阿特拉津在土壤中的降解途径及其对持留性的影响

通过田间和实验室试验，研究了除草剂阿特拉津在土壤中的降解代谢规律及其与土壤特性的关系。试验表明，阿特拉津施用后、在作物生长期内可降解９０％以上，土壤酸碱度对阿特拉津在土壤中的代谢有显著影响。在碱性土壤中阿特拉津主要经过微生物代谢而被降解；在酸性土壤中化学水解占优势地位。阿特拉津在强酸性土壤中的持留性（半衰期为６３ｄ）低于弱酸性土壤中的持留性（半衰期为８４ｄ），而在碱性土壤中由于较强的微生物降解作用，其持留性（半衰期为５１ｄ）最低。     

皇竹草对土壤阿特拉津的降解特性

为了探明种植皇竹草(Pennisetum hydridum)对土壤阿特拉津降解的促进作用,通过盆栽试验研究了皇竹草对土壤阿特拉津的降解动态、转移特征以及土壤阿特拉津残留浓度与土壤相关酶活性的关系。结果表明:与未种植皇竹草相比,种植皇竹草土壤阿特拉津降解率明显提高,皇竹草对未灭菌和灭菌土壤阿特拉津的降解率分别提高52.84和42.38百分点;与未种植皇竹草处理相比,灭菌和未灭菌条件下种植皇竹草处理阿特拉津在土壤中的半衰期可分别缩短64.35和53.21 d;土壤中阿特拉津被皇竹草吸收后逐步由地下部分向地上部分转移,随着培养时间的延长,转移系数变大;土壤中阿特拉津残留浓度与土壤过氧化氢酶、过氧化物酶、转化酶和多酚氧化酶活性呈显著负相关(P0.05或P0.01)。认为种植皇竹草有助于阿特拉津的降解。     

除草剂阿特拉津的环境毒理研究进展

叙述了阿特拉津的应用概况及其在生产实践中所存在问题;阿特拉津在生物体内和环境中的降解代谢过程。综述了近年来国内外在阿特拉津的残留分析方法、环境毒理学和微生物降解等方面的研究进展。     

阿特拉津在土壤中的生物降解研究

运用恒温培养法研究了阿特拉津在河北省白洋淀地区农田土壤中的生物降解动力学,并从中分离鉴定了土壤中降解阿特拉津的优势菌种,研究结果表明,该土壤对阿特拉津具有一定的降解能力,非生物＋生物的降解、非生物降解和生物降解的速率分别为０．０２６２ｄ＾－１,０．００５５４８ｄ＾－１和０．００８１９４ｄ＾－１,半衰期分别为２６ｄ,１２５ｄ和８５ｄ,发现土壤中降解阿特拉津的优势菌种为蜡状芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ     

皇竹草对土壤阿特拉津的修复作用

通过盆栽试验探讨了种植皇竹草（Pennisetum hydridum）对阿特拉津污染土壤的修复效果,阿特拉津对皇竹草生长的影响,以及皇竹草对土壤微生物数量的影响,以期为阿特拉津污染土壤的植物修复提供参考。结果表明：在≤200 mg.kg-1质量分数范围以内,种植皇竹草对土壤阿特拉津的初期降解效率比对照明显提高,最大提高了29.64%,达到显著或极显著差异;阿特拉津质量分数在≤200 mg.kg-1范围内对皇竹草株高没有影响,≤50 mg.kg-1质量分数范围内对生物量没有影响,根冠比变化不明显;随阿特拉津质量分数的增加皇竹草根际和非根际土壤中的细菌、真菌、放线菌数量均呈先增加后减少的趋势,在质量分数为100 mg.kg-1时达到最大,根际土壤中细菌和放线菌数量明显高于非根际土壤,真菌数量在根际与非根际土壤中变化不明显。说明种植皇竹草有助于阿特拉津降解效率的提高,且与种植皇竹草后改变了土壤微生物数量及皇竹草的生长状况有关。     

