2,4-滴丁酸的残留分析研究及其在水稻和土壤中的降解规律

摘要

2,4-滴丁酸作为一类最重要除草剂，在整个化学除草中始终占据着重要地位。近几年其产量持续上升，使用范围也在不断扩大。作为苯氧羧酸类除草剂的主要代表之一，2,4-滴丁酸容易在农田生态系统中发生迁移，引起土壤、大气、水源等污染，因此确定其检测方法就显得尤为紧迫。本次实验建立了一种检测2,4-滴丁酸残留量的分析方法，通过田间试验对其在水稻生态环境中的（稻米、稻壳、植株、稻田土、稻田水）残留情况进行分析，并对室内环境下2,4-滴丁酸在灭菌与未灭菌三种土壤（壤土、红土、沙土）中的降解情况做了相关研究，旨在为保障农产品的质量和环境安全提供科学依据。主要研究结果如下：
　　1、建立测定2,4-滴丁酸在水稻和土壤中残留量的液相色谱-串联质谱分析方法。稻壳和土壤的实验方法是利用酸化的乙腈作为提取剂（甲酸溶液+乙腈混合溶液，1:2，V/V），稻米基质中，使用的提取剂则为5％甲酸溶液+乙腈混合溶液（1:2，V/V）。通过振荡离心使其完全混匀，过无水硫酸钠后，浓缩至近干，用甲醇∶水（1:1，V/V）分多次洗涤浓缩瓶，过0.22μm微孔滤膜待测。本实验中先用0.025M氢氧化钠溶液振荡离心提取。之后取上清液，用36%盐酸将pH调至≤2，后续步骤同稻壳、糙米、土壤三个基质的实验方法。田水的处理方法较为简单，直接通过0.22μm微孔滤膜待测。
　　研究结果表明：2,4-滴丁酸在水稻稻米、稻壳、植株、田水和土壤中的平均回收率为71%～114%，相对标准偏差（RSD）为1.90%～17.59%；在上述的色谱条件下，2,4-滴丁酸在田水、土壤、植株、稻壳和稻米样品中的最低检出浓度均为0.02mg/kg。
　　2、消解动态实验中，2014年度安徽、广东和湖北试验点水稻植株中2,4-滴丁酸的消解半衰期分别为4.7、2.3和7.8天；2015年度安徽、广东和湖北试验点水稻植株中2,4-滴丁酸的消解半衰期分别为1.1、11.7和4.6天。2014年度安徽、广东试验点土壤中2,4-滴丁酸的消解半衰期分别为14.4、7.1天；2015年度安徽、广东和湖北试验点土壤中2,4-滴丁酸的消解半衰期分别为20.4、7.0和34.7天。2014年度广东试验点2,4-滴丁酸在田水中消解较快，有效数据较少而无法模拟一级动力学方程；安徽和湖北试验点田水中2,4-滴丁酸消解半衰期分别为0.9和2.5天。2015年安徽、广东2,4-滴丁酸两地消解快，无法模拟动态，湖北试验点田水中2,4-滴丁酸消解半衰期为5.9天。
　　3、在室内模拟研究了三种不同类型土壤在灭菌与未灭菌情况下，2,4-滴丁酸的降解情况。通过比较降解速率和半衰期发现：灭菌后的土壤中2,4-滴丁酸的降解速度明显比未灭菌土壤的降解速度慢很多。在未灭菌条件下，2,4-滴丁酸在沙土、壤土、红土中的半衰期（d）分别是29.1、9.9、43.3。灭菌条件的半衰期（d）依次是48.5、43.4、63.0，可见灭菌处理对2,4-滴丁酸的降解影响最为明显，因此土壤中的微生物对2,4-滴丁酸的降解起着非常重要的促进作用。