（农药学专业论文）几种水生植物对多效唑去除能力的研究.pdf

几种水生植物对多效唑去除能力的研究 摘要 近年来，多效唑以其高效、低毒得到了广泛应用，在使用过程中多效唑将不可 避免地进入水体，而残留在环境中，对水生生物和水生态环境造成危害和污染。筛 选安全、经济、有效的水生植物来治理和修复多效唑水体污染具有重要的经济和社 会价值。本实验是对水生鸢尾、菖蒲和水葱等水生植物去除多效唑的能力进行研究， 并根据植物的生长和生理指标，研究多效唑对水生植物的影响，探明水生植物对多 效唑的降解贡献，为进一步在野外进行大面积推广种植，治理多效唑污染提供科学 依据和理论指导。 1 研究并建立了水体和植物样中多效唑残留的提取和检测方法。在此提取净化方法 下的回收率高，优化的检测条件下检测结果的的重复性好，精密度高，符合农药 残留分析和检测的要求。 2 在水培条件下研究了水生鸢尾、菖蒲和水葱等4 种水生植物对水体中多效唑的去 除作用及多效唑在植物体内的分布情况，监测了不同浓度处理系统中多效唑浓度 随时间的变化趋势。结果表明：多效唑在水生鸢尾、菖蒲、水葱和千屈菜的根系 和茎叶组织中均有分布，植物吸收的量随着添加浓度的增加而增大，而且茎叶中 的累积量大于根系。水葱和菖蒲的实验组中，多效唑在植物体内的累积能力和在 水体中的降解能力均较强，水生鸢尾居中，千屈菜最弱。 3 通过比较多效唑同一添加浓度，有无添加抑菌剂的处理间多效唑在植物体内累积 和在水体内消解的情况，分析了吸收和降解过程中微生物所起的作用。结果显示： 微生物对多效唑吸收和降解的影响，在不同植物处理组间有较大差异：在水生鸢 尾、菖蒲、水葱和千屈菜试验组中微生物对水体中多效唑降解的贡献率分别为 5 7 6 、2 3 7 6 、2 4 8 6 和5 2 0 。在水葱和菖蒲实验组中，微生物对于植物对 多效唑的吸收累积能力影响显著。 4 本研究测定了不同浓度处理下水生鸢尾、菖蒲、水葱和千屈菜4 种水生植物的生 物量、叶绿素含量等指标的变化，分析了多效唑对4 种水生植物生长的影响。结 果表明：水葱和菖蒲对于高浓度多效唑具有较好的耐性，而水生鸢尾和千屈菜对 于多效唑较敏感。4 种植物对多效唑的适应性由强到弱依次为水葱 菖蒲 水生鸢 尾 千屈菜。 关键词：多效唑；植物修复；累积；降解；水生植物 华中农业大学2 0 0 9 届硕_ ：学位论文 a b s t r a c t p a c l o b u t r a z o li sap l a n tg r o w t hr e g u l a t o r ，谢t 1 11 1 i g he f f i c i e n c y , l o wt o x i c i t y , w h i c h i sp o p u l a r i z e dt ou s ea l lo v e rt h ew o r l dt o d a y , i nt h ep r o c e s so fu s e ，p a c l o b u t r a z o lw i l l i n e v i t a b l ye n t e rt h ew a t e ra n dr e s i d u e si nt h ee n v i r o n m e n t ，i tw i l lb eh a r mt oa q u a t i c o r g a n i s m sa n dt h ea q u a t i ce n v i r o n m e n t s c r e e n i n gs a f e ，e c o n o m i c a l ，e f f e c t i v ea q u a t i c p l a n t st om a n a g e m e n ta n dr e m e d i a t i o no fp a c l o b u t r a z o lp o l l u t i o ni nw a t e rh a si m p o r t a n t e c o n o m i ca n dt h es o c i a lv a l u e t h ea i mo ft h i ss t u d yw a st oi n v e s t i g a t et h ep u r i f i c a t i o n a b i l i t yo fp a c l o b u t r a z o ls u c ha si r i st e c t o r u ml ，a n dt h ei n f l u e n c eo fp a c l o b u t r a z o lo n g r o w t ha n dp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o no fa q u t i cp l a n t s ，p r o v e da q u t i cp l a n t so nt h e d e g r a d a t i o no fp a c l o b u t r a z o l ，f i n a l l yc h o o s et h es u i t a b l ep l a n t si no