喹硫磷棉田降解因子及典型土壤微生物降解特性研究

摘要

喹硫磷是一种广泛应用在棉花、水稻、果树、蔬菜等作物上防治多种害虫的有机磷农药，主要防治瘿蚊、稻纵卷叶螟、棉铃虫、柑橘潜叶蛾、小绿叶蝉、菜青虫等。然而，国内外关于喹硫磷降解特性的相关研究报道多集中于水解和光解，对于喹硫磷在棉田环境行为的研究鲜有报道。本论文以喹硫磷为研究对象，拟明确喹硫磷在棉田中的消解动态及相关降解因子，主要内容包括:(1)喹硫磷在棉田中的消解动态研究;(2)喹硫磷在我国代表性省份（浙江、湖北、河南）棉田中的降解因子研究，包括光解，水解，微生物降解，土壤有机质含量等;(3)2-羟基喹喔啉在喹硫磷降解过程中的转化特性;(4)土壤中喹硫磷降解菌的筛选与鉴定;(5)环境中喹硫磷降解途径初探。主要研究结果如下:
　　首先，棉田中喹硫磷棉叶消解半衰期为4.2 d，土壤中消解半衰期为4.5 d，28 d后棉叶中喹硫磷浓度为0.040 mg·kg-1,土壤中喹硫磷浓度为0.132 mg·kg-1，喹硫磷在棉田环境中降解速率较快，属易降解化合物。
　　其次，喹硫磷在pH值为4、6、7、8、9缓冲液中的半衰期分别为69.3 d、72.2 d、74.5 d、56.4d、38.1 d;喹硫磷棉叶光解光照组半衰期为9.4d，对照组半衰期为14.8 d，浙江、湖北、河南三地土壤表面光解光照组半衰期分别为6.4 d、5.8d、3.8d，光解对照组半衰期分别为26.9d、32.2d、30.0d;喹硫磷三地土壤溶液中的降解半衰期分别为28.9d、25.1 d、22.3 d;喹硫磷在三地灭菌土壤中降解半衰期分别为18.3 d、26.4d、35.9d，在三地未灭菌土壤中降解半衰期分别为7.8d、12.1 d、21.2 d;三地土壤有机质含量分别为12.5 g·kg-1、18.1 g·kg-1、23.1g·kg-1。综上，微生物因子为喹硫磷主要降解因子。
　　对喹硫磷降解产物2-羟基喹喔啉的监测发现，棉叶和土壤消解试验中2-羟基喹喔啉初始浓度分别为4.704 mg·kg-1和6.356 mg·kg-1，在棉叶中0d浓度最高，为4.704 mg· kg-1，土壤中1d浓度最高，为9.165 mg·kg-1。水解、光解、微生物因子、土壤有机质含量等因子的研究中，2-羟基喹喔啉浓度分布在0～0.197mg·kg-1之间，未发现2-泾基喹喔啉明显积累。
　　此外，从浙江、湖北、河南三省棉田土壤中共筛选出七种代表性喹硫磷降解菌，其中四种为芽孢杆菌属，一种为假单胞菌属，一种为柠檬酸杆菌属，一种待鉴定，这表明在我国棉田中喹硫磷的主要降解菌种为芽孢杆菌属。
　　最后，通过GC-MS/MS全扫，推导出了在不同降解因子中喹硫磷降解途径。其中水中主要的降解途径为水解为2-羟基喹喔啉，光因子作用下喹硫磷主要降解产物为2-羟基喹喔啉和C7H9N2O2PS，微生物因子作用下喹硫磷主要降解产物为2-羟基喹喔啉、C4H11O3PS和C8H6N2O2S。

目录

声明

致谢

摘要

缩写、符号清单、术语表

1 绪论

1．1 有机磷农药的研究进展

1．1．1 有机磷农药的发展及使用现状

1．1．2 有机磷农药的毒性及危害

1．1．3 有机磷农药残留问题

1．2 有机磷农药残留分析方法

1．2．1 前处理方法

1．2．2 检测方法

1．3 有机磷农药降解因子概述

1．3．1 土壤类型

1．3．2 水解因子

1．3．3 光解因子

1．3．4 微生物降解因子

1．3．5 其他影响因子

1．4 喹硫磷研究背景

1．4．1 喹硫磷的简介

1．4．2 喹硫磷的作用机制及毒性

1．4．3 喹硫磷残留降解的研究进展

1．4．4 2-羟基喹喔啉简介

1．5 本文的主要研究内容以及研究意义和目的

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 研究目的与意义

1．5．3 技术路线

2 喹硫磷在棉田中的消解动态研究

2．1 引言

2．2 实验材料

2．2．1 试剂与药品

2．2．2 仪器设备

2．2．3 田间试验设计

2．2．4 样品前处理方法

2．2．5 分析方法

2．2．6 数据处理

2．3 结果与分析

2．3．1 残留分析方法的建立

2．3．2 喹硫磷和2-羟基喹喔啉在棉田中的消解动态

2．4 本章小结

3 喹硫磷在我国代表性棉田土壤中的降解因子研究

3．1 引言

3．2 实验材料

3．2．1 试剂与药品

3．2．2 仪器设备

3．2．3 供试样品

3．3 试验方法

3．3．1 不同pH条件下的水解

3．3．2 土壤溶液水解

3．3．3 喹硫磷在棉叶表面的光解

3．3．4 喹硫磷土壤表面光解

3．3．5 灭菌土壤中降解

3．3．6 未灭菌土壤中降解

3．3．7 前处理方法

3．3．8 分析方法

3．4 结果与分析

3．4．1 残留分析方法建立

3．4．2 喹硫磷和2-羟基喹喔啉在pH缓冲液中的水解动态

3．4．3 喹硫磷和2-羟基喹喔啉在棉叶和土壤表面中的光解动态

3．4．4 喹硫磷和2-羟基喹喔啉在土壤溶液中的降解动态

3．4．5 喹硫磷和2-羟基喹喔啉在灭菌土壤和未灭菌土壤中的降解动态

3．4．6 其他降解因子比较

3．4．7 三地降解因子比较

3．5 本章小结

4 喹硫磷在我国代表性棉田土壤中降解菌的筛选和各因子降解途径的研究

4．1 引言

4．2 试验材料

4．2．1 试剂与药品

4．2．2 仪器设备

4．2．3 供试样品

4．3 试验方法

4．3．1 菌种的分离与纯化

4．3．2 菌株DNA的提取与16S rDNA测序

4．3．3 降解菌降解能力的鉴定及生长曲线

4．3．4 检测方法

4．4．5 喹硫磷降解产物的筛选与降解途径研究

4．4 结果与分析

4．4．1 菌种的分离与鉴定

4．4．2 阵解菌降解能力的鉴定

4．4．3 喹硫磷降解途径研究

4．5 本章小结

5 总结和展望

5．1 全文总结

5．2 主要创新点

5．3 不足与展望

参考文献