典型有机农药在沿海滩涂湿地中的环境行为

发布时间：2018-02-20 17:05

本文关键词： 沿海滩涂湿地甲基磺草酮环境行为吸附动力学模型光类芬顿体系微生态效应　出处：《中国矿业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：沿海滩涂湿地具有重要的生态功能价值,但伴随围垦、城市建设等人为活动的干预,滩涂湿地生态环境面临极大挑战。在围垦过程中,农药的大量使用不可避免,系统的掌握农药等有机污染物在沿海滩涂湿地区域的环境行为可以为滩涂生态环境的保护、合理开发和科学利用提供依据。作为替代阿特拉津的一种新型三酮类玉米除草剂,甲基磺草酮(2-[4-(甲基磺酰基)-2-硝基苯甲酰基]-1,3-环己二酮)从2012年开始在我国得到大规模生产及推广应用,但其环境行为与代谢降解的研究相对缺乏。本论文研究了甲基磺草酮在江苏盐城沿海滩涂湿地土壤中的吸附、迁移、光降解行为及微生物响应等环境行为,主要研究结果如下:(1)以甲基磺草酮为研究对象,探讨了其在盐城滩涂湿地土-水界面的吸附行为。批量吸附实验研究表明,滩涂湿地土壤对甲基磺草酮吸附常数K_d=3.110~3.854 L/kg,为土壤难吸附物质;吸附反应自由能变ΔG值为-18.23~-19.97 k J/mol,吸附能够自发进行且体现出物理吸附为主的特征;建立了土壤吸附动力学统一模型,使其应用范围更广、更具实际意义,经检验能较好的描述甲基磺草酮在滩涂湿地土壤吸附的动力学过程。对比宜兴水稻土,探讨了土壤pH值、有机质含量对除草剂在土-水界面吸附存在的影响。(2)以盐城沿海滩涂土壤为研究对象,考察了甲基磺草酮在滩涂土壤中的迁移特性和降雨条件下表层土壤中甲基磺草酮的淋溶分布特征。通过室内土柱实验发现,甲基磺草酮易于在土柱中穿透,阻滞因子R估算值为12.48~14.23;采用CXTFIT软件模拟,甲基磺草酮在滩涂土壤中的迁移特性过程与非平衡对流弥散模型拟合度较高,迁移受到吸附非平衡作用限制。正常降雨条件下,甲基磺草酮垂向迁移速度快。降雨后有超过86%的甲基磺草酮向15cm以下的较深层土壤中迁移,并随着降水向地下水扩散,具有潜在的环境风险。(3)以盐城沿海滩涂土壤微生物和土壤酶为研究对象,结合室内培养实验,考察甲基磺草酮对区域土壤微生态的影响。结果表明,推荐剂量下的甲基磺草酮对沿海滩涂湿地土壤的微生态功能无显著影响。100-400μg/kg的施用强度下,土壤中细菌和放线菌数量在短期内均有所增加,增加量与施用强度呈正相关,3 d后逐渐恢复至对照水平;土壤中真菌数量呈现出先减少后增加再逐渐恢复的效应,减少或增加率与农药施用强度呈正相关。土壤中过氧化氢酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶呈现不同程度的激活效应,并逐渐恢复至对照水平;脲酶则呈现先抑制后逐渐激活并逐渐恢复的效应。400μg/kg的高施用强度下,土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶在施用后6 d内的最大激活率分别为96.0%、142.3%和235.6%;脲酶的活性变化较小,施用3 d后最大抑制率达28.15%,随后逐渐恢复至对照水平。(4)建立了以铁氧化物-草酸的类芬顿体系,研究甲基磺草酮在土壤矿物界面的光化学降解行为,探讨了光催化反应机理。结果表明,甲基磺草酮的直接光降解效率低,60 min内紫外光解率仅为6.8%;铁氧化物和草酸共同存在可显著提高甲基磺草酮的光解效率,60 min内紫外光解率可达85.9%。过多的铁氧化物(大于0.2 g/L)或过量的草酸(大于3.0 mmol/L)会对光降解表现出抑制现象。甲基磺草酮的光降解效率与其赋存形态有较大关联,离子形态甲基磺草酮在光类芬顿体系中难以光降解。光催化反应体系过程中pH值变化、羟基自由基产率以及甲基磺草酮矿化率证明了光类芬顿体系的存在,推测了土壤矿物界面光类芬顿体系的形成及光催化机理。
[Abstract]:This paper deals with the adsorption , migration , photodegradation behavior and microbial response of methyl sulcoketide in the coastal plain of Jiangsu Province . The results are as follows : ( 1 ) The adsorption of methyl sulcoketone in the coastal tidal flat wetland soil is about - 18.23 - 19.97 kJ / mol , the adsorption ability is limited by the adsorption of the non - equilibrium effect . The results showed that the maximum inhibition rate was only 6.8 % in the soil . The results showed that the maximum inhibition rate of methyl sultopone in the soil was only 6.8 % .

【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X592

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