r d e rt oe x t e n d i n gt h e p l a n tt of i e l di nal a r g ea r e a , a n dm a n a g e m e n tp a c l o b u t r a z o lp o l l u t i o nt op r o v i d et h e s c i e n t i f i cb a s i sa n dt h et h e o r yi n s t r u c t i o n 1 s t u d i e da n db u i l t u p t h em e t h o do fe x t r a c t i o na n dr e s i d u a ld e t e r m i n a t i o no f p a c l o b u t r a z o li nt h ew a t e ra n dp l a n t t h ee x t r a c t i o nr a t eu n d e rt h i sp u r i f i c a t i o nm e t h o d w a sh i g h e r t h er e s u l t sh a sh i g hr e p r o d u c i b i l i t ya n dp r e c i s i o nu n d e rt h ed e t e c t i o n m e t h o d t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h i sm e t h o do fe x t r a c t i o na n dr e s i d u a ld e t e r m i n a t i o n s t a n d a r d e di nl i n e 、衙mt h ea n a l y s i sa n dd e t e c t i o no f p e s t i c i d e s 2 t h ee x p e r i m e n tw a sc o n d u c t e di nc o n t r o l l e dh y d r o p o n i c st oi n v e s t i g a t et h ea b i l i t i e so f i r i sp s e u d a c o r u sl ，a c o r u sc a l a m u s l ，s c h o e n o p l e c t u st a b e r n a e m o n t a n ip a n dl y t h r u m s a l i c a r i al i nm o v i n gp a c l o b u t r a z o lf r o mw a t e r , a n dt od e t e c tt h ed y n a m i cd i s t r i b u t i o no f p a c l o b u t r a z o l i np l a n t s t h ec h a n g e so f p a c l o b u t r a z o lc o n c e n t r a t i o ni n d i f f e r e n t t r e a t m e n t sa n da td i f f e r e n ti n i t i a lc o n c e n t r a t i o n sw e r em o n i t o r e d t h em a i nr e s u l t sw e r e s h o w na sf o l l o w p a c l o b u t r a z o lw a sf o u n di nr o o ta n ds t e a mi e a fo ft h ep l a n t s ，t h eh i g h e r c o n c e n t r a t i o no fp a c l o b u t r a z o l ，t h eg r e a t e rc o n c e n t r a t i o no fp l a n t s i nt h ef o u rp l a n t s ， p a c l o b u t r a z o lc o n c e n t r a t i o ni nt h es t e ml e a fw a sm o r et h a ni nr o o t s i ne x p e r i m e n t a l g r o u p s 、i ms c h o e n o p l e c t u st a b e r n a e m o n t a n ip a n da c o r u sc a l a m u sl t h ea c c u m u l a t e d c a p a c i t yo fp a c l o b u t r a z o li np l a n ta n dt h ed e g r a d a t i o na b i l i t yi nt h ew