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噻吩磺隆在土壤中的吸附及其对三叶浮萍生长的影响 摘要 噻吩磺隆是一种新型磺酰脲类除草剂，可有效防除禾谷类作物罔闯生长的阔叶杂 草。自从1 9 9 2 年进入我国后，其使用越来越广泛。但目前国内外有关其在土壤和水体 中的一些相关研究如在土壤中的吸附、对水生植物的毒性等方面的研究仍鲜见报道。 本论文研究了噻吩磺隆在土壤中的吸附行为及其影响因素，并考察了噻吩磺隆对水中 三叶浮萍生长的影响，这对在我国推广和合理使用该农药，以及评价这种农药使用后 的生态环境安全性有十分重大的现实意义。本论文的主要内容如下： 为了保证测定结果的准确性，对噻吩磺隆在土壤和水中的残留检测方法进行了较 为深入系统地研究。结果表明，噻吩磺隆在土壤中可用二氯甲烷或二氯甲烷：丙酮混合 液( 1 ：1 ，v v ) 提取，水中则用二氯甲烷提取；从土壤或水中提取得到提取液后，不需 再净化即可用h p l c 检测。优化后的噻吩磺隆h p l c 检测条件如下：色谱柱为o d s 柱( 内径4 0n l n l ，柱长2 5c m ，粒径1 0l l m ) ，以甲醇：水- - - - - 6 0 ：4 0 ( 用乙酸调节p h 值至3 0 ) 作为流动相，流动相的流速为0 8m l m i n ，检测波长为2 5 4m ，柱温为 3 0 c ，此时噻吩磺隆的保留时间在4 7 r a i n 左右。水和土壤中的添加回收率在7 5 9 3 9 7 2 1 之间，变异系数在1 6 5 1 0 3 7 之间，符合农药残留量分析与检测的技术要 求。 采用批量平衡法研究了噻吩磺隆在七种供试土壤中的吸附行为，并探讨了土壤理 化性质和温度对噻吩磺隆在土壤中吸附的影晌。结果表明，噻吩磺隆在七种供试土壤 中吸附平衡时间约为8 1 4h ，其吸附等温过程符合f r e u n d l i c h 吸附等温式，吸附常数 在0 2 4 8 3 6 5 8 1 9 之间，七种供试土壤吸附噻吩磺隆的能力大小顺序为：红壤 砖红 壤 河潮土 潮土 黄棕壤 黄潮土 棕壤。噻吩磺隆在七种供试土壤中的有机碳吸 附系数k o c 值在2 1 0 9 4 1 8 7 之间，吸附自由能g 小于4 0 k j m o l ，这表明噻吩磺隆 在土壤中的吸附属于物理吸附，其吸附性较弱，移动性较强。噻吩磺隆在土壤中的吸 附主要受土壤p h 值和土壤有机质含量的影响：在供试的七种土壤p h 范围内，土壤p h 值越低，噻吩磺隆在土壤中吸附量就越大；有机质含量越商的土壤对噻吩磺隆的吸附 能力也越强。温度对噻吩磺隆吸附的影响实验表明，温度越高，噻吩磺隆的吸附常数 k f 值越大，通过对其吸附热力学参数一一吸附自由能( a g ) 、吸附焓( a h ) 和吸附 熵( a s ) 考察后得出，噻吩磺隆在土壤中的吸附是一个物理的自发性吸热反应。 同时还研究了几种表面活性剂对噻吩磺隆在红壤与河潮土中吸附行为的影响。结 果表明，在表面活性剂存在的条件下噻吩磺隆在土壤中的吸附等温过程仍可以用 f r e u n d l i c h 吸附等温式进行描述，表面活性剂对噻吩磺隆在土壤中吸附的影响比较复 杂，会因表面活性剂的种类和浓度以及土壤类型的不同而有很大的差异。阴离子表面 活性剂十二烷基硫酸钠( s d s ) 在低添加浓度时对噻吩磺隆在红壤中的吸附有抑制减 少作用，当其达到一定的添加浓度后则起促进增加作用，但这种促进作用随着添加浓 度的增加而有所减弱；s d s 的存在能够抑制噻吩磺隆在河潮土中的吸附，但这种影响 却并不与s d s 的添加浓度具有线性相关性。阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 ( c t a b ) 存在时，红壤和河潮土对噻吩磺隆的吸附能力增强。在红壤中，体现噻吩磺 隆吸附强度的f r e u n d l i e h 吸附等温式常数k f 值并不是随着c t a b 添加浓度的增加而增 大，说明c t a b 对噻吩磺隆在红壤中吸附的影响较复杂；在河潮土中，随着c t a b 添 加浓度的增加，k f 值也呈增大的趋势，说明c t a b 的浓度越高，越能增加噻吩磺隆在 河潮土中的吸附。非离子表面活性剂吐温- 8 0 ( t w e e n - 8 0 ) 的加入能够减小噻吩磺隆在 红壤中的吸附量，但吸附量的减小与t w e e n - 8 0 添加浓度的线性相关性不大；t w e e n 一8 0 对河潮土吸附噻吩磺隆的影响更为复杂，当t w e e n - 8 0 的添加浓度较低时，其对噻吩磺 隆的吸附有抑制减少作用，其他几个高浓度组则对噻吩磺隆的吸附有促进增加作用， 但噻吩磺隆的吸附量与添加浓度也没有线性相关性。 以三叶浮萍为实验材料，采用室内恒温光照培养实验，研究了噻吩磺隆对三叶浮 萍生长及其体内色素含量的影响。结果表明，噻吩磺隆对三叶浮萍的生长具有明显的 抑制作用，具体表现为浓度越大，其抑制作用越强；而且处理时间越长，抑制越明显。 当处理浓度达到o 2m g l 后，三叶浮萍的生长基本上停止了，但在9 6h 内并未出现 植株死亡的情况。