毒死蜱主要代谢物TCP在土壤中迁移与转化机理研究

3,5,6-trichloro-2-pyridinol (TCP), the major metabolite of Chlorpyrifos, shows a great leachability and has been found at household wells in America. As the alternative to highly toxic pesticides， such as methamidophos, chlorpyrifos has been put into large-scale application in China. The environmental problem of TCP may become a bottleneck in the safe use of chlorpyrifos in the future. However, studies on the mechanisms of transport and tranformation of TCP are rarely reported. It is an urgent need to carry out related reseach for guiding the safe use of Chlorpyrifos..Based on the application of advanced analytical tools such as X-ray diffraction, high performance liquid chromatography-mass spectrometry and infrared spectroscopy analytical technology, this project is accomplished around three aspects: .Firstly, to obtain the relationship between TCP accumulation and Chlorpyrifos application by monitoring the quantitative dynamic of TCP in soils and to make clear the impact factors through correlation analysis of soil properties and TCP amount in soils;.Secondly, to explore the possibe mechanisms and define the controlling factors of TCP transformation in soils by analyzing and comparing the role of soil microorganisms and soil minerals in the process of TCP degradation and sorption;.Thirdly, to define the main factors which affect the transport of TCP through the soil column leaching experiments and to obtain the technical elements for TCP immobilization in soils by adjusting and optimizing the impact facors, such as organic matter, adsorbent, surfacant and ion strength ..The research results of this project can not only shed light on the safety use of Chlorpyrifos, but also can deeper the theoretic basis of TCP-contaminated environment remediation

毒死蜱作为甲胺磷等剧毒农药的替代产品，在我国已得到大规模推广应用。而其主要代谢物3,5,6-三氯-2-吡啶酚（简称TCP）由于具有淋溶特性，已经在美国家庭水井中被检测出。可以预计TCP的环境风险可能将成为毒死蜱安全使用的一个瓶颈问题。然而目前关于TCP在土壤中转化与迁移机理的研究还鲜有报道。明确TCP在土壤中的累积转化与迁移规律，对科学指导毒死蜱的合理使用具有重要意义。本项目基于X-射线衍射、液质联用仪、红外技术等现代分析手段，拟通过研究TCP在土壤中的量变过程，明确TCP生成量与毒死蜱施用量的关系及其影响因素；通过分析土壤微生物及矿物质在TCP转化中的作用，明确TCP在土壤中转化的调控因素及其转化机理；通过研究土壤内在因素和外在因素对TCP在土壤中迁移的影响及规律，提出截留土壤中TCP的技术要素。本项目研究结果不仅可为毒死蜱的科学使用提供借鉴，还可进一步深化TCP污染修复的理论依据。

本项目针对目前我国对毒死蜱农药开展大规模推广应用，而其主要代谢物 3,5,6-三氯-2-吡啶酚（简称 TCP）在美国水井中被检测出，预计TCP 的环境风险将成为毒死蜱使用的一个瓶颈问题而开展了TCP在土壤中的累积量变动态、在土壤中的转化迁移规律的研究，来明确 TCP 在土壤中的形成过程、存在形态以及环境归宿，取得以下主要研究成果：.1.开发建立了土壤中毒死蜱及其三种代谢物残留的检测方法，用于毒死蜱在土壤中可能降解生成的产物分析和TCP可能代谢产物的监测和变化趋势。.2.明确了TCP在四种土壤中的累积量变过程和影响因素，同时考察了毒死蜱施用浓度对TCP累积形成的影响：1）土壤吸附能力强、pH值较低的条件下，TCP累积量少、累积速度慢；反之，则累积速度快、累积量高；2）毒死蜱浓度增加， TCP累积量形成一个渐变过程。低浓度端（毒死蜱浓度<1μg/g，TCP累积浓度<0.2μg/g，能够迅速为土壤消解）、过渡端（毒死蜱浓度在1-5μg/g，TCP累积量<1μg/g，TCP降解速度缓慢 ）和高浓度端(毒死蜱浓度>5μg/g，TCP累积浓度大于1.5μg/g，TCP长时间滞留)。.3．探索了TCP在土壤中的存在形态和转化规律：1）明确了TCP在四种土壤中的滞留时间，10μg/gTCP在四种土壤中的降解半衰期在100d- 385d；2）探究了TCP浓度对其存留时间的影响： 5μg/g的半衰期比2μg/g的增加10d左右，而8μg/g的半衰期是5μg/g的半衰期的1.5倍，10μg/g的半衰期又是8μg/g的3倍；3）监测了TCP在土壤中的存留形态：未能检测到TCP的预期代谢物中TMP产物，TCP降解过程基本为微生物完全矿化，亦说明TCP化合物能够稳定存在而不易于转化；4）测试鉴定了毒死蜱及TCP土壤中的微生物组成变化：土壤中的微生物组成、结构与对照均发生显著改变；参与毒死蜱及TCP降解的主导微生物亦不同；TCP随着浓度增加，微生物量增加不显著，降解半衰期为30d-300d。.4.比较了TCP在不同土壤中的迁移特征：砂土柱在一个淋溶体积下，有81%的TCP淋溶到水体中；紫土柱为28%、黑土柱为10%TCP、红土柱为4%。针对TCP的较强迁移力，初步筛选出三种生物碳材料用于截留土壤中的TCP。.迄今，本项目已发表论文三篇，申请专利一项。其中一篇英文EI论文，在投英文一篇。