a t e rw a st h e s t r o n g e s t , r st e c t o r u ml w e a k e r , l y t h r u ms a l i c a r i al w a st h ew e a k e s t 3 t h ed e g r a d a t i o ns i t u a t i o no fp a c l o b u t r a z o li nt h ep l a n t e ds y s t e m sw e r ec o m p a r e d ，t h e e f f e c t so fm i c r o o r g a n i s mw e r ea n a l y z e dt h r o u g ht h ec o m p a r i s o nb e t w e e nb a c t e r i o s t a s i s 几种水生植物对多效唑去除能力的研究 c o n t r o la n dn o n b a c t e r i o s t a s i sc o n t r 0 1 1 1 1 em a i nr e s u l t sw e r es h o w na sf o l l o w t h e c o n t r i b u t i o n so fm i c r o o r g a n i s mo nt h ed e g r a d a t i o no fp a c l o b u t r a z o li n r sp s e u d a c o r u s l ，a c o r u sc a l a m u sl ，s c h o e n o p l e c t u st a b e r n a e m o n t a n ip a n dl y t h r u ms a ，f c a r i al w e r e5 7 6 ，2 3 7 6 ，2 4 8 6 a n d5 2 0 a sf o rt h es c h o e n o p l e c t u st a b e r n a e m o n t a n ip a n da c o r u sc a l a m u sl ，t h ee f f e c to fm i c r o o r g a n i s mo nt h ea c c u m u l a t e dc a p a c i t yi np l a n t s a n dd e g r a d a t i o na b i l i t yi nt h ew a t e rw a ss i g n i f i c a n t 4 t h eb i o m a s s ，c h l o r o p h y l lc o n t e n ta n do t h e rp h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a li n d e xo ft h e p o u rp l a n t sw e r ee x a m i n e d ，t h ea f f e c t i o no fp a c l o b u t r a z o lo np l a n t s p h y s i o l o g i c a la n d b i o c h e m i c a li n d e xw a sa n a l y z e d t h em a i nr e s u l t sw e r es h o w nt h a ts c h o e n o p l e c t u s t a b e r n a e m o n t a n ip a n da c o r u sc a l a m u sl h a v eah i g ht o l e r a n c et op a c l o b u t r a z 0 1 t h e r e s i s t a n c eo f r st e c t o r u ml a n dl y t h r u ms a l i c a r i al w e r ew e a k e r t h ea d a p t a b i l i t yt o p a c l o b u t r a z o lo ft h ef o u rp l a n t sf o l l o w e db yd e s c e n d i n g ：s c h o e n o p l e c t u st a b e r n a e m o n t a n i p a c o r u sc a l a m u sl i r 括p s e u d a c o r u sl l y t h r u ms a 疗c a r i al k e yw o r d s ：p a c l o b u t r a z o l ；p h y t o r e m e n d i a t i o n ；a c c u m u l a t e ；d e g r a d a t i o n ；a q u a t i c p l a n t s 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 一7 如需保密，解密时间 年月日 是否保密 彳1 f 、 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 獭蜷各拓彳 帆杪歹“肚日 学位论文使用授权书 本人完全了解“华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定”，即学生必须 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版 和电子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存、汇编学位论文。