土壤中影响林丹残留的理化性质

土壤中影响林丹残留的理化性质

不同土壤中林丹（i-6.66）的保留期、小麦对林丹的吸收率和植物中林丹的保留率存在显著差异。为了阐明影响林丹残余和小麦吸收的主要物理和化学性质，采用14c-6.06（14c-林丹）的相位跟踪法，对土壤进行了物理和化学性质分析，并进行了温室栽培残留试验。研究了影响土壤中林丹吸附量的主要物理和化学性质。林丹土壤中的吸附性，以及小麦对林丹的吸收关系，以及林丹土壤中的吸附性与土壤中残留率之间的关系。从而能找到一个科学的简便方法来预测不同土壤施用林丹后,在土壤和小麦中的残留水平,为对林丹在土壤和小麦中残留的预期评价和提出安全合理使用措施,提供科学依据。一、试验材料和方法1.试验材料(1)rpration供应14C—林丹为14C全标记γ-六六六.由美国NewEnglandCorporation供应。比强为47mCi/mM。使用前,加非放射性的纯γ-六六六为载体,稀释成3μCi/mg(即每微克含14C一林丹6600dpm),并配成强度为1μCi/ml、浓度为0.333mg/ml的丙酮溶液。(2)小麦田土壤理化性质的变化试验土壤来自美国俄勒冈州各地有代表性的小麦田土壤,共八种。试验前经过捣碎、过筛(2mm筛孔),除去砾石和有机体残屑,并经土壤的理化性质分析测定。结果列于表1.(3)土壤塑料安装试验小麦采用“Stenphens”品种。栽培试验前,浸种、催芽,露白后播种到塑料培养杯中。每杯装混有14C—林丹的土壤20g(放射性总强度为0.33μCi左右,相当含14C—林丹5ppm)。每杯栽种生长一致的小麦4株.在温室中生长培育,定期添加水分,保持土壤一定湿度。2.测试方法(1)c一林丹土壤悬浮液强度测量i每种供试土壤各称取5份,每份20g置于试管中,加蒸馏水10ml,并引入不同等级放射性强度的14C—林丹(最高为0.032—0.035μCi,以后依次将强度递减为1/2、1/4、1/8和1/16)。在振荡器上,将这些含有不同强度的14C一林丹土壤悬浮液振荡24小时,使土壤与14C一林丹充分接触、吸附,平衡后,离心、吸取上清液0.2ml,应用放射性液体闪烁计数仪进行测量。分别记录振荡(吸附)前后溶液中14C—林丹的放射性强度,然后计算出土壤对14C—林丹的吸附率(%)。以上试验在两种不同温度条件下(21℃和4℃)进行,以比较温度对吸附率的影响。(2)小麦茎叶中丙酮不溶性的测量将含有一定量14C—林丹土壤中生长的小麦,在温室中培育到20天时(株高20—25cm),分别进行采样,将小麦植株的地上部(茎叶)和地下部(根系)分别称重,然后将小麦茎叶剪碎,放在速氏(Soxhlet)抽提器中,用丙酮抽提4小时,即得含有14C—林丹及其丙酮可溶性代谢物的提取液。用空气流在室温条件下蒸发溶剂,浓缩至一定体积(根据放射性残留物的浓度而定容积),吸取0.1ml浓缩液,应用液体闪烁计数仪测量,经过数据校正,即得小麦地上部(茎叶)中丙酮可溶性的14C—林丹残留物强度。再将丙酮抽提后的小麦茎叶残渣剪碎、风干、称重.称取干样100mg,用无窗GM计数管的定标器进行测量,经过数据校正,即得小麦地上部(茎叶)中丙酮不溶性的14C—林丹残留物的强度。将小麦地下部(根系)用清水冲洗,除去粘连的放射性土壤,称出鲜重。在室温下风干24小时,剪碎并称干重.称取根系干粉100mg(如不足100mg,则全部铺样),用无窗GM计数管的定标器进行测量,经过数据校正,即得小麦地下部(根系)中14C—林丹的总残留物强度。二、试验结果与讨论1.