各处理组的噻吩磺隆对叶绿素( 包括叶绿素a 、叶绿素b 和叶绿素总 量) 基本上均呈现出微弱的抑制作用，且造成各处理组中叶绿素a b 值减小，但各处 理组间的差异并不明显。噻吩磺隆能够抑制三叶浮萍体内类胡萝b 素的合成，使其含 量下降，当噻吩磺隆的浓度为0 1m g l 时，类胡萝i - 素的含量最低，只有对照组的 7 6 4 4 ，但这种下降的趋势与浓度似乎没有显著的相关性。 关键词：噻吩磺隆；影响；吸附；表面活性剂；土壤；三叶浮萍；生长 a d s o r p t i o no ft h i f e n s u l f u r o no ns o i l s a n di t se f f e c to n g r o w t ho fl e m n ap n u c i c o s t a t a a b s r a c t t h i f e n s u l f u r o ni san e wk i n do fs u l f o n y l u r e ah e r b i c i d e ，w h i c hc a ne f f e c t i v e l yc o n t r o l v a r i o u sb r o a d 1 e a v e dw e e d si nc r o pf i e l d ss u c ha sw h e a t ，c o ma n ds o y b e a na n ds oo r t h i f e n s u l f u r o nw a sr e g i s t e r e di np e o p l e sr e p u b l i co fc h i n ai n1 9 9 2 ，a n dn o wa p p l i e d w i d e l yb e c a u s eo f i t sh i g he f f e c t , l o wt o x i c i t ya n df r i e n d l ye c o e n v i r o n m e n t a lc o m p a t i b i l i t y h o w e v e r , l i t t l ei n f o r m a t i o nw a sa v a i l a b l ea b o u tb e h a v i o r sa n de c o l o g i c a l e f f e c to f t h i f e n s u l f u r o n i no r d e rt op o p u l a r i z ea n da p p l yr e a s o n a b l yt h i f e n s u l f u r o ni nc h i n aa sw e l l a sa c c e s si t ss a f e t yo fe c o - e n v i r o n m e n ta f t e ri tw a sa p p l i e di nc r o pf i e l d s ，a d s o r p t i o n so f t h i f e n s u l f u r o ni ns o i l sa n di t se f f e c t so ng r o w t ho fl e m n ap a u c i c o s t a t aw e r es t u d i e d t h e m a j o rr e s u l t sw e r eo b t a i n e da sf o l l o w s f i r s to fa l l ，i no r d e rt oa s s u r ev e r a c i t yo fr e s u l t s ，t h er e s i d u a la n a l y s i sm e t h o d so f t h i f e n s u l f u r o ni ns o i la n dw a t e rs a m p l e sw e r ep r o b e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h i f e n s u l f u r o n i ns o i lw e r ee x t r a c t e dw i t hd i c h l o r o m e t h a n eo rd i c h l o r o m e t h a n e a c e t o n em i x t u r e ( 1 ：1 ，、w ) ， a n dt h a ti nw a t e rw a se x t r a c t e dw i t hd i c h l o r o m e t h a n e t h ee x t r a c t e ds o l u t i o nd i d n tn e e d f u r t h e rc l e a n u pb e f o r ei tw a sd e t e c t e dw i t hh p l c t h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n so f h p l cw e r e a sf o l l o w s ：ac