土壤吸附和降解除草剂Halosulfuron-methyl在印度

文摘

Halosulfuron-methyl是一种新的、低利率、磺酰脲类除草剂,被提拔为年度阔叶和gramineal杂草控制;然而,缺乏其行为的信息发表在土壤。Halosulfuron-methyl的吸附和降解四个土壤测量使用一批平衡技术。土壤吸附系数Kf,土壤有机碳吸附系数Koc和除草剂降解DT50描述环境的基本参数用于除草剂的命运。结果表明,弗伦德里希方程拟合吸附,和Frendlich恒定值(Kf)从1.1到-6.1不等。土壤有机碳系数Koc从105 - 173不等。土壤pH值、有机质(OM)和粘粒含量是影响其吸附的主要因素。吸附与pH值6.0 - -8.0负相关而与OM和粘土含量呈正相关。持久性的Halosulfuron-methyl所有4种土壤上进行显示了DT50在8.1到10.9天。吸附系数(Koc)和半衰期(DT50)是由结合Koc的值和DT50,土壤和残留的流动Halosulfuron-methyl计算使用格斯(地下水普遍得分)方程。 The GUS values were found to be less than 1.9 in all the types of soils studied.

关键字

吸附、降解,格斯,Halosulfuron-methyl

介绍

吸附是一个重要的过程决定的命运和分布除草剂在环境土壤和水,从而确定除草剂的数量可以达到的目标和退化的数量,通过土壤淋溶。持久性和吸附性能的化合物会根据物理、化学特性、纹理和土壤的有机碳含量。残留的降解isoproturon明显受到有机碳、土壤pH值,降解率变化基于土壤属性孵化15°C时(14]。酸性和碱性除草剂的降解是由于存在显著影响有机碳含量、pH值的影响基于退化模式(9]。Prosulfuron高度受到土壤的pH值的影响,并发现高度稳定的土壤中有基本的pH值(11]。酸性和碱性除草剂的吸附是由于土壤pH值的负面影响,积极和有机碳含量(8]。的吸附aminocyclopyrachlor被发现直接与土壤中的有机碳含量成正比(12]。吸附硫丹,Methiopyrsulfuron sulcotrione及其水解产品极大地影响了由于粘土含量和土壤的pH值在各种文献报道[10,3,7]。敌草隆的吸附15]和monosulfuron [17)被发现高较低土壤博士批十一13个类型的土壤中农药吸附研究表明,吸附系数是影响有机质、盐度、pH值、阳离子交换能力、土壤复杂的饱和度和土壤的粘粒含量,和上述参数基于复合自然也不同土壤pH值、有机质(OM)和粘粒含量是影响其吸附和解吸的主要因素(13]。的吸附和解吸Monosulfuron-ester与pH值4.0 - -8.0,而负面使相互与土壤有机质和粘土含量呈正相关4]。adsorption-desorption苯基脲除草剂,有机碳是影响尿素吸附的主要因素5]。carbofuron吸附能力明显高于土壤中的有机质高(1]。丁草胺的吸附/解吸,myclobutanil和chloropyrifos主要是由土壤有机质(OM)和辛醇/ water-partitioning系数内容(16]。阿特拉津,isoproturon和氟乐灵吸附相关的土壤有机质含量灭草松吸附是由土壤pH值而微不足道的影响尚在2,4 - d (2]。

从文献调查,观察到任何信息已经发表关于土壤Halosulfuron-methyl的命运。Halosulfuron-methyl是有选择性的,系统性的帖子出现除草剂用于控制年广泛的盥洗室杂草和nutsedge玉米、甘蔗和稻田。中使用的除草剂,稻田淹水条件下,可以通过淋溶和径流污染地下水。这项研究进行了评估的风险污染Halosulfuron-methyl水通过确定其吸附特性和耗散行为在不同的印度土壤具有不同的结构,物理和化学属性和关联浸出的影响因素,Halosulfuron-methyl退化和吸附。

材料和方法

Halosulfuron-methyl(纯度99.9%),参考分析标准是从Sigma-aldrich撅起的(美国)。高效液相色谱级乙腈,Ortho-phosphoric酸、氯化镁、氯化钾、氯化铵、磷酸二氢钾和氯化钙都GR年级从默克公司获得印度有限。蒸馏水被使用Milli-Q +净化装置(微孔,贝德福德,妈,美国)。

实验程序

土壤(0≤20厘米深度)是来自不同的州在印度的农田;没有以前的历史Halosulfuron-methyl除草剂的应用程序。收集到的不同类型的土壤已筛使用一个直径2毫米筛和分析根据标准协议来描述物理和化学性质。土壤质地是由使用国际吸管法、有机碳估计根据Walkley,和黑色和土壤pH值测量在1:2 (w / w)土壤/去离子水混合物。

