第六届青年地学论坛

1077 / 2019-07-11 23:35:18

纳米农药杀菌剂纳米氢氧化铜的土壤环境行为与微生物效应

3、环境科学 > 专题3：金属与金属纳米颗粒的环境行为与生物效应

纳米科学技术是20世纪90年代初期诞生并快速崛起的新兴科技。纳米材料具有小尺寸效应、表面界面效应和宏观量子隧道效应等基本特性，因此，其显现出许多传统材料不具备的独特性质。近些年，随着纳米技术的不断成熟与发展，将纳米技术与农药创制相结合，科研人员开发了基于纳米技术的新型农药：纳米农药。
与传统农药相比，纳米农药可以显著改善农药有效成分的生物活性、利用率和持效期。美国先正达公司和杜邦公司均已向全球市场推出了新型纳米农药：纳米氢氧化铜（nano-Cu(OH)2）杀菌剂。虽然纳米农药nano-Cu(OH)2杀菌剂的施用日益广泛，但nano-Cu(OH)2环境行为研究却十分缺乏。从现有文献资料来看，已有的研究主要集中在nano-Cu(OH)2杀菌剂对农作物生长与代谢的影响，发现nano-Cu(OH)2具有导致植物代谢紊乱及降低营养成分等效应，却忽视了nano-Cu(OH)2的环境行为研究。由于nano-Cu(OH)2杀菌剂具有不同于传统铜杀菌剂的纳米特性，这导致不能采用对传统农药的认知来评估纳米农药的行为与风险，因此其环境行为及风险评估已经十分迫切。
本研究考察商品化纳米氢氧化铜杀菌剂及其原药，以及实验室制备的具有与原药类似尺寸、形貌的氢氧化铜纳米棒对土壤中新烟碱类杀虫剂噻虫啉降解的影响。我们发现5 mg/kg纳米氢氧化铜即可减缓噻虫啉的土壤降解，当纳米氢氧化铜浓度为50 mg/kg时，延缓作用更加明显。进一步研究显示，施用纳米氢氧化铜到土壤能增加其对噻虫啉的吸附，减少噻虫啉的生物有效性；同时纳米氢氧化铜能减少土壤腈水合酶含量，并改变土壤微生物菌落结构，以此减缓土壤中噻虫啉降解。与传统硫酸铜相比较，纳米氢氧化铜对噻虫啉降解的影响作用更加显著，表明纳米氢氧化铜可能存在环境风险，需要对其进行更全面的评估。