甲磺隆在土壤中的吸附-解吸特性

对甲磺隆在土壤中的等温吸附-解吸特性进行研究,为其安全使用及对水资源的风险性评价提供理论依据.采用平衡振荡法和液相色谱法测定甲磺隆在8种土壤中的吸附-解吸行为,并运用数学模型对其在土壤的吸附-解吸特性及迁移性能进行分析.研究结果表明,甲磺隆在5#土壤中未产生吸附,在其余7种土壤中的等温吸附解吸曲线符合Freundlich模型,其吸附以物理作用为主,吸附常数(KI-ads)在0.466～3.219 mg1-n·Ln/kg之间,其中在2#土壤中的等温吸附线属S型等温吸附线,而在其它土壤中属L型等温吸附线;其滞后系数(H)在0.167～0.670之间,解吸存在滞后现象.此外,Kf-ads和解析常数(Kf-des)与土壤有机质含量和粘土含量呈正相关,而与土壤pH值呈负相关,平均滞后系数(Ha)与有机质含量和粘土含量呈负相关.进一步分析表明,甲磺隆在土壤中具有较低的吸附值,在土壤中具有一定的迁移能力,对水体存在风险.土壤有机质含量、粘土含量和pH在吸附-解吸过程中均属支配因素.

Abstract：

The adsorption-desorption characteristics of metsulfuron-methyl in soils were investigated to provide basic data for evaluating its safe use in fields and the risk to water resources. The adsorption-desorption experiment was conducted by the batch equilibration and HPLC techniques, furthermore, data were analyzed with mathematic models to describe the characteristics and mechanism of adsorption-desorption and the shift of the herbicide in soils. The results showed that the adsorption-desorption isotherms of metsulfuron-methyl fitted for Freundlich model well, and the physical reaction made main contribution during adsorption-desorption process. The adsorption values (Kf-ads) of metsulfuron-methyl in 8 types of the isotherms of other types of soil resembled L-type isotherm. The results of desorption indicated that the hystersis phenomena appeared during the desorption process, and the hystersis coefficient(H)of the herbicides in the 8 soils studied varied from 0. 167 to 0. 670. Furthermore, Kf-ads and desorption values (Kf-des)increased with increasing OM% and clay content, and decreased with increasing soil pH. Average hysteresis coefficient (Ha) decreased with increasing OM% and clay content and increased with increasing soil pH. It was concluded that the adsorption of metsulfuron-methyl in the test soils was low and un-reversible adsorption existed in the process, which would induce the substantial shift of the herbicide after being applied in the field. It could move to the underground or to underground water, thus imposing risks to the environment. Physical and chemical properties of soils, including OM%, clay content and pH of soil, were the dominating factors during the adsorption-desorption.     

甜菜耐氯嘧磺隆生化机理的研究

 【目的】对甜菜耐氯嘧磺隆生化机理进行研究,为甜菜耐氯嘧磺隆基因型的合理应用提供理论依据。【方法】以耐性甜菜为试验材料,采用田间框栽和水培试验相结合的方法,对甜菜在氯嘧磺隆胁迫下的生化机理进行研究。【结果】土壤中氯嘧磺隆0.5～1.5ga.i.ha-1剂量下,耐性甜菜品系叶片中GST活性明显增加,根中GSH含量较对照增加50.0～490.1 μg?g-1。敏感甜菜在氯嘧磺隆用量为0.5ga.i.ha-1时,叶片中GST活性略有增加,但较耐性甜菜低122.6U?(min?mgprotein)-1,根中GSH含量与对照相比仅增加7.4 μg?g-1。氯嘧磺隆0.5 ga.i.hm-2施用剂量下,耐性甜菜苗期和叶丛形成期ALS活力与对照相比分别增加62.5％和70.6％,而此时敏感甜菜品系ALS活力与对照相比则分别降低36.8%和64.8％。【结论】耐性甜菜GST、GSH活性及氯嘧磺隆作用靶酶ALS活力在氯嘧磺隆施用后短时间内快速升高是甜菜对氯嘧磺隆耐性增强的重要原因。     

单嘧磺隆在土壤中的归趋及其残留的生物测定

通过生物测定方法研究了单嘧磺隆在土壤中的淋溶、吸附和残留分析。结果表明：单嘧磺隆在不同土壤中的淋溶与与吸附土壤特性有关。在土壤pH值为6.1～7.9、有机质含量相差小于1.0的条件下,粘粒含量对单嘧磺隆淋溶的最大浓度深度贡献率为98.70%,对单嘧磺隆的吸附系数贡献率为99.81%;单嘧磺隆在黑土中的残留量随着残留天数的增加而下降,在黑土中的半衰期为12.1d。     

