理化性质对农药降解影响的研究进展

理化性质对农药降解影响的研究进展
【摘要】农药，尤其是高毒、高残留、难降解的化学农药是重要的环境污染物，而通过改变理化性质治理农药污染是一项有效手段。

几十年来，国内外在这方面已进行了大量研究。

本文概括了pH、有机质、温度、湿度对农药降解的影响，总结了农药降解速率随pH值、有机质含量、湿度、温度变化而变化的机理，指出了理化性质对农药降解影响研究中存在的问题及今后的研究方向。

【关键词】农药；理化性质；降解
Advance and Prospect of the Effects of Physics and Chemistry Properties to Pesticide-Degrading
ZHANG Yang1 LI Wen-long2 WANG Yu-jun1
(1.College of Resource and Environment Science, Jilin Agricultural University, Changchun Jilin, 130118, China; 2.The Company of Environmental Protection Technology, Ltd. Jilin YuJie, Changchun Jilin, 130000, China)
【Abstract】Farm chemicals, especially those highly toxic, highly residual and hard to degrade chemical pesticide, are severe environment pollutants. Pesticide degradation by change the physics and chemistry properties is an effective means to treat pesticide pollution. For decades, there are many research have done in this regard in this world. In the article, the effects of pH, organic matter, temperature, humidity to pesticide-degrading and its advances were reviewed, and summarizes the mechanism of the pesticide-degrading rate increases with pH, organic matter, temperature, humidity changes. Finally, the future research directions and the problems of the physics and chemistry properties to pesticide-degrading were pointed out.
【Key words】Farm chemicals; Physics and chemistry properties; Degradation
自从人类使用农药以来，化学农药在人类保护农作物免受病虫、草、害危害中发挥巨大作用[1]。

农药对生态环境的危害首先表现在它对环境介质的污染，主要是对土壤、水体和大气的污染。

据调查，农药施入农田后，粉剂农药的利用率仅为10％，液体农药的利用率仅为20％左右其余40％～60％降落到土壤中[2]，20％～40％的药剂悬浮在空气中[3]。

空气中的农药又会通过降水返回陆地，并可能随着降水污染水源或渗透到地下水中。

农药对环境的污性质对人类的健康生态的平衡造成了严重的影响[4-6]。

农药在环境中会自行降解，理化性质如pH、
有机质含量、温度、湿度等均对降解速度及机理有决定性的影响[7]。

本文主要概述了理化性质对农药降解速率和降解机理的影响，并对该领域今后的研究方向进行了展望，以期为农药污染的修复研究提供理论依据。

1 pH对农药降解速度的影响
pH值是影响化学农药性质的条件之一，也是影响微生物活性的主要因素之一，微生物在环境中对农药的降解有很大的作用。

王利妮等[8]研究了厌氧环境下污泥pH对五氯酚降解速率的影响，结果得出在pH为4-8之间，当pH在6.7-7.2范围内时，五氯酚的去除率最高。

这是因为当pH值为6.7-7.2时活性污泥中的微生物大多都具有很高的活性。

James和Kevin研究得出，土壤中磺酰脲类除草剂的降解速率与pH值明显呈负相关[9,10]。

磺酰脲类除草剂在pH为5.2-6.2的土壤悬浊液和缓冲水溶液中的水解远比中性或pH为8.2-9.4时快。

当pH超过10.2时，水解速度也会加快[11]。

Llaria Braschi等[12]研究得出，在pH在2-9范围内时醚苯磺隆的水解符合假一级反应方程，pH为酸性时水解快，pH为中性或碱性时水解则较慢。

刘姝等[13]对不同的pH对TiO2光催化降解苯酚和邻氯苯酚进行了研究。

分析得出，苯酚溶液在pH在1-7范围内降解率随着pH值增大，大约在pH在5-7范围内时降解率出现峰值。

当pH值大于7之后，在7-11范围内，随着pH值的增大，降解率持续下降直到pH值为11降解率达到最低点，当pH为13时又出现了较好高的降解效果。

溶液pH值的变化对TiO2光催化降解邻氯苯酚也有一定的影响。

但结果与苯酚并不相同，邻氯苯酚溶液在pH值1-13之间降解率随着pH值的不断升高而逐步减小，酸性条件下pH值1-5降解率都较高，而碱性条件不利于邻氯苯酚的光催化降解，在pH为13时也没出现变化。

据分析，pH对苯酚和邻氯苯酚TiO2光催化降解率不同应该与C-H键能和C-Cl键的不同有关。

有些实验结果得出当农药介质环境pH调到强酸或强碱时农药会重新出现较好的降解效果，其中也许会是农药在强酸强碱环境下发生的酸碱化学反应。

2 有机质含量对农药降解速度的影响
有机质能为微生物的活动和生长提供其所需要的能量。

杜丽亚等[14]研究得出，提高灭菌土壤有机质时均对DDT的降解产生抑制作用，不灭菌时提高土壤有机质处理均促进DDT的降解。

这是因为灭菌的土壤中几乎没有微生物，提高的有机质主要体现在其吸附有机农药的作用；相反，不灭菌的土壤中存在大量微生物，提高的有机质作为微生物的能源物质提高了土壤中微生物的活性，从而促进了DDT的降解。

