噻虫嗪的水解与光解作用及对土壤呼吸作用影响研究

论文摘要

噻虫嗪属于烟碱类杀虫剂的一种,具有很好的应用前景。然而,作为一种新型杀虫剂,它在环境中的迁移、转化行为还没有被系统研究,因此,很有必要研究其迁移转化特性。为此,本论文系统地研究了噻虫嗪的水解、光解和它对土壤呼吸的影响,为正确预测噻虫嗪在环境中的行为,指导人们合理使用该农药,减轻它对环境造成负面作用提供重要的依据。本文首先研究了噻虫嗪的水解行为。结果表明,噻虫嗪的水解符合一级动力学方程,其水解速率随pH值和温度的升高而增加,根据GC-MS的鉴定结果,噻虫嗪的主要水解产物为3-（2-）氯-噻唑-5-甲基)-4-氧代-（1,3,5）恶二嗪。Cu2+、Fe（OH）3对噻虫嗪的水解具有明显催化作用,腐殖酸对噻虫嗪的水解具有抑制作用。Cu2+的催化机理有以下两个方面:（1）由于噻虫嗪分子中的C=N基上的N具有一对孤对电子,能够和溶液中Cu2+螯合形成螯合物,这样使与之相连的C原子上的电子云密度降低,更有利于亲核试剂的进攻。（2）Cu2+在水中形成金属羟基络合物,金属羟基络合物是一种活性更强的亲核试剂,更有利于噻虫嗪的水解。Fe（OH）3的催化水解噻虫嗪的机理如下:噻虫嗪的C=N基团上的N拥有孤对电子,可能与Fe（OH）3中的Fe配合,使C=N键上的C的电子云密度降低,更容易受到OH-的进攻。此外,溶液中悬浮Fe（OH）3带正电荷,并且Fe（OH）3本身对有机物具有一定的吸附能力,在它的周围吸附大量带负电荷的OH-和噻虫嗪,这样导致局部反应物浓度增加,使水解速率加快。腐殖酸抑制噻虫嗪水解的原因在于:腐殖酸中的许多官能团都具有一些酸的性质,抑制了噻虫嗪水解;另外腐殖酸可通过氢键等作用吸附农药而减弱噻虫嗪的水解;腐殖酸可以通过络合作用或吸附作用使Cu2+对噻虫嗪水解的催化作用丧失;腐殖酸也可以减弱Fe（OH）3的催化能力。本文研究了噻虫嗪的光解行为。以氙灯为光源,研究了噻虫嗪的光解行为,研究发现:噻虫嗪的光解很好地符合一级动力学方程;噻虫嗪的光解速率随pH值的升高和温度的升高而增加,向水中通入氧气有利于噻虫嗪的光解,其原因是噻虫嗪在光解过程中有光致水解反应的发生和间接光解反应的发生。硝酸根对噻虫嗪的光解具有催化作用,但随着水中硝酸根浓度的增加,其催化作用会逐渐减弱,其原因是硝酸根与噻虫嗪对光的竞争性吸收。Fe（Ⅲ）对噻虫嗪的光解具有催化作用,其原因是Fe（Ⅲ）/ Fe（Ⅱ）的光氧化还原循环反应过程中产生的活性物质加速了噻虫嗪的分解。水中悬浮的