外源木炭对异丙隆在土壤中吸附-解吸的影响

 【目的】研究除草剂异丙隆在木炭上的吸附-解吸规律,探讨外源木炭对减少异丙隆从土壤中流失的作用机制,为土壤-水环境中农药的污染防治提供依据。【方法】采用振荡平衡法,研究了异丙隆在5个不同粒径木炭和3种不同类型土壤中的吸附-解吸特征。【结果】异丙隆在木炭和土壤中的吸附-解吸均符合Freundlich方程。木炭对异丙隆有很强的吸附能力,木炭粒径越小,对异丙隆的吸附能力越强。添加木炭能够显著提高土壤对异丙隆的吸附量,木炭添加量越多,异丙隆吸附量越大,木炭添加量与异丙隆吸附量呈显著正相关（相关系数r=0.9568**）。异丙隆在木炭和土壤中的解吸过程均存在明显的滞后效应,且这种滞后效应随着木炭添加量的增大而逐渐加强。环境扫描电镜（ESEM）分析显示,木炭具有疏松多孔结构,对异丙隆具有较强的物理吸附能力。红外光谱（FTIR）分析结果表明,异丙隆可能通过氢键或范德华力与木炭结合。【结论】以木炭作为人工添加吸附剂可有效地减少异丙隆从土壤中的流失。     

异丙甲草胺在不同类型土壤中的吸附和淋溶特性研究

【目的】研究异丙甲草胺在甘蔗种植区3种代表性土壤中的吸附和淋溶特性。【方法】采用批量平衡法和土柱淋溶法,研究其在不同土壤中的吸附淋溶特性。【结果】异丙甲草胺在广西来宾壤土、扶绥壤质粘土和安徽萧县粉砂质壤土中的吸附规律均可以用Freundlich方程较好描述,土壤有机碳归一化吸附系数(KOC)分别为75.71、35.80和34.93,吸附常数(Kf)分别为7.58、3.06、3.12;表明异丙甲草胺在壤土中较难吸附,在另两种土壤中属难吸附;吸附自由能(△G)为-10.73、-8.87、-8.81 KJ/mol,均属于物理吸附;【结论】异丙甲草胺在粉砂质壤土中可淋溶,在壤土和壤质黏土中为较难淋溶,其在粉砂质壤土中移动性较壤质粘土和壤土强,对地下水造成污染的可能性较大。     

不同浓度氯嘧磺隆对土壤微生物群落和土壤呼吸强度的影响

[目的]研究不同浓度氯嘧磺隆的使用对土壤微生物群落和土壤呼吸强度的影响.[方法]通过实验室模拟,研究不同浓度氯嘧磺隆对黄棕壤微生物（细菌、真菌和放线菌）种群数量和呼吸强度的影响.[结果]氯嘧磺隆的使用刚开始抑制土壤细菌和真菌的生长,14 d后促进其生长;低浓度氯嘧磺隆促进放线菌的生长,高浓度则抑制放线菌的生长;氯嘧磺隆会显著抑制土壤呼吸作用.[结论]为研究氯嘧磺隆对土壤生态系统的影响提供理论依据.     

生物肥和氯嘧磺隆对水稻土壤微生物和土壤酶活性的影响

采用盆栽试验,研究了三种不同生物肥在不同浓度氯嘧磺隆胁迫下对水稻微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明,在水稻拔节期,供试三种生物肥在不同浓度氯嘧磺隆胁迫下均可提高土壤细菌数量,生物肥Ⅰ可提高土壤放线菌数量,生物肥Ⅱ在低浓度氯嘧磺隆胁迫下,土壤放线菌数量与CK无差别,高浓度氯嘧磺隆（3μg.kg-1）胁迫下,可提高土壤放线菌数量。生物肥Ⅲ在施用0.3μg.kg-1氯嘧磺隆时可提高土壤放线菌数量,而氯磺隆常规浓度胁迫下,显著降低土壤放线菌数量。在水稻成熟期,生物肥Ⅰ低浓度氯嘧磺隆胁迫下对水稻细菌、放线菌和真菌数量无影响,高浓度氯嘧磺隆胁迫下土壤三种微生物数量减少。生物肥Ⅱ在低浓度氯嘧磺隆胁迫下对三种微生物数量无影响,高浓度氯嘧磺隆胁迫下可使土壤微生物数量增加。生物肥Ⅲ在不同浓度氯嘧磺隆胁迫下对细菌数量影响不明显,高浓度氯磺隆胁迫下,显著降低土壤放线菌数量。供试三种生物肥在不同浓度氯嘧磺隆胁迫下均可提高土壤脲酶活性。生物肥Ⅱ解药害能力弱其他两种生物肥较好,有待于田间试验进一步验证。     

