黑碳對土壤中氯蟲苯甲酰胺吸附及生物有效性的影響.pdf

1、氯蟲苯甲酰胺(chlorantraniliprole)是杜邦公司開發(fā)的第一個具有新型鄰酰胺基苯甲酰胺類化學結(jié)構(gòu)的廣譜殺蟲劑。該殺蟲劑作用機制獨特，對害蟲高效。目前對氯蟲苯甲酰胺的研究主要集中在田間藥效試驗和檢測分析方法上，關(guān)于氯蟲苯甲酰胺的環(huán)境行為研究國內(nèi)外報道較少。黑碳作為污染物的超級吸附劑，對農(nóng)藥在土壤環(huán)境中的吸附/解吸有重要影響，而黑碳對農(nóng)藥在土壤中生物有效性的影響報道較少。鑒于氯蟲苯甲酰胺可能存在的土壤累積殘留風險，因此有必要研

2、究黑碳對土壤中氯蟲苯甲酰胺吸附/解吸特性、消解動態(tài)規(guī)律和生物有效性的影響；為合理評價其環(huán)境污染風險和指導農(nóng)藥合理使用提供科學依據(jù)。通過批處理恒溫吸附實驗分別比較4種吸附劑(土壤、黑碳、土壤添加0.5％(質(zhì)量比)黑碳、土壤添加0.5％(質(zhì)量比)黑碳并老化兩個月)對氯蟲苯甲酰胺的吸附/解吸特性；采用室內(nèi)消解試驗探索氯蟲苯甲酰胺在5種不同類型土壤中的降解特性及黑炭對氯蟲苯甲酰胺降解的影響；根據(jù)蚯蚓的生物富集試驗研究黑碳對土壤中氯蟲苯甲酰胺的生

3、物有效性影響。主要研究結(jié)果如下：
　　 1、建立了氯蟲苯甲酰胺在水、土壤、蚯蚓中的高效液相色譜.串聯(lián)質(zhì)譜分析方法。水樣使用水系濾膜過濾后直接進樣，土壤樣品使用乙腈振蕩提取，蚯蚓樣品使用乙腈高速勻漿萃取，提取液中加入無水MgSO4和NaCl鹽析振蕩離心后，取上清液稀釋后直接進樣，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜電噴霧正離子掃描分析氯蟲苯甲酰胺。結(jié)果表明：氯蟲苯甲酰胺在水樣中的添加濃度為0.05～2 mg/L時，回收率在97.38％～99.23％

4、；在土壤樣品中的添加濃度為0.1～20 mg/L時，回收率在91.92％～99.34％；在蚯蚓中的添加濃度為0.1～10 mg/L時，回收率在92.63％～97.58％。該方法檢出限(LOD)為0.003 mg/kg，定量限(LOQ)為0.01 mp/kg。
　　 2、供試5種土壤吸附氯蟲苯甲酰胺的強弱次序依次為黑土>黃壤>紫色土>紅壤>潮土，F(xiàn)reundlich模型擬合吸附系數(shù)(Kf)在1.06～4.45L/kg之間。氯蟲苯甲

5、酰胺在5種土壤上吸附行為以物理吸附為主，土壤有機質(zhì)含量、陽離子交換量和土壤粉粒含量是影響土壤吸附/解吸氯蟲苯甲酰胺的關(guān)鍵因素。解吸試驗結(jié)果表明氯蟲苯甲酰胺在5種土壤上的解吸過程均存在遲滯現(xiàn)象。
　　 3、紅桉樹碎木屑分別于450℃和850℃厭氧燃燒生成的兩種黑碳BC450和BC850對氯蟲苯甲酰胺均具有強吸附性，吸附系數(shù)分別為77300和402 L/kg，由于BC850具有更高的比表面積、微孔體積，氯蟲苯甲酰胺在BC850中解吸

6、遲滯現(xiàn)象更明顯。
　　 4、土壤添加黑碳后均可提高土壤對氯蟲苯甲酰胺的吸附活性，但提高程度因土壤理化性質(zhì)和黑碳種類不同而異。BC850添加到土壤中增強土壤吸附的能力高于BC450。土壤有機質(zhì)含量是影響黑碳提高土壤吸附活性的關(guān)鍵因素，有機質(zhì)含量越高，吸附農(nóng)藥Kd值提高越小；反之，有機質(zhì)含量較低的土壤添加黑碳后吸附活性提高明顯。BC450和BC850添加到5種供試土壤中其吸附活性均受到不同程度抑制，土壤中有機質(zhì)含量越高，抑制程度越高

7、。與施入土壤前比較，BC450施入黑土、黃壤、紅壤、紫色土和潮土中后自身吸附常數(shù)KF，biochar分別降低了96.94％、90.6％、91.31％、68.26％和34.59％；而BC850分別施入上述5種土壤后自身吸附常數(shù)降低了62.81％、47.65％、40.30％、49.85％和58.38％。黑碳在土壤中老化后同樣能夠提高土壤吸附能力，但是較未老化的黑碳添加到土壤中提高程度較小。由于黑碳老化后表面被土壤有機質(zhì)、微粒等填充阻塞，黑碳

8、自身吸附活性受抑制更加明顯。
　　 5、氯蟲苯甲酰胺在黑土、黃壤、紅壤、紫色土和潮土中的消解半衰期分別為115.52、133.30、154.03、144.41和169.06d，屬中等降解農(nóng)藥。土壤陽離子交換量，有機質(zhì)含量和粉粒含量是影響氯蟲苯甲酰胺在土壤中降解的主要因素。而在添加0.5％(質(zhì)量比)黑碳的土壤中消解半衰期分別延長了20.39、35.76、38.51、79.19和119.75d。與吸附試驗結(jié)果一致，黑碳施入黑土對延緩

9、農(nóng)藥土壤消解作用最小，而潮土中施入黑碳效果最明顯。
　　 6、氯蟲苯甲酰胺的辛醇/水分配系數(shù)(1gKow)為2.77<5，表明蚯蚓攝入氯蟲苯甲酰胺主要是通過被動擴散進入體內(nèi)。蚯蚓在添加BC450的土壤中富集氯蟲苯甲酰胺的量均高于在添加BC850的土壤中的量，在高濃度土壤中均比低濃度土壤中吸收氯蟲苯甲酰胺的量高。氯蟲苯甲酰胺在自然土壤中的富集因子明顯高于在添加黑碳的土壤中的富集因子，表明黑碳添加土壤能夠降低蚯蚓對農(nóng)藥氯蟲苯甲酰胺的