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《中国农业大学》 2017年
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顺式氯氰菊酯及其代谢物的环境行为、生物毒性及其污染修复

姚国君  
【摘要】:研究表明,农药使用后80%-90%会进入到土壤中,造成土壤的污染。同时,现有的农药中约30%左右具有手性特征,手性农药对映体在结构上的微小差异可能导致它们在环境中的吸收、分布、降解、富集等行为及毒性毒理存在差异。本论文选取目前广泛使用的拟除虫菊酯类杀虫剂顺式氯氰菊酯为研究对象,研究了顺式氯氰菊酯及其主要代谢物顺式菊酸(cis-DCCA)和3-苯氧基苯甲酸(3-PBA)在土壤中的立体选择性环境行为,并研究了该农药在复合污染条件下(重金属和肥料存在下)在土壤中的环境行为,同时选择了三种环境生物:植物(甘蓝,油菜,辣椒,西红柿和黄瓜)、土壤生物(蚯蚓)、两栖生物(牛蛙),分别研究了该化合物在不同环境介质中的选择性吸收、分布、代谢等行为。除环境行为外,顺式氯氰菊酯及其代谢物对蚯蚓的单独和联合毒性以及顺式氯氰菊酯母体及代谢物联合重金属离子对土壤酶的单独和联合毒性也被测定。此外,鉴于顺式氯氰菊酯对土壤造成的污染及其环境风险,本研究还选取了两种生物炭(竹炭和秸秆),研究了生物炭对土壤中顺式氯氰菊酯及其主要代谢物的修复作用。具体研究内容和研究结果如下:在顺式氯氰菊酯及其主要代谢物在土壤中的立体选择性环境行为研究中,本论文选择了五种自然土壤,分别研究了顺式氯氰菊酯及其代谢物在土壤中的选择性降解行为。结果表明,顺式氯氰菊酯在五种土壤中的降解符合一级降解动力学,半衰期为13.3天到47.08天。顺式氯氰菊酯在五种土壤中的降解速率有所差异,在有机质含量较高的土壤中降解较慢。同时,五种土壤中的顺式氯氰菊酯表现出了不同的对映体选择性,顺式氯氰菊酯的(+)-(1R,cis,αS)体要比(-)-(1 S,cis,αR)体降解速率快。在实验过程中,顺式氯氰菊酯的两种代谢物cis-DCCA和3-PBA均能检出,且顺式菊酸和3-苯氧基苯甲酸在酸性土壤中更不易降解。在研究了顺式氯氰菊酯在土壤中的立体选择性环境行为的基础上,考虑到重金属及肥料与农药的复合污染可能会对农药的环境行为产生影响,本论文选择了黑龙江土壤,研究了两种重金属及四种肥料对顺式氯氰菊酯及其代谢物的环境行为的影响。结果表明:重金属添加组中的顺式氯氰菊酯的降解半衰期要显著低于空白对照组,同时重金属添加组中的的代谢物cis-DCCA和3-PBA的浓度要显著低于空白组,这可能是由于重金属的添加导致了顺式氯氰菊酯降解速率的降低,从而导致代谢物生成速率减慢。顺式氯氰菊酯在对照组和实验组中的降解选择性结果还表明:顺式氯氰菊酯的(+)-(1R,cis,αS)体优先降解,同时对照组相对于重金属添加组选择性更加显著。本实验还测定了顺式氯氰菊酯和重金属对土壤酶的单独和联合毒性,结果显示无论是单独毒性实验组和联合毒性实验组,脲酶,过氧化氢酶,蔗糖酶的活性均低于对照实验组。另外,四种肥料对顺式氯氰菊酯及其代谢物环境行为的影响结果表明,肥料的加入会影响顺式氯氰菊酯的降解半衰期。其中尿素和鸡粪的加入可以加速顺式氯氰菊酯的降解,而微生物和过磷酸钙则抑制了顺式氯氰菊酯的降解。同时,肥料添加组中的代谢物cis-DCCA和3-PBA的浓度要与空白组有较大差异,在尿素添加组中,添加组的浓度要高于空白对照组,而在微生物肥中,添加组的cis-DCCA和3-PBA的浓度小于空白对照组的浓度。这可能是因为添加组中的母体代谢物的降解速率的变化影响了代谢物的生成。顺式氯氰菊酯的选择性降解结果表明:顺式氯氰菊酯的(+)-(1R,cis,αS)体优先降解,同时对照组和实验组中选择性降解呈现出差异。鸡粪和尿素的加入可以增强顺式氯氰菊酯的选择性降解,其中以鸡粪添加组最为显著,其EF值为0.38,而过磷酸钙和微生物肥料的加入则抑制了顺式氯氰菊酯的选择性降解,其中以微生物肥料的加入最为显著,其EF值为0.50。本论文还选择了五种植物(甘蓝,油菜,辣椒,西红柿和黄瓜),研究了顺式氯氰菊酯在植物体内的立体选择性降解。