2,4-D的水解、光解及在土壤中的降解特性研究

[目的]研究2,4-D在环境中的降解特性。[方法]采用室内模拟试验方法,测定2,4-D在水体中光解、水解及其在3种土壤中的降解特性,并对其降解特性进行评价。[结果]在常温（25℃）下,2,4-D在pH 5和9时的水解半衰期分别为117.5和79.7 d,较易水解;在pH 7时的水解半衰期为138.6 d,具有中等程度的水解特性。在人工光源氙灯条件下,其光解半衰期仅为4.63 h,较易光解。常温（25℃）下,2,4-D在江西红壤和东北黑土中的降解半衰期分别为86.6和53.3 d,易于土壤降解;而在太湖水稻土中的降解半衰期为20.2 d,易于土壤快速降解。[结论]2,4-D在环境中具有一定的稳定性,对水体和土壤环境存在一定的风险,应严格掌握其使用量和使用时期,加强对2,4-D在环境中的跟踪监测。     

纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D和阿特拉津降解的研究

采用纳米Fe3O4/微生物联合体系降解溶液中2,4-D和阿特拉津,考察了不同2,4-D和阿特拉津初始浓度、微生物接种量、纳米Fe3O4投加量、溶液pH值等对降解效果的影响。结果表明,纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D和阿特拉津的降解率显著高于纳米Fe3O4和微生物单一体系;2,4-D和阿特拉津初始浓度在0～10mg·L-1、微生物接种量在0～12mg·L-1、纳米Fe3O4的投加量在0～200mg·L-1范围内,2,4-D和阿特拉津的降解率随其初始浓度、微生物接种量和纳米Fe3O4投加量的增大而增加。溶液pH3.0左右、2,4-D和阿特拉津初始浓度10mg·L-1、微生物接种量12mg·L-1、纳米Fe3O4投加量200mg·L-1,是反应的最佳条件,此实验条件下反应7d,2,4-D和阿特拉津的残留率分别降低至35.7%和54.0%。     

3种拟除虫菊酯农药在海南土壤中的降解特性

采用室内模拟方法,以海南沙土和壤土为代表土壤,研究了拟除虫菊酯农药功夫菊酯、高效氯氰菊酯和联苯菊酯在土壤中的降解动态。结果表明:3种拟除虫菊酯农药在土壤中的降解均符合一级动力学方程。好氧条件下,3种农药在沙土中的降解半衰期分别为115.52,115.52,99.02 d,壤土中分别为99.02,49.51,99.02 d。厌氧条件下,沙土中降解半衰期为49.51,49.51,57.76 d,壤土中分别为30.13,34.66,57.76 d。3种拟除虫菊酯农药在沙土中的降解较壤土慢,且厌氧条件下降解速度显著快于好氧条件。     

2,4-D胁迫下土壤酶活性对外源物质的响应

采用三因素完全随机设计,通过盆栽试验,研究2,4-D胁迫下添加多效唑、尿素对土壤脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性的动态影响。结果表明,不同质量分数2,4-D对土壤脲酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性的影响不同;1～60 d,与对照相比,低质量分数2,4-D对土壤脲酶、碱性磷酸酶活性表现为激活效应,而对蛋白酶活性表现为抑制作用;高质量分数2,4-D则抑制了土壤脲酶、蛋白酶活性,而对碱性磷酸酶活性表现为激活效应;添加多效唑和尿素对土壤脲酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性均表现为激活效应,特别是对脲酶和蛋白酶活性的平均激活率最高可达44.88%和63.18%。     

臭氧化降解除草剂2,4-D的机理研究(I):中间产物分析

苯氧羧酸类除草剂2,4-D是一种常见的农业污染物,具有较高的环境危害。将水中的除草剂2,4-D作为控制对象,采用臭氧、臭氧/过氧化氢两个氧化体系在实验室内进行降解。为了探讨2,4-D降解机理,分别采用气相色谱-质谱联机分析方法、高效液相色谱法、离子色谱法等方法对2,4-D的降解过程中可能产生的中间产物进行了检测。结果表明,2,4-D的臭氧化降解中间产物有芳香族化合物和有机酸等,主要包括:2,4-二氯苯酚、(氯)对苯二酚(邻苯二酚)、(氯)苯醌、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、乙酸、草酸、甲酸等。并经过总有机碳分析可知,部分2,4-D经过臭氧、臭氧/过氧化氢体系氧化降解,在反应时间内能彻底降解为二氧化碳、水及某些无机物等终产物。对2,4-D降解中间产物的分析为臭氧化降解除草剂2,4-D降解路径的研究打下基础。     