温度和温度对14c—不同土壤对14C—林丹的吸附量和吸附率将8种土壤分别放在5种不同浓度的14C—林丹溶液中,进行土壤对14C—林丹吸附量和吸附率的测定。其结果列于表2。从表2的试验结果表明:(1)不同土壤对14C—林丹的吸附能力差异很大.在21℃时,吸附率最高可达94.73%(土壤Ⅳ—3);最低为33.68%(土壤Ⅶ—4)。这说明土壤的性质对14C—林丹的吸附能力影响很大.但是,同一种土壤在不同浓度的14C—林丹溶液中的吸附率则比较接近。从土壤吸附14C—林丹后(平衡后),14C—林丹在土壤和水中的放射性强度比率上(A土/A水值)也可反映出来。因此,试验表明在一定14C—林丹的浓度范围里,14C—林丹的浓度对吸附率影响不大。各种土壤测定所得的吸附前溶液中14C—林丹浓度(μg/ml)——y值,与吸附后土壤对14C—林丹的吸附量(μg/g)——x值之间呈显著的相关性.根据数理统计求出各种土壤的直线回归方程式y=a+bx和相关系数(γ值)如下:(2)为了观察不同温度条件下,温度对土壤吸附14C—林丹的影响,将各种土壤样品在低温(4℃)环境条件下进行吸附性试验。试验结果列于表3.表3的试验结果表明:在低温条件下,各种土壤对14C—林丹的吸附率均较其在21℃时略为增高。但是,这八种土壤对14C—林丹吸附率的大小顺序保持不变。这说明,温度对土壤吸附14C—林丹的能力略有影响,但影响不是很大。环境温度下降时,略能提高土壤对14C—林丹的吸附能力。(3)再将各种土壤对14C—林丹的吸附率(或吸附后A土/A水值)与各种土壤某些理化性质进行比较,可以发现土壤对14C一林丹的吸附率与土壤中有机质含量、可萃取性铝含量和pH值等关系比较密切(见表1、2)。凡是一般土壤中有机质和可萃取性铝的含量高者,土壤酸性强的,则其吸附率较高。反之,则较低。2.小麦植株对14c—小麦对土壤中14C—林丹的吸收率及其在植株中的残留量将生长在不同土壤(8种,均含14C一林丹5ppm)上的小麦,经过20天的培育后,分别测定小麦植株——地上部(茎、叶)和地下部(根系)中14C—林丹残留物.茎叶中14C—林丹的残留物分为丙酮可溶性残留物(经放射性薄层分析、鉴定,主要为14C—林丹母体)和丙酮不可溶性残留物(主要为结合在植物组织中14C—林丹的难溶性轭合物)。试验测定结果见表4。以上试验结果表明:不同土壤中(它们所含14C—林丹的量基本相同)生长的小麦,植株中14C—林丹总残留物的含量有很大差异。在小麦地上部(茎叶)中,高的可达7.32ppm(土壤Ⅶ),低的仅为1.62ppm(土壤Ⅳ)。相差4.5倍;在小麦地下部(根系)中,高的可达30.37ppm(土壤Ⅶ),低的仅为4.62ppm(土壤Ⅳ)。相差6.5倍。在小麦茎叶中主要为丙酮可溶性14C—林丹残留物。其含量基本上与14C—林丹的总残留物含量相应。但是,丙酮不溶性14C—林丹残留物的含量在各种小麦中都比较接近。一般来说,凡是土壤对14C—林丹吸附能力比较高的,则其栽培小麦植株中14C—林丹的残留量就比较低.上述8种土壤中14C—林丹的A土/A水值与小麦对土壤中14C—林丹的吸收率之间,呈显著的相关性。若x为土壤中14C—林丹的A土/A水值,y为小麦对土壤中14C—林丹的吸收率,则其回归方程式为:y=3.502—0.243x,相关系数γ=0.900。由于各种土壤对14C—林丹的A土/A水值又与土壤的酸度(pH值)、有机质和可萃取性铝的含量关系密切,所以在一般酸度高的、有机质和可萃取性铝含量高的土壤中栽培小麦,它对土壤中14C—林丹的吸收率就比较低。因此,在植株中14C—林丹总残留物的含量也比较低,互相呈负相关性。