芘在土壤中的吸附和解吸行为研究

研究了芘在6种有机质和黏粒含量不同的土壤中吸附和解吸行为。结果表明,各土壤对芘的吸附速率很快,2d即可达到稳态,而芘的解吸速率却很缓慢,出现了解吸滞后现象。Freund lich方程能够很好的拟合6种土壤的吸附等温线,芘在土壤中的吸附自由能变化量为7.02~14.43 kJ.mol-1,表明芘在土壤中的吸附以物理吸附为主。芘在土壤中的吸附常数在0.059~30.966之间,当土壤有机质含量高于1%时,吸附常数与土壤有机质含量成正比,而解吸速率与有机质含量成反比,解吸进行30 d,只有9.84%~54.59%吸附的芘从土壤中解吸;有机质含量低于1%时,黏粒和有机质含量都对土壤的吸附/解吸能力有重要影响。     

芘在土壤中的吸附和解吸行为研究

研究了芘在6种有机质和黏粒含量不同的土壤中吸附和解吸行为。结果表明,各土壤对芘的吸附速率很快,2d即可达到稳态,而芘的解吸速率却很缓慢,出现了解吸滞后现象。Freund lich方程能够很好的拟合6种土壤的吸附等温线,芘在土壤中的吸附自由能变化量为7.02~14.43 kJ.mol-1,表明芘在土壤中的吸附以物理吸附为主。芘在土壤中的吸附常数在0.059~30.966之间,当土壤有机质含量高于1%时,吸附常数与土壤有机质含量成正比,而解吸速率与有机质含量成反比,解吸进行30 d,只有9.84%~54.59%吸附的芘从土壤中解吸;有机质含量低于1%时,黏粒和有机质含量都对土壤的吸附/解吸能力有重要影响。     

钾在不同质地土壤中的吸附-解吸特性研究

以山东半岛上四种不同质地土壤(沙土、粉沙土、壤土、黏土)为材料,在室内同等条件下,对不同土壤进行吸附-解吸实验,探讨不同土壤对钾的吸附特征和吸附能力。结果表明,土壤对钾的等温吸附曲线与常用的Langmuir、Freundlich、Temkin等等温吸附模型吻合较好;土壤对钾的吸附性的强弱与土壤颗粒大小百分含量有关。土壤中黏粒含量越高,对钾吸附性就越强。     

Adsorption-Desorption Characteristics of Chlorimuron-Ethyl in Soils

The adsorption-desorption characteristics of chlorimuron-ethyl in soils were investigated to provide the basic data for evaluating the safety in field and the risk to water resource. The adsorption-desorption experiment was conducted by the batch equilibration and HPLC techniques; furthermore, data were analyzed with 5 mathematic models to describe the characteristics and mechanism of adsorption-desorption and translocation of the herbicide in soils. The results showed that the adsorption-desorption isotherms of chlorimuron-ethyl fitted for the Freundlich model well, and the physical reaction presents the main contribution during the adsorption-desorption process. The adsorption values （Kads-f） of chlorimuron-ethyl in 8 types of soil ranged from 0.798 to 6.891. The isotherms of 2# （Jiangxi clay） and 3# （Jiangxi sand loam） soils belong to the S-type curve, while the isotherms of another 6 type soils belong to the L-type isotherm. The results of desorption indicated that the hysteresis phenomena appeared during the desorption process, and the hysteresis coefficients （H） of the herbicides in 8 soils varied from 0.259-0.980. Furthermore, Kads-f and desorption values （Kads-f） increased with the OM （%） and the clay content increasing, while the values decreased with the soils pH increasing. The H values decreased with the OM and the clay content increasing, and increased with the soils pH increasing. It can be concluded that the low adsorption abilities of chlorimuron-ethyl in test soils and un-reversible adsorption existed in the process, which will induce the great translocation of the herbicide after application in field. It can be transported to ground or groundwater causing risk to environments. The physical and chemical properties of soils, including the OM, the clay content, and the pH of soil were the dominating factors during the adsorption-desorption.     