臭氧化降解除草剂2,4-D的机理研究(Ⅰ):中间产物分析

苯氧羧酸类除草剂2,4-D是一种常见的农业污染物,具有较高的环境危害.将水中的除草剂2,4-D作为控制对象,采用臭氧、臭氧/过氧化氢两个氧化体系在实验室内进行降解.为了探讨2,4-D降解机理,分别采用气相色谱-质谱联机分析方法、高效液相色谱法、离子色谱法等方法对2,4-D的降解过程中可能产生的中间产物进行了检测.结果表明,2,4-D的臭氧化降解中间产物有芳香族化合物和有机酸等,主要包括：2,4-二氯苯酚、（氯）对苯二酚（邻苯二酚）、（氯）苯醌、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、乙酸、草酸、甲酸等.并经过总有机碳分析可知,部分2,4-D经过臭氧、臭氧/过氧化氢体系氧化降解,在反应时间内能彻底降解为二氧化碳、水及某些无机物等终产物.对2,4-D降解中间产物的分析为臭氧化降解除草剂2,4-D降解路径的研究打下基础.     

土壤酶活性对2,4-D丁酯的动态响应

通过盆栽试验,研究了种植条件下2,4-D对土壤脲酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性的动态影响。结果表明,与对照相比,低浓度2,4-D对脲酶活性有较强的激活作用,且随着处理时间的延长以及2,4-D浓度的增大酶活性增强,最高激活率达151%;高浓度2,4-D对脲酶活性表现为先抑制后激活。不同浓度2,4-D对碱性磷酸酶活性呈先激活后抑制又激活的趋势。当2,4-D浓度为0.25mL/L时,对蛋白酶活性具有激活作用;当2,4-D浓度增大时,蛋白酶活性表现为先抑制后激活。可见,2,4-D对土壤酶活性的影响,不仅与2,4-D的浓度和处理时间有关,还与土壤酶的种类有关,反映出土壤酶活性在一定程度上可作为除草剂污染土壤环境质量变异的有效指标。     

2，4-二氯苯氧基乙酸在土壤中的吸附淋溶特性

农药在土壤中的吸附和淋溶特性是评价其环境行为的重要指标,特别是决定了其在土壤中的迁移性.本文分别利用振荡平衡法和柱淋溶法研究了2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)在不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素.结果表明,2,4-D在3种供试土壤上的吸附特性能较好地用线性吸附等温线拟合,吸附常数Kd在0.95～1.54 L·kg-1之间,很难被土壤吸附.影响2,4-D在土壤中吸附的因素主要是土壤pH值,其次是有机质含量.土壤pH值增高,离子态的2,4-D量增加,吸附减弱;2,4-D在土壤中具有较强的淋溶性,影响其淋溶性能的主要因素是土壤pH值,pH值越高,淋溶性能越强.     

纳米Fe3O4协同微生物对除草剂2,4-D的降解

 【目的】采用纳米Fe3O4协同微生物降解水溶液中2,4-D,提高2,4-D的降解效率,为有机氯农药污染环境的生物修复提供理论基础。【方法】利用纳米Fe3O4的还原作用脱去2,4-D环上的氯原子,使其毒性降低或消除;再利用微生物的共代谢作用,引入降解菌,协同降解2,4-D。通过分析纳米Fe3O4与微生物之间的相互关系,揭示纳米Fe3O4与微生物降解的协同作用机理。【结果】纳米Fe3O4对2,4-D有还原降解作用,投加纳米Fe3O4体系中2,4-D浓度降低、氯离子浓度升高,纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程;微生物能以2,4-D为C源,投加降解菌体系中2,4-D浓度降低、微生物生长的OD600值增大,2,4-D为微生物生长提供营养;纳米Fe3O4/微生物联合体系能明显加快2,4-D的降解,7 d时2,4-D的残留率降至35.7%,远低于纳米Fe3O4或微生物单独降解体系中2,4-D的残留率。采用微生物对中间产物2,4-DCP进行降解,反应5 d时,2,4-DCP 的残留率为50.1%,相应地,降解菌生长的OD600值为3.29。【结论】纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D的降解效率显著高于单一纳米Fe3O4或微生物体系;纳米Fe3O4能够刺激微生物的生长,2,4-D还原降解的中间产物2,4-DCP比2,4-D更易于被微生物降解。     

