手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

农药阿维菌素在环境中降解和代谢研究

张卫

  目前国内外正大面积推广应用阿维菌素农药,但有关阿维菌素在环境中一些重要行为如微生物降解、土壤表面的光解及其降解机制和土壤吸附特性等问题尚未见报道,相关研究亟待加强。本论文开展了阿维菌素在环境中降解和代谢研究,为全面评价其环境安全性提供了一定的科学依据。论文主要内容如下:第一章为文献综述,对阿维菌素的研究进展进行了简要的介绍和总结。第二章建立了阿维菌素在土壤和水中的残留检测方法,结果表明:高效液相色谱采用254nm作为扫描波长,乙腈和水按适当比例混合作为流动相时,所采用方法的准确度、重复性和精密度等参数均符合农药残留检测的基本要求。第三章研究了阿维菌素在土壤中的降解,结果表明:(1)五种不同类型土壤中,阿维菌素在潮湿雏形土中降解最快,而在湿润雏形土中降解最慢;(2)土壤有机质含量与阿维菌素半衰期相关性较强,相关系数(r)为0.9323,而土壤酸碱度(pH)、总氮含量、阳离子交换量(CEC)和田间最大持水量等因子与阿维菌素半衰期相关性较小,说明影响阿维菌素在土壤中降解的最主要因子为有机质含量:(3)土壤有机质、土壤温度和农药浓度等因素对阿维菌素在土壤中的降解有较大影响,此外灭菌条件下其降解半衰期远大于未灭菌时的半衰期,这表明阿维菌素在土壤中的降解可能和土壤微生物有关。第四章研究了阿维菌素的微生物降解,结果表明:(1)从试验土壤中分离到一株高效降解阿维菌素的菌株,经16S rDNA鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltrophilia);(2)土壤接种该高效降解菌后有助于加快阿维菌素的降解,且这种趋势在低菌量时表现更为明显;(3)高效降解菌株最高可以降解500mg/L左右的阿维菌素,降解的最适温度和pH值分别为35℃和7.0,最适底物浓度为100mg/L,金属离子Hg~(2+)对菌株生长和降解阿维菌素有显著的抑制作用;(4)培养温度35℃,培养液起始pH值7.0,培养时间96h为阿维菌素高效降解菌最适产酶条件,Hg~(2+)对该菌株产酶有显著的抑制作用;(5)从该降解菌中提取的粗酶液在pH7.5和37.5℃时显示最大的降解活性,其米氏常数(Km)为浙江大学博卜学位论文农药阿维菌素在环境中降解和代谢研究6.78 nlnol/mL,最大反应速率Vmax为3.26 Illnol/min,最大降解速率为81.5nrn。城min·mg);(6)通过分析阿维菌素微生物降解产物的TIC图和质谱图,可能有四种代谢产物,保留时I’ed分别为4.977 min、6.653 min、8.949一9.451 min和13.188 min,而分子量(MW)分别为362、450、528和586。第五章研究了阿维菌素的水解,结果表明:(l)阿维菌素在中性条件下比较稳定,水解很慢,而在碱性(pH 11 .0)和酸性(pH3.0)条件下极不稳定;(2)阿维菌素水解速率随温度升高而加快,温度每提高10℃,阿维菌素水解速率常数将平均增加2倍左右,水解活化能(Ea)为54.02kJ/1 nol,水解速率常数与温度关系的表达式为l瓦K井.6.495 x 103/T+17.192(厂0.9954):(3)阿维菌素在未灭菌水样中降解较快,降解速率常数为灭菌水样的2.74倍,这可能是由于水样中的微生物加速了阿维菌素的降解;(4)阿维菌素在实际水样中的半衰期略长,这可能与水体中的可溶性有机质有关,但这种差异并不显著;(5)通过分析阿维菌素水解产物的TIC图和质谱图,可能有两种代谢产物,保留时间分别为6.167 min和10.490 min,而分子量(MW)分别为450和528。第六章研究了阿维菌素在水中和土壤表面的光解,结果表明:(l)紫外灯辐射波长和不同光解材料对阿维菌素的光解速率影响较大,波长越短,越有利于阿维菌素的光降解,并且在石英试管中比玻璃试管中降解更快;(2)模拟太阳光强度越大,阿维菌素在水中和土壤表面的光解速率越快,土壤中的光解深度也越大;(3)初始浓度越大,阿维菌素在水中和土壤表面的光降解速率反而越慢;(4)不同溶剂比例对阿维菌素的光降解也会产生较大影响,随着有机溶剂(甲醇)含量的增加,阿维菌素光解速率明显下降,这可能是因为阿维菌素在水中发生的光化学降解机制为光水解反应;(5)氧化剂1%玩q、光敏剂10%丙酮和光催化剂0.1%TIOZ作为添加物质都能加快阿维菌素的光解进程;(6)溶液酸性或碱性越强,越有利于阿维菌素的光降解,这可能是因为阿维菌素分子在偏酸和偏碱性条件下稳定性变差;(7)通过分析阿维菌素光解产物的TIC图和质谱图,水中光解后可能有三种代谢产物,保留时间分别为1.493而n、6.201 min和14.344min,分子量(MW)分别为584、450和642;而土壤表面光解后可能有五种代谢产物,保留时lbJ分别为2.280 min、4.760 min、6.267 min、1 1 .295 min和14.896而n,分子量(MW)分别为278、362、450、586和642。尸夕浙江大学博士学位论文农药阿维菌素在环境中降解和代谢研究第七章研究了阿维菌素的吸附,结果表明:(l)阿维菌素在五种土壤上的吸附等温线均为直线,这说明吸附可能与其在土壤有机质中的分配作用有关;(2)将阿维菌素在土壤中的吸附系数Kf值与土壤有机质含量、pH值、阳离子交换量和土壤颗粒分布进行相关性研究,发现阿维菌素在五种土壤上?……   
[关键词]:阿维菌素;残留检测;微生物降解;水解;光解;吸附;代谢产物
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:浙江大学2004年