o l u m no fs t a i n l e s ss t e e lp a c k e d 、i mo d s ( 2 5c m x 4 0n l mi d ，1 0t a n ) w a s u s e dw i t ham o b i l ep h a s ec o n s i s t i n go fm e t h a n o l w a t e r ( 6 0 ：4 0 ，w v ) ，t h ec o l u m n t e m p e r a t u r ew a s3 0 ，t h ef l o wr a t ew a s0 8m l m i n ，a n dt h em o n i t o r i n gw a v e l e n g t hw a s 2 5 4n l l l u n d e rt h i sc o n d i t i o n , t h er e t e n t i o nt i m eo ft h i f e n s u l f u r o nw a sa p p r o x i m a t e l y4 7 m i n t h ea v e r a g e dr e c o v e r i e sr a n g e df r o m7 5 9 3 t o9 7 2 1 a n dt h ec o e f f i c i e n t so f v a r i a t i o nw e r ef r o m1 6 5 t o1 0 3 7 ，w h i c hc o u l da c c o r dw i t ht h er e q u e s to fp e s t i c i d e r e s i t h m s e c o n d l y , a d s o r p t i o n so f t h i f e a s u l f u r o ni ns e v e ns o i l s t e s t e dw e r ed i c u s s e d ；m e a n w h i l e ， t h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e na d s o r p t i o no ft h i f e n s u l f u r o na n dp h y s i c a l c h e m i c a lp r o p e r t i e so f s o i l st e s t e d ，a n di n f l u e n c eo fs o i lt e m p e r a t u r eo na d s o r p t i o no ft h i f e n s u l f u r o nw e r e i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea d s o r p t i o ne q u i l i b d n mt i m eo ft h i f e n s u l f u r o nw a s - 3 f r o m8t o1 4h o u ma n dt h ea d s o r p t i o np r o c e s sc o u l db ed e s c r i b e dw e l lb yf r e u n d l i c h i s o t h e r m a le q u a t i o n t h ed e c r e a s i n go r d e rw h i c ha d s o r p t i o nc a p a c i t yo ft h i f e n s u l f u r o ni n s e v e ns o i l st e s t e dw a sk r a s n o z e m l a t e r s o l r i v e rc u l t i v a t e df l u v i o g e n i cs o i l c h a o s o i l y e l l o wb r o w ne a r t h y e l l o wc i n n a m o ns o i l b r o w ne a r t h o r g a n i cc a r b o na d s o r p t i o n c o e f f i c i e n t ( i 0 c ) o ft h i f e n s u l f u r o ni ns e v 髓s o i l st e s t e dr a n g e df r o m2 1 0 9t o4 18 7 ，a n d a d s o r p t i o nf r e ee n e r g y ( ag ) l e s st h a n4 0k j m 0 1 i tm e a n tt h a tt h ea d s o r p t i o no f t h i f e n s u l f u r o ni ns o i l st e s t e db e l o n g e dt op h y s i c a la d s o r p t i o n ，a n dt h i f e n