乙草胺在土壤环境中的降解及其影响因子的研究

采用实验室模拟方法研究了乙草胺在不同土壤中的降解动态。结果表明,在未灭菌的土壤中,乙草胺3种添加浓度(1.25、2.5和5.0mg·kg-1)处理的半衰期为2.8～5.1d,远远小于在灭菌土壤中3种添加浓度处理的半衰期(20.0～25.1d);乙草胺在偏碱的华北褐土中降解较快,2.5mg·kg-1处理的半衰期为4.2d,而在偏酸的东北黑土和湖南红土中降解较慢,半衰期为6.5～10.7d;土壤相对含水量由13%增至27%,乙草胺降解半衰期由7.3d缩短至3.0d;随着环境温度增高(20℃上升至30℃),乙草胺降解速度加快(半衰期由5.7d缩短至3.3d);乙草胺在黑暗条件下降解半衰期为3.8d,而在光照条件下的半衰期为5.2～6.5d。可见,5种试验因子对土壤中乙草胺的降解均有不同程度的影响。其中土壤微生物是影响乙草胺降解的主要因素,有利于土壤中微生物生长的环境因素,如偏碱的土壤、较高的环境温度和土壤湿度等,对土壤中乙草胺的降解有促进作用。     

Phosphate release and sorption by soils and sediments: effect of aerobic and anaerobic conditions

Anaerobic soils released more phosphate to soil solutions low in soluble phosphate and sorbed more phosphate from soil solutions high in soluble phosphate than did aerobic soils. The difference in behavior of phosphate under aerobic and anaerobic conditions is attributed to the change brought about in ferric oxyhydroxide by soil reduction. The probably greater surface area of the gel-like reduced ferrous compounds in an anaerobic soil results in more soil phosphate being solubilized where solution phosphate is low and more solution phosphate being sorbed where solution phosphate is high.     

Trends of Soil Processes in Natural Landscapes of Mountain and Piedmont Provinces of Dagestan

Data of long-term researches for revealing the trend of modern processes of soil formation and degradation in the mountain and piedmont provinces of Dagestan are given. The aim of the researches was to study the modern soil-erosion and ecologic-ameliorative status of the soil cover and changes in the naturalresource potential of slope lands under the effect of natural and anthropogenic factors over a 50-year period. A strong effect of exogenic and endogenic factors on slope ecosystems results in development of erosion and degradation processes. The soil cover is formed under conditions of intensive geomorphologic, geochemical, and biological processes. The increasing anthropogenic load and climate aridization exert a strong effect on their dynamics. The comparison of data of earlier soil-erosion survey with modern ones shows great changes in the spatial pattern of eroded soils. The areas of noneroded lands became two times smaller over the period of studies. There is a tendency for a decrease in the areas of brown forest soils of a hydromorphic type of soil formation and for enlargement in the area of semihydromorphic and automorphic brown and chestnut soils. A great diversity of soil–plant cover in the areas with vertical zonality is related to differences in slope aspects, topography, and steepness. Soil evolution is characterized by a trend from hydromorphic and semihydromorphic to automorphic stages of soil formation.     

氨唑草酮的水解、挥发及其在水-沉积物系统中的降解特性

为评价氨唑草酮的环境安全性,参照国家标准GB/T 31270-2014的要求,采用室内模拟法研究了氨唑草酮在不同温度和不同pH值缓冲溶液中的水解特性、在不同环境介质中的挥发特性,以及在2种水-沉积物系统中的降解特性。结果表明:氨唑草酮在25 ℃时,在pH值为4或7的缓冲液中水解半衰期均长于365 d,在pH值为9的缓冲液中水解半衰期为90.0 d,属于难水解至中等水解农药。在20~25 ℃、气体流速500 mL·min^-1的条件下,氨唑草酮在空气、水和土壤中的挥发率均小于1%,属于难挥发农药。氨唑草酮在湖泊(杭州西湖)水-沉积物系统和河流(京杭大运河)水-沉积物系统中的降解符合一级动力学方程,好氧降解半衰期分别为408 d和630 d,厌氧降解半衰期分别为248 d和990 d,在水-沉积物系统中属于难降解农药。     

恶唑菌酮在土壤中的移动性研究

采用土壤薄层层析法研究了杀菌剂恶唑菌酮在土壤中的移动性以及表面活性剂对其移动性的影响。结果表明,在不同性质的土壤中恶唑菌酮的相对移动值Rf在0.089￣0.141之间。恶唑菌酮土壤中移动性的差异主要与土壤有机质和粘粒含量有关,它们之间呈显著的负相关性。通过供试的3种表面活性剂发现,表面活性剂影响恶唑菌酮的移动性主要取决于表面活性剂的临界胶束浓度,在低于表面活性剂临界胶束浓度中恶唑菌酮的移动性受到抑制,而在高于临界胶束浓度下恶唑菌酮的移动性明显增大。恶唑菌酮在表面活性剂中移动性的变化是恶唑菌酮和土壤表面吸附位、表面活性剂分子、胶束之间相互作用的结果。     