本人同意华中农业大学可以用不同3 - 式在不同媒体上发表、传 播学位论文的全部或部分内容。 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书。 揪黼鲐妻研彳锄张去陟啼 签名吼咋年歹月1签名帆1 年6 月 日 几种水生植物对多效唑去除能力的研究 1 研究背景 第一章文献综述 农药是指用于防治危害农作物及农林产品的害虫、病菌、杂草、螨类、线虫、鼠类 等和调节植物生长的药剂，还包括提高这些药剂效力的辅助剂、增效剂等。农药的使用 提高了作物产量、节约了成本、大幅度降低了病虫害造成的损失，创造了极大的经济效 益，但同时也对生态系统造成巨大损害，导致环境污染，尤其对水体污染更为严重。水 体中农药的来源主要是以下几个方面：向水体直接施用农药；含农药的雨水落入水体； 植物或土壤粘附的农药，经水冲刷或溶解进入水体。生产农药的工业废水或含有农药的 生活污水都时刻危害着地表水和地下水的水质，不利于水生生物的生存，甚至破坏水生 态环境的平衡。 随着现代农业的发展，农业生产逐步走向扩大化。农药在农业中的使用率越来越高， 使用量也越来越大，但在农药喷施过程中，一般只有使用量的1 0 2 0 附着在植物体上， 其余部分约有4 0 一6 0 降落于地面，5 3 0 飘浮于空中，通过降雨、沉降和径流的冲 刷绝大部分农药会进入地下水、河流、湖泊和海洋，造成水体污染( 陆维国，2 0 0 4 ) 。 在实际使用过程中，由于人们对农药危害的认识不足，还存在一些陋习，如擅自加大农 药使用浓度；将农药瓶、农药包装袋和用剩的农药直接丢弃在田边、池塘边；对水体直 接施用农药；甚至有农药生产厂向水体排放生产废水。这些行为都加大了水体受农药污 染的程度。而水体中的农药又可通过食物链途径逐级浓缩，从而导致对水生态系统的危 害，最终危害人类健康( 屠豫钦，2 0 0 1 ) 。 1 1 多效唑 多效唑( p a c l o b u t r a z o l ，m e t ) 是英国帝国化学公司于2 0 世纪7 0 年代末推出的一 种高效低毒的植物生长延缓剂和广谱性杀虫剂，属于含氮杂环化合物中的三唑类化合 物，主要是贝壳杉烯氧化酶作用于靶酶后专一地抑制贝壳杉烯向贝壳杉烯醇的氧化，阻 碍g a 的合成，抑制植物的生长( 贾洪涛等，2 0 0 4 ) 。多效唑具有延缓植物生长，抑制 茎枝伸长，使茎杆粗壮，促进分枝、分蘖、生根，使叶色浓绿，增加叶片叶绿素、蛋白 质和核酸的含量，提高光合速率，增强抗旱性和抗寒性，延缓植物衰老等多种生理效应 ( 韩德复，1 9 9 6 ) 。目前多效唑广泛用于盆养观赏植物、果树以及水稻、油菜、大豆等 作物。 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文 1 1 1 多效唑的基本理化特性 母二 1 1 2 多效唑的毒性 按照f a o w t o 农药毒性分级标准，多效唑属于低毒的植物生长调节剂。根据多效 唑的m s d s 资料，多效唑原药的急性经口毒性l d 5 0 ：雄大白鼠为2 0 0 0m g k g ，雌大白 鼠为1 3 3 0m g k g ；急性经皮毒性l d s o ：大白鼠为1 0 0 0m g l , g ；急性吸入毒性：l c s o ( 大 白鼠，吸入4 小时) 2 5 0 m g l 。多效唑粉剂对兔的急性经皮毒性：l d s o 2 0 0 0 m g k g ； 对兔的皮肤和眼睛分别有轻微和中等的刺激作用。 根据美国环保署( e p a ) 官方网站，多效唑的其他环境毒理数据为：对虹鳟鱼、蓝 腮太阳鱼、大型蚤和水丝蚓的l c s o 分别为2 7 8m l 、2 3 6m g l 、3 3 2m g l 和3 3 5m g l ， 2 几种水生植物对多效唑去除能力的研究 对绿藻的e c 5 0 为4 1 5m g l ；对野鸭和北美鹑的l d 5 0 分别为7 9 1 3m g k g 和 2 0 0 0 0 m g k g 。 1 1 3 多效唑对水生态环境的危害 多效唑属于低毒农药，但过多地进入环境中会影响生物正常的生理活动。 多效唑对中华大蟾蜍蝌蚪为低毒，但其毒性会随暴露时间的延长而毒性加大。考虑 到多效唑易残留，其半衰期为o 5 1 年。所以在同一块水田中再次使用多效唑时，毒性 有可能累计增加，而给两栖类蝌蚪生命和其他水生植物和生物带来威胁( 熊艳和万丽娟， 2 0 0 5 ) 。 