环境工程毕业论文-不同施肥处理对土壤中氰氟草酯的影响

XXXIII引言据调查显示，我国的农产品对农药的使用量每年至少增产7%左右。作为发展中的农业大国以及全球范围内的第二农药生产大国，可以说我国的现代化农业发展离不开农药，而农药也是防治病虫害最有力的武器。为了有效提高生产效率，我国对农药的使用和处理也是更加趋向于可持续化和科学化。虽然农药的多样化研究推动了现代化农业的发展进程，但随之也造成了一系列的生态环境污染问题和对生物体健康产生危害的问题，而且由于农药不是直接由生态系统生成的，它的加入会直接导致原来的生态结构发生崩坏，从而造成生态环境污染严重。此外，作为生物链最高级的人类，其体内残留的农药也会由于食物链越积越多，虽然短时间可能无明显危害，但长时间也会渐渐拖垮人的身体，严重者可能致死。通过谢文军等的研究表明,施肥能够影响土壤中农药的降解转化,建立科学的施肥模式,可以加快农药降解。所以规范农药使用的施肥标准，可以最大程度有效减少农药残留问题，这是亟待解决的问题。材料与方法供试土壤和肥料供试土壤种类实验土壤采用砂姜黑土，主要采用五点行进行采样，取它的表层0-20cm的耕作层土壤。首先剔除土壤中杂草和石块，然后让它自然风干，再将风干后的土壤用锤子粉碎和研磨，再用2mm筛将其过筛，将其分成72份，用相同大小的花盆装好，保证它们的高度一致，以达到使土壤面积一致的目的。具体的砂姜黑土相关数据如下表2-1所示：表STYLEREF1\s2-SEQ表\*ARABIC\s11砂姜黑土基本理化性质有机质（g/kg）pH阳离子交换量（cmol/kg）全氮（%）有效磷（mg/kg）速效钾（mg/kg）砂粒含量（%）粉粒含量（%）粘粒含量（%）32.57.9217.40.17415.82602197肥料种类实验主要使用的肥料包括有机肥和无机肥。有机肥主要来源于富民生物有机肥有限公司，其中有机质含量为62%，氮、磷、钾的总含量不小于5%；无机肥（复合肥）主要来源于史丹利农业集团股份有限公司，氮（N）、磷(P2O5)、钾(K2O)都不小于5%。土壤施肥含量主要根据实验花盆的直径确定：直径在8～12cm,每盆用肥量约为1g;直径在18～22cm,每盆用肥量约为2g;直径在28～32cm,每盆用肥量约为4g。实验设计将72份土样分成两份，再分别各分为九组，每组三个平行样，一个空白样。其中每组花盆称取相同深度的土样于封闭的塑料瓶中，通过生化培养箱（上海一恒科学仪器有限公司）模拟自然条件下的盆栽土样条件，总共72小组。第一份每组喷洒5mg/L配置好的氰氟草酯农药，第二份每组喷洒10mg/L配置好的氰氟草酯农药，空白样不喷洒农药。分别对两份不同氰氟草酯浓度的土样按照实验要求添加蒸馏水、农药和肥料，再将处理好的塑料瓶放入10℃、25℃、40℃的生化培养箱（12h光照，12h黑暗）中备用。具体要求如下：第一组保证含水量为10%，施加无机肥，温度为10℃;第二组保证含水量为10%，施加有机肥，温度为25℃;第三组保证含水量为10%，不施肥，温度为40℃;第四组保证含水量为20%，施加无机肥，温度为25℃;第五组保证含水量为20%，施加有机肥，温度为40℃;第六组保证含水量为20%，不施肥，温度为10℃;第七组保证含水量为30%，施加无机肥，温度为40℃;第八组保证含水量为30%，施加有机肥，温度为10℃;第九组保证含水量为30%，不施肥，温度为25℃。将含水量设为编号A；肥料种类设为编号B；温度设为编号C。具体编号数据如下表2-2。分别各取7天的土样，将处理好的土样通过甲醇（色谱纯）提取，用液相色谱仪测得对应的峰面积进行分析，由氰氟草酯的标准曲线计算得残留浓度，再通过残留消解率和半衰期分析不同施肥处理对土壤中氰氟草酯含量的影响，最终得出结论。表STYLEREF1\s2-SEQ表\*ARABIC\s12实验的分组设计因素编号ABC组号含水率（10%）肥料温度（℃）1A1B1C110IF102A1B2C210OR253A1B3C310NO404A2B1C220IF255A2B2C320OR406A2B3C120NO107A3B1C330IF408A3B2C130OR109A3B1C230NO25土壤中氰氟草酯的消解动态试验氰氟草酯标准溶液配置用AL104万分之一电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）称取纯度为95%的氰氟草酯原样（国家农药质量监督检验中心），将其加入50ml的容量瓶中，用甲醇（色谱纯，合肥美丰化工仪器有限公司）定容配置成1000mg/L的溶液。再用甲醇（色谱纯）将其分别稀释成0.5、1、2、5、10、20mg/L的氰氟草酯标准液于进样瓶中，放入冰箱备用。