有机肥活化土壤中磷的微生物学机理

在好气条件下，猪粪和纤维素对两种水稻土中的磷均能起活化作用，嫌气条件下，尽管猪粪和纤维素均能克服因嫌气而使土壤微生物数量的减少，但促进土壤固磷成为主要矛盾，因而显著降低土壤有效磷。通过微生物对难溶性Ｃａ＿３（ＰＯ４）＿２的溶磷量及培养基总酸度的测定，发现这些微生物具有转化难溶性磷为可溶性磷的能力，属溶磷微生物并有致酸作用。经相关分析，土壤中活化的磷量、微生物数量、培养基中的溶磷量和总酸度之间均存在看显著或极显著的相关关系，其中以总酸度与其它变量间的关系最好。因此，在好气条件下有机肥活化土壤中磷的机理可描述为：有机肥促进土壤微生物增长→微生物对其生长的局部位置的土壤起酸化作用→酸溶解难溶性磷为可溶性磷。     

淹水和好气条件下东北稻田黑土有机碳矿化和微生物群落演变规律

通过360 d室内恒温(30℃)培养,研究淹水和好气条件下土壤碳的动态变化及微生物群落结构演变规律。结果表明,淹水条件下,土壤TOC(总有机碳)降幅(8.68%)略高于其在好气条件下的降幅(6.23%),但差异不显著(P0.05),DOC(溶解性有机碳)含量显著高于其在好气条件下的含量(P0.05)。土壤有机碳在淹水条件下的矿化速率常数(0.009 5)显著高于其在好气条件下的矿化速率常数(0.007 5)。土壤淹水条件下的AWCD_(96h)(96 h平均光密度)呈现0~15 d显著低于好气条件、30~60 d差异不显著、60~360 d显著高于好气条件的规律(P0.05)。淹水条件下,土壤微生物由以利用氨基酸类碳源为主,演变为以利用酚酸类(30~60 d)和氨基酸类碳源(180~360 d)为主;而在好气条件下则演变为以利用多聚物类碳源(60~360 d)为主。淹水提高了土壤DOC含量,增加了土壤微生物可利用底物和微生物活性,提高了土壤微生物对酚酸类和氨基酸类碳源利用,加快了土壤有机碳矿化。     

Soil Aggregation and Its Relationship with Organic Carbon of Purple Soils in the Sichuan Basin, China

The interaction of soil aggregate dynamics with soil organic carbon is complex with varied spatio-temporal processes in macro-and micro-aggregates. This paper is to determine the aggregation of soil aggregates in purple soils （Regosols in FAO Taxonomy or Entisols in USDA Taxonomy） for four types of land use, cropland [corn （Zea mays L.）], orchard （citrus）, forestland （bamboo or cypress）, and barren land （wild grass）, and to explore their relationship with soil organic carbon in the Sichuan basin of southwestern China. Procedures and methods, including manual dry sieving procedure, Yoder＇s wet sieving procedure, pyrophosphates solution method, and Kachisky method, are used to acquire dry, wet, and chemically stable aggregates, and microaggregates. Light and heavy fractions of soil organic carbon were separated using 2.0 g·mL^-1 HgI2-KI mixed solution. The loosely, stably, and tightly combined organic carbon in heavy fraction were separated by extraction with 0.1 M NaOH and 0.1 M NaOH-0.1M Na4P2O7 mixed solution （pH 13）. The results show that the contents of dry and wet macroaggregates 〉0.25 mm in diameter were 974.1 and 900.0 g·kg^-1 highest in red brown purple soils under forestland, while 889.6 and 350.6 g·kg^-1 lowest in dark purple soil and lowest in grey brown purple soils under cropland, respectively. The chemical stability of macroaggregates was lowest in grey brown purple soil with 8.47% under cropland, and highest in red brown purple soil with 69.34% under barren land. The content of microaggregates in dark purple soils was 587g·kg^-1 higher than brown purple soils, while 655g·kg^-1 in red brown purple soils was similar to grey brown purple soils （651g·kg^-1）. Cropland conditions, only 38.4% of organic carbon was of the combined form, and 61.6% of that existed in light fraction. Forestland conditions, 90.7% of organic carbon in red brown purple soil was complexed with minerals as a form of humic substances. The contents and stability of wet aggregates 〉 0.25 mm, con     

Nitrous oxide: emission from soils during nitrification of fertilizer nitrogen

Nitrous oxide is released from soils to the atmosphere during nitrification of ammonium and ammonium-producing fertilizers under aerobic conditions as well as by denitrification of nitrate under anaerobic conditions. Emissions of nitrous oxide during nitrification of fertilizer nitrogen may be significant in regard to the potential threat of fertilizer-derived nitrous oxide to the stratospheric ozone layer. Such emissions can be greatly reduced through the use of nitrapyrin, which inhibits nitrification of ammonium by soil microorganisms.