土壤环境中豆磺隆的生物有效性及其影响机制研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaojinzhu123
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除草剂豆磺隆在我国北方大豆种植区应用广泛,但其土壤残效期长,活性高,极低的残留量也会产生不良的环境影响,导致生态安全问题。本研究采用温和溶剂提取和小麦幼苗毒理实验相结合的方法,对豆磺隆在土壤中生物有效性的预测方法进行了初探。豆磺隆在土壤中的吸附解吸行为是影响其在土壤中生物有效性最重要的影响因素。本文采用批量平衡法,研究了豆磺隆在土壤中的吸附解吸动力学和热力学行为及其影响因素,同时开展了不同粘土矿物和腐植酸对豆磺隆的吸附实验及其影响因素分析,并深入探讨了豆磺隆和重金属的复合污染对彼此吸附解吸行为的影响机制。实验结果表明:   不同溶剂对土壤中豆磺隆的提取能力依次为:丙酮与二氯甲烷混合液>磷酸缓冲液与甲醇的混合液>磷酸缓冲液>氯化钙溶液。并且四种溶剂对土壤中豆磺隆的提取率都随着培养时间的延长而降低。POD活性可以作为指示豆磺隆对小麦毒性的敏感生物标记物,丙酮与二氯甲烷混合液提取法是预测土壤中豆磺隆生物有效性的理想化学方法。   豆磺隆在棕壤和黑土中的吸附较弱,黑土对豆磺隆的吸附能力明显高于棕壤。棕壤对豆磺隆的吸附主要是矿物质的作用,而黑土对豆磺隆的吸附主要是土壤有机质的作用;黑土和棕壤矿物质对豆磺隆的吸附主要是铁铝氧化物的作用。pH对豆磺隆在两种土壤中的吸附影响显著,pH上升,豆磺隆的吸附量下降。pH范围不同时,豆磺隆在土壤上吸附的主要机制不同。酸性条件下,pH对豆磺隆在粘土矿物上吸附的影响高于有机质。豆磺隆在棕壤中的解吸较黑土更容易,其在两种土壤中的解吸都存在滞后现象,并且滞后现象随着初始浓度的增大而增强,随着pH上升而增强。   pH值为5.0时,腐植酸和膨润土对豆磺隆的吸附能力相当,稍低于蒙脱土。豆磺隆在粘土矿物和腐植酸上的吸附都随着pH的升高而减弱。层间可交换离子对豆磺隆在蒙脱土类矿物上的吸附存在影响,且影响与矿物类型有关。不同可交换离子饱和的膨润土对豆磺隆的吸附能力依次为Fe-膨润土>Al-膨润土>Na-膨润土>膨润土>Ca-膨润土,但是对于蒙脱土,可交换离子对吸附的影响要小的多。随着CaCl2浓度增加,豆磺隆在Fe-膨润土和Ca-膨润土上的吸附减弱,表明钙桥不是豆磺隆在蒙脱土类矿物上吸附的机制,然而腐植酸对豆磺隆的吸附随着CaCl2的浓度升高而增强。   铜的存在明显促进了豆磺隆在两种土壤上的吸附,并且促进程度随着铜离子浓度的增加而增强。促进机理主要有以下几点:铜离子在土壤上的吸附降低了平衡溶液的pH值;吸附在土壤中的铜离子可以作为“铜桥”,为豆磺隆的吸附提供了新的吸附位点;铜离子与豆磺隆形成了在土壤中吸附性更强的铜-豆磺隆复合物。铜离子的存在促进了豆磺隆在棕壤中的解吸却抑制了在黑土中的解吸,这可能是铜离子的存在对豆磺隆在两种土壤上吸附的促进机理不同所致。低浓度的豆磺隆对铜在土壤上的吸附有很小的促进效应,但抑制了铜从两种土壤中的解吸,降低了铜在土壤中的移动性和生物有效性。
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