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 农药在环境中的水解研究进展
• 1.2.1 农药水解的动力学规律
• 1.2.2 农药水解机理
• 1.2.3 影响农药水解的因素
• 1.2.4 典型农药的水解
• 1.3 农药在环境中的光解研究进展
• 1.3.1 农药光化学反应的基础
• 1.3.2 农药主要的光反应类型
• 1.3.3 影响农药光解的因素
• 1.3.4 典型农药的光解
• 1.4 农药土对壤微生物的影响及在土壤中的微生物降解
• 1.4.1 农药对土壤微生物的影响
• 1.4.2 微生物对农药的降解
• 1.4.3 影响农药在环境中微生物降解的因素
• 1.5 本论文研究的目的和意义及研究内容
• 1.5.1 本论文研究的目的和意义
• 1.5.2 本论文的主要内容
• 第2章 实验仪器和试剂及样品测试
• 2.1 仪器与试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 噻虫嗪标准溶液的配制
• 2.1.4 缓冲溶液的配制
• 2.2 水中噻虫嗪残留分析
• 2.2.1 标准曲线的绘制
• 2.2.2 噻虫嗪残留的检测
• 2.3 土壤中噻虫嗪残留的检测
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 添加回收试验
• 2.4 噻虫嗪降解产物鉴定
• 2.4.1 水解产物的鉴定
• 2.4.2 光解产物的鉴定
• 第3章 噻虫嗪的水解研究
• 3.1 噻虫嗪的水解动力学研究
• 3.1.1 pH对噻虫嗪水解的影响
• 3.1.2 温度对噻虫嗪水解的影响
• 3.2 噻虫嗪水解机理探讨
• 3.3 金属离子对噻虫嗪水解的影响
• 3.3.1 不同浓度的金属离子对噻虫嗪的水解的影响
• 2+催化噻虫嗪水解的影响'>3.3.2 温度对Cu²⁺催化噻虫嗪水解的影响
• 2+催化噻虫嗪水解的影响'>3.3.3 pH对Cu²⁺催化噻虫嗪水解的影响
• 2+催化噻虫嗪水解机理探讨'>3.3.4 Cu²⁺催化噻虫嗪水解机理探讨
• 3对噻虫嗪水解的影响'>3.4 Fe（OH）₃对噻虫嗪水解的影响
• 3对噻虫嗪的水解的影响'>3.4.1 不同浓度的Fe（OH）₃对噻虫嗪的水解的影响
• 3催化噻虫嗪水解的影响'>3.4.2 温度对Fe（OH）₃催化噻虫嗪水解的影响
• 3催化噻虫嗪水解的影响'>3.4.3 pH对Fe（OH）₃催化噻虫嗪水解的影响
• 3催化噻虫嗪水解机理探讨'>3.4.4 Fe（OH）₃催化噻虫嗪水解机理探讨
• 3.5 腐殖酸对噻虫嗪水解的影响
• 3.5.1 不同浓度的腐殖酸对噻虫嗪水解的影响
• 3.5.2 温度对腐殖酸阻碍噻虫嗪水解的影响
• 3.5.3 pH对腐殖酸阻碍噻虫嗪水解的影响
• 2+共存体系中对噻虫嗪水解研究'>3.5.4 对在腐殖酸－Cu²⁺共存体系中对噻虫嗪水解研究
• 3体系中对噻虫嗪水解研究'>3.5.5 对在腐殖酸－Fe（OH）₃体系中对噻虫嗪水解研究
• 3.6 本章小结
• 第4 章 噻虫嗪的光解研究
• 4.1 噻虫嗪在水中的光解动力学研究
• 4.1.1 光源和反应器材料的选择
• 4.1.2 温度对噻虫嗪在水中光解的影响
• 4.1.3 pH值对噻虫嗪在水中光解的影响
• 4.1.4 溶解氧值对噻虫嗪在水中光解的影响
• 4.2 硝酸根对噻虫嗪光解的影响
• 4.2.1 不同浓度的硝酸根对噻虫嗪光解的影响
• 4.2.2 不同pH时硝酸根对噻虫嗪光解的影响
• 4.3 Fe（Ⅲ）体系中的噻虫嗪光降解
• 4.3.1 不同浓度的Fe（Ⅲ）对噻虫嗪光解的影响
• 4.3.2 pH值对Fe（Ⅲ）催化噻虫嗪光解的影响
• 4.3.3 在脱氧水中Fe（Ⅲ）对噻虫嗪光解的影响
• 2悬浮颗粒对噻虫嗪光降解的影响'>4.4 TiO₂悬浮颗粒对噻虫嗪光降解的影响
• 4.4.1 不同浓度的二氧化钛对噻虫嗪光解的影响
• 2对噻虫嗪光解的影响'>4.4.2 不同pH值情况下TiO₂对噻虫嗪光解的影响
• 4.5 腐殖酸对噻虫嗪光降解的影响
• 4.5.1 不同浓度的腐殖酸对噻虫嗪光解的影响
• 4.5.2 腐殖酸-Fe（Ⅲ）体系对噻虫嗪光解的影响
• 4.6 噻虫嗪在有机溶剂中的光解
• 4.7 噻虫嗪在土壤表面光解的初步研究
• 4.7.1 土壤湿度对噻虫嗪光解的影响
• 4.7.2 硝酸根对土壤中噻虫嗪光解的影响
• 4.8 噻虫嗪的光解产物鉴定及光解机理推测
• 4.9 本章小结
• 第5 章 噻虫嗪及其光解产物对土壤呼吸的影响
• 5.1 噻虫嗪对土壤呼吸的影响
• 5.1.1 不同浓度噻虫嗪的土壤呼吸强度
• 5.1.2 施氮土壤中噻虫嗪对土壤呼吸强度的影响
• 5.2 噻虫嗪的光解产物对土壤呼吸的影响
• 5.3 噻虫嗪对土壤呼吸影响的评价
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书
• 致谢
• 个人简历