土壤及其矿物、有机质对三环唑的吸附与解吸的研究

本文报导了蒙脱石、高岭石和有机质胡敏酸以及浙江省有代表性的小粉土、海涂土、青紫泥对三环唑的吸附、解吸和pH值的影响,试验结果表明,它们的吸附都符合Freundlich等温吸附经验方程,前三者等温线分别属S-型,L-型和C-型,三种土壤都属C-型,蒙脱石、高岭石和胡敏酸对三环唑的吸附能力均较土壤强得多,三种土壤的吸附性能以涂土最差,小粉土和青紫泥相差不大,pH值对吸附和解吸影响很大;pH=2时,吸附量最大,解吸率最小,pH值变化时高岭石吸附、解吸影响最大,随pH值增大,对三环唑的吸附量减少,解吸率增加。     

长期有机物循环对红壤稻田土壤磷吸附和解吸特性的影响

 【目的】为揭示土壤磷素肥力的变化机制,对16年长期不同施肥模式处理后红壤稻田0～20 cm和20～40 cm土层的土壤磷吸附-解吸特性进行了研究。【方法】将4种施肥处理土样置于恒温摇床中连续振荡培养,定期测定不同处理土壤磷的各种吸附参数、累积解吸量和解吸率。【结果】长期不同施肥模式处理显著改变了土壤磷的吸附—解吸特性,其中对0～20 cm土壤的影响尤为突出。长期有机物循环利用显著降低了0～20 cm土壤磷吸附亲和力常数（k）、最大吸附量（Q）和吸附缓冲容量（MBC）,同时也明显提高了该层土壤磷的累积解吸量和累积解吸率;与不施化肥基础上的有机物循环利用相比,NPK化肥配施基础上的有机物循环利用在降低0～20 cm土层土壤磷吸附参数和提高该层土壤磷累积解吸量与累积解吸率方面的效果更为突出。长期NPK化肥配施与不施肥处理相比,对土壤磷吸附—解吸特性的影响不大。【结论】化肥与有机肥长期配施能显著降低红壤稻田耕层土壤对磷的吸附性,促进土壤磷的解吸,有效提高土壤磷素肥力水平。有机物循环利用对土壤磷吸附－解吸特性的影响并不会增加磷素对水环境的污染风险。     

玉米秸秆生物质炭对外源金霉素的吸持与解吸

【目的】针对环境中抗生素污染日益严重的问题,通过室内分析试验研究玉米秸秆生物质炭对外源金霉素的吸持与解吸特性,以期为合理处理含金霉素废水和消减畜禽粪便中四环素类抗生素污染提供理论参考和技术支持。【方法】采用 OECD Guideline106批平衡方法研究了玉米秸秆生物质炭对金霉素的吸持动力学和吸持解吸热力学特征。【结果】玉米秸秆生物质炭对金霉素的吸持动力学过程包括快速反应和慢速平衡两个阶段,适合用伪二级动力学方程进行拟合（平均R2为0.9999）,反应进行12 h时基本达到吸持平衡;不同温度下吸持等温线能用Freundlich方程进行很好地拟合（平均R2为0.9174）,玉米秸秆生物质炭对金霉素有很大的吸持容量（lgKf为3.6575-3.7377)和吸持强度（1/n为0.8647-1.0478）,且均随温度升高而增大,吸持等温线随温度升高由“L”型逐渐趋于线型;生物质炭对金霉素的吸持作用是自发进行的、熵推动的吸热过程,主要吸持机制为物理吸持;金霉素在生物质炭上的解吸率为2.57%-6.99%,且随环境温度的升高显著降低。【结论】玉米秸秆生物质炭能够强烈吸持溶液中的金霉素且解吸率较低,因此玉米秸秆生物质炭对外源金霉素有很好的去除效果。     

三江平原小叶章湿地土壤SO4^2-的吸附与解吸特征

以三江平原小叶章湿地为研究对象,研究了小叶章湿地土壤SO4^2-的吸附和解吸特征。结果表明,小叶章湿地不同层土壤对SO4^2-的等温吸附均可以用Langmuir、Freundrich和Temkin方程来表示,且吸附能力均随土壤深度的增加而增加,这种变化和土壤有机质、pH值和粘粒含量密切相关。土壤的解吸能力不仅和土壤质地密切相关,而且受土壤中吸附SO4^2-的影响,一般当土壤中吸附SO4^2-量较大时,解吸的绝对量大,但解吸率较低,反之亦然。吸附率明显高于解吸率,对于延缓土壤的酸化具有一定的意义。     