液相色谱使用条件主要使用岛津LC-20AT型高效液相色谱仪配SPD-M20A检测器（日本岛津公司）；色谱柱：ZORBAXEclipseXDB80AC18（4.6×250mm×5μm，美国Agilent公司）；柱温：30℃；流动相：甲醇/千分之五乙酸(V/V，80/20)；流速：1mL/min；检测波长：248nm；进样体积：20μL。氰氟草酯标准曲线的绘制将放置0.5、1、2、5、10、20mg/L的标准液的进样瓶用高效液相色谱仪在甲醇/千分之五乙酸(V/V，80/20)，流速为1mL/min，检测波长为248nm，进样体积为20μL的条件下，获得每个浓度的峰面积。再以标准样品的浓度（mg/L）为横坐标，所得的峰面积(mAU)为纵坐标，绘制标准曲线，得相应的线性回归方程。结果显示，标准浓度与峰面积在4.66范围内关系良好，其线性回归方程为，相关系数为0.9985，达到实验要求。图STYLEREF1\s2-SEQ图\*ARABIC\s11氰氟草酯标准曲线的绘制土壤中氰氟草酯的测定连续7天用YP1002N千分之一电子天平在塑料瓶中分别取0.5～10g的土样于封口袋中，用马克笔对其进行编号。具体编号如下表2-2。取完土的塑料瓶依旧放入生化培养箱（12h光照，12h黑暗）中封闭处理备用。再用YP1002N千分之一电子天平各取0.5g的土样于离心管中，剩余土样放入电冰柜中备用。用移液枪（500mL）取甲醇（色谱纯）于离心管中将土样稀释。再将处理好的土样分批放入H-Y-A型往复式大型摇床以180r/min的速度进行震荡，45min后，分批将离心管放入L3-5K台式低速离心机中对土样进行离心，5min后，取土样上清液，用SCAA-104有机相针式滤器（带滤膜，尼龙，13mm,0.22μm）配加过滤针管对土样上清液过滤到进样瓶中，放入冰箱（4℃）中备用。再对上述步骤连续7天得到的过滤液用在甲醇/千分之五乙酸(V/V，80/20)，流速为1mL/min，检测波长为248nm，进样体积为20μL条件下的液相色谱仪测得相应的峰面积。对相应的峰面积通过2.2.3得到的标准曲线求得对应的氰氟草酯残留浓度，再通过计算氰氟草酯的消解率和半衰期分析得出结论。实验结果与讨论加标回收实验结果由于农药的加标回收率在80%～120%之内代表实验结果准确，而实验所得的加标回收率在90%～106%之间，这说明利用甲醇（色谱纯）提取土壤中的氰氟草酯，再用高效液相色谱法测得土壤中氰氟草酯的残留量的实验过程符合农药残留检测标准，且实验结果也具有准确性。即研究不同施肥处理对土壤中氰氟草酯的影响的具体实验方案是可行的。具体数据由表3-1所示：表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s11土壤中氰氟草酯的加标回收率提取物浓度（mg/L）平均浓度（mg/L）相对标准偏差加标回收率甲醇5.34.90.08106%106%92%90%5.34.64.5在添加浓度为5mg/L时，土壤中氰氟草酯对温度、湿度、和肥料的动态响应当氰氟草酯浓度为5mg/L、温度为10℃时，含水量为30%、施加有机肥的土壤中的氰氟草酯消解最快，在第4天就全部消解；含水量为10%，施加无机肥的土壤中的氰氟草酯消解最慢，在第7天全部消解；含水量为20%，不施肥的土壤中的氰氟草酯消解适中，在第6天全部消解。三者的半衰期分别为0.66d、0.96d、0.78d。即说明在本次实验中，当氰氟草酯浓度为5mg/L、温度为10℃时，土壤含水量为30%，施加有机肥，土壤中氰氟草酯的含量消解越快。表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s12氰氟草酯浓度5mg/L、温度10℃、不同施肥条件下氰氟草酯残留浓度和消除率时间编号平均浓度相对标准偏差（浓度）消除率相对标准偏差（消除率）第一天A1B1C11.460.0170.82%0.01A2B3C11.490.0170.11%0.01A3B2C11.180.0176.37%0.01第二天A1B1C10.670.0286.61%0.02A2B3C10.520.0689.60%0.06A3B2C10.430.0491.49%0.04第三天A1B1C10.360.0292.85%0.02A2B3C10.290.0294.14%0.02A3B2C10.160.0196.82%0.01第四天A1B1C10.210.0295.85%0.02A2B3C10.180.0196.49%0.01A3B2C1N.D./100.00%0.00A1B1C10.060.0398.75%0.03第五天A2B3C10.040.0399.28%0.03A3B2C1N.D./100.00%0.00第六天A1B1C10.040.0399.13%0.03A2B3