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异丙甲草胺联合降解菌的分离鉴定、降解特性及土壤生物修复

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异丙甲草胺联合降解菌的分离鉴定、降解特性及土壤生物修复

作者：赵振洋南京农业大学

学位级别：硕士

异丙甲草胺是一种典型的氯乙酰胺类除草剂,在高毒性的氯乙酰胺类除草剂乙草胺被欧盟禁用后,毒性相对较低,适用作物种类多样且除草效果显著的异丙甲草胺作为乙草胺的主要替代品种,不仅受到市场的青睐,更是成为了目前使用量最大的氯乙酰... 详细信息

异丙甲草胺是一种典型的氯乙酰胺类除草剂,在高毒性的氯乙酰胺类除草剂乙草胺被欧盟禁用后,毒性相对较低,适用作物种类多样且除草效果显著的异丙甲草胺作为乙草胺的主要替代品种,不仅受到市场的青睐,更是成为了目前使用量最大的氯乙酰胺类除草剂。同时由于异丙甲草胺在环境中的半衰期长,水溶性高,易通过土壤径流、渗透作用进入环境中,对地球生态系统造成潜在威胁的同时,也危及到各种野生动植物及人体的健康。环境中异丙甲草胺的降解主要通过微生物的作用,目前国内外已分离到多株异丙甲草胺降解菌,但只有极少数菌株能将异丙甲草胺矿化。本研究目的是分离出能够联合降解并矿化异丙甲草胺的菌株。主要研究成果如下:1、异丙甲草胺降解菌株的分离、鉴定及生长特性从山东某生产异丙甲草胺的农药厂污泥中分离出三株异丙甲草胺联合降解菌株,分别将其命名为MET-6、CMEPA-1和MEA-4,根据其表型特征及16S r RNA基因序列系统进化分析分别鉴定为红球菌(Rhodococcus sp.)、根瘤菌(Ciceribacter sp.)和鞘脂菌(Sphingobium sp.)。三株降解菌株的最适生长条件均为30℃,p H 7.0,Na Cl浓度为1%,其中菌株MET-6可在4 d内对初始浓度为0.10 m M的甲草胺、乙草胺、丙草胺、丁草胺、异丙草胺和异丙甲草胺的降解率达到50%以上。2、异丙甲草胺联合降解菌株的降解特性及代谢途径通过对菌株MET-6和CMEPA-1降解异丙甲草胺和CMEPA的代谢产物进行GC-MS分析,推断异丙甲草胺的代谢途径:异丙甲草胺首先在菌株MET-6的作用下脱去N-烷氧烷基生成2-甲基-6-乙基-2-氯乙酰苯胺(CMEPA),然后CMEPA在菌株CMEPA-1的作用下继续水解断裂酰胺键生成2-甲基-6-乙基苯胺(MEA),最后MEA在菌株MEA-4的作用下开环矿化。菌株MET-6以5%的接种量能够在48 h内将初始浓度为0.10 m M的异丙甲草胺完全降解,降解效率与菌株的接种量成正相关,与初始异丙甲草胺浓度成负相关;菌株CMEPA-1以5%的接种量能够在48 h内将初始浓度为0.10 m M的CMEPA完全降解,降解效率与菌株的接种量成正相关,与初始CMEPA浓度成负相关;菌株MEA-4以5%的接种量能够在54 h内降解将0.10 m M的MEA完全降解,降解效率与菌株的接种量成正相关,与初始MEA浓度成负相关。三株降解菌株的最佳降解条件均为30℃,p H 7.0。3、菌株MET-6、CMEPA-1和MEA-4对土壤中异丙甲草胺残留的联合降解在不含有异丙甲草胺的土壤中定量添加异丙甲草胺,通过控制温度、菌株接种量和异丙甲草胺浓度探究菌株MET-6、CMEPA-1和MEA-4在土壤中的最佳联合降解条件。在异丙甲草胺含量为20 mg/kg的土样中,菌株MET-6、CMEPA-1和MEA-4在16 d内对其降解率为61.3%,远高于单菌株MET-6的降解率(38.0%)。在降解条件的研究中发现,最佳联合降解温度为30℃,联合降解效率与菌株接种量成正相关,与添加的异丙甲草胺初始浓度成负相关,考虑到实际应用中的成本问题,应选择最合适的菌株接种量10～6 cfu/g,在节约成本的同时,也能保证高效的联合降解效果。由于三株降解菌的最适生长条件相同,因此能够在同一培养环境中生长,为菌株联合降解异丙甲草胺提供了理论基础。同时三株降解菌的最佳降解条件均为30℃,p H 7.0,能够在同一培养环境下共存,发挥最佳降解效果。本研究证实了菌株MET-6、CMEPA-1和MEA-4的联合降解不仅能够提高异丙甲草胺的降解效率,也能避免由于中间产物的不断积累而造成环境的二次污染。为土壤中残留异丙甲草胺的生物联合修复提供了理论依据和优良的降解菌株。

