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印楝素是最优秀的植物源昆虫拒食剂,为了评价印楝素的环境安全性,全面了解印楝素在环境中的滞留、迁移和转化及其对生态环境的影响,作者对印楝素在作物和土壤中的残留消解动态、在水溶液中的水解、在水溶液和有机溶剂中的光解及其与其它农药的相互作用等方面进行了系统研究.
通过硅胶柱层析法和半制备液相色谱法对44.56%印楝素原药中的印楝素A进行了分离纯化,分别对分离得到的晶体进行核磁共振仪和采用高效液相色谱定性、定量测定,确定得到的晶体为印楝素A,含量分别为90.37%和91.82%.
建立了一种检测土壤和水样中印楝素残留的高效液相色谱法。土壤样品用甲醇提取,二氯甲烷/饱和氯化钠水溶液液-液分配,而水样直接用二氯甲烷萃取.当印楝素添加水平为0.1mg/kg、1mg/kg和5mg/kg时,土壤和水样中印楝素的平均回收率分别为88.32%~95.35%和92.53%~94.12%,变异系数分别为2.00%~3.42%和0.35%~0.84%,最小检测浓度分别为0.03mg/kg和0.012mg/L,符合农药残留检测要求.在菜地中以使用剂量为5.4g a.i./667m2的0.3%印楝素乳油兑水于甘蓝生长期均匀喷施一次,施药后1h,印楝素在甘蓝和土壤中的原始沉积量分别为3.93mg/kg和0.31mg/kg,半衰期分别为0.89d和2.40d,属于极易降解农药(T1/2<30d).
印楝素在pH4-6的缓冲溶液中稳定,当pH值大于8时,印楝素降解速率显著加快,降解半衰期从pH8的0.619d降到pH10的0.033d.温度对印楝素在模拟天然水体中的降解影响大,在pH6的缓冲溶液中,25℃、35℃、45℃下的降解半衰期分别为24.68d、13.69d、2.36d,而在pH7的缓冲溶液中分别为9.35d、6.51d、0.94d.印楝素在珠江水、稻田水、地表水、湖水和水库水5种不同水体中的水解半衰期分别为12.19d、14.91d、15.90d、6.43d和30.76d.通过对印楝素在pH 2的缓冲溶液中水解产物的分离纯化得到其中一种降解产物。经核磁共振仪及质谱定性鉴定,该水解产物为印楝素A内酯衍生物。
在254nm紫外光照射下,印楝素在pH4、5、6、7、8和9的缓冲溶液中的光解半衰期分别为1.415d、1.719d、0.553d、0.438d、0.025d和0.014d.在254nm紫外光照射下,印楝素在纯净水、湖水、水库水、稻田水、珠江水和地表水6种不同水体中光解半衰期分别为0.143d、0.157d.、0.174d.、0.188d、0.221d和0.264d;而在365nm紫外光照射下,光解半衰期分别为4.488d、0.471d、1.287d、0.975d、0.47d和1.68ld。通过对印楝素在纯净水中的紫外光解产物进行分离纯化和核磁共振仪定性鉴定,得知印楝素发生从E-体向Z-体转化的光异构化过程,生成Z-印楝素。土壤表层中的印楝素在254nm下降解迅速,降解半衰期为1.315d,而在365nm和黑暗中的降解相对较慢,降解半衰期分别为9.316d和11.195d。玻璃表面印楝素在254nm和365nm下的光降解半衰期分别为0.095d和3.623d。通过研究印楝素在3种有机溶剂中的紫外光解发现,降解快慢顺序为乙酸乙酯>丙酮>甲醇,其降解半衰期分别为0.134d、0.292d和0.581d。通过对印楝素在甲醇中的紫外光解产物进行分离纯化和核磁共振仪定性鉴定,得知产物同样为Z-印楝素。在紫外光辐射下,环境中其他化学物质的存在影响着印楝素在水体中的光解动态。在茚三酮、邻苯二酚和2,4二硝基苯酚存在下,印楝素在水体中的光解半衰期从0.195d分别延长到0.491d、0.332d和0.394d。氯化钾能延缓印楝素在水体中的光解作用,其半衰期为0.236d,是单独光照处理的1.21倍。三种表面活性剂对印楝素光解的抑制和激活作用均不明显。Al3+和Cu2+能明显加快印楝素在水体中的光解进程,使光解半衰期缩短,即从0.195d分别降到0.129d和0.153d;Fe3+能延缓印楝素在水体中的光解作用,其半衰期为0.295d,是单独光照处理的1.51倍。
在室内对印楝素与其它农药的混剂在水系和土壤中的降解进行了研究。在紫外光和室内自然光条件下,克百威使印楝素在水体中的降解半衰期缩短,即从0.512d和14.94d分别缩短到0.35d和9.51d;氯氰菊酯使印楝素在水体中的光解半衰期延长,即从0.623d和14.94d分别延长到0.914d和27.72d。在自然光条件下,氟虫腈使印楝素在土壤中的降解半衰期缩短,即从5.29d缩短到3.74d。灭多威使印楝素在土壤中的降解半衰期延长,即从5.29d延长到7.64d。
印楝素的稳定性是印楝素田间使用时面临的首要问题。本研究为印楝素的科学合理使用提供了理论依据,为印楝素的进一步推广应用打下了基础。