氯硝柳胺的降解及其影响因素的研究

发布时间：2019-02-19 15:31

【摘要】：钉螺是日本血吸虫唯一的中间宿主，消灭钉螺可以有效阻断血吸虫病的传播。氯硝柳胺作为一种在血吸虫病流行疫区现场广泛使用的杀螺药物，凭借杀螺效果好、对哺乳动物毒性较低的优点，在我国血吸虫病防治进程中发挥了巨大作用。但随着氯硝柳胺在我国疫区现场长期、大规模的使用，是否会对生态环境造成影响，至今鲜有报道。目前，山丘型血吸虫病流行区普遍采用泥敷、堆敷法进行灭螺，虽然可以取得良好的杀螺效果，但泥敷灭螺1个月内环境残留药物仍具有一定的杀螺作用，这可能会对生态环境造成影响；此外，氯硝柳胺对鱼类和两栖类具有较强的急性毒性作用，喷洒在江滩上的氯硝柳胺可能会随着径流、渗透、冲刷等途径进入水体，，也严重威胁着鱼类和两栖动物的安全；且我国地域辽阔，钉螺孳生地的环境也较为复杂，在不同疫区现场施用氯硝柳胺，其降解速率势必会受到不同地区间环境差异的影响。因此，对氯硝柳胺在水和土壤中的降解及其影响因素的研究不仅可以详细了解其在环境中的迁移转化过程，全面评价其在环境中的归宿及存在的或潜在的污染风险，还为安全合理用药提供科学依据。一水和土壤中氯硝柳胺含量检测方法的建立及优化 1.1水中氯硝柳胺含量检测方法的建立及优化根据已建立的固相萃取-高效液相色谱法测定水中氯硝柳胺的分析方法，对影响固相萃取回收率的水样pH值、PEP柱穿透体积、乙腈添加量进行优化，并运用正交设计法，研究了上柱速度、洗脱液氨水添加量、洗脱体积和洗脱速度对固相萃取回收率的影响，以达到提高萃取回收率的目的。浓度为0.10mg/L、pH值为3.0、5.0、7.0、9.0、11.0的氯硝柳胺水样经固相萃取-高效液相色谱法检测后的回收率分别为96.00%、95.67%、48.33%、45.00%、5.33%。体积为3、5、10、15、30ml的氯硝柳胺水样经固相萃取-高效液相色谱检测法后的回收率分别为99.33%、98.67%、94.67%、74.00%、64.77%。以百分比0、10%、20%、50%、100%向2ml氯硝柳胺水样中添加不同量乙腈，经固相萃取-高效液相色谱检测后的回收率分别为24.47%、28.81%、46.73%、68.94%、98.35%。正交实验4个因素对回收率影响的显著性依次为洗脱速度洗脱液氨水添加量上柱速度洗脱体积。优化条件：调节水样pH值至pH3~5，以百分比100%在水样中加入乙腈可显著提高萃取效率，浓度为0.3mg/L的氯硝柳胺在PEP柱上的穿透体积为10ml，上柱速度为0.5ml/min，洗脱液氨水添加量为5%氨水，洗脱体积为3ml，洗脱速度为0.5ml/min。按照上述优化条件对该方法进行方法学考查，浓度为0.05、0.10、1.00mg/L的氯硝柳胺水样经固相萃取-高效液相色谱法检测，其回收率为96.28%~97.82%，相对标准偏差为1.55%～3.03%，该方法准确、简单、重现性好，符合样品含量检测要求。 1.2土壤中氯硝柳胺含量检测方法的建立及优化以甲醇、乙腈、二氯甲烷为萃取溶剂，分别对土样进行超声萃取和固相萃取，比较萃取回收率，筛选最佳萃取条件，并建立土壤中氯硝柳胺含量的检测方法。经液相色谱检测后的回收率为甲醇固相萃取55.33%、乙腈固相萃取46.67%、二氯甲烷固相萃取12.00%、甲醇超声63.47d%、乙腈超声80.40%、二氯甲烷超声98.73%。土壤中氯硝柳胺含量的检测方法为：以二氯甲烷为萃取溶剂，采用超声萃取法进行样品前处理，回收率95%，满足含量测定要求。对超声萃取-高效液相色谱法测定土壤中氯硝柳胺含量的分析方法进行方法学考查。浓度为0.5~250.0mg/kg的氯硝柳胺土样经二氯甲烷超声萃取后，其浓度与峰面积之间有良好的线性关系，线性回归方程为y=1564.11x-1799.06（R2=0.9999），回收率为96.91%~101.75%，相对标准偏差为2.20%~8.30%。对浓度为0.5、5.0、50.0mg/kg的氯硝柳胺土样各作3次平行处理，回收率为95.23%~102.43%，相对标准偏差为2.32%~6.99%，精密度和重现性良好，满足样品含量检测要求。