C1N.D./100.00%0.00A3B2C1N.D./100.00%0.00第七天A1B1C1N.D./100.00%0.00A2B3C1N.D./100.00%0.00A3B2C1N.D./100.00%0.00图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s11氰氟草酯浓度5mg/L、温度10℃、不同施肥条件下氰氟草酯消除率动态响应表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s13氰氟草酯浓度5mg/L、温度10℃、不同施肥条件下的消解动态方程及半衰期编号消解动态方程相关系数半衰期A1B1C1C=2.9850.96A2B3C1C=3.6300.78A3B2C1C=3.3640.66当氰氟草酯浓度为5mg/L、温度为25℃时，含水量为20%、施加无机肥的土壤中的氰氟草酯消解最快，在第4天就全部消解；含水量为10%，施加有机肥的土壤中的氰氟草酯消解最慢，在第7天全部消解；含水量为30%，不施肥的土壤中的氰氟草酯消解适中，在第5天全部消解。三者的半衰期分别为0.29d、0.23d、0.96d。即说明在本次实验中，当氰氟草酯浓度为5mg/L、温度为25℃时，土壤含水量为20%，施加无机肥，土壤中氰氟草酯的含量消解越快。表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s14氰氟草酯浓度5mg/L、温度25℃、不同施肥条件下氰氟草酯残留浓度时间编号平均浓度相对标准偏差（浓度）消除率相对标准偏差（消除率）第一天A1B2C21.950.0161.00%0.01A2B1C21.420.0271.70%0.02A3B3C21.460.0170.89%0.01第二天A1B2C20.100.0397.93%0.03A2B1C20.120.0397.58%0.03A3B3C20.480.0390.38%0.03第三天A1B2C20.060.0298.75%0.02A2B1C20.040.0399.28%0.03A3B3C20.240.0395.11%0.03第四天A1B2C20.030.0099.42%0.00A2B1C20.000.01100.00%0.01A3B3C20.070.0098.69%0.00第五天A1B2C2N.D./100.00%0.00A2B1C2N.D./100.00%0.00A3B3C20.030.0099.42%0.00第六天A1B2C2N.D./100.00%0.00A2B1C2N.D./100.00%0.00A3B3C2N.D./100.00%0.00第七天A1B2C2N.D./100.00%0.00A2B1C2N.D./100.00%0.00A3B3C2N.D./100.00%0.00图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s12氰氟草酯浓度5mg/L、温度25℃、不同施肥条件下氰氟草酯消除率动态响应表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s15氰氟草酯浓度5mg/L、温度25℃、不同施肥条件下的消解动态方程及半衰期编号消解动态方程相关系数半衰期A1B2C2C=35.8090.23A2B1C2C=16.1150.29A3B3C2C=2.9850.96注：A1B2C2：氰氟草酯浓度为5mg/L，含水量为10%，施加有机肥，温度为25℃；A2B1C2：氰氟草酯浓度为5mg/L，含水量为20%，施加无机肥，温度为25℃；A3B3C2：氰氟草酯浓度为5mg/L，含水量为30%，不施肥，温度为25℃。当氰氟草酯浓度为5mg/L、温度为40℃时，含水量为10%、不施肥的土壤中的氰氟草酯消解最快，在第2天就全部消解；含水量为30%，施加无机肥的土壤中的氰氟草酯消解最慢，在第4天全部消解；含水量为20%，施加有机肥的土壤中的氰氟草酯消解适中，在第3天全部消解，但三者消解率差别不大。三者的半衰期分别为0.49d、0.78d、0.77d。即说明在本次实验中，当氰氟草酯浓度为5mg/L、温度为40℃时，含水量越低（10%），不施肥，土壤中氰氟草酯的含量消解越快。