土壤退化

实验室研究确定的命运Halosulfuron-methyl四个不同类型的土壤中收集到的位置:喀拉拉邦,卡纳塔克邦,旁遮普和安得拉邦。理化性质即pH、电导率、有机碳含量、阳离子交换容量和结构测定。采集土壤样本来自不同的州在印度是筛分2毫米筛和定量转移到瓶。土壤样品暴露在阳光下三分之一内容的持水能力,适应一段前三天的强化。驯化后,土样在0.1毫克/公斤Halosulfuron-methyl和强化暴露于阳光直射。在预先确定的时间间隔时,删除重复的土壤样本,提取残留物的决心。

提取过程

土壤提取混合使用了20毫升的乙腈:水(90/10 v / v)和下跌一段四个小时使用端对端机械振动器。暴跌溶剂层后用离心机分离,提取过程重复与另一个20毫升的提取溶剂。提取被汇集在一起,集中在氮气流在30°C。乙腈的残留物是用5毫升重组的高效液相色谱分析。

土壤吸附

批处理平衡技术被用来确定土壤吸附常数Halosulfuron-methyl在四种不同类型的土壤。初步研究确定土壤/解决方案比、吸附平衡时间,测试的吸附物质表面的测试容器和稳定的测试物质平衡过程。在实验开始之前,土壤样本被干燥消毒在烤箱105°C的6个小时。灭菌过程进行限制(防止Halosulfuron-methyl)的生物降解微生物降解,100毫升聚丙烯离心管充满了5 g的无菌土壤。一个整除每个5 10 CaCl 25 - 50毫升10毫米₂解决方案添加到每个瓶和平衡四个小时在室温下。测试船只,5、10、25 - 50毫升的5μg /毫升计量的解决方案是添加到土壤溶液比1:2,1:4,1:10 1:20,保存在一个水平在50 - 60瓶rpm。在预先确定的抽样场合(2、4、8、16和24小时),一式三份样品被量化的残留物。上述吸附过程后,5毫升的上层清液的解决方案被撤回,吸附量的计算。剩下的泥浆再次带到10毫升的5毫升0.01 CaCl₂产物,24小时。这些步骤被重复三次连续。初步结果的基础上,进行了吸附研究土壤溶液比1:2(5克土+ 5毫升0.01 CaCl₂+ 5毫升的各自的浓度Halosulfuron-methyl CaCl在0.01米₂)和化合物浓度是0.1,0.5,1.0,2.0和5.0μg /毫升,有平衡时间16小时和一式三份的土壤和每个样品浓度被用来确定吸附的研究。检查干扰在测试项目的解决方案与稳定,一个旋转土壤自由控制,一个静态土壤自由控制和标准自由控制同时进行了分析。所有瓶除了静态土壤自由控制跌落在一个旋转16小时在室温下50 - 60 RPM。瓶被移除的旋转和离心5分钟在大约2000 RPM冷却离心5 - 10°C。离心后,上清液过滤使用0.45μ聚四氟乙烯膜过滤和转移到液相色谱瓶进行分析。

仪表

一个安捷伦®1200系列高效液相色谱仪配备二极管阵列检测器用于残留的量化。检测器波长被设定为240海里。除草剂残留的分离进行了使用Zorbax®列SB-C18(3.5μm粒度,4.6毫米身份证和75毫米长度)。使用的流动相(H3PO4 ACN: 0.1%)。流程序,一套1.0毫升每分钟流量。注射体积50μl设定标准和样品。Halosulfuron-methyl筛选了8.0分钟。

方法验证

特异性、线性分析准确度和精密度进行了验证方法。证实了该方法的特异性注入控制土壤提取物,流动相,乙腈,提取溶剂和稀释溶剂,缓冲区的解决方案。不同的已知浓度的5.0,2.5,1.25,0.1,0.05和0.01毫克的l - 1 Halosulfuron-methyl线性注入。流动相是用于校准解决方案的准备通过稀释股票的解决方案。注射后的峰面积测量每个校准解决方案。相关系数计算的暗算浓度标准和区域观察到。基于信噪比3:1,仪器的检测极限。复苏的残留在四个不同的纹理土壤研究了强化已知浓度的0.02(定量限)和0.2毫克公斤(定量限10 x级别)的标准在每个土壤。五个复制决定被用来检查方法的精度。样本使用均质机均质强化标准后,提取并分析了由HPLC-DAD Halosulfuron-methyl残留的方法。 Based on the recovery study, the limit of quantification was established as 0.02 mg kg¹。方法的可重复性显示接受RSD %根据赫维茨方程(1)。

RSD % < 2^{(1 - 0.5 logC)}x 0.67

其中C是表达的分析物的浓度百分比。最大可接受的RSD %计算基于上述方程的分析物浓度0.2毫克公斤12.89%和0.02毫克公斤¹18.10%。

吸附分析

的数量Halosulfuron-methyl吸附平衡后计算根据初始和最终平衡溶液浓度之间的差异由以下方程(2)

