阿维菌素在不同类型土壤中的吸附研究

1、张 卫等：阿维菌素在不同类型土壤中的吸附研究 39阿维菌素在不同类型土壤中的吸附研究张 卫，林匡飞，蔡兰坤，韩小波，李海芳华东理工大学资源与环境工程学院，上海 200237摘要：采用Freundlich吸附等温方程研究了阿维菌素在不同类型土壤中的吸附。结果表明：阿维菌素的吸附等温线均为直线，说明吸附可能与其在土壤有机质中的分配作用有关；土壤有机质含量是影响阿维菌素土壤吸附的最重要因子，吸附系数与有机质含量呈正相关；阿维菌素有机质吸附常数平均值为2369.185，吸附自由能为17.2520.59 kJmol-1；降低水土比可以增加阿维菌素在腐殖酸和土壤中的吸附。关键词：阿维菌素；土壤；吸附；水土

2、比中图分类号：X131.1 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）01-0037-03土壤对农药的吸附是影响农药在土壤环境中迁移、滞留和转化的主要支配因素，同时也直接影响着农药的生物活性，一直被认为是控制农药环境行为的重要过程12。在定量研究土壤对农药的吸附作用时，通常可用Freundlich吸附等温方程拟合，其平衡方程3为：lgCslgKf1/nlgCe。其中：Cs为土壤对农药的吸附量（molkg-1）；Ce为平衡吸附时液相中农药的浓度（molL-1）；Kf和n为特征常数。目前国内外有关阿维菌素农药在土壤中吸附的相关报道较少，研究也较肤浅47。本文采用浙江境内的四种土壤，研

3、究了阿维菌素在土壤中的吸附特性、吸附性能与土壤性质间的关系，从而为全面评价其环境行为和风险性提供了理论依据。1 材料和方法1.1 仪器和试剂HP1100G型液相色谱仪，50 mL离心管，分液漏斗，圆底烧瓶，摇床，高速离心机等。阿维菌素标样（B1a96.5%）由浙江省钱江生化股份有限公司提供，二次重蒸水，甲醇和乙腈为HPLC级，二氯甲烷和无水硫酸钠等其它化学试剂均为A.R.级。1.2 阿维菌素在土壤水两相中的吸附表1 供试土壤的理化性质Table 1 Physical and chemical properties of tested soils土样号采样地有机质含量/(gkg-1)pH阳离子交

4、换量/(cmolkg-1)1德清6.55.2334.62萧山11.08.349.33临安28.54.796.44余杭41.07.3617.8供试土壤理化性质8如表1所示。分别称取4 g干燥的各土壤样品置于50 mL离心管中，然后移入20 mL 5、10、20、50和100 mgL-1阿维菌素水溶液，每处理设4次重复，在25 摇床中以150 rmin-1振荡24 h后，以4000 rmin-1离心15 min后取上清液分析。1.3 不同水土比时阿维菌素的吸附分别称取1 g和0.2 g腐殖酸置于50 mL离心管中，然后移入20 mL 5、10、20、50和100 mgL-1阿维菌素水溶液，每处理设

5、4次重复，在25 摇床中以150 rmin-1振荡24 h后，以4000 rmin-1离心15 min后取上清液分析。称取2 g干燥华家池土壤置于50 mL离心管中，然后分别移入10 mL和20 mL 5、10、20、50和100 mgL-1阿维菌素水溶液，每处理设4次重复，在25 摇床中以150 rmin-1振荡24 h后，以4000 rmin-1离心15 min后取上清液分析。2 结果与分析2.1 吸附平衡时间前期摸索实验发现，阿维菌素在供试土壤中吸附速率较快，一般几个小时即可达到吸附平衡。为达到充分平衡便于实际操作，本实验统一控制吸附时间为24 h。2.2 阿维菌素在土壤水两相中的吸附结

6、果表明阿维菌素在四种土壤中的吸附均能很好地符合Freundlich方程，相关方程和参数如图1和表2所示。从上述图表可以看出：阿维菌素在四种土壤中的吸附等温线均为直线。Chiou C T9等认为线性吸附等温线是分配吸附的重要特征，这说明阿维菌素的吸附可能与其在土壤有机质中的分配作用有关；另外，阿维菌素的吸附容量差别较大，其吸附系数（Kf）在26.4143.31之间，Kf值越大意味着阿维菌素在该土壤中吸附能力越强，流动性越弱。 图1 阿维菌素在四种土壤中的吸附等温线Fig. 1 Adsorption isotherms of abamectin in four kinds of soils同种农药

7、在不同土壤中的吸附系数随土壤有机质含量的变化而变化，而有机质吸附常数KOM 即单位有机质含量所对应的吸附系数，KOM100Kfw(OM) 则基本上不随土壤性质的改变而改变。阿维菌素有机质吸附常数KOM平均值为2369.185，表明阿维菌素在土壤中只有很微弱的移动性1011。表2 阿维菌素在四种土壤中吸附的Freundlich方程参数Table 2 Adsorption parameters of Freundlich equationof abamectin in four kinds of soils土样号吸附系数（Kf）1/n有机质吸附常数(KOM)吸附自由能/(kJmol-1)126.4