s u l f u r o nw a saw e a k a d s o r p t i o nc o m p o u n d a d s o r p t i o no ft h i f e n s u l f u r o ni ns o i l st e s t e dw a sa f f e c t e dm a i n l yb y p hv a l u ea n do r g a n i cm a t e r i a lc o n t e n t s t h el o w e rp hv a l u eo f s o i lw a s ，t h em o r ea d s o r p t i o n c a p a c i t yo ft h i f e n s u l f u r o nw a s a n dt h ea d s o r p t i o na b i l i t yo fs o i lt ot h i f e n s u l f u r o nw a s r e i n f o r c e dw i t ho r g a n i cm a t e r i a l sc o n t e n t si ns o i lt e s t e di n c r e a s i n g w 1 l c i is o i lt e m p e r a t u r e w a se l e v a t e d ，a d s o r p t i o nc a p a c i t yo ft h i f e n s u l f u r o ni ns o i l sw i l l si n c r e a s e d ，t o o a f i e r t h e r m o d y n a m i cp a r a m e t e r so fa d s o r p t i o no ft h i f e u s u l f u r o ns u c ha sf r e ee n e r g y ( a g ) ， e n t h a l p y ( a h ) a n de n t r o p y ( a s ) w e r ea n a l y z e d ，i tw a sf o u n d e dt h a tt h ea d s o r p t i o np r o c e s s b e l o n g e dt op h y s i c a la n ds p o n t a n e o u se n d o t h e r m i cp r o c e s s f u r t h e r m o r e ，e f f e c t so fs u r f a c t a n t so na d s o r p t i o no ft h i f e u s u l f u r o ni nk r a s n o z e ma n d f i v e rc u l t i v a t e df l u v i o g e n i cs o i lw e 糟r e s e a r c h e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ea d s o r p t i o n p r o c e s so ft h i f e n s u l f u r o na l s oc o u l db ed e s c r i b e db yf r e u n d l i e hi s o t h e r m a le q u a t i o nw h e n s u r f a c t a n t se x i s t e d s o d i u md o d e c y ls u l f a t e ( s d s ) ab n do fa n i o n i cs u r f a c t a n t , c o u l d d e c r e a s ea d s o r p t i o nc a p a c i t yo ft h i f e n s u l f u r o ni nk r a s n o z e mu n d e rl o w e rt h ec o n c e n t r a t i o n , b u tc o u l di n c r e a s et h ea d s o r p t i o nc a p a c i t ya f t e ri t sc o n c e n t r a t i o nr e a c h e dt od e f i n i t eq u a n t i t y s d sc o u l di n h i b i tt h ea d s o r p t i o na b i l i t yo f r i v e rc u l t i v a t e df l u v i o g e n i cs o i lt ot h i f e u s u l f u r o n , b u tt h e r ew e r e n t r e l a t i o n s h i p s b e t w e e nt h o s ee f f e c t sa n di t sc