多效唑对大型蚤等5 种水生生物的实验结果表明( 蔡后建等，1 9 9 4 ) ，田螺和蝌蚪 对该农药的敏感性最强。田螺受到农药刺激后其厣关闭，影响运动和摄入；水丝蚓在中 毒后尾部分解为白色粥状物，头部肿胀死亡。多效唑降低了月牙藻的生长率，抑制其生 长，月牙藻生长的第3 天起抑制效应明显，且随浓度增加，抑制率也加大。对鱼胚胎发 育的观察结果表明，多效唑对鱼卵孵化率影响的上限为3 1 5 m g l 。孵出后仔鱼的畸形率 随浓度增加而增大，测得e c 5 0 值为2 2 4m g m ，不影响畸形率的上限为8 0m g l 。 多效唑大量进入水土环境也会影响环境中微生物尤其是细菌群落的生长和酶的活 性，对生态环境造成破坏。 一定浓度范围内混合细菌的生长速度，总脱氢酶活性和硝化作用抑制率与多效唑浓 度呈显著的负相关( 金洪钧和李江平，1 9 9 3 ) 。有关多效唑的潜在生态毒性、低剂量毒 效应及其在生物体或环境介质中的慢性残留等影响的都是我们不能忽略的，多效唑进入 环境，经微生物代谢活化，其产物有潜在的致变性危害( 刘征涛等，1 9 9 4 ) 。实验证明 多效唑在培养基中的终降解代谢物可有n 羟基( 甲羟基、乙酰基) 化合物，这些基团具有 碱基或氨基酸侧链类似的唑环构型，可嵌入、置换核酸序列或蛋白质侧键基团，产生 d n a 碱基移码型或置换型突变。可见，在施用多效唑的同时，应注意环境中微生物的 代谢产物n 甲羟基或乙酰基的存在和分布，以避免潜在的致突变影响。多效唑经假单 胞杆菌作用9 6 h 后，其降解代谢产物对t a 9 8 、t a l 0 2 菌株均有致突变效应。多效唑的 降解基团n 乙酰基或n 甲羟基化合物是可能以碱基移码型为主的致突变物。因此，在 多效唑或其类似生长调节剂的生产应用上，因为有n 羟基化合物在环境中的存在和分 布的可能，存在潜在的致突变影响。 随着多效唑的大量广泛使用，其长期慢性效应和积累效应不容忽视。 华中农业火学2 0 0 9 届硕士学位论文 1 1 4 有关规定 f a o w t o 规定，多效唑的最大残留限量( m r l ) 在苹果中0 2 m g k g ，核果是o 0 5 m g k ，在谷物中的为o 5 m g k g ，在食物和环境中的m r l 值为0 5 m g l 【g 。日本、新西兰、 韩国和澳大利亚等农产品出口大国，对多效唑在食品、作物、饮用水中的残留限量作了 相应的规定。如日本规定多效唑在农作物中的最大允许残留量为0 2 m g k g ，我国规定多 效唑在稻谷、小麦、苹果和菜籽油中的m r l 值均为o 5m g k g ( 白桦等，2 0 0 4 ) 。多效 唑的每日允许摄入量为：0 - 0 1 m g k g 。巴西将多效唑在芒果上使用的安全期由2 7 8 天改 为“不确定”。 1 2 植物修复技术 植物修复是一种直接利用绿色植物系统通过转移、降解或固定的方式修复污染的土 壤、水和空气的原位修复技术。早在7 0 年代中期，学者就开始对水生植物进行净化水 质方面的研究，包括静态条件下单一物种及多种植物对污水的净化作用，以及动态方法 研究水生植物对污水的处理效果( 吴玉树等，1 9 9 1 ) 。长期研究发现植物修复不仅能吸 收水体中过量的氮、磷营养物质，而且能通过吸附、吸收、富集和降解作用修复有机污 染，加上它操作相对简单、经济和技术上能够大面积应用、后期管理简单等优点使其成 为各国政府和科学家关注的热点。 1 2 1 植物净化有机污染物的机理 水生植物一直以来生活在缺氧、弱光的环境中，经过长期的演化，形态、结构、繁 殖等生理机能形成了一系列特殊变化( 周云龙，1 9 9 9 ) ，例如根、茎、叶是一套完整的 通气组织，以保证器官和组织对0 2 的需要( 田淑媛等，2 0 0 0 ) 。植物修复有机污染物的 作用主要有以下几种： 1 2 1 1 沉降、吸附和过滤作用 水生植物的根系发达，地下茎和根在水中形成纵横交错的地下茎网，具有过滤作用， 当水流通过时，会减缓水速，使水体中的污染物质沉降，并通过离子交换、整合、吸附、 沉淀等反应，让不溶性胶体被根系黏附和吸附，凝集的菌胶团又把悬浮性的有机物和新 陈代谢的产物沉降下来，使周围的水体变得澄清( 陈桂珠等，1 9 9 9 ) 。 1 2 1 2 吸收、富集作用 4 几种水生植物对多效唑去除能力的研究 水生植物通过根部或浸没在水中的茎叶从周围的水中摄取氮、磷等营养物质，以维 持生长和繁殖的需要。b r i x ( 1 9 9 4 ) 用挺水植物所作的试验表明：挺水植物吸收磷的能 力为3 0 - - - 1 5 0 k g ( h a 2 年) ，吸收氮2 0 0 0 , - - - 2 5 0 0 k g ( h 矛年) ；漂浮植物凤眼莲对甲鱼 污水中的氨氮、亚硝氮和硝氮、化学需氧量( c o d ) 、磷等的净化率分别为7 1 5 、8 8 1 、 6 8 5 和9 0 7 ( 袁桂良等，2 0 0 1 ) ；沉水植物菹草可直接吸收底质中的n 地- n 、p 0 4 p 营养物。在水层中n 地- n 含量较低( 漂浮、浮叶植物 沉水植物( 胡肆惠等，1 9 8 1 ) ，对重金属吸收累积能力依次 为沉水植物 漂浮、浮叶植物 挺水植物( 戴全裕等，1 9 8 3 、1 9 9 0 ；颜素珠等，1 9 9 0 ) 。 