8、11.80324063.07720.59233.041.13773003.63619.84338.581.19241353.68417.86443.311.02691056.34117.25根据吸附反应自由能与KOM的关系式：GRTlnKOM，求出阿维菌素吸附自由能为17.2520.59 kJmol-1，其数值均小于40 kJmol-1，表明阿维菌素在四种土壤中的吸附属于物理吸附1011。2.3 阿维菌素吸附系数与土壤性质间的关系将四种土壤的阿维菌素吸附系数与各土壤有机质含量、pH值和阳离子交换量进行单因子回归分析，结果如表3所示。从表3可以看出：阿维菌素吸附系数与土壤有机质含量相关性较强（r

9、0.9643），而土壤pH和阳离子交换量与Kf值没有相关性，表明影响阿维菌素在土壤中吸附的最主要因素是土壤有机质含量，这可能是因为有机质含量越高，土壤中能与阿维菌素发生键合的官能团越多，吸附也越强烈。2.4 不同水土比时阿维菌素的吸附本文的吸附研究是采用美国环保局推荐的振荡平衡法，即将一定量土壤按一定比例加到农药溶液中振荡，在该方法中水土比对测定结果的准确性有很大的影响，不同水土比的腐殖酸和华家池土壤对阿维菌素的吸附明显不同，结果如图2和表4(下页)所示。表3 阿维菌素吸附系数与土壤性质间的相关性Table 3 Correlation between adsorption coefficien

10、t of abamectin and properties of soil土壤性质相关方程（YAXB）相关系数（r）有机质含量Y0.4399 X25.7670.9643pHY0.9744 X29.0690.2272阳离子交换量Y0.3473 X41.2480.6046从上述图表可以看出：降低水土比可以增加阿维菌素在腐殖酸中的吸附，这可能是由于溶液体积的增加有利于吸附剂的分散，使吸附剂表面的活性点增加所致；水土比对阿维菌素在土壤中的吸附也有类似的影响，但其影响不如腐殖酸那样明显。3 结论（1）阿维菌素在四种土壤中的吸附等温线均为直线，说明阿维菌素的吸附可能与其在土壤有机质中的分配作用有关。（2）

11、将阿维菌素的吸附系数与土壤理化性质进行相关性分析，发现吸附只与有机质含量密切相关，表明影响吸附的主要因素是土壤有机质含量。（3）阿维菌素有机质吸附常数平均值为2369.185，吸附自由能为17.2520.59 kJmol-1，降低水土比可以增加阿维菌素在腐殖酸和土壤中的吸附。参考文献：表4 不同水土比时阿维菌素吸附的Freundlich方程参数Table 4 Adsorption parameters of Freundlich equation of abamectin at different solution/soil ratio水土质量比吸附系数（Kf）1/n腐殖酸12037.642.

12、63351100380.011.0572华家池土1515.470.996211041.461.04371 李克斌, 刘惠君, 马 云, 等. 不同类型表面活性剂在土壤上的吸附特征比较研究J. 应用生态学报, 2004, 15(11): 20672071.LI Kebin, LIU Huijun, MA Yun, et al. Adsorption characteristics of three types of surfactants in soilsJ. Chinese Journal of Applied Ecology, 2004, 15(11): 20672071.2 何耀武, 区自

13、清, 孙铁珩. 多环芳烃类化合物在土壤上的吸附J. 应用生态学报, 1995, 6(4): 423427.HE Yaowu, OU Ziqing, SUN Tieheng. Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons on soilsJ. Chinese Journal of Applied Ecology, 1995, 6(4): 423427.3 王琪全, 刘维屏. 乙草胺和异丙甲草胺在土壤中吸附的研究J. 土壤学报, 2000, 37(1): 95101.WANG Qiquan, LIU Weiping. Adsorption of Ac

14、etochlor and Metolachlor on soilsJ. Acta Pedologica Sinica, 2000, 37(1): 95101. 图2 不同水土比时阿维菌素的吸附等温线Fig. 2 Adsorption isotherms of abamectin at different solution/soil ratio4 BULL D L. Fate of Avermectins B1a in soil and plantsJ. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1984, 32: 94102.5 CHUKWUDEB

15、E A C. Uptake of Emamectin Benzoate residues from soil by rotational cropsJ. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1996, 44: 40154021.6 WRATTEN S D. Environmental assessment of veterinary products with particular reference to the AvermectinsJ. Pesticide Outlook, 1995, 6(2): 2024.7 AMECHI C. Me

16、tabolic fate of Emamectin Benzoate in soilJ. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1997, 45: 41374146.8 鲁如绅. 土壤农业化学分析方法M. 北京: 中国农业科技出版社, 1999.LU Rushen. Analytical Method of Soil Agricultural ChemistryM. Beijing: Agricultural Science and Technology of China Press, 1999.9 CHIOU C T, PORTER P E,

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18、rbicide Imazethapyr in soil-water environmentJ. China Environmental Science, 1998, 18(5): 476480.11 杨克武, 安凤春, 莫汉宏. 单甲脒在土壤中的吸附J. 环境化学, 1995, 14(5): 431435.YANG Kewu, AN Fengchun, MO Hanhong. Adsorption of N-(2,4- dimethylphenyl)-N- methylformamidine in soilJ. Environmental Chemistry, 1995, 14(5): 431

19、435.Study on the adsorption of abamectin in soilsZHANG Wei, LIN Kuangfei, CAI Lankun, HAN Xiaobo, LI HaifangResource and Environmental Engineering Institute, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, ChinaAbstract: The adsorption of abamectin in soils was studied with Freundlich equation. The results showed that the adsorption isotherms for abamecti