o n c e n t r a t i o n s c e t y l t f i m e t h y l a m m o n i u mb r o m i d e ( c t a b ) ，ak i n do fc a t i o n i cs u r f a c t a n t , c o u l di n c r e a s e a d s o r p t i o nc a p a c i t yo ft h i f e u s u l f u r o ni nk r a s n o z e ma n df i v e rc u l t i v a t e df l u v i o g e n i cs o i l t h e r ew e r e n tr e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h o s ee f f e c t sa n di t sc o n c e n t r a t i o n si nk r a s n o z e m w i t h t h ec o n c e n t r a t i o no fc t a bi n c r e a s i n g , t h ea d s o r p t i o na b i l i t yo ff i v e rc u l t i v a t e df l u v i o g e n i c s o i lt ot h i f e n s u l f u r o nw a se n h a n c e d t w e e n 8 0 ，ak i n do f n o n - i o ns u r f a c t a n t ，c o u l dd e c r e a s e t h ea d s o r p t i o no ft h i f e a s u l f u r o ni nk r a g n o z e m t w e e n - 8 0d e c r e a s e da d s o r p t i o nc a p a c i t yo f 4 一 t h i f e n s u l f u r o ni nf i v e rc u l t i v a t e df l u v i o g e n i cs o i lu n d e rl o w e rc o n c e n t r a t i o n ，b u ti n c r e a s e d t h ea d s o r p t i o nc a p a c i t yu n d e ro t h e rh i g e rc o n c e n t r a t i o n s f i n a l l y , i no r d e rt o a c c e s st h ee c o - e n v i r o n m e n t a le f f e c ta n dt h eb i o - t o x i c i t yo f t h i f e n s u l f u r o n ，i t se f f e c to nt h eg r o w t ha sw e l la sc o n t e n ta n dc o m p o s i t i o no fp i g m e n t si n l p a u c i c o s t a t aw e r es t u d i e db ys t s t i ce x p e r i m e n t a lm e t h o du n d e rc o n d i t i o n so fi l l u m i n a t i o n a n dc o n s t a n tt e m p e r a t u r ei nt h el a b o m t o r y n l er e s u l t ss h o w e dt h a ti th a dd i s t i n c te f f e c tt h a t t h i f e n s u l f u r o nc o u l di n h i b i tt h eg r o w t ho fl p a u c i c o s t a t a , a n dt h o s ei n h i b i t i o n sw e r e e n f o r c e dw h i l ec o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e d w h e nt h ec o n c e n t r a t i o nw a su pt oo 2m g l ，t h e g r o w t ho f l p a u c i c o s t a t an e a r l ys t o p p e d ，b u tn o td i e da f t e r9 6h o u r s t h i f e n s u l f u r o nc o u l d i n h i b i tt h ec o n t e n to fc h l o r o p h y l lw e a k l y , a n dm a d