三氟苯嘧啶在5种土壤中的吸附与解吸附行为_缪心忆.pdf

研究论文doi:10.16801/j.issn.1008-7303.2022.0137三氟苯嘧啶在 5 种土壤中的吸附与解吸附行为缪心忆1,范添乐1,崔佳佳1,包鑫1,孟志远1,2,陈小军*,1(1.扬州大学植物保护学院/农业与农产品安全国际合作联合实验室(扬州大学)，江苏扬州225009；2.扬州大学广陵学院，江苏扬州225009)摘 要：为研究三氟苯嘧啶的吸附-解吸附特性，采用振荡平衡法研究了三氟苯嘧啶在采集于吉林通化、江苏扬州、江西萍乡、广西南宁和海南海口等地的 5 种土壤中的吸附-解吸附行为及其环境影响因素。结果表明：三氟苯嘧啶在土壤中的吸附动力学符合 Elovich 模型，吸附和解吸附等温线符合 Freundlich 模型，吸附常数在 1.8867.626。温度的升高更有利于吸附，土壤对三氟苯嘧啶的吸附主要是物理吸附；随着溶液中 pH 值的升高，土壤对三氟苯嘧啶的吸附能力逐渐下降。除广西南宁黏壤土外，三氟苯嘧啶在 5 种土壤中的解吸附过程中存在滞后现象，不易在土壤中长期积累，具有一定的迁移特性。关键词:三氟苯嘧啶；土壤；吸附；解吸附；动力学模型；等温模型中图分类号：S481+.8文献标志码：AAdsorption and desorption behaviors of triflumezopyrim in five soilsMIAOXinyi1,FANTianle1,CUIJiajia1,BAOXin1,MENGZhiyuan1,2,CHENXiaojun*,1(1.College of Plant Protection,Yangzhou University/Joint International Resarch Laboratoty of Agriculture&Agri-Product Safety(Yangzhou University),Yangzhou 225009,Jiangsu Province,China;2.Guangling college of Yangzhou university,Yangzhou 225009,Jiangsu Province,China)Abstract:Inordertostudytheadsorption-desorptioncharacteristicsoftriflumezopyriminsoil,Theadsorption-desorptionbehavioroftriflumezopyriminfivesoilswasstudiedusingbatchequilibriummethod,andtheeffectsoftheenvironmentalfactorssuchastemperatureandpHontheadsorptionpropertiesoftriflumezopyrimwerestudied.TheresultsshowedthattheadsorptionkineticsoftriflumezopyriminsoilwasinaccordancewiththeElovichkineticsmodel,andtheadsorptionanddesorptionisothermscouldbewellfittedbyFreundlichmodels.Theadsorptionconstantsrangedfrom1.886to7.626.Theincreaseoftemperaturewasmoreconducivetoadsorption,andtheadsorptionoftriflumezopyriminsoilwasmainlyphysicaladsorption.WiththeincreaseofpHvalueinthesolution,theadsorptioncapacityofsoilstotriflumezopyrimdecreasedgradually.ExceptthatintheclayloamsoilinNanningCity(S4),itshowedadesorptionhysteresisoftriflumezopyriminthefivedifferentsoils,whichindicatedthattriflumezopyrimisnoteasytoaccumulateinthesoilforalongtermandhascertainmigrationcharacteristics.收稿日期：2022-05-24；录用日期：2022-11-07；网络首发日期：2022-11-24.Received:May24,2022;Accepted:November7,2022;Published online:November24,2022.URL:https:/doi.org/10.16801/j.issn.1008-7303.2022.0137http:/ Journal of Pesticide ScienceE-mail:Keywords:triflumezopyrim;soil;adsorption;desorption;dynamicmodel;isothermalmodel三氟苯嘧啶(triflumezopyrim)作为新型介离子类杀虫剂，作用于昆虫烟碱乙酰胆碱受体，阻断害虫的神经传递，最终影响害虫的正常生理行为导致死亡1-2，其具有高效、低毒、无交互抗性等特征。目前，国内该产品主要以悬浮剂为主，并与阿维菌素、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺等杀虫剂进行混配使用，主要用于防治稻飞虱、叶蝉等水稻害虫3。土壤是农药在环境中的主要归宿之一，通常农药施用后，约有 20%50%进入土壤4。农药在田间施用后，其在环境中的迁移和转化主要有植物吸收代谢、土壤吸附与解吸附、光解、水解和生物降解等5-6。