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溴虫氟苯双酰胺是由日本三井农业化学公司和巴斯夫欧洲公司联合开发的一种作用机理新颖、杀虫活性强且与传统杀虫剂无交互抗性的间苯甲酰胺基苯甲酰胺类杀虫剂,有关其在稻田环境行为、生物活性及毒性仍缺乏深入系统的研究。本论文从溴虫氟苯双酰胺残留分析方法入手,研发了一种高效、简便、快捷的溴虫氟苯双酰胺在稻田环境的残留提取及检测方法,并利用该方法分析了溴虫氟苯双酰胺在土壤中的吸附、淋溶迁移行为,在稻田环境中的土壤降解、水解与光解行为,以及在水稻上的消解动态;通过室内毒力测定及大田试验,探索了溴虫氟苯双酰胺对几种水稻主要害虫的生物活性,系统地测定溴虫氟苯双酰胺对蜘蛛、意大利蜂、斑马鱼、三叶浮萍和赤子爱胜蚯蚓等非靶标生物的毒性,为该药剂在水稻生产中的安全性评价、生态风险评估及推广应用提供理论基础和科学依据。(1)本文建立了一种测定水稻相关样品中溴虫氟苯双酰胺残留量的Qu ECh ERS-HPLC方法,回收率为93.59%~99.25%,相对标准偏差(RSD)为2.29%~7.05%,检出限(LOD)为0.16~1.67μg/kg,定量限(LOQ)为0.54~5.48μg/kg。Qu ECh ERS程序提纯稻田环境相关样品中溴虫氟苯双酰胺残留的最佳HPLC条件为:Zorbax Eclipse XDB-C18色谱柱(4.6 mm×150 mm×5μm);流动相为体积比75:25的含0.1%甲酸的乙腈-水系统;检测波长254 nm;柱温40°C;流速0.5 m L/min;进样量10μL;稻田环境相关样品的提取最佳条件为:50 mg PSA+150 mg Mg SO4用于稻田水,50 mg C18+150 mg Mg SO4用于稻田土和稻谷,50 mg C18+10 mg GCB+150 mg Mg SO4用于稻株和稻壳。溴虫氟苯双酰胺的在水稻样品中基质效应值为-69%~-54%,具有信号抑制作用。消解动态测试表明,溴虫氟苯双酰胺在稻田土壤、稻田水和稻株中的半衰期分别为0.67~2.67 d、2.30~5.55 d和1.52~3.53 d。施药后14 d,溴虫氟苯双酰胺在水稻及相关环境介质消解率超过90%。水稻收获时,溴虫氟苯双酰胺在稻谷中的最终残留量均低于定量限。因此,溴虫氟苯双酰胺属于易降解农药,可按推荐使用剂量安全地应用于水稻生产。(2)吸附解吸附试验结果表明,4种不同土壤对溴虫氟苯双酰胺的吸附能力依次为:Luvisols(河北褐土)<Gleysols(四川紫土)<Anthrosols(浙江水稻土)<<Phaeozems(黑龙江黑土)。除Phaeozems(黑龙江黑土)土壤以外,其它试验土壤对溴虫氟苯双酰胺的吸附能力普遍较低。4种测试土壤对溴虫氟苯双酰胺的Freundlich吸附常数(KF-ads)介于0.152~5.017之间,土壤有机质含量和黏土含量与Freundlich吸附常数(KF-ads)和解吸附常数(KF-des)呈线性正相关(R~2=0.893、0.851,R~2=0.765、0.686),土壤对溴虫氟苯双酰胺的吸附能力、解吸附能力与土壤p H值无显著相关性(R~2=0.095、0.089),与阳离子交换量关系不显著(R~2=0.428、0.384)。4种土壤对溴虫氟苯双酰胺的吸附过程是自发的,且属于物理吸附。土壤对溴虫氟苯双酰胺的吸附能力在高于或低于287 K的温度条件下都会降低。在4种土壤中,只有Luvisols(河北褐土)对溴虫氟苯双酰胺的吸附速率高于解吸附速率,其余3种土壤对溴虫氟苯双酰胺的吸附速率和解吸附速率都接近平衡状态。淋溶迁移模拟试验结果表明,在不同土壤中有机质和黏粒含量是影响溴虫氟苯双酰胺淋溶行为的主要因素。溴虫氟苯双酰胺在4种不同土壤中的淋溶迁移能力依次为:Luvisols(河北褐土)>Gleysols(四川紫土)>Anthrosols(浙江水稻土)>>Phaeozems(黑龙江黑土),溴虫氟苯双酰胺在对其吸附能力越强的土壤中淋溶迁移能力就越弱。因此,除Phaeozems(黑龙江黑土)土壤外,溴虫氟苯双酰胺可能会因淋溶迁移而对其它3种测试土壤环境中的地下水和地表水造成污染,存在一定的生态风险。