Arthrobacter sp.AD30和Pseudomonas sp.AD39在阿特拉津工业废水生物处理及污染土壤生物修复中的应用

将分类地位和降解特性不同的两个高效降解除草剂阿特拉津的菌株Arthrobacter sp.AD30和Pseudo-monas sp.AD39,用于阿特拉津工业废水的生物处理和污染土壤的生物修复试验.填充聚氨酯泡沫的小型生物反应器阿特拉津降解实验表明,在进水的CODCr为1702 mg·1-1、阿特拉津浓度为133 mg·1-1和水力停留时间(HRT)为24 h的条件下,出水的CODCr稳定在100 mg·1-1以下,阿特拉津浓度在0.2 mg·1-1以下,均达到国家工业水污染物排放标准(GB 21523-2008).土壤的生物修复实验表明,含有200 mg·kg-1阿特拉津的土壤接种上述两个菌株,在30℃处理20 d以后,土壤中99.1%的阿特拉津被去除.这些结果表明,由AD30和AD39组成的混合菌株在工业废水的生物处理和污染土壤的生物修复中具有很好的应用潜力.     

气液混合放电对水中阿特拉津的降解

采用气液混合放电降解水溶液中的阿特拉津,考察了放电输出功率、溶液pH值和Fe2 浓度对阿特拉津降解的影响,并初步探讨了其降解动力学.结果表明,提高放电输出功率、降低溶液pH值均能提高阿特拉津的降解率.相同实验条件下,添加Fe2 显著提高了阿特拉津的降解率,在Fe2 添加量分别为0.2,0.6,2.0 mmol·1-1时,随着Fe2 浓度的升高阿特拉津的降解率也不断提高.阿特拉津在气液混合放电反应器中的降解符合一级反应动力学.阿特拉津降解过程中的中间产物主要通过以下4种途径产生:脱烷基作用、烷基氧化作用、脱氯羟化作用和脱氯羟化-氧化作用.     

阿特拉津对不同肥力土壤磷酸酶的影响

通过室内恒温培养法，研究除草剂阿特拉津对4种长期定位施肥处理下的土壤的磷酸酶活性的影响。试验结果表明，在阿特拉津质量分数不同和处理时间长短不同的情况下，阿特拉津对土壤磷酸酶的活性既有激活作用又有抑制作用。在试验过程中，4种不同肥力的土壤其磷酸酶活性随着处理时间的延续而呈现出“降低→升高→降低→升高”的消长趋势。不同阿特拉津质量分数对磷酸酶的影响没有规律，同一质量分数处理既有激活作用，也有抑制作用。在4种不同肥力的土壤中，磷酸酶活性最高的是以氮、磷、钾无机肥配合有机肥施用的土壤。     

水土环境介质中阿特拉津修复过程研究进展

除草剂阿特拉津农用后的残留物会随地表径流或地下渗漏作用进入江河湖泊等自然水体,由于阿特拉津的环境内分泌干扰作用,其会造成水资源污染和水生态失衡。根据阿特拉津的生产和使用状况,将阿特拉津的污染对象分为土壤、市政污水、河流湖泊等地表水和地下水系统模块,分别阐述了这几种环境介质中阿特拉津的物理、化学和生物修复技术以及阿特拉津在修复过程中的变化特点,介绍了土壤在淋溶过程中阿特拉津的固定手段和今后污染水体中阿特拉津修复的研究重点。     

吸附反应时间对除草剂阿特拉津吸附行为的影响

采用批量动态实验方法,对潮土中阿特拉津吸附特征随吸附反应时间变化进行了研究。结果表明,土壤吸附的阿特拉津量随反应时间的变化符合双曲线函数关系。在50μg·L-1～2000μg·L-1浓度系列下,在48h内,土壤颗粒对阿特拉津的吸附属于快反应,土壤吸附的阿特拉津量随吸附反应时间呈指数上升,为吸附实验结束(168h)时土壤吸附阿特拉津总量的58%到90%。当吸附反应时间超过48h后,随反应时间增加,土壤吸附阿特拉津量差异变化不显著。阿特拉津在潮土颗粒和土壤溶液中的相分配可用Freundlich方程描述。吸附容量因子Kf与吸附反应时间之间有极显著的线性正关系(r2=0.9063**,p<0.0001)。无量纲的非线性因子n与吸附反应时间之间也具有显著的线性负关系(r2=0.5666*,p=0.0192)。     