农药在土壤中的吸附与解吸附行为影响着农药的有效利用率，并决定着土壤中农药的最终归宿，也是研究农药环境行为的重要基础7。大量研究表明，土壤有机质含量、pH 值、阳离子交换量等土壤理化特性均能通过不同的作用机制影响农药的吸附-解吸附行为8。此外，温度、溶液 pH 值、离子强度等环境条件也是影响农药在土壤中吸附-解吸附行为的重要因素9。因此，研究农药在土壤中的吸附-解吸附行为及影响因素对制定科学合理的使用方法，提高农药利用率具有重要意义。目前，仅有彭家慧等10报道了三氟苯嘧啶在土壤中的吸附行为，其研究了三氟苯嘧啶在湖南红壤、吉林黑土和北京潮土等 3 种土壤中的吸附特性，结果表明三氟苯嘧啶在土壤中的吸附以物理吸附为主。但仅初步研究了三氟苯嘧啶在 3 种土壤中的吸附行为，关于三氟苯嘧啶在不同环境因素影响下的土壤吸附及解吸附行为尚未见报道。基于此，本研究选择了吉林黑土、江苏水稻土、江西红壤、广西黄壤以及海南海滨砂土等 5 个地区的土壤作为供试土壤，系统研究了三氟苯嘧啶在 5 种土壤中的吸附-解吸附特征，并评估温度、pH 等环境因素对土壤中吸附行为的影响。研究结果对促进三氟苯嘧啶的合理使用和评估其在土壤中的生态风险具有重要意义。1 材料与方法 1.1 供试土壤试验所用的土壤分别采集于吉林省通化市、江苏省扬州市、江西省萍乡市、广西壮族自治区南宁市和海南省海口市。所有供试土壤使用前自然风干，过 0.22mm 筛备用，试验前均经过 121灭菌 0.5h11-12。各土壤的理化性质见表 1。1.2 仪器与药剂L-2000 型高效液相色谱仪(HPLC)，日本Hitachi 公司；BS210S 型电子天平(0.0001g)，德国 Sartorius 公司；QYC-200 型恒温培养摇床，福马仪器有限公司；D-16C 型冷冻离心机，湖南赫西仪器装备有限公司。乙腈(色谱纯)，美国 Tedia公司；无水氯化钙、氯化钠和无水硫酸钠(分析纯)，国药集团化学试剂有限公司；试验用水均由Milli-Q 超纯水净化器制备。97%三氟苯嘧啶(triflumezopyrim)标准品：扬州大学农药研究所纯化制备；三氟苯嘧啶储备液：称取三氟苯嘧啶标准品 0.1g(精确到 0.0001g)，用色谱纯乙腈溶解并定容到 100mL 容量瓶，置于 4 冰箱保存备用。1.3 试验方法1.3.1水土比优化分别称取 4、2 和 1g 不同供试土壤于 50mL 锥形瓶中，加入 2mg/L 的三氟苯嘧啶水溶液 20mL(含 0.01mol/L氯化钙水溶液)，表 1 5 种供试土壤的理化性质Table 1 Physical and chemical properties of five tested soils土壤Soil采样地点LocationpH有机碳OC/(g/kg)有机质OM/(g/kg)阳离子交换量CEC/(cmol/kg)黏粒Clay/%砂粒Sand/%粉粒Silt/%土壤质地Textureclass(USDAsystem)S1吉林通化Tonghua,Jilin5.2116.5528.822.727.5452.1230.34壤土LoamS2江苏扬州Yangzhou,Jiangsu7.126.2610.926.840.7530.3428.91黏壤土ClayloamS3江西萍乡Pingxiang,Jiangxi6.6111.8920.723.526.8837.9633.16壤土LoamS4广西南宁Nanning,Guangxi5.587.1212.418.1449.8616.1733.97黏壤土ClayloamS5海南海口Haikou,Hainan6.135.449.4814.2317.4852.4330.39砂壤土Siltloam238农药学学报Vol.25加塞后将锥形瓶放置于恒温振荡器中，25、180r/min 下振荡 24h。达到平衡后将土壤悬浊液转移到离心管中，于 6000r/min 下离心 5min，取上清液 10mL 经 0.22m 滤膜过滤，采用HPLC 测定上清液中三氟苯嘧啶浓度。同时设置未加土壤的三氟苯嘧啶水溶液和加入土壤不含三氟苯嘧啶的水溶液的空白对照。1.3.2吸附动力学试验根据优化结果，选择最佳水土比 溶液体积(mL):土壤质量(g)为 10:1，称取 2g 土壤于 50mL 锥形瓶中，加入 2mg/L的三氟苯嘧啶水溶液 20mL，加塞后将锥形瓶放入恒温振荡器中，于 25、180r/min 下振荡0.5、1、2、4、12、18 和 24h 后进行取样处理，每处理重复 3 次。振荡后于 6000r/min 下离心5min，取上层液 10mL 经 0.22m 滤膜过滤，采用 HPLC 测定上清液中三氟苯嘧啶浓度。1.3.3吸附-解吸附等温试验分别称取 2g 不同供试土壤，置于 50mL 锥形瓶中，加入 20mL 含有 0.1、0.5、1、2 和 4mg/L 的三氟苯嘧啶溶液(含 0.01mol/L氯化钙水溶液)，加塞后将锥形瓶放入恒温振荡器中，于 25、180r/min 振荡 24h后于 6000r/min 下离心 5min，取上清液 10mL 测定浓度。随后弃去上清液，加入同等体积的 0.01mol/L氯化钙水溶液，加塞后将锥形瓶放入恒温振荡器中，于 25、180r/min 下振荡 24h。振荡后以 6000r/min 离心 5min，取上清液 10mL 经0.22m 滤膜过滤，采用 HPLC 测定上清液中三氟苯嘧啶浓度。1.3.4不同温度对三氟苯嘧啶在土壤中吸附行为影响分别称取 2g5 种供试土壤，置于 50mL锥形瓶中，加入 20mL 不同浓度的三氟苯嘧啶溶液(0.1、0.5、1、2和 4mg/L)，分别设置振荡温度为 15、25 和 35，加塞后将锥形瓶放入恒温振荡器中，于 25、180r/min 下振荡 24h。振荡后于 6000r/min 下离心 5min，取上清液 10mL经 0.22m 滤膜过滤，采用 HPLC 测定上清液中三氟苯嘧啶的浓度。1.3.5pH 值对三氟苯嘧啶吸附行为影响分别称取 2g5 种供试土壤，置于 50mL 锥形瓶中