甲氰菊酯在土壤中的降解及对蚯蚓的毒性效应研究

拟除虫菊酯作为全球第三大杀虫剂品种，在农业生产中广泛使用，同时也带来了一系列不利的环境影响。然而，目前有关拟除虫菊酯在土壤环境中的残留行为和风险评估报道较少。以典型拟除虫菊酯类杀虫剂甲氰菊酯(FEN)为研究对象，重点探究其在不同性质土壤中的降解行为以及对典型土壤生物蚯蚓的毒性效应。结果表明，甲氰菊酯在碱性土壤中的降解速度快于酸性土壤，同时在非灭菌土壤中的降解速度为灭菌土壤的4倍。因此，土壤酸碱度和微生物是影响FEN在土壤中降解快慢的主要因素。此外，在降解过程中检测到甲氰菊酯主要代谢物3-苯氧基苯甲酸(3-PBA)的生成。蚯蚓富集结果表明，FEN在蚯蚓体内的含量先升高后降低，最大生物富集因子为0.3。亚急性毒性结果表明，高剂量（5 mg?kg-1）甲氰菊酯暴露14 d后，蚯蚓体内蛋白质含量显著降低（P<0.05），细胞色素P450（CYP450）、羧酸酯酶（CarE）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量均显著增加（P<0.05），同时存在剂量效应，证实土壤中残留的FEN对蚯蚓具有毒性效应。本文对甲氰菊酯在土壤环境中的降解行为研究以及生态毒性风险评估具有重要的指导意义。     

微生物降解动力学参数估计新算法的比较

为了有效地估计较大范围变化的微生物降解动力学参数,发展了基于瞬时精英保护策略的遗传算法(IEPGA)和简单改进遗传算法(IGA),并和多次在参数区间内获取随机初值联用Matlab的lsqnonlin搜寻的算法进行了比较.这些算法利用模拟数据和文献数据,估计了积分形式的Monod模型参数.结果表明,虽然三者均能较好解决这一问题,但考虑到实际运行规模、时间以及最终结果精度,对于较大范围变化的微生物降解参数估计问题,多次(>20次)随机初值联用lsqnonlin的方法相对两种遗传算法更为可行.     

Release Characteristics of Different N Forms in an Uncoated Slow/Controlled Release Compound Fertilizer

This study examined the release characteristics of different N forms in an uncoated slow/controlled-release compound fertilizer （UCRF） and the N uptake and N-use efficiency by rice plants. Water dissolution, soil leaching, and pot experiments were employed. The dynamics of N release from the UCRF could be quantitatively described by three equations： the first-order kinetics equation [N1=N0 （1-e^-kt）], Elovich equation （N1=a ＋ blnt）, and parabola equation （N1=a ＋ bt^0.5）, with the best fitting by the first-order kinetics equation for different N （r= 0.9569^＊＊-0.9999^＊＊）. The release potentials （No values estimated by the first-order kinetics equation） of different N in the UCRF decreased in the order of total N 〉 DON 〉 urea-N 〉 NH4^＋-N 〉 NO3^-N in water, and total N 〉 NH4^＋-N 〉 DON 〉 urea-N 〉 NO3^--N in soil, respectively, being in accordance with cumulative amounts of N release. The constants of N release rate （k values and b values） for different N forms were in decreasing order of total N 〉 DON 〉 NH4^＋-N 〉 NO3^--N in water, whereas the k values were urea- N 〉DON 〉 NH4^＋-N 〉 total N 〉 NO3^--N, and the b values were total N 〉 NH4^＋-N 〉 DON 〉 NO3^--N 〉 urea-N in soil. Compared with a common compound fertilizer, the N-use efficiency, N-agronomy efficiency, and N-physiological efficiency of the UCRF were increased by 11.4%, 8.32 kg kg^-1, and 5.17 kg kg^-1, respectively. The ratios of different N to total N in the UCRF showed significant correlation with N uptake by rice plants. The findings showed that the first-order kinetics equation [Nt=N0 （l-e^kt）] could be used to describe the release characteristics of different N forms in the fertilizer. The UCRF containing different N forms was more effective in facilitating N uptake by rice compared with the common compound fertilizer containing single urea-N form.     

短程硝化反应器过程动力学特性研究

    采用脉冲刺激响应技术对内循环颗粒污泥床短程硝化反应器进行了示踪试验,结果表明反应器循环区的串联级数N为1.02,流态接近全混流反应器(CSTR),反应器沉淀区的分散数D/uL为0.00148,流态接近平推流反应器(PFR),整个反应器的流动模型可以表示为全混流反应器和平推流反应器的串联组合.对内循环颗粒污泥床短程硝化反应器曝气过程中的氨逃逸进行了分析,建立了氨逃逸的动力学模型,测得稳态运行时氨逃逸系数KNH3为0.692 L·h-1.通过物料平衡,建立了内循环颗粒污泥床短程硝化反应器的过程动力学模型,测得稳态运行时的模型参数:氨氮最大比去除速率vmax=8.13mg NH4+-N.(g MLSS)-1·h-1、饱和常数Ks=1.73 mg NH4+-N·L-1,动力学模型的计算值与试验值吻合良好,两者的平均相对误差为12.8%.     