3.14C—林丹在土壤中的残留量和残存率将栽培小麦的8种土壤,经过20天后,测定土壤中14C—林丹的丙酮可溶性残留物和丙酮不溶性残留物,并计算其在土壤中的残存率,其结果列于表5。以上试验结果表明:各种土壤间14C—林丹的总残留物含量的差异程度不如小麦植株间大。土壤中最高为2.67ppm(土壤Ⅲ),最低为1.37ppm(土壤Ⅶ),仅一倍左右.14C—林丹总残留物中丙酮可溶性残留物和丙酮不溶性残留物的含量差异也不大.比较各种土壤中14C—林丹的残存率(20天),表明其与土壤对14C—林丹的吸附率有密切关系,二者呈正相关。若x为土壤对14C—林丹的吸附率(%,21℃),y为14C—林丹在土壤中的残存率(%,20天),则其回归方程式为:y=4.501+0.487x,相关系数γ=0.8182。由于各种土壤对14C—林丹的吸附率与土壤的酸度、有机质和可萃取性铝的含量关系密切,所以一般酸度高的、有机质含量和可萃取性铝含量高的土壤,则14C—林丹在土壤中的残留量和残存率也高。三、不同土壤对14c—初步结论通过以上试验结果可以表明:1.不同土壤对14C—林丹的吸附能力有很大差异。随着土壤溶液中14C—林丹浓度(μg/ml)的增加,土壤吸附14C—林丹的数量也相应增加,呈正相关的线性关系.所以土壤吸附14C—林丹后的A土/A水值和吸附率与14C—林丹浓度关系不大。但环境温度条件变化,则对吸附率略有影响.降低温度(21℃→4℃),使土壤对14C—林丹的吸附率略有增高。2.土壤的酸性、有机质含量和可萃取性铝含量等理化性质对土壤吸附14C—林丹的能力影响较大。从土壤吸附14C—林丹后的A土/A水值、吸附量和吸附率等均可反映出来。凡是土壤酸性高的以及有机质和可萃取性铝含量高的土壤,其对14C—林丹的吸附能力也大,呈正相关性.如果将各种土壤吸附14C—林丹后的A土/A水值(21℃)——x与土壤中有机质含量(%)y或可萃取性铝含量(%)——y1作出直线回归方程式,则分别为:y=3.90+0.29x或y1=3.73+0.51x。3.不同土壤上生长小麦植株中14C—林丹残留物含量差异很大.在茎叶中高的可达7.32ppm,低的可达1.62ppm。但是小麦植株中14C—林丹残留量的高低,与小麦植株对土壤中14C—林丹的吸收率和土壤对14C—林丹的吸附能力有密切关系。如土壤吸附14C—林丹后的A土/A水值与小麦植株对土壤中14C—林丹的吸收率互呈显著的相关性。若x为土壤吸附14C—林丹后的A土/A水值,y1为小麦对土壤中14C—林丹的吸收率,则其回归方程式为:y=3.502+0.024x,相关系数γ=0.9001。由于各种土壤的A土/A水值与土壤中有机质含量和可萃取性铝含量关系密切,所以一般酸性高、有机质含量和可萃取性铝含量高的土壤,对14C—林丹的吸附能力也大,而其栽培小麦对土壤中14C—林丹的吸收率则较低。因此,在小麦植株中14C—林丹的残留量也较低。4.在不同土壤中14C—林丹的残存率也与土壤对14C—林丹的吸附能力有密切关系,二者呈正相关。若x为土壤对14C—林丹的吸附率(21℃),y为14C—林丹在土壤中的残存率(%,20天),则其回归方程式为:y=4.501+0.487x,γ=0.8182。由于各种土壤对14C—林丹的吸附率与土壤的酸性、有机质和可萃取性铝的含量关系密切,所以一般土壤酸性高、有机质含量和可萃取性铝含量高的,14C—林丹在土壤中的残存率也高,呈正相关性。5.由于土壤的某些理化性质(酸性、有机质含量和可萃取性铝含量等)与土壤对14C—林丹的吸附能力