第12章.核技术在农业环境研究中的应用

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1、第12章.核技术在农业环境研究中的应用中国农业大学齐孟文核技术在农业环境研究中的应用1§概述1.1应用方法和特点农业环境是生物圈复杂生态系统不可分割的重要组成部分,在自然及人类活动影响下，可能因工业“三废”、生活及农用有害物质的侵害，环境系统中的土壤、水体及生物受到不同程度污染，生态环境质量遭到破坏，系统的生产能力和产品质量都发生下降。因此，加强农业环境研究，有效保护资源，直接关系到农业可持续发展及人们生活和健康水平的提高。环境问题是人类所关注的三大问题之一，核技术为农业环境的监测和研究提供重要的方法和手段。1.1应用方法和特点应用方法1)测试手段利用同位素分析技术，诸如放化分析、

2、中子活化、粒子激发X射线发射(PIXE)、可活化示踪、放射饱和竞争分析等，对环境污染物进行监测分析，进而做出评估和预报。1.1应用方法和特点2)研究方法利用示踪技术，受体配体分析、放射性自显影,及结合示踪学动力学的分析方法，研究有害污染物在环境中的转移、分布、降解动态，掌握农用化合物在环境中的归宿、制定安全监控和评估体系。1.1应用方法和特点基本特点1)分析方法灵敏、准确。2)样品制备简单。3)利用标记，可对有害物质的污染途径，环境归宿、代谢和降解过程进行跟踪研究。4)放化分析的特点，使其可以估计样品制备过程每一步的回收率。1.2应用方面1)农药环境安全性评估农药包括杀虫剂

3、、除草剂，杀菌剂、灭鼠剂及植物生长调节剂。研究方面包括农药在生态系统的迁移，分布与残留动态及其代谢、降解过程，以便对其环境安全性进行评估，为有效安全使用提供依据。1.2应用方面2)重金属污染的研究重金属是农业环境的另一污染物，主要来源于污水灌溉及污泥和工矿固体废渣中的多种重金属，如生物毒性显著的Cd、Pb、Hg、Cr等。利用中子活化，带电粒子活化技术可以对样品进行多元素同时分析。1.2应用方面3)化学肥料对环境的影响化肥的过量施用，经淋溶或径流进入地下水，江河等水体，造成水体的富营养化，引起水体功能退化，生态恶化，同时有害的硝酸盐和亚硝酸盐，经水体或植物吸收进入食物链，会对人体构

4、成直接潜在危害。15N示踪技术是研究生态系统N素平衡和及其转移的基本方法。4)其它环境有害物质环境行为的研究。1.3一般实验程序1)标记农药的比活度按实验结束时试样的活度能准确测定，但有不过高的原则确定。残留试验一般μci/mg。例如：若试样重1克，要求样品的活度A＝2220dpm，则样品的浓度：浓缩样品或提高仪器的探测效率，能提高分析灵敏度。2)试验布置实验一般在实验室条件下进行，为了模拟实际条件，常需采用各种环境生态模拟系统。在严格的安全措施下，有时也可在田间小区设置盆，管进行试验。3)样品制备分析a.水样：取样(1ml)、LSC水样LSC残留萃取—浓缩—TLC降解残留浓度

5、,降解产物用(Rf，%)表征。由空间位置灵敏探测器组成核探测仪器。可用于薄层层析板、凝胶电泳转印膜上放射性条带的直接定位测定。LS6500液体闪烁计数仪BECKMAN，美国瑞士卡玛产地：德国3)样品制备分析b.土样LSC振荡提取---离心---浓缩----TLC土样残渣-----风干-----燃烧------LSC索氏提取燃烧制样将14C标记化合物转变成二氧化碳，3H标化合物转变成水，被碱性吸收液吸收或接收后，用LSC测定。3)样品制备分析c.植物样品表面附着在施用部位，未进入植物体的部分。植物残留可提取可被溶剂提取的部分。结合不能被提取与多糖类等大分子结合的部分。c.植物样品洗

6、涤液----定容----LSC(表面)植物器官匀浆--超声振荡--离心取样--索氏提取提取液---定容----LSC残渣-----燃烧----LSC组织捣碎超声提取旋转蒸发4)结果分析a.残留安全间隔测定残留及其随时间变化，并用指数函数拟合，残留半衰期。b.在生态系中的归宿在生态系中的转移、分布或降解动态过程，用隔室动力学模型解析，动力学参数可用系统的结构参数如转移速率常数，排出速率常数等表征。§2农药在土壤中行为的研究土壤不仅因防治地下害虫，防除杂草或为保护植物幼苗直接施用内吸性农药获得残留，而且也因对作物喷施的农药大部分洒落在地面而获得残留。进入土壤的农药归宿如图示

7、。除部分存在于土壤溶液外，大部分或挥发漂散到空气中部分，或被淋溶，或被植物吸收或被土壤胶体吸附进而与土腐殖质(富里酸、胡敏酸)结合成为结合残留。存在土壤的农药会被光、化学物质和土壤微生物降解，生成降解产物或最终转变成CO２。§2农药在土壤中行为的研究挥发漂散植物吸收、土壤胶体吸附、缔合农药土壤光解化学降解淋溶物降解2.1土壤吸附作用土壤对农药的吸附能力，关系到农药的有效性和土壤对残留的承载能力。吸附使其生物活性减弱。采用标记农药研究吸附，具有简便、