,Cs(毫克/公斤)的数量Halosulfuron-methyl吸附在土壤和有限公司(毫克/升)是初始平衡水浓度,分别。V (mL)溶液的体积,m是土壤的质量。

吸附和解吸所描述的线性化形式Frendlich方程(3)

,Kf吸附系数描述adsorption-desorption能力,和nf弗伦德里希方程指数相关使用的吸附强度作为吸附等温线的非线性指标。Kf-ads是吸附系数和Kf-des Frendlich解吸系数的方程。

OM规范化吸附常数(卡尔玛)计算了正常化Kf-ads OM的分数根据方程(4)

除草剂在土壤的吸附自由能计算使用热力学方程(5)

,ΔG(焦每摩尔)吸附的自由能,R(8.314 *三分kj / (K.mol))是摩尔气体常数,摩尔气体常数,T (K)是绝对温度。

结果与讨论

吸附数据

图1显示了吸附动力学摇晃后四个土壤与5μg /毫升Halosulfuron-methyl 0.01水溶液。后5小时内快速吸附阶段发生震动。5个小时后,在溶液中除草剂浓度随小变化,吸附阶段放缓。本研究发现,吸附平衡在所有土壤测试达到了8个小时。此外,土壤吸附量保持稳定。进一步降低Halosulfuron-methyl浓度在24小时后上层清液并不重要。实验室方便,16小时为平衡时间。

弗伦德里希吸附等温线所示图2。吸附系数的值(Kf),对所有的测试计算了土壤。弗伦德里希的常量值Kf范围从1.1到6.1 mL / g和吸附等温线与1 / n值< 1非线性土壤测试中0.01 CaCl₂作为一个背景电解质。吸附系数归一化到每个土壤有机碳含量来计算土壤吸附系数(Koc)。(Koc)值范围从105 - 173年在土壤测试。Halosulfuron-methyl取决于土壤类型的吸附等温式,Kf-ads的顺序是旁遮普>喀拉拉邦> Karnata > Andhrapradesh。Kf和Koc值较低的土壤有机碳和粘土含量低,吸附Halosulfuron-methyl高的土壤有机碳和粘土含量高,从Kf证实和Koc值。土壤的pH值之间的比较、分配系数,提出了有机碳含量和半衰期图3观察到这些参数发现,对方直接相关。发现直接正比于土壤吸附系数高有机碳和低生活的一半。研究的结果发表在表1。

自由能(ΔG)

40焦每摩尔的ΔG价值被认为是作为一个阈值确定吸附的物理和化学机制,和物理吸附主要是低于阈值。四个土壤25°C的ΔG值范围从-4.96到-4.42焦每摩尔,halosulfuron-methylΔG的四个土壤还不到40焦每摩尔,表明halosulfuron-methyl四土壤的吸附主要是物理过程。halosulfuron-methyl通过土壤的吸附也ΔG是负值的自发过程。

退化数据

不同位置的土壤收集在印度有以下组成的粘土(10 - 38%),狭缝(8 - 36%)、砂(26 - 66%)和有机碳(0.6 - -3.4%)和pH值在5.0 - 7.8范围被发现。耗散Halosulfuron-methyl遵循一级动力学测试土壤。耗散的研究发现残留的降解是不太明显的影响土壤有机碳和博士在土壤提出了耗散数据图4。

地下水普遍得分(格斯)

使用Gustafson Halosulfuron-methyl的环境效应是研究方程[6]。浸出潜在的残留物可以确定公式,GUS值越高表明更高的地下水污染风险通过浸出表面的残留物。吸附系数(Koc)和半衰期(DT50)被用来获得GUS值。这些值是数值,得到后GUS值公式

在那里,

DT50——时间测试项降低一半的浓度

Koc——土壤吸附系数

半衰期和Koc GUS值计算为每个土壤在1.3至1.9的范围内。的值表示浸出潜在除草剂残留物被发现通过土壤低可滤取的。比较结果说明物理、化学属性的土壤,半衰期Halosulfuron-methyl的土壤,Koc值为每个土壤和GUS值计算表1中给出。

结论

耗散Halosulfuron-methyl遵循一级动力学测试土壤。耗散的研究发现残留的降解是不太明显的影响土壤有机碳和博士用批量平衡试验,Halosulfuron-methyl的吸附特性测定四种土壤类型。Frendlich常数(Kf-ads)值范围从1.1到6.1 mL / g,土壤粘粒含量,OM影响Halosulfuron-methyl吸附的主要因素。吸附正受有机碳含量和粘粒含量的影响。从分析结果,得出结论,Halosulfuronmethyl可能与土壤低可滤取的研究。四种土壤的ΔG值范围从-4.96到-4.42焦每摩尔,Halosulfuron-methylΔG的四个土壤还不到40焦每摩尔。? G的负值表明Halosulfuron-methyl的吸附主要是物理过程,也是一个自发的过程。

确认

作者感谢IIBAT管理提供必要的设施进行研究

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