植物各个部位对重金属吸收累积能力也会因植物种类不同而产生差异，例如香蒲在吸收 废水中的重金属时，吸收能力大小依次是根 地下茎 叶，并且按照一定的比例从生境中 吸取各种元素，形成新的动态平衡，防止对某元素吸收过多而引起毒害( 齐玉梅等， 1 9 9 9 ) 。 1 2 1 3 生化作用 水生植物能够吸收水体中的酚类、氰类污染物且吸收后并不都积聚在体内，而是通 过酶系的作用和生化作用进行转化和分解，使其失去毒性，而根系吸附的那部分酚和氰， 由于根际微生物的作用而逐步分解转化( 吴玉树，1 9 8 1 ；郑师章，1 9 8 7 、1 9 8 8 ) 。根系 的作用是一边通过释放0 2 ，氧化分解根系周围的沉降物；一边在水体底部和基质土壤 形成许多厌氧和好氧小区，为微生物活动创造条件，进而形成“根际区”，这样植物代 谢产物和残体及溶解的有机碳给湿地中的菌落提供食物源；同时，大量微生物在基质表 面形成灰色生物膜，增加了微生物的数量和分解代谢的面积，使植物根部的污染物( 富 华中农业人学2 0 0 9 届硕士学位论文 集或沉降下来的) 被微生物分解利用或经生物代谢降解过程而去除。富营养化水体中， 也可依靠水生植物根茎上的微生物使反硝化菌、氨化菌等加速n h 3 n 向n 0 2 n 和n 0 3 n 的转化过程，便于水生植物的吸收与利用，减少底泥向水体中的营养盐释放( 柳骅， 2 0 0 3 ) 。 据报道，凤眼莲可吸收转化水体中的酚、甲萘胺和苯胺、木质素、洗涤剂、六六六 以及d d t 等污染物( 谭常，1 9 8 6 ；陶大均，1 9 9 8 ；戴树桂，1 9 8 6 ) 。d o c e t t e 等( 1 9 9 8 ) 在对浅层地下水系中t c e 的气化和代谢效应的研究中发现一些植物对地下水中的t c e 有很好的吸收和转化作用，在植物体内均可检测到t c e 的3 种代谢产物。另有文献报 道，经过1 0 0 - - 一2 8 0 m 的缓冲距离，人工湿地能够有效降低农业废水中的阿特拉津含量 ( m o o r ee ta 1 ，2 0 0 0 ) ，去除的主要机理是根系的微生物作用( m c k i n l a ye ta 1 ，1 9 9 0 ) 。 1 2 2 在净化农药方面的应用 农药按用途不同，分为杀虫剂、除草剂、植物生长调节剂等。它可以控制病虫、草 害，达到提高作物产量的目的。但随着农药的大量使用，给环境带来的危害日益凸显。 大量未经吸收利用的农药通过土壤的渗透而进入水体，造成了有机污染。各国政府迫切 希望找到一种安全、可靠、经济的治理方法来解决环境污染问题，所以植物修复技术的 研究与应用也就得到了越来越多的重视，成为研究的新热点。 欧美等国在植物修复有机污染方面取得不少进展。如h i n m a n ( 1 9 9 2 ) 研究了黑藻 对阿特拉津、林丹和氯丹的吸收动态。这几种化合物在黑藻体内达到吸收一释放平衡所 需时间：阿特拉津为1 - 一2 h ，林丹为2 4 h ，氯丹为1 4 4 h ，其富集系数分别为9 6 2 、3 8 1 5 和1 0 6 0 9 5 。证明该植物对多氯苯类化合物有较强的富集能力。 国内也对植物修复进行了研究，如袁蓉等( 2 0 0 4 ) 研究凤眼莲对萘的降解作用，发 现在净化萘的过程中，主要是依靠强大的根系微生态系统吸附、降解萘。凤眼莲高效净 化萘污水的平均气温在2 0 - - 一3 0 。c ，在4 3 m g l 、9 9 m g l 、1 3 2 m g l 萘液中的净化率为 空白对照组的2 8 5 1 倍。净化浓度低的萘液需要的时间更短。对放置在高浓度萘污水 中的凤眼莲根、茎叶体内有机成分进行分析，均未发现凤眼莲体内萘的存在，说明萘很 难透过根部半透膜到达凤眼莲体内，但它可吸收萘被根际区降解后的中间产物，并在体 内生成新物质。夏会龙选择凤眼莲对马拉硫磷、乙硫磷、三氯杀螨醇等几种农药进行降 解实验，发现1 0 - - 一l l g 凤眼莲可将2 5 0 m l 的1 0 m g l 马拉硫磷、甲基对硫磷的降解速度 分别提高1 6 0 和7 6 3 5 2 ；可将2 5 0 m l 的l m g l 的乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊 6 几种水生植物对多效唑去除能力的研究 酯消解速度分别提高2 8 3 3 3 、1 0 6 6 4 和3 6 2 2 3 ( 夏会龙，2 0 0 1 、2 0 0 2 a 、2 0 0 2 b 、 2 0 0 2 c ) 。曾健等( 1 9 9 7 ) 用凤眼莲、水花生、水浮莲、浮萍4 种水生植物净化三肼污水 的研究发现，凤眼莲对三肼污水具有较高的适应性，对偏二甲肼、甲基肼也具有良好的 去除作用。凤眼莲对浓度不超过6 0 r n g l 的偏二甲肼和甲基肼污水的净化速率分别是自 净速率的2 2 - 5 倍，在平均气温2 4 。c 时，净化浓度约1 0 m g l 的偏二甲肼、甲基肼污水， 仅需1 2 - - 1 6 d 就可降至0 1 r n g t , 。