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随着手性农药越来越广泛的使用,其不可避免的进入到植物体、土壤和水体等环境系统中,对生物体或环境造成危害。手性农药在生物体内和环境中表现出不同的环境行为和毒性,因此,从对映体水平上研究手性农药在环境中的降解行为,对其环境安全性评估有着重要的意义。本研究采用高效液相色谱手性固定柱方法研究了手性农药茚虫威在田间甘蓝及土壤、室内不同pH培养土中的立体选择性降解行为。 将一定含量的茚虫威水分散粒剂[(-)-茚虫威:(+)-茚虫威=1:3]兑水喷施于北京和安徽两地田间甘蓝和土壤上,定期采样,通过分析样品中茚虫威对映体含量的变化,研究其在甘蓝和土壤中的降解趋势和半衰期;通过分析比较甘蓝和土壤中EF值的变化,研究茚虫威外消旋体的立体选择性降解行为。另外,采集我国六种pH差异较大的土壤,通过添加一定量的茚虫威对映体进行室内培养,研究其在不同pH土壤中的降解动态和立体选择性降解行为;通过对土壤进行灭菌处理,分析引起茚虫威对映体发生降解的主要因素;通过设计茚虫威光学纯单体培养实验,明确其在不同pH土壤中的相互转化行为。主要研究结果如下: (1)在北京地区,茚虫威对映体在甘蓝中的降解符合假一级动力学方程,(-)-茚虫威和(+)-茚虫威的降解半衰期分别为4.6和3.5d,(+)-茚虫威的降解速率较快。在安徽地区,(-)-茚虫威在甘蓝中的降解符合假一级动力学方程,而(+)-茚虫威降解符合一级动力学方程,半衰期分别为2.8和3.1d;(-)-茚虫威的降解速率比(+)-茚虫威快。茚虫威在北京和安徽两地甘蓝中的EF值变化情况为:北京地区,EF值从0.71降至0.38;安徽地区,EF、值从0.68降至0[(+)-茚虫威低于检出限]。茚虫威对映体在两地的EF值均随着时间的增加而降低,表明茚虫威在两地甘蓝中存在选择性降解行为,优先降解(+)-茚虫威,且在安徽甘蓝中的选择性降解比在北京甘蓝中更明显。 (2)茚虫威对映体在北京和安徽两地土壤中的降解均符合假一级动力学方程。在北京土壤中,(一)-茚虫威和(+)-茚虫威的降解半衰期分别为23和32d,(-)-茚虫威降解较快;在安徽土壤中,(-)-茚虫威和(+)-茚虫威降解半衰期分别为35和23d,(+)-茚虫威降解较快。在北京土壤中,对映体的EF值在施药后30d内从0.73下降至0.60;在安徽土壤中,EF值在施药后45d内从0.72下降至0.58。从EF值的变化可知,茚虫威对映体在土壤中发生了选择性降解,优先降解(+)-茚虫威,且两地土壤选择性降解程度相当。 (3)茚虫威对映体在不同pH土壤中降解趋势均符合一级动力学方程,且均存在立体选择性降解行为。在重庆酸性土壤中,选择性降解(+)-茚虫威;在广州酸性土壤中,选择性降解(-)-茚虫威,降解半衰期为10.44~14.23d;在中性和碱性培养土中,选择性降解(+)-茚虫威,降解半衰期分别为12.4~31.5d和4.88~14.08d,在碱性土壤中的半衰期相对较短,在近中性土壤中的半衰期较长。 (4)茚虫威对映体在酸性和近中性灭菌土壤中培养75d后,降解率仅为3%~12%,且EF值没有发生明显变化,表明微生物是引起茚虫威对映体在土壤中发生选择性降解的主要因素;在碱性灭菌土壤中,茚虫威对映体的降解率却达到了50%,说明在碱性条件下,茚虫威对映体结构并不稳定。上述结果表明,在灭菌土壤中,茚虫威对映体没有发生明显的选择性降解,EF值变化较小。分析可知,土壤微生物是引起茚虫威发生选择性降解的主要因素。 (5)茚虫威光学纯单体培养试验结果显示,培养1d和3d后,茚虫威对映体之间发生了较小浓度(小于30%)的相互转化;7d时,已检测不到转化的对映体(低于检出限),只有光学纯单体。这说明,茚虫威对映体在土壤中手性结构不稳定,易发生对映体之间的相互转化。