阿特拉津降解菌的生长规律及降解特征的实验

应用了从农药厂阿特拉津生产车间污泥中分离出的菌种AT菌，进行了菌种生长曲线的测定，求得AT菌的对数期代时为3．87d，生长速率为0．258d^-1；不同基质浓度的降解实验表明，在农药污染质阿特拉津的低浓度体系中，AT菌降解阿特拉津的反应符合一级动力学模式，属于米氏方程曲线的第一阶段的情形，并拟合出关系式V＝0．064S。     

碳纳米管吸附阿特拉津对其生物可利用性的影响

采用批量实验研究阿特拉津在3种多壁碳纳米管(MWNT、MWNT-COOH、MWNT-OH)上的吸附解吸行为,并对吸附态阿特拉津生物可利用性进行研究.研究结果表明,3种碳管对阿特拉津的吸附能力依次为:MWNT-COOH>MWNT-OH>MWNT,比表面积是决定吸附的主要因素,含氧官能团也是影响吸附的重要因素之一.阿特拉津可从3种碳管上完全解吸,无解吸滞后现象.体系中99.5%以上的阿特拉津能够被微生物(高效降解菌AD2)利用,但也存在微量残余且阿特拉津在MWNT上的微量残留最大,这与其孔隙吸附机制有关.碳管的存在影响微生物对阿特拉津的脱氯降解,脱氯产物仅达到54.26%—82.49%;具有高含量含氧官能团的MWNT-OH影响尤为显著,可能机制是碳管对微生物降解性能及中间产物的影响使得降解彻底性降低.     

除草剂对土壤微生物生物量碳、氮及呼吸的影响

通过室内培养试验,分别在不同时间取样分析,采用熏蒸-提取法测定土壤微生物生物量碳,提取液中的有机碳采用总有机碳分析仪测定,提取液中的氮采用凯氏消煮法测定;采用直接吸收法滴定测定土壤呼吸作用.研究了阿特拉津、甲磺隆、丁草胺3种除草剂对土壤微生物生物量碳、氮及呼吸强度的影响,揭示了3种除草剂污染的土壤中微生物生物量碳、氮的消长过程及土壤呼吸的动态变化.研究结果显示在较高使用浓度胁迫条件下,培养前20 d 3种除草剂都明显减少土壤微生物生物量碳、氮及抑制土壤呼吸.但这种抑制效应是随着时间而变化的,20 d以后,它们对这些能表征土壤环境生态效应的生物学指标的影响随之降低.甲磺隆对微生物生物量碳、氮及呼吸作用等生物学指标的影响大于阿特拉津和丁草胺也可能与它们在土壤中的降解速率有关.     