紫色土可溶性有机碳的吸附-解吸特征

选择代表性的酸性、中性和石灰性紫色土为实验材料,采用平衡吸附和动力学吸附法研究了紫色土对可溶性有机碳(DOC)的吸附-解吸特征,分析了土壤理化性质与DOC吸附量之间的关系.结果表明,紫色土对DOC的吸附容量呈以下顺序:酸性紫色土＞中性紫色土＞石灰性紫色土.石灰性紫色土对DOC的解吸率明显高于酸性、中性紫色土,其迁移淋失问题值得重视.紫色土对DOC的吸附过程包括快速吸附和慢速吸附2个阶段,0～0.5 h内吸附速率最大,随后吸附速率逐渐减小,4～6 h内基本达到吸附平衡.土壤pH值、有机质、粘粒和活性铁铝氧化物含量是影响土壤DOC吸附量与解吸率的重要因素.通径分析表明,土壤理化性质对DOC吸附量的直接作用系数大小顺序为活性铝含量＞土壤pH值＞有机质,对DOC解吸率的直接作用系数大小顺序为活性铁含量＞粘粒＞有机质.多元线性回归模型能较好地预测土壤对DOC的吸附及解吸的变化.     

南方主要土壤中铁铝氧化物对土壤吸附Bt蛋白的影响

[目的]研究Bt蛋白与南方主要土壤(砖红壤、赤红壤、红壤和黄壤)的相互作用,探讨不同形态铁铝氧化物对吸附的影响.[方法]采用平衡吸附法研究Bt蛋白在不同土壤上的吸附特征,并用Langmuir方程进行拟合.[结果]Bt蛋白在去游离态铁铝砖红壤和红壤表面吸附曲线为H型,而在其它供试土壤表面的吸附曲线均为L型,可用Langmuir方程拟合;去除络合态铁铝土壤对Bt蛋白吸附量增加,而去除其它形态铁铝氧化物土壤上的吸附量均有不同程度的降低,且游离态铁铝对Bt蛋白吸附的影响最大;Bt蛋白在去除络合态铁铝土壤表面吸附亲和力最大,在去除游离态铁铝的供试土壤表面亲和力最小.[结论]除络合态铁铝外,游离态、非晶形态等铁铝氧化物能促进土壤对Bt蛋白的吸附,这将为Bt蛋白在土壤中环境风险评价提供参考.     

硅对不同pH水田土壤吸附-解吸镉的影响

为探讨硅对土壤镉吸附解吸特征的影响,在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,进行了不同硅浓度下土壤对镉的等温吸附-解吸试验。结果表明:在试验条件下,Freundlich模型可更好地描述不同硅浓度下2种土壤对镉的吸附-解吸特征;随着加硅量的增加,碱性土壤吸附镉的数量逐渐降低,酸性土壤吸附镉的数量逐渐增加。加硅使碱性土壤方程的k值变小、n值变大,降低了镉的吸附容量却增大了吸附强度;酸性土壤方程的k值变大、n值变小,增加了镉的吸附容量却降低了吸附强度。2种土壤镉的解吸量均随着加硅量的增加而降低,加硅使滞后系数(Δk+Δn)增大,加剧了吸附-解吸过程中的滞后效应。     

Influences of Charcoal Amendment on Adsorption-Desorption of Isoproturon in Soils

In order to prevent pesticide leaching from soil, the effects of charcoal amendment on adsorption-desorption of isoproturon in soils were studied and the mechanisms in reducing the loss of isoproturon from soils were suggested. Adsorption-desorption of isoproturon in five different particle sizes of charcoals and three different soils were studied using batch equilibration technique. The results showed that the experimental data were well fitted by the Freundlich empirical equation. Charcoal had a great adsorption capacity for isoproturon, and the smaller the particle size of charcoal, the more the adsorption of isoproturon. The amendment with charcoal could greatly improve the adsorption of isoproturon in soils. The adsorption of isoproturon in soils increased with the rate of charcoal amended （r= 0.9568＊＊, P 〈 0.01）. Desorption of isoproturon from charcoals and soils showed significant hystersis which was shown by the higher adsorption slope （1/nsds） compared to the desorption slope （1/ndes. The hysteresis effects of charcoal on desorption of isoproturon were closely correlated with the content of charcoal in the soils, and the hysteresis index （H） increased with the rate of charcoal amended. Observation of environmental scanning electron microscopy （ESEM） exhibitted the fine pore structure and special surface characteristics of the tested charcoal. Analysis of Fourier transform infrared spectra （FTIR） of isoproturon adsorbed on charcoal suggested probable bonding interactions between isoproturon and charcoal. This research suggests that charcoal amendment may be an effective management practice for controlling pesticide desorption and leaching in soils.