农产品农药残留的标准、检测和降解技术的研究进展

概述了农产品中的农药残留标准现状、农药残留分析方法及存在问题和国内外降解农药残留研 究的主要成果,介绍了当前国内外在农药残留分析中应用的固相萃取、微波辅助萃取及固相微萃取等样 品前处理技术,以及在农药残留的降解脱除中应用的超声波清洗和电离辐射等物理方法、臭氧氧化技术 和光降解等化学方法、细茵和真菌等微生物降解方法等,并针对我国的实际情况提出了今后农药残留研 究的重点和方向。     

入侵植物加拿大一枝黄花对小麦光合生理的影响

以入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物一枝黄花为供体材料,并以小麦为受体植物,分析两种供体的浸提培养液对小麦叶片光合生理的影响.结果表明加拿大一枝黄花和对照一枝黄花的浸提培养液中麦苗叶片总叶绿素含量下降,叶绿素a荧光诱导动力学参数改变,光系统Ⅱ活性受抑制,光合作用效率降低,其中具化感作用潜力的加拿大一枝黄花浸提培养液对小麦叶片光合生理抑制的程度较一枝黄花大.     

土壤中乙羧氟草醚残留分析方法及降解动态研究

利用气相色谱仪建立了土壤中乙羧氟草醚残留量的分析检测方法,并在实验室条件下研究了其在河南潮土、吉林黑土、江西红壤中的降解动态,为其环境和生态安全性评价提供重要的科学依据。结果表明:①土壤中的乙羧氟草醚残留物用丙酮-乙酸乙酯(1∶2,V/V)混合液提取,经弗罗里硅土SPE柱净化,浓缩后用气相色谱仪(带63Ni-ECD)进行检测;当添加浓度为0.01、0.05、0.5mg.kg-1时,添加回收率为86.9%～98.3%,标准偏差为1.50%～9.99%,最低检出量为1×10-12g,最低检出浓度为0.01mg.kg-1。②乙羧氟草醚在3种不同类型的土壤中降解速率大小依次为河南潮土>吉林黑土>江西红壤,降解速率常数分别为9.92×10-2、6.42×10-2和2.89×10-2,降解半衰期分别为7.0、10.8和24.0h,符合一级动力学方程。土壤pH值对乙羧氟草醚的降解有显著影响,乙羧氟草醚在碱性土壤中降解较快,在酸性土壤中降解较慢。根据国内农药在土壤中的残留性划分标准,乙羧氟草醚为易降解农药。     

不同磷效率水稻基因型根系形态和生理特性的研究

以磷高效水稻基因型连珍11和磷低效水稻基因型嘉948为材料,通过溶液培养试验研究了正常供磷(10 mg P·L-1)和低磷胁迫(0.5 mg P·L-1)条件下的根系形态,根系磷吸收动力学参数和根系分泌酸性磷酸酶特性.结果表明,在两种供磷条件下,连珍11的吸磷量均显著高于嘉948.与嘉948相比,连珍11具有较大的根干重,根长,根表面积和侧根数量.低磷胁迫下连珍11的根系磷吸收动力学参数Imax,Km和Cmin均显著低于嘉948;而在正常供磷条件下两个水稻基因型的Imax和 Km没有显著差异.低磷处理显著增加两个水稻基因型的Imax,却显著降低Km.正常供磷条件下两个基因型根系分泌酸性磷酸酶活性没有显著差异,而在低磷处理条件下连珍11的根系分泌酸性磷酸酶活性显著高于嘉948.研究表明连珍11的磷效率显著高于嘉948的原因是其具有较庞大的根系以及在磷缺乏条件下具有较高的根系分泌酸性磷酸酶活性和较低的Km和Cmin值.     

中华稻蝗两地理种群乙酰胆碱酯酶生化特性研究

采用生物测定方法,对采自山西省临猗县和江苏省徐州市郊中华稻蝗五龄若虫的乙酰胆碱酯酶(AChE)特性进行了比较研究,同时测定了2种群五龄若虫对马拉硫磷的敏感性。用对氧磷、氧化毒死蜱和甲基内吸磷3种有机磷抑制剂对2种群中华稻蝗五龄若虫AChE的体外抑制进行的研究表明,该2种群AChE对对氧磷、氧化毒死蜱、甲基内吸磷的敏感性没有显著差异,临猗种群比徐州种群分别高1.24、1.13和0.82倍;乙酰胆碱酯酶动力学研究结果表明,临猗种群的动力学参数米氏常数(Km值)和最大反应速度(Vmax值)均较徐州种群为高;用乙酰硫代胆碱(ATC)做底物测定AChE活性,2种群AChE活性无显著差异,临猗种群是徐州种群的1.24倍。而2种群生物测定结果表明,临猗种群和徐州种群五龄若虫对马拉硫磷的敏感度有差异,徐州种群五龄若虫的LD50值(13.00μg·g-1虫质量)是临猗种群(4.64μg·g-1虫质量)的2.8倍。据此推测,中华稻蝗徐州种群马拉硫磷敏感性下降与AChE无相关性,可能存在其他影响因素。     

臭氧氧化水中多菌灵的动力学研究

在半序批反应器中,研究了O3氧化水中多菌灵的动力学,确定了相对于O3和水中多菌灵的臭氧化反应的反应级数。结果表明,O3氧化多菌灵为准2级反应,水中多菌灵的臭氧化反应速率方程为:k=1.11×exp(-48864/RT)(L.mol-1.s-1),表观反应活化能约为48.86 kJ.mol-1。