顺式氯氰菊酯在五种植物中的降解速率有差异,其在甘蓝里的降解速率最快。同时,五种植物中的顺式氯氰菊酯表现出了不同的对映体选择性,顺式氯氰菊酯的(+)-(1R,cis,αS)体要比(-)-(1 S,cis,αR)体降解速率快,但顺式氯氰菊酯在不同植物中的立体选择性表现出差异,通过ES值检验,在辣椒中的立体选择性最高。为评价顺式氯氰菊酯在生物体中的立体选择性残留及代谢行为,本论文选择两栖动物牛蛙和土壤生物蚯蚓为受试生物,研究其母体及代谢物在生物体内的残留及代谢行为。首先,本研究检测了在口服和水暴露条件下,顺式氯氰菊酯及其代谢产物cis-DCCA和3-PBA在牛蛙体内的代谢行为。实验结果表明,在水暴露实验中,牛蛙的皮肤可以吸收顺式氯氰菊酯,并且该化合物和其两个代谢物在牛蛙的各个器官中检出率较高,这三个化合物在牛蛙的各个器官中的代谢趋势均是浓度先上升然后5-7天后达到平衡。而在口服实验中,顺式氯氰菊酯和其两个代谢物在牛蛙的各个器官中代谢较快,在8-12h时到达浓度顶峰,然后迅速降解。此实验还研究了顺式氯氰菊酯在牛蛙的各个器官中的分布及对映体选择性,在两种不同暴露条件下,肝脏都更易聚集(-)-(1S-cis-aR)。在顺式氯氰菊酯在蚯蚓体内的富集和降解行为研究中发现,顺式氯氰菊酯的在蚯蚓体内的代谢曲线峰型富集,且cis-DCCA的浓度要显著高于顺式氯氰菊酯和3-PBA。而在代谢过程中,顺式氯氰菊酯的两种代谢物cis-DCCA和3-PBA的代谢趋势与其母体相似。同时对蚯蚓的毒性结果研究显示:在单独测定三种化合物(顺式氯氰菊酯、cis-DCCA和3-PBA)时,cis-DCCA和3-PBA对蚯蚓的48h的急性毒性要高于母体化合物顺式氯氰菊酯。联合毒性的实验结果显示,无论是顺式菊酸+3-苯氧基苯甲酸或顺式菊酸+3-苯氧基苯甲酸+顺式氯氰菊酯对蚯蚓的联合毒性均表现为拮抗作用。由于顺式氯氰菊酯在使用过程中会对土壤造成污染,因此对污染土壤进行修复十分必要。因此本论文研究了向土壤中中加入两种生物炭(竹炭和秸秆)对土壤中顺式氯氰菊酯环境行为及对土壤指示生物蚯蚓生物有效性的影响。研究结果显示,生物炭的添加会显著抑制顺式氯氰菊酯在土壤中的降解,并导致蚯蚓体内的顺式氯氰菊酯和其两种代谢物浓度下降,对顺式氯氰菊酯的土壤污染起到一定的修复作用。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X53;X592

【参考文献】
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1 吴志能;谢苗苗;王莹莹;;我国复合污染土壤修复研究进展[J];农业环境科学学报;2016年12期
2 古丽皮叶·艾乃吐拉;;我国肥料的使用现状及新型肥料的发展[J];农业与技术;2016年10期
3 孙毓庆;;《现代色谱法》(第二版)[J];色谱;2016年03期
4 杨盼盼;马利民;热娜·多里坤;徐蕴颢;;农药氯氰菊酯在三峡库区消落带土壤中的降解特性研究[J];环境工程;2015年12期
5 马琳;陈建波;赵莉;占绣萍;;固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法同时测定果蔬中6种酰胺类农药残留量[J];色谱;2015年10期
6 王芳;李道敏;李兆周;刘二伟;李松彪;曹力;高红丽;侯玉泽;;食品中有机磷农药残留检测方法的研究进展[J];食品安全质量检测学报;2015年09期
7 司清林;高燕;彭涛;于金林;赵伟峰;;中国化肥使用现状和小麦增产高效施肥研究进展[J];农业与技术;2015年12期
8 王瑞峰;赵立欣;沈玉君;孟海波;杨宏志;;生物炭制备及其对土壤理化性质影响的研究进展[J];中国农业科技导报;2015年02期
9 黄超群;谢文;于卓然;付馨慰;李慧思;楼成杰;;液相色谱-串联质谱法测定果蔬中10种酰胺类农药的残留量[J];食品安全质量检测学报;2015年03期
10 罗辉;朱易春;冯秀娟;;重金属污染土壤的生物修复技术研究进展[J];安徽农业科学;2015年05期
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1 齐艳丽;几种手性农药对映体环境行为及污染特性研究[D];中国农业大学;2016年