不同温度下松木生物质炭对阿特拉津的吸附性能研究

生物质炭是一种由生物质在缺氧条件下加热制成的生物残渣,因其本身的多孔性被广泛用于土壤以及水体中的污染物的去除。文章着重研究了温度对于生物质炭吸附阿特拉津的影响,同时采用改进的Freundlich模型以及颗粒内部扩散模型对吸附过程进行了评估,并在此基础上建立了生物质炭对阿特拉津吸附数学动力学模型。使用的生物质炭以废弃松木为原材料(Pine Wood derived Biochar,PWB)在450℃、缺氧条件下热解两小时制成(研磨过30目筛)。试验通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等手段对生物炭的外部表面形态以及生物炭样品吸附阿特拉津前后表面官能团的变化进行表征。采用批量试验方法,定时取样,并通过高效液相色谱测定阿特拉津浓度变化来说明温度对生物炭吸附阿特拉津效果的影响,并拟合相对应的吸附动力学模型。SEM实验表明PWB表面为光滑的浅孔,气孔呈圆形并均匀分散于整个生物质炭表面。吸附反应后的傅里叶红外光谱表明,许多表面峰出现了一定强度的波动,说明反应过程中生物炭与阿特拉津的化学官能团高度结合,在PWB吸附阿特拉津后1 775 cm-1处的谱带强度变化最为突出。生物质炭对阿特拉津的吸附能力随反应温度的升高而升高,当温度为10、18和27℃时,其吸附容量分别为0.494 2、0.730 1、1.098 6 mg·g-1,结果表明该吸附过程是吸热反应。通过测定吸附过程中的活化能,确定化学吸附在生物质炭吸附阿特拉津过程中起主导作用。实验结果表明,PWB在不同的温度条件下对于环境中阿特拉津的去除有很好的应用前景,对阿特拉津污染水的治理除具有一定的参考价值。     

呋喃丹和阿特拉津在土柱中的淋溶及其影响因素

通过室内柱淋溶试验研究呋喃丹与阿特拉津在河南潮土及2种太湖水稻土中的淋溶作用及其影响因素。结果表明:2种农药在河南潮土中的淋溶作用比在太湖水稻土中弱。在表土中添加2 mg农药、模拟1次降水200mm条件下,呋喃丹最大淋溶量峰值可达25—30 cm深处,阿特拉津最大淋溶量峰值可达15—20 cm。表明呋喃丹、阿特拉津2种农药在供试土柱中均表现出较强淋溶特性。土壤和农药性质对淋溶作用均有很大影响。土壤有机质和粘粒含量越高,对农药的吸附性越强,土壤中农药越不容易随水下移;土壤大孔隙越多,农药在土壤中淋溶作用也越强,且相邻大孔隙对农药淋溶存在协同作用。土柱中插入4根直形多孔玻璃管后,土壤淋出液中农药量比插入2根的高2.7倍,比不插玻璃管对照高10倍。土柱中插入扭曲(60°)形玻璃管与插入直形玻璃管相比,农药在土壤中持留性增强,淋溶作用减弱。同一土柱中农药水溶性越大,淋溶作用也越强。     

生物炭对土壤中阿特拉津吸附特征的影响

为探究生物炭对土壤中阿特拉津的吸附特征及影响因素,采用批处理实验研究了灭菌(T1)、5%秸秆生物炭+灭菌(T2)、未灭菌(T3)和5%秸秆生物炭+未灭菌(T4)条件下对土壤中阿特拉津吸附特征及土壤理化性质的影响.结果表明,在最初0—12 h内,不同处理下阿特拉津吸附量均随时间的延长而快速增加,而在12—96 h内增加较为缓慢并逐渐趋于平衡.在96 h时,T2和T4处理下阿特拉津最大吸附量分别达到46.22 mg·kg^-1和46.43 mg·kg^-1,而未添加生物炭的T1和T3处理则有所降低,分别为44.20 mg·kg^-1和43.09 mg·kg^-1.准二级动力学模型更好地拟合不同处理下土壤对阿特拉津吸附特征,T2和T4处理下吸附速率常数K分别为0.257 kg·mg^-1·h^-1和0.339 kg·mg^-1·h^-1,显著高于未添加生物炭处理的T1和T3处理(K分别为-0.083 kg·mg^-1·h^-1和-0.261 kg·mg^-1·h^-1).内扩散模型显示添加生物炭后,土壤对阿特拉津的吸附是一个由边界扩散、内部孔隙扩散等多因素控制的复杂化学过程.添加生物炭可显著提高土壤pH、有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量,其中土壤有机碳含量与阿特拉津最大吸附量之间存在显著的正相关关系(P<0.05).由此可见,添加生物炭可以提高土壤对阿特拉津的固持能力,减少其淋溶迁移风险,从而达到修复阿特拉津污染土壤的目的.     

