氟环唑和醚菌酯在水稻上的膳食风险评估及生物炭对氟环唑的吸附

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为了弄清250 g/L醚菌酯·氟环唑悬浮剂在水稻上施用后其有效成分氟环唑和醚菌酯在水稻上的残留消解行为,了解其环境影响,科学全面地评估其膳食风险,并探讨具有生殖毒性和潜在致癌性的氟环唑污染水体的修复治理。本论文借助气相色谱检测技术,采用添加回收率实验研究并建立了水稻样品中氟环唑和醚菌酯残留量的同时分析与检测方法。在此基础上,通过符合GAP规范的田间试验,研究了250 g/L醚菌酯·氟环唑悬浮剂在我国12个代表性地区水稻上使用后,其有效成分氟环唑和醚菌酯在糙米、谷壳和稻杆中的残留消解情况,这不仅为其在糙米上的膳食风险评估提供了数据支撑,也为指导250 g/L醚菌酯·氟环唑悬浮剂及其相关制剂产品在水稻上的科学使用提供了重要依据。之后,采用批量吸附平衡法探讨了五种供试生物炭材料对水中氟环唑的吸附。具体内容如下:(1)建立了同时检测水稻样品中氟环唑和醚菌酯残留量的分析与检测方法,该方法符合我国农药残留分析与检测的技术要求。(2)氟环唑和醚菌酯在糙米和谷壳中的残留消解符合一级化学动力学方程(Ct=C0·e-kt),而且氟环唑和醚菌酯在糙米和谷壳中易消解,不易造成残留污染。(3)将250 g/L醚菌酯·氟环唑悬浮剂按187.5 g a.i/ha在我国12个代表性地区施用2次(间隔期7 d),在末次施药后28 d时,氟环唑在糙米中的残留量均低于我国制定的MRL值0.50 mg/kg;醚菌酯在糙米中的残留量均<0.10 mg/kg。(4)计算得到普通人群氟环唑和醚菌酯的国家估算每日摄入量分别为0.13 mg和0.27 mg,分别占其日允许摄入量的10.3%和1.1%,这表明氟环唑和醚菌酯的残留量对一般人群健康不会产生不可接受的风险。合理使用建议为:250 g/L醚菌酯·氟环唑悬浮剂防治水稻稻曲病,有效成分用量为187.5 g a.i/ha(制剂用量为50 g/亩),施药2次(间隔期为7 d),安全间隔期为28 d。(5)五种供试生物炭对水中氟环唑的吸附表现出浓度效应,即吸附量随着初始浓度的增加而增加。五种供试生物炭对水中氟环唑的吸附量在pH值为3到7时呈下降趋势,当pH值为7时达到最低值,之后随着pH值的升高而逐渐增加,在pH≥9时达到最大值并保持基本不变,即氟环唑在碱性条件下更易被生物炭吸附。当温度从10℃升至40℃时,五种供试生物炭对水中氟环唑的吸附量随温度升高而增加,水中的氟环唑在生物炭上的吸附是一个吸热过程。椰壳炭、煤质炭和竹炭的投加量从0.05 g/L上升到0.50 g/L时,氟环唑的吸附量明显增加,并在0.50 g/L时达到最大吸附量;而稻杆炭和谷壳炭在投加量从0.05 g/L上升到2.00 g/L时吸附量明显增加,并在2.00 g/L时达到最大吸附量。对五种供试生物炭的X衍射表征发现:椰壳炭、煤质炭和竹炭的晶体结构稳定,碳化充分,吸附效果较好。傅里叶红外光谱表征发现五种供试生物炭在对水中氟环唑吸附过程中主要发生了氢键作用和电荷转移,其中吸附效果较好的椰壳炭、煤质炭和竹炭主要发生电荷转移,而吸附效果较差的稻杆炭和谷壳炭主要发生氢键作用。扫描电子显微镜和比表面仪的表征表明:粗糙,多孔的生物炭表面意味着更大的比表面积、孔容、孔面积和更小的孔径,拥有更好的吸附效果。综合来看,五种供试生物炭中椰壳碳、煤质炭和竹炭对水中氟环唑的吸附效果较好且比较稳定,适用于处理水环境中因氟环唑使用和残留引起的污染问题。
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