乙虫腈在环境中的行为归趋机理与模拟

The environmental behavior and fate of pesticides are the important links to ensure the environment and agricultural products security in the agro-ecosystem. Ethiprole, the phenylpyrazole insecticide has the high risk of middle or even highly toxic to the environment and non-target organisms. However due to the lack of its environmental behavior research, the ethiprole characteristics and rules of adsorption, degradation and movement in the environment is not clear. In this project, the degradation products and mechanism of ethiprole is explored by combining the chemical degradation and the quantum chemistry simulation. Using the method that combining batch equilibration adsorption test with soil column leaching test, the adsorption-desorption and vertical transformation of the ethiprole are discussed in different soil matrixes and the influence of the migration patterns and mechanism by the physical and chemical properties of soil is investigated. And on this base, the dynamic changes of the ethiprole are simulated using CDE model to discover the migration law in the soil environment. These results will provide theoretical foundation and scientific though to predict and evaluate the environmental risk assessment of ethiprole.

农药在农业生态系统中的行为与归趋研究是其保证环境和农产品安全的重要环节，苯吡唑杀虫剂乙虫腈对环境及非靶标生物存在中毒甚至高毒的高风险，但其环境行为研究缺乏，其在环境中的降解、吸附及迁移特征和规律尚不明确。本研究通过化学降解与量子化学模拟计算相结合的途径，探讨乙虫腈的降解产物及降解机理，采用批量平衡吸附试验与土柱淋溶试验相结合的方法，系统研究乙虫腈在不同类型土壤中的吸附-解吸行为、纵向迁移特性，探讨土壤组成及理化性质对其迁移规律和作用机理的影响，并在此基础上应用CDE模型拟合乙虫腈的动态变化，探索其在土壤环境中的迁移规律。为预测和评价乙虫腈的环境风险提供理论依据和科学思路。

苯吡唑杀虫剂乙虫腈对环境及非靶标生物存在中毒甚至高毒的高风险，但其环境行为研究缺乏，其在环境中的降解、吸附及迁移特征和规律尚不明确。.本项目运用UHPLC-QTOF/MS方法，共鉴定出乙虫腈在环境中的降解产物11种，其中两种为新发现的降解产物1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基)-3-氰基-4-乙基磺酰基-5-氨基吡唑和1-(4-三氟甲基苯基)-3-氰基-4-乙硫基-5-氨基吡唑。对乙虫腈在环境中的降解机理和降解途径的推断发现乙虫腈的降解主要发生还原反应，水解反应、氧化反应、氧化脱氯和羟基化反应等。乙虫腈及其3个降解产物对大型溞的急性毒性大小顺序为 401> 312>乙虫腈>399。其中分子量为401的降解产物对大型溞高毒，接近母体的3倍。乙虫腈的不同降解产物对大型溞的毒性存在差异，且降解产物的毒性大于母体。因此，应加强对其乙虫腈降解产物在环境中的含量监测，降低对各种非靶标生物的危害和影响。.乙虫腈在五种供试土壤中具有较强的移动能力，土壤有机质含量和土壤pH值对乙虫腈在土壤中的吸附有显著的促进作用。土壤对乙虫腈的吸附是一个自发的放热的过程，吸附的机理主要以物理吸附为主，溶液pH对其影响不显著。煤炭腐植酸的添加显著增加了乙虫腈在土壤中的吸附量，低浓度（<400 mg/L）添加条件下，表面活性剂增加了乙虫腈在土壤中的吸附。乙虫腈在红壤中移动性较强，可能渗入地下水，其在土壤中的迁移主要受到有机质含量的影响。添加煤炭腐植酸能够显著减小乙虫腈在土壤薄板或土壤柱上的迁移距离。添加生化黄腐酸和表面活性剂对乙虫腈在土壤薄板迁移率的影响不大。.通过建立Ⅳ级非稳态多介质逸度模型，对乙虫腈在水体、沉积物和斑马鱼体系间的迁移转化进行了的动态模拟，并利用微宇宙的实验结果对模型的计算结果进行验证，其预测值与实测值在总体上拟合较为理想。从质量平衡的角度可以看出，乙虫腈在三种微宇宙环境条件下，进入整个系统中的乙虫腈90%以上都停留在了水体中，因此，水体是乙虫腈最终归趋的汇。水体中乙虫腈的降解占整个系统乙虫腈去除总量90.4%，沉积物中的生物降解量和鱼体中降解量分别占整个系统乙虫腈去除量的5.6%和3.7%；光解和水中微生物降解乙虫腈是其主要的去除过程。.本项目为预测和评价乙虫腈的环境风险提供理论依据和科学思路。对防治土壤和地下水的环境污染，保障食品、环境安全将具有重要的理论意义。