2 瞿涵;苯基吡唑类手性农药及代谢物在水环境中的立体选择性行为及污染修复研究[D];中国农业大学;2016年
3 孙明婧;四种三唑类手性农药的环境行为研究[D];中国农业大学;2014年
4 马瑞雪;两种手性农药在水生生物体内的立体选择性环境行为研究[D];中国农业大学;2014年
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1 江水英;贵溪冶炼厂周边地区(苏门村)土壤、植物和人体中重金属的分布特征及其污染评价[D];南昌大学;2008年
【共引文献】
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1 孙黎明;夏维清;朱晓帆;;改性稻草秸秆活性炭的制备及其对SO_2的吸附[J];环境工程学报;2017年09期
2 安浩;詹茂华;程寒飞;李一洲;李超;;乙酸强化下通电方式对电动修复受重金属污染高岭土的影响[J];环境工程学报;2017年09期
3 赵秀云;文贞;张桢超;刘玉真;;生物质活性炭在污染土壤修复中的应用及稳定性研究进展[J];绿色科技;2017年14期
4 王新梅;;UPLC-MS/MS检测果蔬饮料中痕量吡虫啉[J];食品研究与开发;2017年13期
5 李菊颖;郭欣妍;何健;吴文铸;孔德洋;单正军;陈全博;;玉米粉中吡虫啉、三唑酮、乙草胺与异丙甲草胺的QuEChERS/高效液相色谱-串联质谱快速检测[J];分析测试学报;2017年06期
6 邵友元;李永梅;熊钡;;土壤重金属污染治理技术的现状分析及未来对策[J];东莞理工学院学报;2017年03期
7 王雅君;李姗珊;姚宗路;赵立欣;邱凌;;生物炭生产工艺与还田效果研究进展[J];现代化工;2017年05期
8 李芸溪;王璐;;土壤重金属污染的联合生物修复技术研究[J];四川水泥;2017年05期
9 张影波;王康文;庞玉新;王丹;于福来;胡璇;陈晓鹭;;炭化温度对艾纳香生物炭理化性质的影响[J];热带农业科学;2017年05期
10 王继勇;陈加立;杨子陆;江英杰;;一株产脲酶菌株的分离及其对Cd~(2+)的去除研究[J];环境科学学报;2017年08期
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1 姚国君;顺式氯氰菊酯及其代谢物的环境行为、生物毒性及其污染修复[D];中国农业大学;2017年
2 谢婧倩;三类典型手性除草剂的对映体选择性[D];浙江大学;2017年
3 齐艳丽;几种手性农药对映体环境行为及污染特性研究[D];中国农业大学;2016年
4 娄彦鹏;氨基酸衍生的小分子催化剂促进的不对称反应研究及其应用[D];华东理工大学;2015年
5 刘永;苯醚甲环唑手性异构体对两种水生生物毒性研究[D];中国农业大学;2015年
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1 张红毅;河南省铅冶炼污染土壤的处理和利用研究[D];河南工业大学;2016年
2 田月;某铜冶炼厂车间环境空气污染特征研究及其防治对策[D];南昌航空大学;2012年
【二级参考文献】
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1 Xiaoyong Liao;You Li;Xiulan Yan;;Removal of heavy metals and arsenic from a co-contaminated soil by sieving combined with washing process[J];Journal of Environmental Sciences;2016年03期
2 吴宝麟;杨志辉;柴立元;吴瑞萍;刘琳;廖映平;;磷基及铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤的修复效果及其工艺条件优化[J];安全与环境学报;2015年05期
3 徐君君;郑冠宇;徐峙晖;占新华;周立祥;;土壤洗脱与光降解技术联合修复氯丹和灭蚁灵污染场地土壤的研究[J];农业环境科学学报;2015年09期
