甲氧基丙烯酸酯类(strobilurins)杀菌剂是一类具有独特作用方式、环境友好性、显著增产和增效作用的杀菌剂品种,是继三唑类和苯并咪唑类杀菌剂之后的又一类农用杀菌剂。随着甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的市场份额逐步增长,该类杀菌剂的环境风险不容忽视。本文以嘧菌酯、醚菌酯和氰烯菌酯为研究对象,系统地研究了它们在水体、土壤、水-沉积物系统中的降解和迁移转化规律,研究了氰烯菌酯对水生生物嗜热四膜虫的毒性效应,为评价甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的使用安全性提供了科学参考数据。本论文研究了醚菌酯、嘧菌酯和氰烯菌酯的水解作用。结果表明,三种农药的水解速率为:醚菌酯>嘧菌酯>氰烯菌酯,其中醚菌酯水解较快,嘧菌酯和氰烯菌酯较难水解。碱性条件下有利于该类杀菌剂的水解,水解速率随温度升高而加快。中性条件下,氰烯菌酯平均活化熵为-256.29 J.mol-1·K-1,水解反应活化熵随温度升高而增加,表现出显著的相关性。采用人工氙灯作为光源,研究了三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在水中的光解作用。水中醚菌酯和嘧菌酯光解半衰期分别为1.04 h和1.76 h,均属易光解农药;氰烯菌酯在水中光解半衰期为17.8 h,较难光解。氰烯菌酯光解速率和溶剂的极性无关,甲醇对氰烯菌酯的光解主要起促进作用,丙酮对氰烯菌酯则表现出光猝灭作用。腐殖酸对氰烯菌酯的光解起猝灭效应,光猝灭率与腐殖酸的浓度呈正相关。双氧水对氰烯菌酯光解起敏化效应,氰烯菌酯光解速度与双氧水浓度呈正相关性,当浓度为8.0 minol·L-1时,光解速率是氰烯菌酯单独光解的1.31倍。采用超高效液相-串联四级杆飞行时间质谱(UPLC/Q-TOF-MS/MS)技术,鉴定了三种农药水中的主要降解产物,推断出醚菌酯降解产物主要有KP1和KP2,嘧菌酯主要有6种水解产物和12种光解产物,氰烯菌酯降解产物主要有AP1、AP2和AP3。三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂水中及水中光照条件下的降解主要是脱烷基、醚键断裂、羟基化和水解反应。在室内模拟条件下,研究了三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在江西红壤、东北黑土和太湖水稻土中的降解特性。研究结果表明,三种农药在土壤表面均较难光解,其光解速率顺序为:醚菌酯>嘧菌酯>氰烯菌酯。三种农药在汞灯条件下的降解速率远快于氙灯条件下,在水中光解远快于土壤表面光解。可见,光照强度和光解介质直接影响农药的光解速率。醚菌酯在不同土壤中的降解速率顺序为江西红壤>太湖水稻土>东北黑土,嘧菌酯为太湖水稻土>东北黑土>江西红壤,氰烯菌酯为东北黑土>太湖水稻土>江西红壤。醚菌酯在三种供试土壤中降解均较快,水解可能是其主要降解途径。嘧菌酯和氰烯菌酯在土壤中的降解主要受土壤理化性质影响,有机质含量高、偏碱性的东北黑土和太湖水稻土更有利于其降解。对江西红壤中三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的降解产物进行超高效液相-串联四级杆飞行时间质谱鉴定,鉴定醚菌酯土壤降解产物有6种,嘧菌酯有AP3、AP4和AP7等4种,氛烯菌酯有7种,三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在土壤中降解主要发生脱烷基、水解和氧化等反应。三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在水-沉积物系统中降解半衰期均小于1个月,属于易降解农药。三种农药在厌氧水-沉积物系统中降解快于好氧条件下,这与其在土壤中的降解规律一致。此外,沉积物中有机质含量越高,越有利于该类农药的降解。采用振荡平衡法和土壤薄层层析法对三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在土壤中的吸附/解吸和迁移行为进行了研究。三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在土壤中吸附能力较差,其吸附强弱顺序均为东北黑土>太湖水稻土>江西红壤。三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在土壤中的吸附性与土壤有机质含量和CEC呈显著正相关。根据McCall分类法,三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在不同土壤中吸附自由能变化均小于40 kJ·mol-1,属物理吸附。三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在东北黑土和太湖水稻土中的GUS值均小于1.8,不易淋溶;在江西红壤中,嘧菌酯GUS值大于2.8,属于易于淋溶性农药,氰烯菌酯GUS值为2.63,属于中等淋溶性农药。土壤薄层试验结果表明,醚菌酯在土壤中迁移性较差,嘧菌酯和氰烯菌酯在三种土壤中均属不移动级。吸附在东北黑土和太湖水稻土中的三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂较难解吸,在江西红壤中相对较易解吸,这与它们的吸附特性一致。总体上,三种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在土壤中的迁移性较弱。醚菌酯在土壤中的半衰期极短,不易对地下水造成污染,嘧菌酯和氰烯菌酯在环境中具有较强的稳定性,可能长期持留在土壤中。以嗜热四膜虫作为评估氰烯菌酯毒性作用的模型生物,通过电子显微镜成像和基因测序技术,对氰烯菌酯作用嗜热四膜虫的生长进行分析,以及对嗜热四膜虫转录组进行了大规模测序,探讨了氰烯菌酯的毒性分子作用机制。四膜虫在低浓度0.25、2.5和25 μM氰烯菌酯5天暴露浓度后,其生物量、体长、体宽和纤毛数均与对照组无明显变化。25 μM氰烯菌酯处理后的四膜虫共有1571个差异基因,且显著富集于87个GO term上,涉及生物代谢、生物调节、细胞组分合成、分解代谢等过程,氰烯菌酯对四膜虫的毒性影响可能主要与抑制四膜虫功能蛋白的合成、活性及含氮化合物的转化合成有关。暴露于氰烯菌酯中的四膜虫基因表达发生了显著的差异,主要体现在遗传信息调控和代谢途径等方面,同时,ABC-2转运家族蛋白基因的上调表明四膜虫可能通过上调外排泵来增加对氰烯菌酯的外排作用从而降低氰烯菌酯对自身的伤害。