【摘 要】
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土壤团聚体的形成与稳定性在农药的吸附、迁移行为中扮演重要角色。受极端环境与不合理耕种施肥方式的影响,有些地区土壤团聚体遭到破坏,影响到作物产量安全。因此,修复土壤结构、降低农药的迁移非常重要。海藻酸钠(Alg)是天然无公害的多糖,易于凝胶化形成三维凝胶网络结构、具有较强的吸附性能可用于促进土壤团聚体的形成及增强农药的吸附行为。本论文利用高效、高原子利用率的四组分Ugi缩合反应将辛胺键、四苯乙烯基引
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土壤团聚体的形成与稳定性在农药的吸附、迁移行为中扮演重要角色。受极端环境与不合理耕种施肥方式的影响,有些地区土壤团聚体遭到破坏,影响到作物产量安全。因此,修复土壤结构、降低农药的迁移非常重要。海藻酸钠（Alg）是天然无公害的多糖,易于凝胶化形成三维凝胶网络结构、具有较强的吸附性能可用于促进土壤团聚体的形成及增强农药的吸附行为。本论文利用高效、高原子利用率的四组分Ugi缩合反应将辛胺键、四苯乙烯基引入海藻酸钠的侧链上,分别得到两亲性海藻酸衍生物（Ugi-Alg,Ugi）,具有聚集诱导发光性能的海藻酸衍生物（Alg-TPVA）。并利用海藻酸及其衍生物凝胶特性、两亲性、聚集诱导发光的特性研究了它们对农药在热带土壤中吸附迁移行为的影响。利用海藻酸钠及其衍生物的凝胶特性、两亲性,研究了海藻酸钙（Ca-Alg）、两亲性海藻酸钙（Ca-Ugi）对农药在土壤中吸附、迁移行为的影响。与小分子表面活性剂不同,海藻酸钠及其衍生物作用下啶虫脒在土壤上符合线性吸附模型。500 mg/L的Alg、Ugi、Ca-Alg和Ca-Ugi作用下,啶虫脒在土壤上的吸附系数分别为3.42 g/L,4.58 g/L,4.34 g/L,4.72 g/L。且Ca-Ugi使啶虫脒的迁移率约为20%。为阐明土壤微结构和农药在土壤中环境行为的关联作用,利用海藻酸钠及其衍生物的凝胶特性、两亲性,研究了海藻酸钠及其衍生物对土壤聚集体的形成及对农药在土壤中吸附、迁移行为的影响。发现Ca-Alg和Ca-Ugi的三维凝胶结构均能促进土壤聚集体的形成,且Ca-Ugi的辛胺链与土壤有机质的疏水缔合能显著提高土壤聚集体的形成。在凝胶作用下,随着土壤聚集体稳定性（ADI）增加,啶虫脒在土壤上的吸附能力提升且减缓其迁移。对比亲水性Ca-Alg,啶虫脒与Ca-Ugi的辛胺链的疏水缔合有效提高啶虫脒在土壤上的吸附,降低了啶虫脒的浸出率。为进一步揭示海藻酸钠及其衍生物对土壤微结构变化的影响机制,利用海藻酸钠及其衍生物的凝胶特性、聚集诱导发光特性可视化,研究海藻酸钠衍生物对矿物土颗粒的分散-聚集行为的影响。激光共聚焦显微镜观察结构表明:呈绿色荧光的Alg-TPVA分布在矿物土表面,在钙离子的作用下矿物土随Alg-TPVA的交联而聚集,绿色荧光在矿物土表面分布均匀。当Ca-Alg-TPVA以三维凝胶形式加入到矿物土中,观察到矿物土可以在网络捕获下定向聚集,且该凝胶的绿色荧光分布较为集中。吸附在矿物土表面的Alg-TPVA受Ca2+的交联后,高岭石表面的电位被进一步压缩,表明凝胶化特性压缩胶体电位的能力比离子强,形成矿物土聚集体疏松多孔;而凝胶网络的捕获作用下,矿物土的堆积密度较高;与高岭石不同,膨润土的水化作用增强了膨润土颗粒的层间距,弱化了Alg-TPVA对膨润土的静电排斥。该分散-聚集行为为海洋生物质资源在土壤中的应用提供新思路。
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