(3)在水解试验中,溴虫氟苯双酰胺在水中的半衰期最短为39.6 h(p H9,45℃),水解速率与培养温度呈正相关,温度越高,溴虫氟苯双酰胺的水解速率越快;水解速率与缓冲溶液的p H值也呈正相关,缓冲溶液p H值越高,溴虫氟苯双酰胺的水解速率越快;因溴虫氟苯双酰胺在碱性水溶液中的水解速率远大于在酸性和中性水溶液中的水解速率,所以溴虫氟苯双酰胺的水解属于碱性水解。在土壤降解试验中,溴虫氟苯双酰胺在土壤中的半衰期最短为59.2 h(已灭菌土,35℃),在未灭菌土壤中的降解速率远大于灭菌土壤,由此证实土壤微生物对溴虫氟苯双酰胺在土壤中的降解起着至关重要的作用;溴虫氟苯双酰胺的土壤降解速率与培养温度呈正相关,随着培养温度由15℃升至35℃,溴虫氟苯双酰胺在土壤中的降解速率随之加快,未灭菌土壤中半衰期由124.8 h缩短至59.2 h,灭菌土壤中半衰期由6011.3 h缩短至254.7 h。在光解试验中,在p H4~9范围内,随着溶液p H值的升高,溴虫氟苯双酰胺的光解速率也随之加快,半衰期由25.3 min缩短至11.2 min;光解速率与溴虫氟苯双酰胺的初始浓度呈负相关,即初始浓度越高,其光解速率就越慢。此外,降解试验结果与消解动态结果吻合,在夏季气温条件下(>30℃),稻田水中溴虫氟苯双酰胺的降解半衰期小于5.55 d(133.2 h),在水稻土(自然条件,未灭菌)中溴虫氟苯双酰胺的降解半衰期小于2.67 d(64.08 h)。(4)室内毒力测定结果表明,溴虫氟苯双酰胺对二化螟和稻纵卷叶螟的LD50分别为0.0096μg/g和0.0093μg/g,对褐飞虱的LD50>115.3729μg/g,由此说明溴虫氟苯双酰胺对二化螟和稻纵卷叶螟的生物活性极高,而对褐飞虱的生物活性较低。以氟苯虫酰胺作为标准药剂,溴虫氟苯双酰胺对二化螟和稻纵卷叶螟的相对毒力指数分别为1.56和1.7。溴虫氟苯双酰胺与对照药剂甲氨基阿维菌素苯甲酸盐对稻蓟马的毒杀活性均较强,在药后48 h两种药剂的LC50分别为0.23 mg/L和0.20 mg/L,即溴虫氟苯双酰胺对稻蓟马的活性略低于甲氨基阿维菌素苯甲酸盐。在药剂处理48 h内,随着使用剂量与作用时间的增长,溴虫氟苯双酰胺与甲氨基阿维菌素苯甲酸盐对稻蓟马的杀虫效果也越好,其中溴虫氟苯双酰胺10 mg/L处理稻蓟马死亡率高达98.25%。大田防效试验结果表明,溴虫氟苯双酰胺与对照药剂氟苯虫酰胺对二化螟和稻纵卷叶螟的田间药效较好,随着用药量的提高,杀虫效果提升,枯心率和卷叶率下降,保苗和保叶效果提高。溴虫氟苯双酰胺与对照药剂氟苯虫酰胺对褐飞虱均无明显田间防效。(5)本研究测定了溴虫氟苯双酰胺对水稻生态环境系统中5种非靶标生物的毒性。结果表明,溴虫氟苯双酰胺对水稻上的蜘蛛消长有一定影响,2018年与2019年溴虫氟苯双酰胺18.75~30.00 g/hm~2处理后3 d蜘蛛虫口减退率分别为27.88%~38.12%、24.77%~34.10%,药后7 d所有处理的蜘蛛密度均恢复到药前水平。溴虫氟苯双酰胺对意大利蜂无毒性,随着浓度由0.1 mg/L提高至120 mg/L,作用时间由48 h延长至96 h,所有处理中意大利蜂均未出现行为异常及死亡现象,而对照药剂氟苯虫酰胺对意大利蜂表现出一定毒性,随着浓度从0.1 mg/L提升至20 mg/L,意大利蜂的死亡率由1.67%提高至63%。溴虫氟苯双酰胺对斑马鱼有一定毒性,低浓度处理中斑马鱼出现鱼鳃充血、鱼皮发白和行动迟缓等中毒症状。溴虫氟苯双酰胺对三叶浮萍毒性表现为“低(浓度)促高(浓度)抑”的毒理效应,即在浓度<0.24mg/L时表现为刺激作用,促进三叶浮萍生长,而当浓度>0.24 mg/L时,可明显抑制三叶浮萍生长,其抑制强度与处理浓度和时间呈显著正相关。溴虫氟苯双酰胺对赤子爱胜蚯蚓为急性毒性,LC50在药后7 d和14 d分别是89.31 mg/kg和83.11mg/kg,在药后2~7 d出现部分个体死亡现象,但在药后7 d无新增死亡个体,由此说明赤子爱胜蚯蚓对溴虫氟苯双酰胺具有较强的适应能力或解毒能力。综上所述,溴虫氟苯双酰胺对生态环境较为安全。