提高土壤有机质处理后期，常常出现DDT的浓度会升高的现象，估计是提高土有机质除了具有的吸附农药和提高微生物活性的作用外，对DDT还产生了其他方面的影响。

Samantha[15]的研究说明，沉积物中的自然有机物质加速了十二烷基钠的生
物降解。

赵旭等人[16]通过向辽河流域沉积物中添加外加碳源或去除沉积物中有机质来观察其对γ-666、p, p′-DDT的缺氧生物降解，研究得出外加碳源后的沉积物中的γ-666、p,p′-DDT降解速率明显高于未填加外加碳源的沉积物中的γ-666、p,p′-DDT降解速，而去除有机质的沉积物中的γ-666、p,p′-DDT降解速最慢。

实验结果表明，沉积物中的有机质与外加碳源同时为微生物的生长提供能源，提高了γ-666、p, p′-DDT的缺氧生物降解速率。

以上实验大多研究得出有机质的提高有利于农药的降解，但是有机质升高的时候有机质对农药的吸附会不断升高，有机质到达一定高度后农药的降解和吸附可能会有新的变化，并没有人指出。

3 温度对土壤中农药降解速度的影响
Oppong等[17]研究表明，醚苯磺隆在30℃时的降解半衰期为11-13 d，10℃时为30-79 d，30℃时降解速率明显高于10℃时降解速率。

磺酰脲类除草剂在土壤中的降解随温度和湿度的提高而加快，同时与土壤类型有关[18]。

刘静等[19]研究得出，4种菊酯类农药的降解率都随温度的升高而变快。

庾琴等[20]研究表明，啶虫脒的降解符合正温度效应，即温度越高消解越快。

赵晓松等[21]研究得出五氯硝基苯在4℃-30℃范温度范围内，随温度升高，降解速率加快。

因为温度的升高使五氯硝基苯粘度降低，扩散速度加快，更容易被微生物活动所利用。

同时随着温度的升高微生物生长到了最适宜温度，加快了五氯硝基苯的降解速率。

4 湿度对土壤中农药降解速度的影响
水分的增加可提高农药的化学水解，并利于微生物代谢降解[22]。

土壤湿度从田间持水量的25%增加到46%及75%，绿磺隆的降解速率增加了46%及62%。

可见，土壤含水量对磺酰脲类除草剂降解的影响[23]。

醚苯磺隆在田间持水量分别为25%和75%时的降解速率分别为87.5%和97.5%，表明醚苯磺隆随土壤湿度增加降解速率增大[17]。

Hautala[24]研究了土壤湿度对一些农药光解的影响，结果表明，土壤湿度增大使西维因光解加快。

William等[25]的研究表明，咪唑啉酮除草剂在干燥的土壤表面光解速率很慢，土壤水分减少将增强土壤对除草剂的结合程度。

岳永德[26]研究了土壤湿度对甲基对硫磷、氟乐灵和三哇酮均有加速光解速率的作用。

这种影响对氟乐灵光解表现得最为明显。

氟乐灵在4种土壤中光解半衰期在15%的湿润土壤条件下比风干土壤条件平均缩短15倍，表明水分在氟乐灵的土壤光解中起重要作用。

当土壤的持水量调节到100%时，土壤的透气性会变得非常低，应该会影响到农药在有氧环境下的降解。

5 结语与展望
地球的环境和生态系统是人类得以健康生存的基础。

农药是人类为了保证农作物增产，防治农作物病虫害，大量农药不可避兔地使用在农业生产中。

大量的使用杀虫剂、除草剂、杀菌剂等，造成了农药在环境中过量的积累，反而影响了农作物的正常生长，甚至影响了人类健康。

农药的降解是环境中农药污染去除的主要作用，降解的速率和机理受多方面因素影响，其中土壤理化性质对农药的降解起着决定性作用。

pH是影响农药降解的重要因素之一，环境中微生物都有个最适合生长活动的pH值，在最适合温度时农药的微生物降解最快，不同农药的降解速率对pH 的变化有不同的反应。

有机质对农药的降解具有双重影响，一方面有机质为微生物降解农药提供能量，一方面有机质对农药也有很强的吸附性，农药的降解速率一般随着有机质含量升高而加快。

温度对农药降解有着极显著的影响，农药会随着温度的升高而降解越快，可能是温度影响农药的物理挥发、影响水解反应速率同时农药的稳定性也会随着温度升高而降低。

农药在有水分的环境下降解会比干燥环境快很多，土壤水分的增加将降低土壤与农药的结合程度，也会为微生物降解农药提供水分，如果水分过多时也会影响土壤的透气性，从而对农药降解也会产生影响。

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