毒死蜱在土壤中的殘留和淋溶動(dòng)態(tài).doc

-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-毒死蜱在土壤中的殘留和淋溶動(dòng)態(tài)周世萍1,2*，段昌群2，余澤芬2，劉宏程31.西南林學(xué)院基礎(chǔ)部,云南昆明650224；2.云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,云南昆明650091；3.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心,云南昆明650223摘要:對(duì)土壤中毒死蜱的殘留和淋溶動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，毒死蜱在土壤中的殘留降解屬于一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，在土壤中的降解半衰期為63.0d。通過土柱模擬淋溶試驗(yàn)，對(duì)毒死蜱在土壤中淋溶的影響因子進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，降水量對(duì)毒死蜱的淋溶影響較大，主要表現(xiàn)為降水水量增大,毒死蜱在土層中的最大淋溶深度也隨之增加,出現(xiàn)濃度最高峰的土層深度也越大,兩者呈正相關(guān)關(guān)系。與降水量相比，降水強(qiáng)度對(duì)毒死蜱的淋溶的影響相對(duì)較小。關(guān)鍵詞:毒死蜱；降解；土壤；淋溶中圖分類號(hào)：X592文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-2175（2008）02-0619-04毒死蜱作為一種廣譜有機(jī)磷殺蟲劑，被認(rèn)為是取代甲胺磷等高毒農(nóng)藥的理想品種。隨著甲胺磷等高毒農(nóng)藥在蔬菜病蟲害防治中的禁用，毒死蜱在我國的生產(chǎn)使用量逐年上升。近年來毒死蜱及系列產(chǎn)品的研究發(fā)現(xiàn)，毒死蜱雖然屬低毒有機(jī)磷農(nóng)藥，但對(duì)內(nèi)分泌可能具有干擾效應(yīng)，為環(huán)境激素類可疑農(nóng)藥12。土壤是毒死蜱在環(huán)境中的主要?dú)w宿，毒死蜱在土壤中的降解半衰期通常為60120d，甚至長達(dá)一年3-4，加之農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，毒死蜱除噴霧使用外，還可用顆?；蚨就练ㄖ苯邮┯糜谕寥乐?，防治地老虎、蔬菜根蛆、甘蔗龜甲等地下害蟲。毒死蜱的上述特點(diǎn)使得其在土壤中殘留、淋溶并污染地下水的可能性增大。降水或灌溉是導(dǎo)致農(nóng)藥在土層中淋溶的動(dòng)力學(xué)因素,其水量和強(qiáng)度直接影響著土層中水的滲漏量,進(jìn)而影響農(nóng)藥在土層中的淋溶濃度。而目前有關(guān)降水對(duì)毒死蜱淋溶影響的研究較少，為此筆者對(duì)土壤中的毒死蜱殘留及淋溶動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究，以便明確毒死蜱在土壤中的殘留和遷移行為，為毒死蜱使用的生態(tài)安全性評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。1材料及方法1.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)農(nóng)藥：48%毒死蜱，陶氏益農(nóng)中國有限公司試驗(yàn)土壤：土壤采自晉寧縣富有村215cm的耕作層新鮮土壤，土壤經(jīng)分析測(cè)試未檢出毒死蜱。各個(gè)樣點(diǎn)均取三至五次重復(fù)，然后混合得到實(shí)驗(yàn)用土樣，采回的土樣均在室溫下風(fēng)過1mm篩備用。土壤為壤土，pH為6.48，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.42。