傅以钢( 2 0 0 6 ) 报道，在抑菌条件下，水葱、香蒲和 石菖蒲都能够显著促进水溶液中乐果的降解，去除能力为：水葱 香蒲 石菖蒲。水葱 1 0 d 内对5 m g l 乐果的去除率为5 9 8 ，香蒲和石菖蒲组对乐果的去除率分别为4 2 5 和3 6 9 ，且在水溶液中未检测到乐果降解的中间产物。 2 研究的目的意义和研究内容 多效唑使用过程中将不可避免地进入水体等环境介质，对水生生物和水生态环境造 成危害。利用水生植物净化受污染水体成本低、对环境扰动小，有利于保护和改善原有 环境，有较高的美化环境的价值。目前，国内外有关于多效唑水体污染植物修复的研究 较少。本实验就几种水生植物对水体中多效唑的去除作用展开研究，这将为今后进行多 效唑水体污染的植物修复提供宝贵的实验资料。 本实验的主要内容是对水生植物水生鸢尾、菖蒲、水葱和千屈菜净化多效唑的能力 进行研究，探明水生植物对多效唑降解贡献，并根据生理生化指标，初步明确多效唑对 水生植物的生长和生理的影响，筛选对多效唑污染水体适应性较强的植物，为进一步在 野外进行大面积推广种植，治理多效唑污染提供科学依据和理论指导。 华中农业人学2 0 0 9 屈硕士学位论文 第二章水生植物对多效唑的降解作用 利用植物修复有机污染是一项切实可行的技术。l d 等( 1 9 8 7 ) 发现了一种鱼腥藻 和凡育管链藻对d d t 、杀螟松和多效唑有明显的富集能力；h i n m a n 和k l a i n e ( 1 9 9 2 ) 分析了轮叶黑藻对林丹和氯丹的吸收富集能力；研究了细香葱对五氯酚的生物富集和生 物降解的能力；夏会龙( 2 0 0 2 c ) 研究了凤眼莲和美人蕉对有机农药污染修复的效果及 主要机理；熊瑁等( 2 0 0 6 ) 发现水葱根部五氯酚的含量由起始的5 7 9 5 5 p g k g ，3 0 d 后达 到最高富集量即2 0 9 0 o o t , g l ( g ，由此证实水葱对五氯酚具有一定富集能力。水生植物对 有机污染物的修复作用已经得到很多科学家的重视，但是有关多效唑水体污染的植物修 复，相关报道则很少。 本试验摸索研究了水样和植物样中多效唑提取和检测的方法，研究了水生鸢尾、菖 蒲、水葱和千屈菜对不同浓度多效唑的去除能力，并就微生物对多效唑在水体和植物中 残留量的影响做了初步实验，为利用水生植物进行水体农药污染修复提供理论依据。 l 材料与方法 1 1 试验材料 供试农药9 2 多效唑原药( 江苏腾龙生物药业有限公司生产) ；多效唑标准样品由 农业部环境保护科研检测所提供。 供试植物水生鸢尾( i r i sp s e u d a c o r u sl ) 、菖蒲( a c o r u sc a l a m u sl ) 、水葱 ( s c h o e n o p l e c t u st a b e r n a e m o n t a n ip ) 和千屈菜( l y t h r u ms a l i c a r i al ) 。四种植物均采 于北京市农林科学院草业与环境研究发展中心实验基地。试验前洗净根部附着的泥土， 在温室预培养一周，试验时选取长势一致、生长良好的植株进行实验。 1 2 主要仪器和试剂 日本岛津气相色谱仪g c 2 0 1 0 ( 进样口a o c 2 0 i ，色谱柱r t x 1 7 0 13 0 o m x 3 6 0 u m x 0 2 5l am ) ，1 1 0 00 0 0 和1 1 0 0 电子天平，台式恒温振荡器( t h z d ) ，旋转浓缩仪 ( r e 2 0 0 0 ，上海亚荣生化仪器厂) ，循环水式真空泵( s h b i i _ i s ) ，超声波清洗器，玻 璃层析柱：3 0 c m ( 长) 1 5 c m ( 内径) ，分液漏斗、布氏漏斗，具塞三角瓶等。 几种水生植物对多效唑去除能力的研究 二氯甲烷，石油醚( 6 0 - 一9 0 c ) ，乙酸乙酯，丙酮( 分析纯) ，均需重蒸馏。无水硫 酸钠，氯化钠、硅镁吸附剂( o 2 1 6 - - - 0 1 7 2 r a m 孔径，6 5 0 。c 烘3 h ，5 水蒸气脱活) ，活 性炭等。 1 3 试验方法 1 3 1 培养液的配制 本试验采用人工配制的霍格兰氏液( h o a g l a n ds o l u t i o n ) 作为植物生长的介质。培养 液成分如下：k n 0 30 5 1 9 l ，c a ( n 0 3 ) 20 8 2 9 l ，m g s 0 4 7 i - 1 2 00 4 9 9 l ，k - 1 2 p 0 40 1 3 6 9 l ， f e s 0 40 6 m g l ，h 3 8 0 32 8 6 m g l ，m n c l 2 4 h 2 01 8 1 m g l ，( n h 4 ) 6 m 0 7 0 2 40 4 5m g l ， z n s 0 4 7 h 2 00 2 2m g l ，e d t a0 7 4 4m g l ，c u s 0 41 0 m g l ，调节p h 到7 0 。其中c u s 0 4 的作用是抑制藻类的生长。 1 3 2 气相色谱检测条件研究 1 3 2 1 检测器的选择 根据多效唑的分子结构及其性质，参考有关文献，查阅相关书籍，确定g c 2 0 1 0 的检测器。 