关键词：异丙甲草胺 Rhodococcus sp. MET-6 Ciceribacter sp. CMEPA-1 Sphingobium sp. MEA-4 联合降解生物修复

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异丙甲草胺、西草净对四角蛤蜊的毒性效应

异丙甲草胺、西草净对四角蛤蜊的毒性效应

作者：彭中校上海海洋大学

学位级别：硕士

除草剂污染对海洋环境以及水产品质量安全的影响已引起广泛关注。酰胺类除草剂与三嗪类除草剂是使用范围较广、使用数量较高的两类除草剂,本研究选取异丙甲草胺与西草净两种除草剂,以四角蛤蜊(Mactra veneriformis)为研究对象,探究除草... 详细信息

除草剂污染对海洋环境以及水产品质量安全的影响已引起广泛关注。酰胺类除草剂与三嗪类除草剂是使用范围较广、使用数量较高的两类除草剂,本研究选取异丙甲草胺与西草净两种除草剂,以四角蛤蜊(Mactra veneriformis)为研究对象,探究除草剂污染对黄河三角洲滩涂贝类的影响。采用半静态水质接触染毒法,设置接近于环境中除草剂浓度的实验组,研究不同质量浓度的异丙甲草胺、西草净胁迫对四角蛤蜊肥满度、摄食率与滤水率的影响,以及对鳃和肝胰腺抗氧化酶活性和组织结构的影响,从生理学、组织病理学、酶学角度,分析异丙甲草胺、西草净胁迫对四角蛤蜊的毒性效应,阐述药物剂量、胁迫时间和贝类受损程度的相关性。同时建立测定水产品中5种酰胺类除草剂(乙草胺、甲草胺、异丙甲草胺、丁草胺、丙草胺)及其代谢物(2-甲基-6-乙基苯胺,MEA;2,6-二乙基苯胺,DEA)的气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析方法,为研究水产品中除草剂残留量提供实验支撑与分析基础。本研究旨在为探究除草剂污染对四角蛤蜊的毒性效应,为促进三角洲滩涂贝类养殖业的健康、可持续发展提供参考数据。建立酰胺类除草剂及其代谢物的气相色谱-质谱检测方法。添加标准物后的均质样品经乙酸乙酯-二氯甲烷混合溶剂(3∶2,v/v)提取,氮吹浓缩,HLB固相萃取柱净化,3 m L正己烷洗脱,结合GC-MS检测定量。在检测条件进行优化后,结果表明,MEA、DEA、异丙甲草胺在1.0～25μg/L质量浓度范围内,其余4种目标物在2.0～50μg/L质量浓度范围内与其响应值线性关系良好,相关系数(r)均不低于0.9988。在低、中、高三个加标水平的回收率试验中,四角蛤蜊加标回收率的范围为69.7%～110.6%,相对标准偏差(RSD)在0.4%～7.6%之间,MEA、DEA、异丙甲草胺检出限、定量限为0.5μg/kg、1.5μg/kg,其余4种农药检出限、定量限为1.0μg/kg、3.0μg/kg,该方法适用于水产品中5种酰胺类除草剂及其代谢物的残留检测。研究异丙甲草胺胁迫对四角蛤蜊的毒性效应及其生物富集、消除规律。不同浓度的异丙甲草胺胁迫对抗氧化酶活性表现出诱导或抑制作用,0.5μg/L、2.5μg/L异丙甲草胺对鳃SOD、CAT造成不可逆的氧化损伤,而10μg/L浓度组鳃SOD、CAT活性在净水消除阶段可恢复至对照组水平。3个浓度组的肝胰腺SOD、CAT活性和MDA含量在净水消除阶段可恢复至或接近于对照组水平。药物的剂量与机体抗氧化酶活力的响应之间的关系需进一步的研究。异丙甲草胺胁迫造成鳃丝肿大、纤毛脱落、上皮细胞受损以及消化管破损,两种组织的受损情况表现出来的剂量-时间-效应较明显。经过21 d异丙甲草胺胁迫实验与14 d消除后,各组贝类肥满度与对照组相比无显著差异,均有稍微下降。低、中浓度组摄食率、滤水率在富集第14d显著低于对照组,高浓度组在富集第7 d显著低于对照组,表现出一定的剂量效应。高浓度组在第21 d摄食率、滤水率降至最低值,表现出时间效应。经过净水暂养后,实验组的摄食率、滤水率均可恢复至正常水平。异丙甲草胺及代谢物MEA在四角蛤蜊体内残留量均在第2 d和第10 d达到峰值,高浓度组在富集第2 d时,异丙甲草胺含量已超过10μg/kg的“一律标准”,异丙甲草胺残留量在消除4 d后下降,高浓度组下降24.4%,中浓度组下降76.8%,低浓度组含量已低于检出限,MEA下降量相对较小。研究西草净胁迫对四角蛤蜊的毒性效应及其生物富集、消除规律。四角蛤蜊鳃的SOD、CAT活性在0.2μg/L、10μg/L浓度西草净胁迫下被抑制,肝胰腺酶活性则在0.2μg/L浓度被诱导,10μg/L浓度被抑制,肝胰腺MDA含量在胁迫初期显著升高。所有实验组两种组织的SOD、CAT活性和MDA含量均能在净水消除阶段恢复至正常水平。鳃的网格结构融化,鳃丝变松散,出现病变结构;肝胰腺消化管受损,结构脱落,出现小空腔。四角蛤蜊软体组织的药物含量均在富集阶段第10d达到最大,高浓度组在富集阶段西草净含量均超过10μg/kg的“一律标准”,残留药物可通过净水暂养消除。对照组与实验组的贝类肥满度均随时间逐渐下降,且实验组与对照组相比无显著差异。贝类摄食率与滤水率变化趋势相似,实验组的摄食能力均在富集第7 d明显升高,其中低浓度组、高浓度组差异显著,表现出生理补偿性。在其他时间段,实验组摄食能力与对照组相比差异不显著。

