一种土壤中化学物质降解示踪专用装置及示踪方法

一种土壤中化学物质降解示踪专用装置及示踪方法【专利摘要】本发明公开了一种土壤中化学物质降解示踪专用装置及应用方法，所述专用装置包括二氧化碳过滤池、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池和二氧化碳吸收池，所述方法是将土壤与14C标记的待测化合物混匀后，室温下避光置于降解发生池中，间隔1-25天从降解反应池内取样，离心，获得提取液和沉淀，检测提取液中14C放射性活度及待测化合物降解后的结构及组分含量，沉淀风干后检测14C放射性活度；本发明所述的好氧条件下土壤中化学物质降解示踪的专用装置结构简单，操作方便，所用试剂无毒、环保、价低易得，利用该装置可以简便地获得新化合物或待测物质在土壤中的踪迹，进而为新开发的化合物或已知化合物的功能研究提供科学的依据。【专利说明】一种土壤中化学物质降解示踪专用装置及示踪方法(一)【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种土壤中化学物质降解示踪研宄的方法，特别涉及一种好氧条件下，选用14C标记化合物为示踪剂，有机结合放射性同位素示踪技术和现代有机波谱分析技术，通过土壤中化学物质降解示踪专用装置研宄土壤中化学物质降解情况的方法。(二)【
背景技术：
】[0002]大量研宄证实，农用和环境化学品残留可以分为结合态残留(boundresidue,BR)和可提态残留(ExtractableResidue,ER)。ER是指土壤、沉积物、生物体等介质中可以用常规溶剂提取方法得到的残留，即通常意义上的残留。BR也称为Non-extractableResidue，1984年国际理论和应用化学学会(Internat1nalUn1nofPureandAppliedChemistry,IUPAC)将其农药结合残留定义为:源于正规农业实践所使用、不能通过不改变其化学性质的提取方法得到的一类残留化合物(Gevao等，2000)。在传统的环境分析和农残分析包括食品安全检测分析中，通常都只检测到ER部分。[0003]在土壤中形成结合残留的那部分污染物，通过与土壤牢牢吸附结合，使得土壤间隙水体中的污染物的生物可利用性和环境危险性都大大降低(苏允兰等，1997)。以农药为例，汪海珍等(2003)指出结合态农药生物体吸收的可能性〈I%。所以，农药结合残留曾经一度被认为是农药的一种解毒机制(Robertson等，1998)。但越来越多的研宄发现，在一定条件下，结合态污染物母体及其产物可因土壤动物、微生物活动或其他原因转化成为游离态残留，从而被作物吸收，形成作物体内的累积性残留而造成迟发性危害，如对后茬作物生长的危害以及可能引起农产品污染等(陈祖义等，1996)。2000年，欧盟成员国形成一致的法规:在实验室条件下，当某种农药在施药10d后，其形成结合残留的量占引入量的70%以上，且矿化为CO2部分的含量小于引入量的5%时，则这种农药不能被授权使用(Craven等，2000)。2005年，欧盟要求各成员国对BR的环境归趋、引起的长期效应以及作物残留等风险性进行必要的评价(Craven等，2005)。因此，在对新农药进行环境和生态安全性评估时，有必要对其结合残留形成规律进行研宄。[0004]有机污染物在土壤中的迀移转化机制非常复杂，影响因素多元。例如，在不破坏土壤原有结构的情况下，有机污染物与环境介质形成结合残留的部分难以提取，因此，常规分析技术无法准确定量结合残留量。又如，在进行降解产物组成鉴定与降解途径等研宄时，若采用常规化学结构鉴定技术则难以区分检测出的代谢降解产物是否源于目标污染物，也难以完整而全面地检测出各种痕量代谢降解物组分。在进行微量代谢/降解物结构鉴定时，将放射性同位素示踪技术与色谱分离技术相结合，能够有效甄别并分离目标物(放射性色谱峰)和杂质(非放射性色谱峰)，一方面大大降低后续质谱分析的杂质干扰，另一方面不易丢失各种微量降解物，使得鉴定工作更为科学可靠。而在BR研宄中，放射性同位素示踪，尤其是14C示踪法，更是具有其他技术所不能比拟的独特优势。例如，在进行化合物BR研宄时，采用14C对其进行分子标记，通过燃烧法将14C-BR完全转化为14CO2后采用液体闪烁测量法测定放射性活度，即可得到BR总量。此外，利用放射性同位素示踪技术，还可从质量平衡角度和示踪动力学角度综合考量14C-目标化合物的ER、BR和矿化、代谢降解等转归规律，进而更科学地诠释相应的机制。(三)【