et h ev a l u eo fc h l o r o p h y l la bd e c r e a s e d t 1 l i f e n s u l f t a o ni n h i b i t e dt h es y n t h e s i so fc a r o t e n o i di n 上p a u e i c o s t a t aa n dd e c r e a s e di t s c o n t e n t b u tt h ed e c l i n et e n d e n c yh a dn os i g n i f i c a n tr e l a t i o n s h i p sw i mi t sc o n c e n t r a t i o n w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no ft h i f e n s u l f u r o nw a s0 1m g l ，t h ec o n t e n to ft h ec a r o t e n o i di n 厶p a u c i c o s t a t aw a st h el o w e s t k e y w o r d s ：t h i f e n s u l f u r o n ；e f f e c t ；a d s o r p t i o n ；s o i l ；s u r f a c t a n t ；l e m n ap a u c i c o s t a t a ； g r o w t h 5 - 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，也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。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作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名：；金名圣青1 时间：。舌刁年易月7 只 关于论文使用授权的说明 本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意湖南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：予醐1 导师签名： 曩砂叶 时间：z 扩0 | 年月早只 | 时间：多呻年6 月i o 开 ， 第一章绪论 1 噻吩磺隆简介 噻吩磺隆是一种新型磺酰脲类除草剂，1 9 8 4 年由美国杜邦公司首先开发成功，它 是侧链氨基酸合成抑制剂，可有效防除禾谷类作物田阁阔叶杂草。7 5 的噻吩磺隆可 湿性粉剂是美国杜邦公司于1 9 9 2 年在我国登记的，用于玉米和小麦田防除阔叶杂草的 除草剂，并于1 9 9 9 年登记了噻吩磺隆( 宝收) 原药，目前在我国使用较为广泛。 噻吩磺隆，英文名为t h i f e n s u l f u r o n - m e t h y l ，在中国的商品名有h a r m o n y ( d u p o n t ) 、 噻磺隆、宝收等。化学名称为3 一( 4 一甲氧基一6 一甲基一1 ，3 ，5 ，三嗪一2 一基) 氨基甲酰氨基磺酰基，噻吩一2 一甲酸甲酯( n 一 【( 4 一m e t h o x y - 6 - m e t h y l l ，3 ，5 - t r i a z i n - 2 - y 1 ) a m i n o 】e a r b o n y l - 2 - ( 3 ，3 ，3 一t r i f l u o r o p r o p y l ) b e n z e n e s u lf o n a m i d e ) ，分子式为c l l h l l n 5 0 e s 2 ， 分子量为3 7 3 4 ，结构式如下： o 碰篡 。 噻吩磺隆原药外观为白色晶体，比重1 4 9 ，熔点1 8 6o c ，p k a - - 4 0 ，蒸汽压1 7 1 0 1p a ，其理化性质受p n 值影响较大，噻吩磺隆水中溶解度分别为2 4m g 甩( p h 4 ) 、 2 6 0m g l ( p h s ) 和2 4 0 0m g ，l ( p h 6 ) ；噻吩磺隆在几种常见溶剂中的溶解度分别为： 甲醇2 6 9 ，l 、乙酸乙酯2 6 9 r l 、乙腈7 3 9 l 、丙酮1 1 9 9 l 、二氯甲烷2 7 5 9 l 。f a o 研究表明噻吩磺隆是种低毒性除草刹，大鼠急性经口u k 5 0 0 0m g k g ，兔经皮为 l d ” 2 0 0 0m g k g ；对皮肤无刺激作用，对眼睛有中度刺激作用，但一天内可恢复正常， 在试验剂量内对动物无致畸、致突变、致癌作用；对蜜蜂毒性较低，对鸟类低毒“。1 。 噻吩磺隆是高效选择性芽后茎叶处理剂( 即苗后选择性除草剂) ，通过抑制侧链氨 基酸亮氨酸的生物合成，而阻止细胞分裂，一般施药后，敏感杂草立即停止生长， 在受药后l 3 周内死亡。噻吩磺隆可被植物的茎叶、根系吸收，并迅速传导。 