关键词：异丙甲草胺西草净四角蛤蜊毒性效应水产品安全

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异丙甲草胺农药残留吸收光谱检测方法研究

光谱学与光谱分析 2019年第1期39卷 180-184页

作者：王晓燕季仁东陈仁文南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016 淮阴工学院电子信息工程学院江苏淮安223003

除草剂可以快速、有效地进行除草,已被广泛应用,但是在除草剂使用同时也会对周围环境和农作物带来一定程度的污染,例如农业生产过程中经常发现由于除草剂使用不当而使果树中毒的现象。异丙甲草胺是一种酰胺类选择性除草剂,被广泛应用于... 详细信息

除草剂可以快速、有效地进行除草,已被广泛应用,但是在除草剂使用同时也会对周围环境和农作物带来一定程度的污染,例如农业生产过程中经常发现由于除草剂使用不当而使果树中毒的现象。异丙甲草胺是一种酰胺类选择性除草剂,被广泛应用于旱地作物、蔬菜和果园、苗圃。根据相关文献报道,基于气相色谱法、气相色谱-质谱联用法和固相萃取等方法可以实现异丙甲草胺残留检测,而基于吸收光谱法对异丙甲草胺的分析未见相关文献报道,提出直接利用吸收光谱及其导数光谱分析法实现异丙甲草胺农药及其在苹果汁中的农药残留检测。首先利用分光光度计对不同浓度异丙甲草胺药液进行吸收光谱实验研究,发现在266nm处有明显吸收光谱特征峰。对农药吸收光谱进行拟合分析,得到异丙甲草胺药液浓度和吸光度之间预测模型函数方程,函数方程为y=2.147 09x+0.031 98,相关系数为0.998 5。然后利用分光光度计对苹果汁-异丙甲草胺混合溶液进行吸收光谱实验研究,相对于纯苹果汁吸收光谱,在混合溶液吸收光谱中发现266nm处为异丙甲草胺所对应的特征峰。对苹果汁中药物浓度和吸光度进行建模,模型函数为:y=0.704 9+0.826 8x,其相关系数为0.991 1。可以看出,当苹果汁中异丙甲草胺残留量很低时,其农药吸收光谱特征峰并不明显。为进一步提高检测效果,对混合溶液吸收光谱进行一阶导数处理,得到其一阶导数吸收光谱。与苹果汁吸收导数光谱相比较,苹果汁-农药混合溶液导数光谱有两个明显特征光谱峰,分别位于269和276nm处。进一步分析苹果汁-异丙甲草胺混合溶液的导数吸收光谱峰值与农药含量之间的关系,对异丙甲草胺含量与导数光谱吸光度进行函数拟合。其中269nm对应预测模型函数关系式:y=0.005 3-0.090 6x,相关系数r=0.992 5;276nm对应预测模型函数关系式为y=-0.000 769-0.302 8x,相关系数r=0.990 6。为验证由吸收光谱和其一阶导数光谱所得苹果汁中农药残留预测模型的准确性,另外配置五种浓度苹果汁-异丙甲草胺混合溶液。然后在同等条件下对其进行吸收光谱实验,将266,269和276nm处的吸光度分别代入对应模型函数可求得浓度预测值,结合已知浓度值可计算其平均回收率,其中吸收光谱266nm对应平均回收率为104.68%,导数光谱269nm对应平均回收率为104.59%,276nm对应平均回收率为105.18%。