典型有機(jī)農(nóng)藥在沿海灘涂濕地中的環(huán)境行為.pdf

1、沿海灘涂濕地具有重要的生態(tài)功能價(jià)值，但伴隨圍墾、城市建設(shè)等人為活動(dòng)的干預(yù)，灘涂濕地生態(tài)環(huán)境面臨極大挑戰(zhàn)。在圍墾過(guò)程中，農(nóng)藥的大量使用不可避免，系統(tǒng)的掌握農(nóng)藥等有機(jī)污染物在沿海灘涂濕地區(qū)域的環(huán)境行為可以為灘涂生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、合理開(kāi)發(fā)和科學(xué)利用提供依據(jù)。作為替代阿特拉津的一種新型三酮類(lèi)玉米除草劑，甲基磺草酮(2-[4-(甲基磺?；?-2-硝基苯甲?；鵠-1,3-環(huán)己二酮)從2012年開(kāi)始在我國(guó)得到大規(guī)模生產(chǎn)及推廣應(yīng)用，但其環(huán)境行為與代謝降解

2、的研究相對(duì)缺乏。本文研究了甲基磺草酮在江蘇鹽城沿海灘涂濕地土壤中的吸附、遷移、光降解行為及微生物響應(yīng)等環(huán)境行為。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以甲基磺草酮為研究對(duì)象，探討了其在鹽城灘涂濕地土-水界面的吸附行為。批量吸附實(shí)驗(yàn)研究表明，灘涂濕地土壤對(duì)甲基磺草酮吸附常數(shù)Kd=3.110~3.854 L/kg，為土壤難吸附物質(zhì)；吸附反應(yīng)自由能變?chǔ)值為-18.23~-19.97 kJ/mol，吸附能夠自發(fā)進(jìn)行且體現(xiàn)出物理吸附為主的特征；建立

3、了土壤吸附動(dòng)力學(xué)統(tǒng)一模型，使其應(yīng)用范圍更廣、更具實(shí)際意義，經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)茌^好的描述甲基磺草酮在灘涂濕地土壤吸附的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。對(duì)比宜興水稻土，探討了土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量對(duì)除草劑在土-水界面吸附存在的影響。⑵以鹽城沿海灘涂土壤為研究對(duì)象，考察了甲基磺草酮在灘涂土壤中的遷移特性和降雨條件下表層土壤中甲基磺草酮的淋溶分布特征。通過(guò)室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，甲基磺草酮易于在土柱中穿透，阻滯因子R估算值為12.48~14.23；采用CXTFIT軟件模擬，甲基磺

4、草酮在灘涂土壤中的遷移特性過(guò)程與非平衡對(duì)流彌散模型擬合度較高，遷移受到吸附非平衡作用限制。正常降雨條件下，甲基磺草酮垂向遷移速度快。降雨后有超過(guò)86％的甲基磺草酮向15 cm以下的較深層土壤中遷移，并隨著降水向地下水?dāng)U散，具有潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。⑶以鹽城沿海灘涂土壤微生物和土壤酶為研究對(duì)象，結(jié)合室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，考察甲基磺草酮對(duì)區(qū)域土壤微生態(tài)的影響。結(jié)果表明，推薦劑量下的甲基磺草酮對(duì)沿海灘涂濕地土壤的微生態(tài)功能無(wú)顯著影響。100-400μg/k

5、g的施用強(qiáng)度下，土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量在短期內(nèi)均有所增加，增加量與施用強(qiáng)度呈正相關(guān)，3d后逐漸恢復(fù)至對(duì)照水平；土壤中真菌數(shù)量呈現(xiàn)出先減少后增加再逐漸恢復(fù)的效應(yīng)，減少或增加率與農(nóng)藥施用強(qiáng)度呈正相關(guān)。土壤中過(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶和多酚氧化酶呈現(xiàn)不同程度的激活效應(yīng)，并逐漸恢復(fù)至對(duì)照水平；脲酶則呈現(xiàn)先抑制后逐漸激活并逐漸恢復(fù)的效應(yīng)。400μg/kg的高施用強(qiáng)度下，土壤過(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶和多酚氧化酶在施用后6 d內(nèi)的最大激活率分別為96.0%

6、、142.3%和235.6%；脲酶的活性變化較小，施用3 d后最大抑制率達(dá)28.15%，隨后逐漸恢復(fù)至對(duì)照水平。⑷建立了以鐵氧化物-草酸的類(lèi)芬頓體系，研究甲基磺草酮在土壤礦物界面的光化學(xué)降解行為，探討了光催化反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明，甲基磺草酮的直接光降解效率低，60 min內(nèi)紫外光解率僅為6.8%；鐵氧化物和草酸共同存在可顯著提高甲基磺草酮的光解效率，60 min內(nèi)紫外光解率可達(dá)85.9%。過(guò)多的鐵氧化物(大于0.2 g/L)或過(guò)量的草酸(