已优化的水样中氯硝柳胺含量的固相萃取-高效液相色谱分析方法，土壤中氯硝柳胺含量的超声萃取-高效液相色谱分析方法，均具有操作简单、精密度和重现性好的优点，符合现场水样和土样中氯硝柳胺含量的检测要求。二水中氯硝柳胺降解影响因素的研究将初始浓度为0.05mg/L的氯硝柳胺水溶液置于(25±1)℃培养箱中，分别给予1000lux和6000lux光强照射，0、24、48、72、120、168、216、360h取样检测，研究不同光照强度对其降解的影响；将体积为0.5、1.0、2.0L，初始浓度为0.05mg/L的氯硝柳胺水溶液置于(25±1)℃培养箱中，给予6000lux光强照射，于0、24、48、72、120、168、216、360h取样检测，研究不同水体体积对其降解的影响；将初始浓度为0.05、0.10、0.25mg/L的氯硝柳胺水溶液置于(25±1)℃培养箱中，给予6000lux光强照射，0、24、48、72、120、168、216、360h取样检测，研究不同初始浓度氯硝柳胺在水体中的降解；将pH值分别为5、6、7、8、9，初始浓度为0.05mg/L的氯硝柳胺水溶液置于(25±1)℃培养箱中，给予6000lux光强照射，0、24、48、72、120、168、216、360h取样检测，研究不同pH值对其降解的影响；将初始浓度为0.05mg/L的氯硝柳胺水溶液分别置于温度为(15±1)℃、(25±1)℃、(35±1)℃培养箱中，给予6000lux光强照射，0、24、48、72、120、168、216、360h取样检测，研究不同温度对其降解的影响；将水土比分别为20:1、15:1、10:1、5:1，初始浓度为0.50mg/L的氯硝柳胺水溶液置于(25±1)℃培养箱中，给予6000lux光强照射，0、24、48、72、120、168、240h取样检测，研究不同水土比例对其降解的影响。随着时间的延长，氯硝柳胺在不同处理水中的含量均逐渐下降。当光照强度由1000lux增加到6000lux，氯硝柳胺的降解半衰期也由7.20d缩短至6.17d；当水体体积从0.5L增大至2.0L，其降解半衰期也由5.83d延长至6.96d；当初始浓度由0.05mg/L增加至0.25mg/L，其降解半衰期也由6.19d延长至7.20d；当水样PH值由5.0增加至9.0，其降解半衰期也由5.71d延长至7.13d；当水体温度由(15±1)℃上升至(35±1)℃，其降解半衰期也由6.89d缩短至5.86d；当水土比例由5:1增大到20:1，其降解半衰期也由4.47d延长至5.76d。多元回归分析显示，以上处理因素的差异均对水体中氯硝柳胺降解半衰期影响有统计学意义(P0.05)，对降解半衰期的作用大小为土壤PH值初始浓度光强水体体积温度。氯硝柳胺在水中的降解符合一级反应动力学方程，水体体积的增大、药物初始浓度的增加，氯硝柳胺的降解都会减慢；而环境温度的升高、光照强度的增大、酸性环境以及土壤的存在对其降解都有促进作用。三土壤中氯硝柳胺降解影响因素的研究将含水量为10%、30%、50%、70%和90%，初始浓度5.0mg/kg的氯硝柳胺土样置于(25±1)℃避光培养箱中，0、1、3、7、10、15、20、30d取样检测，研究土壤含水量对其降解的影响；将初始浓度为5.00mg/kg，含水量为30%的氯硝柳胺土样分别置于(15±1)℃、(25±1)℃、(35±1)℃避光培养箱中，0、1、3、7、10、15、20、30d取样检测，研究土壤温度对其降解的影响；将初始浓度为1.0、5.0和10.0mg/kg，含水量为30%的氯硝柳胺土样置于(25±1)℃避光培养箱中，0、1、3、7、10、15、20、30d取样检测，研究土壤含水量对其降解的影响；将初始浓度为5.0mg/kg，含水量为30%的灭菌土样和未灭菌土样置于(25±1)℃避光培养箱中，0、1、3、7、10、15、20、30d取样检测，研究土壤微生物对其降解的影响。随着时间的延长，氯硝柳胺在不同处理土壤中的含量均逐渐下降。