表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s16氰氟草酯浓度5mg/L、温度40℃、不同施肥条件下氰氟草酯残留浓度时间编号平均浓度相对标准偏差（浓度）消除率相对标准偏差（消除率）第一天A1B3C30.110.0397.82%0.03A2B2C30.470.0690.59%0.06A3B1C30.160.0396.84%0.03第二天A1B3C3N.D./100.00%0.00A2B2C30.240.0995.20%0.09A3B1C30.100.0298.02%0.02第三天A1B3C3N.D./100.00%0.00A2B2C30.050.0399.28%0.03A3B1C3N.D./100.00%0.00第四天A1B3C3N.D./100.00%0.00A2B2C3N.D./100.00%0.00A3B1C3N.D./100.00%0.00第五天A1B3C3N.D./100.00%0.00A2B2C3N.D./100.00%0.00A3B1C3N.D./100.00%0.00第六天A1B3C3N.D./100.00%0.00A2B2C3N.D./100.00%0.00A3B1C3N.D./100.00%0.00第七天A1B3C3N.D./100.00%0.00A2B2C3N.D./100.00%0.00A3B1C3N.D./100.00%0.00图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s13氰氟草酯浓度5mg/L、温度40℃、不同施肥条件下氰氟草酯消除率动态响应表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s17氰氟草酯浓度5mg/L、温度40℃、不同施肥条件下的消解动态方程及半衰期编号消解动态方程相关系数半衰期A1B3C3C=0.4580.49A2B2C3C=1.1820.77A3B1C3C=0.4050.78在添加浓度为10mg/L时，土壤中氰氟草酯对温度、湿度、和肥料的动态响应当氰氟草酯浓度为10mg/L、温度为10℃时，含水量为30%、施加有机肥的土壤中的氰氟草酯消解最快，在第4天就全部消解；含水量为10%，施加无机肥的土壤中的氰氟草酯消解最慢，在第7天全部消解；含水量为20%，不施肥的土壤中的氰氟草酯消解适中，在第6天全部消解。三者的半衰期分别为0.77d、1.1d、1d。即说明在本次实验中，当氰氟草酯浓度为10mg/L、温度为10℃时，土壤含水量为30%，施加有机肥，土壤中氰氟草酯的含量消解越快。表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s18氰氟草酯浓度10mg/L、温度10℃、不同施肥条件下氰氟草酯残留浓度时间编号平均浓度相对标准偏差（浓度）消除率相对标准偏差（消除率）第一天A1B1C11.990.0160.12%0.01A2B3C12.080.0258.40%0.02A3B2C11.490.0170.18%0.01第二天A1B1C11.170.0376.53%0.03A2B3C11.210.0375.78%0.03A3B2C10.600.0388.06%0.03第三天A1B1C10.570.0288.62%0.02A2B3C10.610.0387.87%0.03A3B2C10.330.0393.33%0.03第四天A1B1C10.290.0194.14%0.00A2B3C10.220.0195.70%0.01A3B2C1N.D./100.00%0.00第五天A1B1C10.110.0197.80%0.01A2B3C1N.D./100.00%0.00A3B2C1N.D./100.00%0.00第六天A1B1C1N.D./100.00%0.00A2B3C1N.D./100.00%0.00A3B2C1N.D./100.00%0.00第七天A1B1C1N.D./100.00%0.00A2B3C1N.D./100.00%0.00A3B2C1N.D./100.00%0.00图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s14氰氟草酯浓度10mg/L、温度10℃、不同施肥条件下氰氟草酯消除率动态响应表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s19氰氟草酯浓度10mg/L、温度10℃、不同施肥条件下的消解动态方程及半衰期编号消解动态方程相关系数半衰期A1B1C1C=3.8141.1A2B3C1C=4.1521.0A3B2C1C=3.6830.77当氰氟草酯浓度为10mg/L、温度为25℃时，含水量为20%、施加无机肥的土壤中的氰氟草酯消解最快，在第3天就全部消解；含水量为10%，施加有机肥的土壤中的氰氟草酯消解最慢，在第7天全部消解；含水量为30%，不施肥的土壤中的氰氟草酯消解适中，在第4天全部消解。三者的半衰期分别为0.39d、1.1d、0.39d。即说明在本次实验中，当氰氟草酯浓度为10mg/L、温度为25℃时，土壤含水量为20%，施加无机肥，土壤中氰氟草酯的含量消解越快。