沉水植物对阿特拉津胁迫的毒理响应

为揭示在阿特拉津胁迫下沉水植物生长及其与谷胱甘肽代谢途径的关系,通过培养实验研究了沉水植物菹草(Potamogeton crispus)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)对0、0.5、1.0和2.0 mg·kg~(-1)阿特拉津的吸收特性,并对不同培养时期沉水植物的鲜重、总谷胱甘肽含量(T-GSH,即还原型谷胱甘肽GSH和氧化型谷胱甘肽GSSG之和)、GSH/GSSG比值及其形态变化、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性进行了测定。结果表明:沉积物阿特拉津初始浓度越高,植物体内阿特拉津浓度也越高。在培养60 d内,添加的阿特拉津对2种沉水植物的生长均产生显著抑制作用(P0.05)。在阿特拉津胁迫60 d后,各处理植物体内GSH/GSSG比值有所回升,其GR和GST活性均高于空白对照组。处理组植物体内GR和GST活性在30 d时达到最高值。与此同时,GSH脱去谷氨酸后能与阿特拉津形成共轭物。以上结果提示,≤2 mg·kg~(-1)阿特拉津在培养前60 d内会对植物生长产生抑制,但在90 d时植物会从伤害中恢复过来。沉水植物体内的谷胱甘肽在GR和GST作用下,对阿特拉津及其产生的活性氧具有一定去除作用,并通过控制酶活使植物体保持一定的GSH含量;另一方面,GSH可以与阿特拉津结合形成新的共轭物,以此缓解阿特拉津对沉水植物的毒害。     

阿特拉津在天然水体沉积物中的吸附行为

本文研究了阿特拉津在几种水体沉积物中的吸附、解吸规律,并进一步探讨了沉积物浓度、pH值和离子强度对其吸附行为的影响．结果表明,不同沉积物对阿特拉津的吸附程度由沉积物本身的总有机碳、粘土矿物、阳离子交换容量、比表面积以及铁锰氧化物等理化特性综合作用的结果,有机碳不是影响阿特拉津吸附的唯一重要因素．连续吸附实验结果指出,化合物的起始浓度愈大,吸附时间愈长,阿特拉津的最大吸附容量也愈大,且在解吸过程中表现出一定的滞后性(即不可逆吸附)．沉积物浓度与其吸附量呈负相关;溶液的pH值增大,沉积物对阿特拉津吸附能力减弱;离子强度愈大,沉积物对阿特拉津吸附能力愈强．     

水体阿特拉津残留对千屈菜的毒性效应

为向水体污染的植物修复技术提供依据,采用营养液水培法研究5个阿特拉津浓度(1、2、4、8和16 mg L-1)下千屈菜鲜重增量、叶片相对含水量(RWC)、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性、根系活力和叶绿素含量等的变化差异.结果表明,阿特拉津胁迫下,千屈菜在实验浓度范围内均可存活和生长;但鲜重增量、RWC、叶绿素含量均有不同程度的下降,根系活力和POD活性降低,同时MDA含量上升,膜脂过氧化程度加剧.阿特拉津浓度越高,其对千屈菜的毒性越高.1 mg L-1处理下,除POD活性外植物其他生长和生理指标均与空白对照无显著差异;但16 mgL-1处理下,鲜重增量、MDA含量和POD活性则显著低于正常水平.由于阿特拉津的降解,这种不良影响随处理时间的延长而减弱.千屈菜对低浓度阿特拉津(≤1 mg L-1)具有较高耐受性.     

微生物对地下水及土壤中阿特拉津降解的研究

从吉林市农药厂采集的污泥样品中筛选出降解阿特拉津（AT）能力较高的菌－JLNY01，JLNY02，通过条件实验表明，JLNY01在pH=6左右，此菌在10℃条件下，一定时间内驯化降解率可达83．6％，30℃时，6天内可达到对AT的完全降解，证明温度越高降解效果越好，JLNY02可直接在低温条件下进行降解，其降解率可达81．8％，而在高温条件下降解率仅达31．4％，证明此菌是一种嗜冷菌。