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草甘膦是一种非选择性、内吸传导型除草剂,广泛用于农田、果园和茶园等,在我国生产量大,是农药出口的主要品种。大量施用、不合理使用以及没有有效用于靶标作物等都可能对环境造成污染,研究它进入土壤后的归宿对草甘膦的合理使用和环境安全评估都有十分重要的意义。
本研究以稻田土、林地土和茶园土三种土壤作为供试土样,运用平衡振荡法和土壤柱淋洗法研究草甘膦在土壤上的吸附和解吸行为,主要包括表面活性剂烷基多糖苷(APG)、pH值、重金属Cu和Zn等对土壤中草甘膦吸附和解吸的影响;分析草甘膦吸附和解吸的动力学特征和规律;另外以振荡法同时研究草甘膦在土壤中的降解行为。主要研究结果如下:
(1)草甘膦在土壤上的吸附试验结果表明:表面活性剂烷基多苷(APG)对林地土上草甘膦的吸附影响不显著,对稻田土和茶园土影响非常显著;吸附量随着pH值的增大而减小,在酸性条件下,吸附量较大。由吸附动力学曲线得出草甘膦吸附的平衡时间为8h,包括快速吸附和慢速吸附两个过程,符合一级反应的动力学特征:其吸附等温线符合Freundlich模型,相关系数均在0.9904~0.9991之间,吸附量顺序为茶园土>林地土>稻田土,其吸附常数Kd依次为266.26、251.13和125.03,与吸附量大小顺序一致。重金属Cu能增强稻田土上草甘膦的吸附,但对林地土和茶园土的增强作用不显著。在较低浓度时,吸附量增加较显著,随着浓度的增高,趋势相对平稳。重金属Zn的存在增加了草甘膦的吸附量,但浓度达到400 mg/L后,增长幅度很小。
(2)草甘膦在土壤中的解吸结果表明:表面活性剂烷基多糖苷(APG)对其解吸率影响显著:解吸率随pH值的增大而增大,解吸在24h后达到平衡,重金属Cu和Zn能增强其解吸。草甘膦的解吸等温线也可用Freundlich模型来描述,R值均在0.99以上,Kf的值均小于吸附常数Kd,表明草甘膦在土壤中的吸附主要是物理吸附。滞后系数H均在0.7~1.0范围内,解吸速度与吸附速度相似,无滞后作用。解吸量与吸附量呈线性相关,相关系数0.9881~0.9931之间,即草甘膦在土壤上吸附量大,解吸量也很大,因此大量施用草甘膦容易对地下水造成污染。
(3)柱淋洗法得出草甘膦在土壤上达到吸附平衡时间为稻田土23d,林地土和茶园土均为24d;吸附量大小顺序与平衡法所得结果一致,但远大于平衡法所得的吸附量,与吸附相比,草甘膦在土壤中的解吸是个相对缓慢的过程,在解吸44d后淋出液中草甘膦浓度仍在100~200 mg/L范围内,从25d开始日均解吸量就逐渐处于平稳状态,至44d可认为基本达到解吸平衡。 (4)草甘膦在稻田土、林地土和茶园土上的降解符合一级反应的动力学特征,半衰期分别为31.80、42.52和55.45d,60d后降解率分别为74.09%、58.91%和58.21%。