表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s110氰氟草酯浓度10mg/L、温度25℃、不同施肥条件下氰氟草酯残留浓度时间编号平均浓度相对标准偏差（浓度）消除率相对标准偏差（消除率）第一天A1B2C24.220.0115.69%0.01A2B1C24.860.002.90%0.00A3B3C24.830.013.43%0.01第二天A1B2C22.280.0154.33%0.01A2B1C20.880.0182.48%0.01A3B3C20.640.0387.27%0.03第三天A1B2C21.390.0172.13%0.01A2B1C2N.D./100.00%0.00A3B3C20.620.0287.69%0.02第四天A1B2C20.640.0187.22%0.01A2B1C2N.D./100.00%0.00A3B3C2N.D./100.00%0.00第五天A1B2C2N.D./100.00%0.00A2B1C2N.D./100.00%0.00A3B3C2N.D./100.00%0.00第六天A1B2C20.040.0399.13%0.03A2B1C2N.D./100.00%0.00A3B3C2N.D./100.00%0.00第七天A1B2C2N.D./100.00%0.00A2B1C2N.D./100.00%0.00A3B3C2N.D./100.00%0.00图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s15氰氟草酯浓度10mg/L、温度25℃、不同施肥条件下氰氟草酯消除率动态响应表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s111氰氟草酯浓度10mg/L、温度25℃、不同施肥条件下的消解动态方程及半衰期编号消解动态方程相关系数半衰期A1B2C2C=8.0001.1A2B1C2C=28.520.39A3B3C2C=29.000.39当氰氟草酯浓度为10mg/L、温度为40℃时，含水量为20%、施加有机肥的土壤中的氰氟草酯消解最快，在第3天就全部消解；其余两个均在第4天全部消解。三者的半衰期分别为0.77d、1.1d、0.78d。即说明在本次实验中，当氰氟草酯浓度为10mg/L、温度为40℃时，土壤含水量为20%，施加有机肥，土壤中氰氟草酯的含量消解越快。表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s112氰氟草酯浓度10mg/L、温度40℃、不同施肥条件下氰氟草酯残留浓度时间编号残留浓度相对标准偏差(浓度)消除率相对标准偏差（消除率）第一天A1B3C30.110.0397.82%0.03A2B2C30.470.0690.59%0.06A3B1C30.160.0396.84%0.03第二天A1B3C3N.D./100%0.00A2B2C30.240.0995.20%0.09A3B1C30.100.0298.02%0.02第三天A1B3C3N.D./100%0.00A2B2C30.050.0399.28%0.03A3B1C3N.D./100%0.09第四天A1B3C3N.D./100%0.02A2B2C3N.D./100%0.00A3B1C3N.D./100%0.03第五天A1B3C3N.D./100%0.00A2B2C3N.D./100%0.00A3B1C3N.D./100%0.00第六天A1B3C3N.D./100%0.00A2B2C3N.D./100%0.00A3B1C3N.D./100%0.00第七天A1B3C3N.D./100%0.00A2B2C3N.D./100%0.00A3B1C3N.D./100%0.00图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s16氰氟草酯浓度10mg/L、温度40℃、不同施肥条件下氰氟草酯消除率动态响应表STYLEREF1\s3-SEQ表\*ARABIC\s113氰氟草酯浓度10mg/L、温度40℃、不同施肥条件下的消解动态方程及半衰期编号消解动态方程相关系数半衰期A1B3C3C=0.4581.1A2B2C3C=1.1820.77A3B1C3C=0.4050.78土壤中氰氟草酯含量与土壤中不同因素之间的关系对比不同施肥处理下的数据，可以发现七天内土壤中的氰氟草酯都能完全消解，而且土壤中施加肥料的种类影响土壤中氰氟草酯的消解：无机肥可以促进氰氟草酯的消解，而有机肥会一定程度上抑制氰氟草酯的消解。在不同的含水量、温度和氰氟草酯浓度影响下