对苹果汁中异丙甲草胺检测模型进行分析,计算得到检出限(LOD)和定量限(LOQ)参数值,其中原始吸收光谱对应LOD和LOQ分别为0.014 8和0.049 2mg·mL^(-1),一阶导数光谱对应LOD和LOQ最小值分别为0.001 5和0.004 9mg·mL^(-1)。研究结果表明,采用吸收光谱方法对苹果汁中异丙甲草胺进行直接检测与分析是快速和可行有效的,而且对吸收光谱进行导数运算处理后,检测效果更优。

关键词：农药残留异丙甲草胺吸收光谱导数光谱

QuEChERS联合LC-MS/MS测定土壤及蚯蚓中吡虫啉及异丙甲草胺13种代谢产物

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化学试剂 2023年第7期45卷 136-143页

作者：符芙蓉赵丽霞李晓晶叶会科孙扬李永涛农业农村部环境保护科研监测所天津300191 华南农业大学资源环境学院广东广州510642

建立土壤及蚯蚓基质中吡虫啉及异丙甲草胺两种农药的13种代谢产物分析测试方法。通过筛选提取溶剂的种类、净化方式,优化高效液相色谱及质谱条件建立了QuEChERS联合LC-MS/MS的处理及测定方法。该方法使用含1%甲酸的乙腈溶液提取土壤及... 详细信息

建立土壤及蚯蚓基质中吡虫啉及异丙甲草胺两种农药的13种代谢产物分析测试方法。通过筛选提取溶剂的种类、净化方式,优化高效液相色谱及质谱条件建立了QuEChERS联合LC-MS/MS的处理及测定方法。该方法使用含1%甲酸的乙腈溶液提取土壤及蚯蚓中两种常见农药的13种代谢物,以稀释2倍的方式削弱土壤浸提液中的基质效应、以稀释3.2倍及添加PSA、GCB、C18的方式净化蚯蚓浸提液。在土壤介质中,方法的平均回收率为68.0%~114.8%,相对标准偏差为1.3%~10.7%,检出限范围为0.008 6~0.40μg/kg,定量限为0.029~2.00μg/kg。蚯蚓介质中,方法的平均回收率为67.1%~93.8%,相对标准偏差为2.0%~7.8%,检出限为0.11~5.00μg/kg,定量限为0.36~25.0μg/kg。本研究方法相对简便高效、检出限低、稳定性高,适于科学实验和田间实际土壤及蚯蚓样品中吡虫啉及异丙甲草胺代谢产物的定性、定量分析。

关键词：土壤蚯蚓吡虫啉异丙甲草胺代谢物 QuEChERS LC-MS/MS

人工湿地填料介导电子传递对异丙甲草胺选择性降解的影响机制

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人工湿地填料介导电子传递对异丙甲草胺选择性降解的影响机制

作者：孙转转西安建筑科技大学

学位级别：硕士

手性农药异丙甲草胺(MET)被大量地应用于大豆、高粱和玉米种植中杂草的去除,但其在水环境中的残留现状及生物毒性危害也引发了大家对水环境中MET去除问题的广泛关注。针对MET的降解和水环境的安全保障问题,论文克服传统人工湿地对微量... 详细信息