儀器：美國Agilent6890N型氣相色譜儀，配有農(nóng)殘一2毛細(xì)管柱(30m0.32mm0.25m)，F(xiàn)PD檢測(cè)器，1215型蛇形索氏提取器，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀RE-52AA；1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.2.1毒死蜱在土壤中的殘留動(dòng)態(tài)試驗(yàn)稱取500g供試土壤于廣口瓶中，每份土壤加入1.0mL毒死蜱標(biāo)準(zhǔn)溶液(200gmL-1)，待溶劑揮發(fā)后將土壤充分混勻，加入蒸餾水,調(diào)節(jié)土壤水分至飽和持水量的60%，用棉塞塞緊瓶口，置于25培養(yǎng)箱中，定期取樣，同時(shí)設(shè)置空白對(duì)照組。1.2.2農(nóng)藥淋溶影響因子的短柱實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)采用土壤柱體淋溶法5，于實(shí)驗(yàn)室條件下模擬農(nóng)藥在土壤中的淋溶過程。為便于觀察農(nóng)藥在土壤柱中的分布,本實(shí)驗(yàn)的施藥量大于田間實(shí)際施藥量；短柱為內(nèi)徑10cm,高60cm圓筒。具體步驟如下：稱取土壤2500g，按15mLH2O/100g土的比例混勻,取少量粗砂置于柱底部,上面加土樣且壓實(shí),并防管壁出現(xiàn)溝流,加藥后,上層加12cm粗砂粒,再加一層濾紙。每份土壤加入1.0mL毒死蜱標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.0mgmL-1)，分別農(nóng)藥及與大約10g土樣混勻,均勻置于柱上層。（1）模擬降水量對(duì)淋溶的影響分別用200、300mL的去離子水淋溶短柱,淋溶速度為每分鐘34滴，淋溶結(jié)束后,將短柱中的土壤按每5cm為一采樣點(diǎn),自下而上從土壤柱中取出,每個(gè)樣點(diǎn)取土壤20g.（2）模擬降雨強(qiáng)度對(duì)淋溶的影響去離子水用量均為200mL,分別調(diào)節(jié)淋溶速度分別為89滴(降雨強(qiáng)度為3.2mLs-1m-2)和34滴(降雨強(qiáng)度為1.4mLs-1m-2)進(jìn)行淋溶,。淋溶結(jié)束后,將短柱中的土壤按每5cm為一采樣點(diǎn),自下而上從土壤柱中取出，每個(gè)樣點(diǎn)取土壤20g。1.3樣品測(cè)定取20.0g土樣與20.0g無水Na2SO4混勻，放入濾紙筒內(nèi)，在索氏提取器中用80mL甲醇抽提24h，冷卻后過無水Na2SO4脫水，合并有機(jī)相于250mL620生態(tài)環(huán)境第17卷第2期（2008年3月）平底燒瓶中，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上濃縮并定容至5mL。色譜條件：載氣(氮?dú)?流速為:50mlmin-1。對(duì)于毒死蜱的測(cè)定，進(jìn)樣口溫度:230；柱溫:230；檢測(cè)器溫度:250；氮?dú)?0mlmin-1；氫氣:120mlmin-1；空氣:80mlmin-1。進(jìn)樣量：1L。2結(jié)果與分析2.1毒死蜱在土壤中的殘留降解土壤是農(nóng)藥在環(huán)境中的“貯藏庫”與“集散地”，農(nóng)藥在土壤中的降解作用是其在土壤中消失的最重要途徑之一，這在根本上影響著農(nóng)藥的藥效及其在環(huán)境中的行為。試驗(yàn)在室內(nèi)模擬條件下，測(cè)定了毒死蜱在供試土壤中的降解行為，試驗(yàn)結(jié)果表明：毒死蜱在土壤中的消解遵循指數(shù)型降解規(guī)律，符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式，消解回歸方程為：C=8.97e-0.011t，r-0.9452；根據(jù)消解回歸方程計(jì)算的t0.563.0d。毒死蜱在土壤中代謝的主要產(chǎn)物為吡啶酚，進(jìn)一步代謝為TCMP(3,5,6-三氯-2-甲氧基吡啶酚)，最終降解代謝產(chǎn)物為CO2。毒死蜱在土壤中的降解殘留受環(huán)境因素的影響很大，在影響毒死蜱殘留期的各種因素中，土壤溫度、酸堿度、濕度、鹽度、微生物等均對(duì)毒死蜱的降解起著重要的作用6，這也導(dǎo)致了在不同環(huán)境條件下，毒死蜱在土壤中降解殘留的較大差異。本研究的殘留降解實(shí)驗(yàn)表明，毒死蜱在供試土壤中的降解緩慢。2.2模擬降水對(duì)毒死蜱淋溶的影響淋溶是指污染物隨滲透水在土壤中沿土壤垂直剖面向下的運(yùn)動(dòng)，是污染物在水一土壤顆粒之間吸附一解吸或分配的一種綜合行為。淋溶的發(fā)生主要是由于溶解于土壤間隙水中的污染物隨土壤間隙水的垂直運(yùn)動(dòng)而不斷向下滲濾，它能使污染物進(jìn)入地下水而造成污染。