2 研究目的和意义 脾毛 n n 一 第一章绪论 磺酰脲类除草剂是目前世界上使用量较大的一类除草剂。杜邦公司首先报告了此 类化合物具有除草活性，并于1 9 8 2 年首次丌发了氯磺隆除草剂，标志着除草剂进入了 超高效的时代”。噻吩磺隆是一种新型磺酰脲类除草剂，由于其低残留、对哺乳动物 低毒性等特点，自其问世起，在世界各国迅速得到了推广，目的噻吩磺隆在我国已获 临时登记。但在我国关于噻吩磺隆的残留检测方法研究很薄弱，其在农产品和环境中 的监测数据较少，无法评价其在环境中的安全性。因此，研究噻吩磺隆在环境中的残 留分析与检测方法迫在眉睫。 农药使用后约有8 0 9 0 最终将进入土壤，进入土壤的农药将发生一系列物理 化学过程，其中第一个过程就是土壤对农药的吸附，使农药在吸附态与溶解态之间进 行分配，从而影响农药的挥发、迁移扩散和转化“。1 。当农药被土壤强烈吸附以后，其 生物活性和微生物对它的降解性能都会被减弱，吸附性强的农药，其移动和扩散能力 较弱，不易进一步造成对周围环境的污染。可见土壤对农药的吸附将间接影响到农药 的有效剂量以及在土壤中的持久性，可以说农药在土壤中的吸附是其在土壤一水环境 中迁移转化归宿的主要影响因素。基于此，对农药在土壤中吸附行为的研究不仅可为 农药的使用技术提供支持，避免对后茬作物的影响，而且还可为农药的筛选、降低农 药的使用量和减少对环境的污染提供科学指导，因此土壤的吸附作用一直是农药环境 安全性评价的重要内容之一“。1 。 国内外关于噻吩磺隆的研究多集中在药效方面。”“1 。马恒麟等“”建立了噻吩磺隆 在玉米和土壤中的残留量检测方法。m c d o w e l l 等“”研究了噻吩磺隆在土壤中的残 留降解，指出有机含量高的土壤降解速度较快，温度增高也加快了噻吩磺隆的降解速 率。灭菌与不灭菌土壤实验表明，微生物降解在噻吩磺隆的降解过程中起着主要的作 用1 。c a r n b o n 等“”研究了噻吩磺隆的水解，结果表明水解速率与p h 相关，并服从 级化学反应动力学方程，当p h 为5 时，其半衰期最长，达2 7 7 3 h 。欧盟“的研究表 明，光照下其光解速率远远快于黑暗状态下。目前关于噻吩磺隆在土壤中的吸附研究 鲜见报道，国内尚未见有人开展此类工作，因此研究噻吩磺隆在土壤中的吸附行为对 在我国推广和合理使用该农药，以及评价其生态环境安全性都有重大的现实意义。在 毒理学方面也只有噻吩磺隆对鸟类、蜜蜂、狗和小白鼠等毒性的研究报道“”，而对 水体生物尤其是水生植物的毒性研究未有过报道。由于噻吩磺隆主要是抑制植物体内 2 湖南农业大学硕士学位论文噻吩磺隆在土壤中的吸附及其对三口 浮萍生长的影响 乙酰乳酸合成酶( a l s ) 的活性，而在动物体内没有a l s ”，因此研究噻吩磺隆对水 生植物的影响可作为其对水体污染的一个重要依据。 3 高效液相色谱( h p l c ) 法检测条件的建立与优化概述 气相色谱法只限于分析摩尔质量较小、沸点较低和热稳定好的物质，有一定的局 限性。那些占有机物总数近8 0 的高沸点、热稳定性差、摩尔质量大的物质目前主要 采用高效液相色谱法进行分离和分析。采用高效固定相、高压泵和高灵敏度的检测器， 柱前或柱后衍生化技术以及计算机联用等，大大提高了液相色谱的检测效率、灵敏度、 速度和操作自动化程度，h p l c 法现已成为农药残留量分析与检测，开展生物化学、 医学等领域研究中不可缺少的重要检测方法“”，而且在农药残留量的分析与检测中 的应用越来越广泛脚。 h p l c 法的主要分析机理有吸附作用、分配作用、离子交换作用、立体效应、溶 质分子大小不同、特异亲合力等，因而其应用领域也非常的广泛。 本研究所用的液相色谱仪是h p 1 1 0 0 型h p l c ，所用的色谱柱为o d s 柱，流动相 为甲醇与水混合溶液，属于反相键合相色谱法，检测器为多波长式紫外吸收检测器。 现针对研究所用的仪器来探讨如何建立和优化色谱条件。 反相键合相色谱主要的特点有：用单柱和流动相常常就能分离离子或非离子化合 物、可电离化合物，有时能同时分离它们；若采取某些措施，尤其是控制p 8 ，则键合 相柱就会比较稳定，以利于组分的分离；采用以水为底溶剂的流动相价廉易得，流动 相的紫外截止波长降低，本底吸收少，有利于痕量组分的测定；更换溶剂和梯度淋洗 非常方便嘲。 h p l c 和气相色谱( g c ) 的不同之处，在于流动相参与实际的分配过程。影响h p l c 分离物质的因素主要有色谱柱柱效、色谱柱的选择性以及溶质的分配比等，这可以从 其分离方程可以看出， n 笪。l o 。- , 八y 4南k )la 八+ 1 ( a )( b )( c ) 其中r 为分离度，n 为塔板数，n 为选择性因子，k 为容量因子( 分配比) ；( a ) 称 为柱效项，( b ) 为柱选择性项，( c ) 为柱容量项。柱效项与色谱过程动力学特性有关，后 两项与色谱过程热力学因素有关。 第一章绪论 从基本分离方程可看出，提高分离度有三种途径：增加塔板数，方法之一是增 加柱长，但这样会延长保留时间、增加柱压。更好的方法是降低塔板高度，提高柱效。 增加柱选择性，当a = 1 时，r = 0 ，无论柱效有多高，组分也不可能分离。一般可 以采取以下措施来改变选择性：1 1 改变流动相的组成及p h 值；b 改变柱温；c 改变 固定相。