4 张杏丽;邹威;周启星;;镉-八氯代二苯并呋喃复合污染土壤中紫茉莉对镉的修复能力[J];环境科学;2015年08期
5 陈才丽;张进;成应向;许友泽;付广义;戴友芝;;骨炭和硫化钠联用修复镉-锌污染土壤[J];环境工程学报;2015年08期
6 么孝政;姚向晖;;2013年唐山市丰南区市售蔬菜有机磷农药残留情况调查分析[J];医学动物防制;2015年07期
7 刘金;殷宪强;孙慧敏;吕家珑;韦革宏;;EDDS与EDTA强化苎麻修复镉铅污染土壤[J];农业环境科学学报;2015年07期
8 高瑞丽;朱俊;汤帆;胡红青;付庆灵;万田英;;水稻秸秆生物炭对镉、铅复合污染土壤中重金属形态转化的短期影响[J];环境科学学报;2016年01期
9 邓红侠;杨亚莉;李珍;许岩;李荣华;孟昭福;杨亚提;;不同条件下皂苷对污染塿土中Cu、Pb的淋洗修复[J];环境科学;2015年04期
10 刘晶晶;杨兴;陆扣萍;张小凯;黄化刚;王海龙;;生物质炭对土壤重金属形态转化及其有效性的影响[J];环境科学学报;2015年11期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 孙明婧;四种三唑类手性农药的环境行为研究[D];中国农业大学;2014年
2 马瑞雪;两种手性农药在水生生物体内的立体选择性环境行为研究[D];中国农业大学;2014年
3 金丽霞;手性三唑类杀菌剂和芳氧苯氧丙酸类除草剂高效液相色谱对映体分离[D];浙江工业大学;2012年
4 叶璟;除草剂禾草灵对水稻与蓝藻的对映选择性毒理研究[D];浙江大学;2010年
5 徐超;几种内分泌干扰物的对映体选择性毒性及其降解[D];浙江大学;2008年
6 蔡喜运;环糊精和腐殖酸对手性除草剂禾草灵的水生毒理和生物有效性影响研究[D];浙江大学;2006年
7 王萍;手性农药乙氧呋草黄对映体在生物体和环境中的活性及立体选择性行为的研究[D];中国农业大学;2005年
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1 ;上海信息[J];上海化工;1994年04期
2 崔勇;杜微;董广新;宋玉泉;周良佳;周惠中;;10%顺式氯氰菊酯·戊唑醇悬浮种衣剂的配方[J];农药;2010年11期
3 范登进,宋玉泉,何淑文,张宏,王国柱;杀螨隆对抗性害虫的杀虫活性[J];农药;1996年12期
4 李培强;路福绥;赵辉;王新伟;艾仕云;;顺式氯氰菊酯微乳液的微观结构[J];山东农业大学学报(自然科学版);2006年01期
5 周明福;吴海滨;娄全强;王苗儿;;10%顺式氯氰菊酯水乳剂研究[J];杭州化工;2008年02期
6 李鑫;;长效驱蚊蚊帐[J];农药;2008年03期
7 刘乾开,朱国念;顺式氯氰菊酯在白菜、黄瓜、柑桔上的残留和消解动态研究[J];浙江农业大学学报;1993年02期
8 杨丽娟;;美国环保署拟登记巴斯夫顺式氯氰菊酯杀虫剂Fastac[J];现代农药;2013年02期
9 戴建平;;50g/L顺式氯氰菊酯EC对黄瓜蚜虫的田间防治效果评价[J];农药研究与应用;2010年04期
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1 许荣满;陆宝麟;聂兆宏;梁涛;孙俊;张瑞铭;万纪发;孙永文;;顺式氯氰菊酯浸泡蚊帐防治侵入屋内蚊虫的实验小屋研究[A];北京昆虫学会成立四十周年学术讨论会论文摘要汇编[C];1990年
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1 姚国君;顺式氯氰菊酯及其代谢物的环境行为、生物毒性及其污染修复[D];中国农业大学;2017年
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1 胡顺峰;口岸卫生处理用药剂筛选及新制剂研制[D];山东农业大学;2005年
2 王恰;顺式氯氰菊酯体外雌激素活性评价及其机制初探[D];昆明医学院;2008年
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