铜对土壤中拟除虫菊酯农药主要环境行为影响及复合污染生态效应研究

摘要

土壤中农药和重金属污染已成为一个严重的环境问题，而共存的重金属与农药的相互作用对环境的影响还知之甚少，对土壤环境的研究具有重要的意义。本文探讨了重金属铜对土壤中拟除虫菊酯农药吸附、迁移和降解的影响规律；从微观上探讨铜对拟除虫菊酯农药主要环境行为的影响机理，同时研究了铜与拟除虫菊酯农药复合污染对土壤酶活性和土壤微生物的影响规律。主要的创新成果如下： (1)利用振荡平衡法，研究了铜对两种典型土壤(东北黑土和江西红土)中氯氰菊酯和功夫菊酯吸附的影响规律，探讨了拟除虫菊酯农药在土壤中的吸附机理。结果表明功夫菊酯比氯氰菊酯具有更强的吸附能力。同样，黑土比红土对拟除虫菊酯农药也有更大的吸附能力。其原因为黑土比红土有更多的有机质和更大的比表面积，能够提供更多的吸附点位。随着土壤中铜的含量的增加，氯氰菊酯和功夫菊酯的吸附系数逐渐降低，这与铜跟拟除虫菊酯在土壤有机质表面的竞争吸附作用有关。 (2)采用土壤薄层层析法，研究了功夫菊酯和氯氰菊酯在黑土和红土中的迁移性，并考察了不同浓度的铜对两种菊酯迁移性的影响规律。发现没有外源铜添加时，氯氰菊酯在红土和黑土中的Rf的平均值分别为0.055和0.046。与氯氰菊酯相比，功夫菊酯在两种土壤中有更弱的移动性。这两种菊酯均属于移动性很弱的农药品种。菊酯在两种土壤中的Rf也随着展开剂中铜的浓度的增大而增大，表明铜的存在有利于功夫菊酯和氯氰菊酯在土壤中的迁移。 (3)研究了铜对氯氰菊酯和功夫菊酯光解、水解和土壤降解行为的影响以及降解产物及降解路径。随着pH的增加，菊酯水解加剧，铜的存在明显促进了菊酯的水解，这可能与Cu2+和菊酯分子形成的配合物有关。Cu(Ⅱ)的存在促进了菊酯的光解，但可以明显抑制这两种农药的土壤降解。 (4)研究了铜和拟除虫菊酯对土壤酶活性、土壤呼吸作用和土壤微生物生物量碳的影响。当土壤中添加高浓度的铜和氯氰菊酯时，铜和氯氰菊酯的交互作用抑制了土壤过氧化氢酶的活性。铜和氯氰菊酯对土壤脲酶活性有一定程度的抑制作用。铜和拟除虫菊酯农药的复合污染刺激了土壤的呼吸强度，明显减少了土壤中微生物生物量碳的含量。

目录

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声明

第一章 绪 论

1.1土壤复合污染研究

1.1.1复合污染特点

1.1.2复合污染形式

1.1.3复合污染毒理研究

1.1.4土壤复合污染的表征

1.1.5复合污染研究展望

1.2土壤中铜污染研究进展

1.2.1单一铜污染的生态效应

1.2.2铜和其他重金属的复合污染

1.2.3铜和有机污染物的复合污染

1.2.4研究展望

1.3土壤中拟除虫菊酯农药概况

1.4土壤中拟除虫菊酯的环境行为

1.4.1吸附-解吸

1.4.2迁移

1.4.3 降解

1.5土壤中拟除虫菊酯农药残留分析研究进展

1.5.1样品提取

1.5.2样品净化

1.5.3测定方法

1.6本课题的研究意义和内容

1.6.1研究目标

1.6.2研究内容

1.6.3研究路线

1.6.4预期目标

第二章铜对拟除虫菊酯在两种典型土壤中吸附行为的影响

2.1材料和方法

2.1.1材料与仪器

2.1.2土壤样品的采集和制备

2.1.3铜浓度和pH的测定

2.1.4吸附实验

2.1.5红外光谱(FI-TR)

2.1.6量子计算

2.1.7菊酯的分析测定

2.1.8数据处理

2.2结果与讨论

2.2.1不同土壤的PH值和吸附前后Cu2+的变化

2.2.2不同土壤对菊酯的吸附

2.2.3不同菊酯农药在土壤上的吸附

2.2.4铜和菊酯的竞争吸附

2.3本章小结

第三章铜对土壤中拟除虫菊酯迁移的影响

3.1材料与方法

3.1.1仪器与试剂

3.1.2供试土壤

3.1.3实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1氯氰菊酯和功夫菊酯在不同土壤中的迁移

3.2.2氯氰菊酯和功夫菊酯移动性的比较

3.2.3 Cu2+对菊酯农药在土壤中迁移的促进作用

3.3本章小结

第四章铜对拟除虫菊酯农药降解的影响

4.1铜对拟除虫菊酯农药水解的影响

4.1.1材料与方法

4.1.2结果与讨论

4.2铜对拟除虫菊酯农药光解的影响

4.2.1材料与方法

4.2.2结果与讨论

4.3铜对拟除虫菊酯农药土壤降解的影响

4.3.1材料与方法

4.3.2结果与讨论

4.4本章小结

第五章铜与拟除虫菊酯复合污染生态效应研究

5.1铜和氯氰菊酯复合污染对土壤酶活性的影响

5.1.1材料与方法

5.1.2结果与讨论

5.2铜和拟除虫菊酯复合污染对土壤微生物的影响

5.2.1材料与方法

5.2.2结果与讨论

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2本论文的创新点

6.3展望

参考文献

致 谢

攻读博士学位期间发表的论文