手性农药异丙甲草胺(MET)被大量地应用于大豆、高粱和玉米种植中杂草的去除,但其在水环境中的残留现状及生物毒性危害也引发了大家对水环境中MET去除问题的广泛关注。针对MET的降解和水环境的安全保障问题,论文克服传统人工湿地对微量有机物降解效率不高及复氧速率低等问题,构建了以导电填料为基质的复合垂直流人工湿地。在系统评价复合垂直流人工湿地的污染物净化效能的基础上,明确了在导电填料介导电子传递作用下人工湿地中电势的形成规律,并通过对这一过程中湿地植物、基质、微生物间的相互影响作用和MET不同对映体降解规律的研究,揭示了人工湿地填料介导电子传递对MET选择性降解的影响机制。得到的主要结论如下:(1)不同的湿地系统对污染物都有一定的去除效果。然而相对于砾石复合人工湿地(IVCW-CK),石墨复合人工湿地(IVCW-GM)对TN的去除率提高了14.47%,对COD和MET的去除率分别提高了1.31%和1.39%。说明石墨的加入能够不仅能够促进氮的去除,也能够促进降解有机物菌群的富集。(2)石墨不仅能够通过较大的孔径提升对氮的吸附和对微生物菌群的富集,还能够提高IVCW-GM中抗氧化酶的活性。石墨复合一级湿地(IVCW-GM-1)中SOD、POD和CAT的活性分别比砾石复合一级湿地(IVCW-CK-1)中提高了21.81%、1.73%和35.56%,石墨复合二级湿地(IVCW-GM-2)中抗氧化酶活性相较于砾石复合二级湿地(IVCW-CK-2)也分别提高了2.28%、5.33%和17.11%。此外,石墨也能够促进植物对MET的吸收,IVCW-CK和IVCW-GM中植物的MET含量分别为10.88 ng/g和15.52±4.19 ng/g,相对于IVCW-CK,IVCW-GM中植物对MET的吸收量提高了29.90%。(3)在运行前期,相对于R-异丙甲草胺(R-MET),两湿地系统更趋向于降解S-异丙甲草胺(S-MET);然而在运行后期,IVCW-CK中的EF值分别从第1d的0.48±0.03和0.48±0.06上升至第240d的0.49±0.05和0.58±0.06;而IVCW-GM中的EF值则分别从第1d的0.59±0.01和0.58±0.01下降至第240d的0.33±0.01和0.29±0.08,石墨填料能够富集S-MET降解的菌群,促使MET的选择性降解过程。(4)电势的变化与细菌的胞外电子传递(EET)过程密切相关,IVCW-GM中一级湿地的沿程电势分别为225.1±30.02 m V、315.4±43.14 m V、336±27.99 m V、372.1±30.60 m V,远大于砾石湿地(约为0m V);并且其内部和表面的充放电能力(EDC+EAC)都大于IVCW-CK的一级湿地(0.014 umol e/g和0.0007 umol e/g;0.0014 umol e/g和0.0002 umol e/g),说明石墨内部和生物膜表面的电子传递效率都远大于砾石。另外,IVCW-GM中蛋白质浓度(15.21 mg/L和21.01 mg/L)大于IVCW-CK(9.45 mg/L和5.90 mg/L),说明石墨对电子传递过程的促进作用会导致电活性菌群和降解功能相关菌群活性的提升。(5)复合人工湿地中两级单元的环境差异并没有改变优势菌的组成,而石墨的介导作用则会改变菌群的相对丰度。在门水平上,石墨的电子转移介导作用能够促进Proteobacteria、Bacteroidota和Actinobacteria等优势菌门的富集。在属水平上,IVCW-GM中石墨填料所介导的电子传递过程也能促进电活性微生物(unclassified＿f＿Acidobacteriaceae＿Subgroup＿1和Clostridium＿sensu＿stricto＿1)菌属的富集,使其相对丰度大于IVCW-CK。并且,Clostridium＿sensu＿stricto＿1与R-MET呈现相关性(p<0.005),这也是石墨填料所介导的电子传递体系对MET选择性降解过程的影响。

关键词：垂直流人工湿地异丙甲草胺对映体电子传递微生物群落

异丙甲草胺立体异构体在高效液相色谱手性固定相上的分离

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分析化学 2004年第2期32卷 191-194页

作者：张大同徐秀珠蔡小军何红梅潘春秀浙江大学化学系浙江大学化学系杭州310027

在Pirkle“刷型”(S ,S) Whelk O1手性柱和涂敷型纤维素三 (3,5 二甲基苯基氨基甲酸酯 ) (CDMPC)手性柱上 ,对异丙甲草胺立体异构体进行了分离。在 (S ,S) Whelk O1手性柱上考察了不同体积比的正己烷异丙醇流动相对分离的影响 ,发... 详细信息