改变容量因子，这常常是提高分离度的最容易方法，可以通过调节流动相 的组成来实现。k 值趋于0 时，r 也趋于0 ；k 增大，r 也增大。但k 不能太大，否则 不但分离时间延长，而且峰形变宽，会影响分离度和检测灵敏度。一般而言，要使样 品获得良好的分离，希望其k 值在l 1 0 范围内，以2 5 最佳。对复杂的混合物，k 值可扩展至o 5 2 0 。大多数分离过程可选在选定样品k 值处于l 5 的流动相后，再 经柱效最佳化完成一。 h p l c 使用紫外检测器时，必须考虑所用溶剂在紫外波段的吸收情况。如果要用 间接紫外波长进行检测则应选用吸收强烈的溶剂或者添加剂；如使用示差折光检测器， 自然要考虑溶剂的折射率。因为示差折光检测器的灵敏度与流动相和样品折射率的差 值成正比例。 在液相色谱中，溶剂的粘度( 动力粘度) 是影响色谱分离的重要参数。当溶剂的 粘度大时，会降低溶质在流动相中的扩散系数及在两相问的传质速度，并降低柱子的 渗透性，导致柱效下降和分离时问的延长。通常溶剂的粘度应保持在o 4 o 5m p a s 以下。当两种粘度不同的溶剂混合时，其粘度变化并不随两种溶剂比例的不同而成线 性变化。如虽然甲醇和水粘度都较小，但当二者以相近比例混合时粘度会增大很多， 在2 0 时，当水中的甲醇含量达到4 0 ( 体积分数) 时二元溶剂混合溶液的粘度最大 ( 1 8m p a s ) ，不适于作液相色谱的流动相1 。 在液液分配色谱中，根据“相似相容”的原理，样品组分在固定相和流动相中的 溶解度是决定其容量因子k 值的关键因素。因此流动相溶剂的极性可作为判定溶剂洗 脱强度的依据。溶剂的极性通常是极性参数p 来表示，在反相液液色谱中，溶剂的p 值越大，其洗脱强度越小，被沈脱溶质的k 值越大。在二元溶剂混合溶液中，通过调 节极性强的溶剂和极性弱的溶剂问的比例可以得到一定极性p 的混合溶剂，以保证样 品组分能够得到良好的分离1 。 依据范第姆特的速率理论，塔板数和塔板高度与流动相流速有关，因此控制最佳 的流动相流速将是保证柱效的重要操作条件之一。h p l c 中的纵向扩散非常小，流速 4 湖南农业大学硕士学位论文噻吩磺隆在土壤中的吸附及其对三叶浮萍生长的影响 与板高的关系较简单，流速越大，板高越大，降低柱效，同时柱压太大，又多耗溶剂。 若是流速过小，则会增加分析时间，使得峰形变宽，产生拖尾现象等。因此流速的选 择，通常使主成分峰不拖尾为好0 42 “。 采用反相色谱法分离弱酸( 3 p k a 7 ) 或弱碱( 7 p k a 8 ) 样品时，通过调节 流动相的p h 值，以抑制样品组分的解离，增加组分在固定相上的保留，并改善峰形 的技术称为反相离子抑制技术。对于弱酸，流动相的p n 值越小，组分的k 值越大， 当p h 值远远小于弱酸的p k a 值时，弱酸主要以分子形式存在；对弱碱，情况相反。 分析弱酸样品时，通常在流动相中加入少量弱酸，常用5 0m m o l l 磷酸盐缓冲液和l 醋酸溶液的混合液；分析弱碱样品时，通常在流动相中加入少量弱碱，常用5 0m m o l l 磷酸盐缓冲液和3 0m m o l l 三乙胺溶液的混合液。 温度对溶剂的溶解能力、色谱柱的性能、流动相的粘度都有影响。一般来说，温 度升高，可提高溶质在流动相中的溶解度，从而降低其分配系数k ，但对分离选择性 影响不大；还可使流动相的粘度降低，从而改善传质过程并降低柱压。但温度太高易 使流动相产生气泡。色谱柱的不同工作温度对保留时间、相对保留时间都有影响。在 凝胶色谱中使用软填料时温度会引起填料结构的变化，对分离有影响；但如使用硬质 填料则影响不大。总的说来，在液固吸附色谱法和化学键合相色谱法中，温度对分离 的影响并不显著，通常实验在室温下进行操作。在液固色谱中有时将极性物质( 如缓 冲剂) 加入流动相中以调节其分配系数，这时温度对保留值的影响很大1 。 聂波等”用r p h p l c 对地参进行了分析方法的研究，考察了不同波长、流动相梯 度以及迸样量等对其分离效果的影响，找到了一种合适的分析方法，方法的分离度较 高、色谱图基线平稳。李巧玲等。1 利用反相柱对甘草酸铵进行了分离测定，研究了流 动相的组成、流动相p h 值的变化以及流速等对保留时间、容量因子和理论塔板数的 影响。胡育筑晒1 综述了h p l c 方法发展中选择性优化的基本方法和策略，详细介绍了 色谱参数的选择、优化指标和实验设计及优化方法。谢沐风等1 就如何建立h p l c 法 测定有关物质的方法进行了论述，系统阐述了各色谱条件确定的原理。姜宜飞。“采用 了h p l c 法对嘿嗪草酮进行了分析研究，主要考察了检测波长、流动相比例以及p h 值对嗯嗪草酮分离效果的影响。张岩等1 从色谱模式、流动相、添加剂以及梯度洗脱 条件等几个方面对葛根提取物的h p l c 分析方法进行了优化，并考察了优化条件下的 分析方法的精密度和重现性。徐广通。”通过改变流动相甲醇与水的比例、流速等条件 第一章绪论 来优化甲基异柳磷的检测效果。练鸿振等”4 1 研究了用h p l c 法测定氯磺隆含量的方法， 并着重考察了流动相配比、流速和检测波长对分离的影响。王燕桓等人”通过以甲醇、 乙腈、水三元体系为流动相并调节流动相的p h 值，找到了适合分析烯哗醇的h p l c 方法。目前，许