1 3 2 2 色谱柱温度对多效唑检测的影响 用浓度为1 0 0 m g l 的多效唑标准溶液进样，在选定检测器条件下，调节柱温为2 1 5 、 2 2 5 、2 3 5 、2 4 5 、2 5 5 进样分析。比较多效唑的响应值、峰型和分离度情况，确定最佳柱 温( y a n gsse ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 1 3 2 3 载气( n 2 ) 流速对多效唑检测的影响 用浓度为1 0 0 m g l 的多效唑标准溶液进样，在上述选定条件下，调节载气流速为 3 0 、3 5 、4 0 m l m i n 进样分析，比较在不同载气流速条件下，多效唑的响应值、峰面积、 峰型与分离度情况，确定最佳载气流速。 1 3 2 4 补偿气流( n 2 ) 流速对多效唑检测的影响 在上述选定条件下，调节尾吹气流的速度为4 0m l m i n 、4 5m l m i n 、5 0m l m i n 、5 5 m l m i n ，对同一浓度多效唑进样测定，根据峰型的对称度和灵敏度，确定最佳的补偿氮 气流速。 1 3 2 5 多效唑的线性范围和精密度研究 9 华中农业大学2 0 0 9 届硕上学位论文 配制一系列浓度为0 3 2 m g l 、0 8 m g l 、2 m g l 、5 m g l 、1 0 m g l 、2 0 m g l 的多效 唑标准溶液，在上述优化的检测条件下进行测定得出相应的峰面积。以多效唑对应浓度 为横坐标，峰面积为纵坐标作标准曲线，求得回归方程及其线性范围。在线性范围内取 一多效唑标准溶液连续重复进样次，计算出标准偏差和变异系数，比较几次的保留时间 和响应值的稳定性。 1 3 2 6 样品提取和净化方法研究 水样：量取空白培养液置于分液漏斗中，添加多效唑标准溶液使样品中多效唑的浓 度为1 0 m g k g ，混匀。选用二氯甲烷、甲醇、石油醚分别萃取，比较其萃取效果。 植物样：准确称取切碎的各种植株样品，置于具塞三角瓶中，添加多效唑标准溶液 使样品中多效唑的浓度为1 0 0 m g k g ，用拟选定的丙酮溶液、二氯甲烷、丙酮水溶液等 溶剂作提取剂振荡提取，比较提取效率。在确定提取溶剂后，用层析柱的净化方法选择 不同的淋洗液，分析其净化效果，考虑其添加回收率及其干扰杂质峰的影响，确定柱淋 洗溶剂及接取体积。 1 3 2 7 添加回收率实验 按已研究出的样品提取净化方法进行添加回收率试验，即在空白培养液、植株茎叶 和根系中分别按1 0 0m g k g 、2 0 0m g k g 、4 0 0m g k g 三个水平添加多效唑标准溶液，每 水平作个平行样，测定其添加回收率，并检验该方法的准确度和精密度。 1 3 2 7 相关计算方法 动态模拟模型：c t _ c o e n ( 1 ) 式中：c 。表示药后t 时间的农药残留量；c o 表示药后最初沉积量( 喷药当天的残留量) ； k 表示降解速率常数；t 表示施药后的天数。 半衰期：公式c t = c o e 咄中，当c t = 1 2c o 时，用t 表示半衰期，则t = l n 2 k ( 2 ) 添加回收率：回收率( ) = ( x 2 - - x 1 ) s ( 3 ) 式中：x l 表示试样中某物质的测定值：x 2 表示试样中加有某标准物质后的测定值；s 表 示所加入的某标准物质的量。 相对标准偏差( 变异系数) ：伽= s x x1 0 0 ( 4 ) 式中：s 为试样的标准偏差；x 为试样的平均数 1 0 几种水生植物对多效唑去除能力的研究 1 3 3 试验设计 以塑料圆桶( 高下直径上直径：2 7 c m x 2 3 c mx 2 6 c m ) 作为培养容器，内加5 l 霍格兰氏培养液，并作水位标志线，底质采用经自来水3 次洗涤过的洁净沙子，沙层厚 度为5 7c m ，洗净植株根部附着的泥土后移入圆桶中。 每种植物共设6 个处理： ( 1 ) 种植物但培养液中未添加多效唑； ( 2 ) 种植物，培养液中多效唑的起始浓度为2 0 m g l ： ( 3 ) 种植物，培养液中多效唑的起始浓度为5 0 m g l ； ( 4 ) 种植物，培养液中多效唑的起始浓度为1 0 0 m g l ； ( 5 ) 种植物，培养液中多效唑的起始浓度为1 5 0 m g l ； ( 6 ) 种植物，培养液中多效唑的起始浓度为2 0 0 m g l 。 每个处理设4 次重复。在自然条件下生长，每天向桶里添加霍格兰氏营养液至水位 线，以补充蒸发掉的水分。在试验处理的1 d 、5 d 、1 0 d 、1 5 d 、2 0 d 取样，检测1 5 0 m g l 处理下茎叶、根系中多效唑的含量以及各浓度处理下培养液中多效唑的残留量。 在研究微生物对多效唑降解影响的实验中，分别对各种植物设置了添加氨苄组和未 添加氨苄组处理，多效唑的初始添加浓度为1 2 0 m g l ，添加氨苄青霉素的浓度为1 0 m g l ， 5d 后对水体及植物中的多效唑残留量进行检测。 2 结果与分析 2 1 气相色谱检测条件 2 1 1 检测器的确定 根据多效唑的分子结构式，多效唑含有电负性大的元素( 氯、氧) ，而电子捕获