降雨或灌溉是導(dǎo)致農(nóng)藥在土層中淋溶的動(dòng)力學(xué)因素,降雨或灌溉的水量和強(qiáng)度直接影響著土層中水的滲漏量,進(jìn)而影響農(nóng)藥在土層中的淋溶濃度。本研究模擬不同降水量和降水強(qiáng)度對(duì)毒死蜱淋溶的試驗(yàn)結(jié)果見圖12。降水量對(duì)毒死蜱的淋溶影響較大。圖1的結(jié)果表明，水量愈大,毒死蜱在土層中的最大淋溶深度愈大,出現(xiàn)濃度最高峰的土層深度也越大。降水量為200mL，濃度最高峰的的土層深度為05cm；降水量為300mL時(shí)，毒死蜱的最大淋溶深度為510cm。與降水量相比，降水強(qiáng)度對(duì)毒死蜱的淋溶-101234565101520土壤深度/cmw（毒死蜱）/（mgkg1）300mL200mL圖1不同降水量對(duì)毒死蜱淋溶的影響Fig.1Theeffectofprecipitationquantityonleaching-202468105101520土壤深度/cmw(毒死蜱)/（mgkg1）降水強(qiáng)度1.4mLs-1m-2降水強(qiáng)度3.2mLs-1m-2圖2不同降水強(qiáng)度對(duì)毒死蜱淋溶的影響Fig.2Theeffectofprecipitationintensityonleaching降水強(qiáng)度1.4mLs-1m-2降水強(qiáng)度3.2mLs-1m-2周世萍等：毒死蜱在土壤中的殘留和淋溶動(dòng)態(tài)621的影響相對(duì)較小。如圖2所示，降水強(qiáng)度增大為3.2mLs-1m-2時(shí)，毒死蜱出現(xiàn)濃度最高峰的土層深度為05cm,與降水強(qiáng)度為1.4mLs1m2的濃度最高峰土層深度一致。降水強(qiáng)度對(duì)毒死蜱淋溶影響較小的原因，可能是由于農(nóng)藥施用后，農(nóng)藥在土壤上發(fā)生可逆或不可逆吸附，在達(dá)到吸附平衡以前，淋溶時(shí)間延長有利于吸附農(nóng)藥的洗脫。在降水量不變的情況下，降水強(qiáng)度的增大使得淋溶時(shí)間縮短。同時(shí)，降水強(qiáng)度的增大使得水的滲透速度也隨之增大,毒死蜱在水中的溶解度為2mgL-1，水溶性不高，在水中的溶解速度小于水的滲透速度，導(dǎo)致毒死蜱未能被充分淋溶,所以淋溶深度降低。3討論農(nóng)藥在土層中的移動(dòng)深度和對(duì)地下水污染的潛在可能性受到眾多因素的影響7-8,其中起主導(dǎo)作用的有三個(gè)因素:一是施藥地區(qū)的土壤質(zhì)地與土層中可供淋溶的農(nóng)藥總量；二是土層中的下滲水量和下滲濃度；三是施藥區(qū)地下水埋深。在地下水埋深一定的情況下,前兩個(gè)因素決定了農(nóng)藥在土層中的淋溶深度以及是否危及地下水的可能性。在第一個(gè)影響因素中，土壤質(zhì)地主要取決于當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件；土層中可供淋溶的農(nóng)藥總量與土壤對(duì)農(nóng)藥的吸附作用、農(nóng)藥在土壤中的降解有關(guān)，即土層中可供淋溶的農(nóng)藥總量主要取決與農(nóng)藥性質(zhì)。第二個(gè)因素中，土層中下滲水的多少又與降雨的多少有關(guān)，因此要判斷某個(gè)地區(qū)地下水是否有毒死蜱污染的可能性時(shí)，需要綜合考慮這些淋溶影響因子的相互作用再作出評(píng)價(jià)。本研究的結(jié)果表明，毒死蜱在土壤中的半衰期為63.0d，降解緩慢。毒死蜱的使用，尤其是直接施用于土壤中的使用方式，可能使毒死蜱在土壤中的殘留濃度增加，使土層中可供淋溶的農(nóng)藥總量增大，增加了淋溶的可能性。毒死蜱的水溶性雖然不高，在水中的溶解度為2mgL-1，但實(shí)驗(yàn)表明，模擬降水對(duì)毒死蜱的淋溶仍然具有一定影響。降水量增大，毒死蜱在土壤中的淋溶深度也隨之增加。本研究中，降水強(qiáng)度對(duì)毒死蜱的淋溶影響較小，但考慮到淋溶實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下填裝的土柱，土壤處于均勻分布狀態(tài)，與田間土壤相比，除了土壤的自然結(jié)構(gòu)狀態(tài)已被破壞，也不存在蚯蚓孔隙、植物根系腐爛等形成的大孔隙，而這些孔隙對(duì)農(nóng)藥淋溶遷移有很大影響，容易發(fā)生田間優(yōu)勢(shì)流。