当土壤含水量由10%增加至90%，氯硝柳胺的降解半衰期也对应从4.26d缩短至2.41d；当土壤温度由(15±1)℃升高至(35±1)℃，其降解半衰期也由4.40d缩短至2.83d；而当初始浓度由1.0mg/kg增加到10.0mg/kg，降解半衰期从3.21d延长至3.45d；在未灭菌土壤中，氯硝柳胺的降解半衰期为3.27d，小于在灭菌土壤中4.89d的半衰期，其在未灭菌土壤与灭菌土壤中的降解速率常数分别为0.0758和0.0151。多元回归分析显示，初始浓度的差异对降解半衰期的影响无统计学意义(P0.05)，含水量、温度和土壤微生物的差异都对氯硝柳胺降解半衰期的影响均有统计学意义(P0.05)，且作用大小为含水量土壤微生物温度。氯硝柳胺在土壤中的降解符合一级反应动力学方程，土壤含水量、环境温度的增加以及土壤微生物的存在都有利于其降解，而药物初始浓度增加，降解半衰期则延长。四现场水和土壤中氯硝柳胺降解规律的观察 4.1氯硝柳胺在现场水体中的降解 2011年9月在镇江江心洲江滩上选择2个体积为0.63m3和0.82m3的水塘，按照体积计算氯硝柳胺有效浓度，分别以剂量0.25mg/L和0.50mg/L投入25%氯硝柳胺悬浮剂（SCN）和50%氯硝柳胺乙醇胺盐可湿性粉剂（WPN），并搅拌均匀。以投药时开始计时，分别于0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25和30d采集水样，其中0-10d的白天每隔4h采集一次水样，10d后每5d采集一次水样。每个水塘各设5个平行采样点，采集5ml水样于10ml试管中，按照固相萃取-高效液相色谱法分析检测。2012年5月进行二次实验，但投药浓度分别为0.50mg/L和1.00mg/L，观察时间为120h，其余同上。随着处理时间的延长，SCN和WPN在水体中的含量均逐渐下降，2011年SCN在水体中的降解半衰期为5.15d，降解速率常数为0.0116；WPN在水体中的降解半衰期为5.41d，降解速率常数为0.0089；2012年SCN在水体中的降解半衰期为4.79d，降解速率常数为0.0166；WPN在水体中的降解半衰期为4.77d，降解速率常数为0.0170。氯硝柳胺在水中属于较易降解类药物，在水中滞留时间较短，较为安全。 4.2氯硝柳胺在现场土壤中的分布和降解以剂量1g/m2在2个面积均为24m2的实验区上均匀喷洒SCN和WPN，分别观察氯硝柳胺在土壤中的分布和降解。氯硝柳胺在土壤中分布的采样深度为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15cm，采样时间为0、24h、48h；在土壤中降解的采样深度为1、5、10、15cm，采样时间为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25和30d，每个采样点采集厚度为1cm，面积为5cm×5cm的土样，装入清洁密封袋中，保存在-20°C环境下尽快带回实验室检测。 SCN和WPN喷洒在土壤上，主要分布在0~5cm深度土壤中，5~15cm土层药量较少，随着采样深度的增加，土壤中氯硝柳胺的含量逐渐减少。 SCN在1cm深度土壤中的降解半衰期为2.23d，降解速率常数为0.214；在5cm深度土壤中的降解半衰期为3.35d，降解速率常数为0.070；在10cm深度土壤中降解半衰期为3.38d，降解速率常数为0.068；在15cm深度土壤中的降解半衰期为2.40，降解速率常数为0.182；WPN在1cm深度土壤中的降解半衰期为2.42d，降解速率常数为0.177；在5cm深度土壤中的降解半衰期为3.47d，降解速率常数为0.062；在10cm深度土壤中的降解半衰期为3.04d，降解速率常数为0.096；在15cm深度土壤中的降解半衰期为3.38，降解速率常数为0.068。氯硝柳胺喷洒在土壤中，主要分布在0~5cm深度土壤中，在土壤中属于易降解类药物，不会在土壤中长期滞留，较为安全。
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【学位授予单位】：江苏省血吸虫病防治研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R532.21

【参考文献】