在Pirkle“刷型”(S ,S) Whelk O1手性柱和涂敷型纤维素三 (3,5 二甲基苯基氨基甲酸酯 ) (CDMPC)手性柱上 ,对异丙甲草胺立体异构体进行了分离。在 (S ,S) Whelk O1手性柱上考察了不同体积比的正己烷异丙醇流动相对分离的影响 ,发现当异丙醇含量降低时有利于异构体的分离 ;在CDMPC手性柱上考察了正己烷中醇类改性剂的种类和浓度对分离的影响 ,发现醇含量降低时和采用大体积的醇时有利于异构体的分离。异丙甲草胺的对映异构体之间在 (S ,S) Whelk O1手性柱上获得了分离 ,在CDMPC手性柱上分离出了异丙甲草胺 4个异构体中的 3个。同时测定了富S 异丙甲草胺异构体中S 异构体的过量值 (EE) ,本方法可用于富S 异丙甲草胺的定量

关键词：异丙甲草胺纤维素三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯) 高效液相色谱法

气相色谱-质谱联用法测定异丙甲草胺乳油产品中3种杂质

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农药 2022年第8期61卷 583-585页

作者：王伟潘虹顾爱国洪华孙长恩国家农药产品质量监督检验中心南京210007

[目的]建立气相色谱-质谱联用法分离测定异丙甲草胺乳油产品中2-乙基-6-甲基苯胺(杂质1)、2′-乙基-6′-甲基-N-(2-甲氧基-1-甲基乙基)苯胺(杂质2)、2′-乙基-6′-甲基-2-氯乙酰苯胺(杂质3)3种杂质定性定量的分析方法。[方法]采用HP-5M... 详细信息

[目的]建立气相色谱-质谱联用法分离测定异丙甲草胺乳油产品中2-乙基-6-甲基苯胺(杂质1)、2′-乙基-6′-甲基-N-(2-甲氧基-1-甲基乙基)苯胺(杂质2)、2′-乙基-6′-甲基-2-氯乙酰苯胺(杂质3)3种杂质定性定量的分析方法。[方法]采用HP-5MS毛细柱和质谱(EI离子源)检测器,同时测定试样中3种杂质的含量。[结果]3种杂质在1.0~20.0 mg/L质量浓度范围内线性关系良好,线性相关系数R为0.9971~0.9990;方法检出限(3S/N)为0.001~0.003 mg/L;定量限(10S/N)为0.003~0.010 mg/L;相对标准偏差(RSD)为0.8%~1.5%;平均回收率为81.0%~97.0%。[结论]该方法操作简便,分离效果好,精密度与准确度高,可同时快速测定异丙甲草胺乳油产品中3种杂质的含量。

关键词：异丙甲草胺气相色谱-质谱杂质

异丙甲草胺与2,3-二羟基苯甲醛混用的联合除草效果评价

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青岛农业大学学报（自然科学版） 2023年第2期40卷 91-96页

作者：刘乃霞马春晖罗小勇青岛农业大学植物医学学院山东青岛266109 青岛农业大学园艺学院山东青岛266109

为了明确2,3-二羟基苯甲醛与异丙甲草胺混用的除草增效效果,以稗(Echinochloa crusgalli)和反枝苋(Amaranthus retroflexus)为供试植物,采用琼脂处理法通过等效果线和共毒系数测定了2,3-二羟基苯甲醛与异丙甲草胺混用的联合效应。结果表... 详细信息

为了明确2,3-二羟基苯甲醛与异丙甲草胺混用的除草增效效果,以稗(Echinochloa crusgalli)和反枝苋(Amaranthus retroflexus)为供试植物,采用琼脂处理法通过等效果线和共毒系数测定了2,3-二羟基苯甲醛与异丙甲草胺混用的联合效应。结果表明,2,3-二羟基苯甲醛5个浓度(0、3.125、6.25、12.5、25 mg/L)与异丙甲草胺5个浓度(0、0.8、4、20、100 mg/L)两两混配共25个处理对两种杂草幼苗胚根(种子根)和胚轴(胚芽鞘)的生长均有很好的抑制增效作用,抑制率为90%时的等效果点均在相加线的下方。异丙甲草胺与2,3-二羟基苯甲醛质量比为28∶1对稗胚芽鞘和种子根的共毒系数分别为155.07和188.13,异丙甲草胺与2,3-二羟基苯甲醛质量比为39∶1对反枝苋胚轴和胚根的共毒系数分别为164.95和147.34,均表现为很好的增效效果。

