h的IC_(50)为3.14mg/L,对联合毒性进行评价,显示出明显的协同效应。精恶唑禾草灵、氰氟草酯及其联合处理均不同程度地减少了浮萍体内的叶绿素a、叶绿素b的含量,影响作用呈良好的浓度(剂量)-效应关系;(3)精恶唑禾草灵对蝌蚪的毒性大于氰氟草酯。氰氟草酯对蝌蚪24h、48h、96h的半致死浓度LC_(50)分别为43.08mg/L、40.33mg/L和38.20mg/L,精恶唑禾草灵对蝌蚪24h、48h和96h的LC_(50)分别为8.17mg/L、7.40mg/L和6.85mg/L。氰氟草酯和精嗯唑禾草灵共存对蝌蚪24h、48h和96h联合毒性的相加指数AI分别为-0.39,-0.33,-0.30,均表现为拮抗作用。

参考文献:

[1]. 氰氟草酯在稻田生态系统中的降解研究[D]. 赵莉. 浙江大学. 2001

[2]. 氰氟草酯防治千金子的经济阈值及其在稻田中的消解动态[D]. 吴尚. 江西农业大学. 2015

[3]. 百除在稻田环境中的残留分析及其对两种生物的毒性研究[D]. 黄帆. 湖南农业大学. 2007

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