田間條件下，降水強(qiáng)度增大，農(nóng)藥通過蚯蚓洞穴、根區(qū)通道、裂縫等優(yōu)勢(shì)流管道優(yōu)先水流而發(fā)生滲漏現(xiàn)象的機(jī)會(huì)也將隨之增加。因此，降水對(duì)毒死蜱的淋溶影響也不容忽視參考文獻(xiàn)：1RAWLINGSNC,COOKSJ,WALDBILLIGD.Effectsofthepesticidescarbofuran,chlorprifos,dimethoate,lindane,triallate,trifluralin,2,4-D,andpentachlorophenolonthemetabolicendocrineandreproductiveendocrinesysteminewesJ.JournalToxicolEnvironhealth,1998,54(1):2123.2MEEKERJD,SINGHNP,RYANL.UrinarylevelsofinsecticidemetabolitesandDNAdamageinhumanspermJ.HumanReproduction,2004,19(11):2573-2580.3BOOTHLH,OHALLORANK.AcomparisonofbiomarkerresponsesintheearthwormAporrectodeacaliginosatotheorganophosphorusinsecticidesdiazinonandchlorpyrifos.EnvironmentalToxicologyandChemistryJ,2001,20(11):2494-2502.4YUCELU,YLIMM,GOZEKK,etal.ChlorpyrifosdegradationinTurkishsoilJ.JournalofEnvironmentalScienceHealth.,1999.34(1):75-95.5金朝暉，曹驥斌，段微，等.涕滅威在土壤中淋溶影響因子分析及地下水污染研究J.南開大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003，36（2）：104-108.JinZhaohui,CaoJiyun,DuanWei,etal.StudyontheleachinginfluencefactorsofaldicarbinsoilandcaseevaluationofgroundwateJ.ActaScientiarumNaturalUniversitatisNankaiensis,2003，36(2)：104-108.6SAYLERGS,HOOPERSW,LAYTONAC,etal.Catabolicplasmidsofenvironmentalandecologicalsignificance:AreviewJ.MicrobialEcology,1990,19:1-20.7ALLAIRE-LEUNGSE,GUPTASC,MONCRIEFJF.WaterandSoluteMovementinSoilasInfluencedbyMacroporeCharacteristics(.Macroporecontinuity)J.JournalofContaminantHydrology,2000,41(3):283-301.8MADOUDG,MICHAELCY,JASONC.CharacterizationofMacroporeFlowMechanismsinSoilbyMeansofaSplitMacroporeColumnJ.SoilScienceSociety,1999,63(2):1093-1101.Theresidualdynamicsandleachingdynamicsofchlorpyrifosinsoil622生態(tài)環(huán)境第17卷第2期（2008年3月）ZhouShiping1,2,DuanChangqun2,YuZefen2,LiuHongcheng31.DepartmentofBasicCourses,SouthwesternForestryCollege,Kunming650224,China；2.LaboratoryforConservationandUtilizationofBio-Resource&SchoolofLifeScience,YunnanUniversity,Kunming650091,China；3.SupervisionandTestingCenterforFarmProductsQualityMinistryofAgriculture,Kunming650000,ChinaAbstract:Theresidualdynamicsandleachingdynamicsofch