关键词：异丙甲草胺 2,3-二羟基苯甲醛混合效应等效线法共毒系数法

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老化生物炭固定土壤中异丙甲草胺的性能分析

老化生物炭固定土壤中异丙甲草胺的性能分析

作者：王银铃东北农业大学

学位级别：硕士

异丙甲草胺除草效果好、适用作物多,是粮食作物玉米、大豆田的主要除草剂,通过抑制发芽种子中蛋白质的合成发挥作用,在土壤中具有高持久性。目前,我国多地区的土壤中都被检测到异丙甲草胺的残留。在水解法、光降解法和高级氧化法等多种... 详细信息

异丙甲草胺除草效果好、适用作物多,是粮食作物玉米、大豆田的主要除草剂,通过抑制发芽种子中蛋白质的合成发挥作用,在土壤中具有高持久性。目前,我国多地区的土壤中都被检测到异丙甲草胺的残留。在水解法、光降解法和高级氧化法等多种去除环境中残留异丙甲草胺的方法中,吸附固定法由于成本低、去除效果好等优点得到了较多关注。本文先是探究土壤本身的固定情况,在此基础上添加一定量的核桃壳生物炭,由于在土壤中长期存在会受到氧化和酸雨等环境因素的影响,生物炭在应用于土壤后会随着时间的推移逐渐老化,且老化后生物炭的理化性质和结构的变化尚不清楚,因此,本文探究了老化生物炭在土壤中的固定异丙甲草胺效果,为其在土壤环境中的应用提供理论依据。(1)本研究以异丙甲草胺为代表性污染物。首先选取哈尔滨市、肇东市和北安市的不同有机质含量的土壤,探究其对异丙甲草胺的固定性能。其次,向固定性能较好的北安市土壤中添加核桃生物炭(F-BC),确定其最适添加量并对其进行固定性能的研究。最后,采用土壤掩埋、氧化和酸化老化的方法模拟了F-BC的老化,分别制备出土壤掩埋老化生物炭(S-BC)、过氧化氢氧化生物炭(O-BC)和酸化生物炭(A-BC),探究不同影响因素下,老化生物炭对土壤中异丙甲草胺的固化作用。(2)本研究通过扫描电镜、X射线能谱、比表面积和孔径、表面官能团、X射线衍射和傅里叶红外光谱分析对老化前后的生物炭进行了表征。结果表明,核桃壳生物炭表面具有丰富的含氧官能团和芳香环结构,氧化和酸化会导致生物炭表面孔隙结构严重受损,芳香性降低,不利于吸附固定的进行,而土壤掩埋对生物炭的固定性能影响较小,会使许多粘土颗粒附着其表面,从一定程度上有利于固定的进行。(3)批量固定实验中影响因素包括:反应时间、p H、盐离子浓度、温度和初始浓度等。结果表明土壤的固定时间为24 h,偏酸、偏碱及低温环境下更有利于固定的进行。在生物炭添加量为1.0%的条件下,固定效果最好,在30 min达到平衡。(4)对土壤及生物炭进行模型拟合,根据动力学模型拟合结果可知,三种土壤更符合伪一级动力学模型,为物理作用占主导,而生物炭固定则以化学作用为主。根据Langmuir模型拟合结果可知,F-BC的最大固定量为33.78 mg/g,而S-BC、O-BC和A-BC的最大固定量分别为32.47 mg/g、18.62 mg/g和19.12 mg/g。根据颗粒内扩散模型的拟合结果,土壤及生物炭的固定过程均分为两个阶段进行。(5)对生物炭老化前后的固定机理进行了探究,四种生物炭的固定机制主要与氢键、π-π相互作用和孔隙填充有关。本研究以核桃壳为原料制备生物炭,并在老化作用下探究其对土壤中异丙甲草胺的固定性能。结果表明,该生物炭即使长期掩埋在土壤中也较为稳定,是一种良好的固定剂,在修复土壤污染、提高土壤肥力等方面具有广阔的应用前景。

关键词：异丙甲草胺生物炭老化作用固定