发明内容】[0005]本发明目的是提供一种土壤中化学物质迀移转化与归趋示踪的专用装置及检测方法，该方法是在好氧条件下，综合运用同位素示踪技术、现代有机波谱分析技术和生物技术，从质量平衡角度通过平行和组合试验，着重研宄农用或环境化学品在好氧土壤中的挥发、迀移转归(ER、BR与矿化)和代谢降解等情况，旨在更系统深入地认识农用或环境化学品的环境行为与环境毒理等规律，尤其是放射性同位素示踪技术对新农药/医药的研宄，一方面可使环境复杂体系中的微量降解物的组成及结构鉴定工作由复杂趋于简单，且不易丢失各种微量降解物，使降解物的组成鉴定更为科学可靠；另一方面可更系统深入的认识供试化合物在好氧土壤中的开环矿化规律等结合残留等，对创制新农药/药物的同类研宄具有重要的借鉴作用。[0006]本发明采用的技术方案是:[0007]本发明提供一种土壤中化学物质降解示踪专用装置，所述专用装置包括二氧化碳过滤池、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池和二氧化碳吸收池，所述二氧化碳过滤池、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池和二氧化碳吸收池均由池体和池盖构成，且池盖与池体密封配合；所述二氧化碳过滤池、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池和二氧化碳吸收池依次通过贯穿池盖并伸入池底的管路(管路伸入到液面下)彼此连通，同时所述二氧化碳过滤池通过贯穿池盖的管路与空气连通，所述二氧化碳吸收池通过贯穿池盖的管路收集气体；[0008]所述二氧化碳过滤池内装有碱性水溶液，优选氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，所述水分维持池内装有水，优选蒸馏水，所述碱性挥发物吸收池内装有硫酸水溶液，所述挥发性有机物吸收池内装有无水乙二醇，所述二氧化碳吸收池内装有氢氧化钠水溶液。[0009]进一步，所述二氧化碳过滤池由二氧化碳过滤池a和二氧化碳过滤池b串联构成。[0010]进一步，所述二氧化碳过滤池a和二氧化碳过滤池b内碱性水溶液(优选氢氧化钠水溶液)质量浓度均为I?16%，所述碱性水溶液的装液量为二氧化碳过滤池a容积的4?12%，二氧化碳过滤池a和二氧化碳过滤池b容积相同。[0011]进一步，所述碱性挥发物吸收池内装有质量浓度4.9?19.6%的硫酸水溶液，所述硫酸水溶液的装液量为碱性挥发物吸收池容积的4?8%。[0012]进一步，所述挥发性有机物吸收池内装有无水乙二醇，所述无水乙二醇的装液量为挥发性有机物吸收池池容积的2?10%。[0013]进一步，所述二氧化碳吸收池由二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b串联构成。[0014]进一步，所述二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b内氢氧化钠水溶液质量浓度均为I?16%，所述氢氧化钠水溶液的装液量为二氧化碳吸收池a容积的I?12%，所述二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b容积相同。[0015]本发明还提供一种利用所述土壤中化学物质降解示踪专用装置检测土壤中化学物质降解的方法，所述方法为:(I)取新鲜的表层土，过2_筛，去除杂物，置于室内通风处风干，再加水至土壤最大持水量的40%(质量浓度)，置于室温黑暗条件下预培养(即放置)7至14天，获得预培养后的土壤；向预培养后的土壤中加入14C标记的待测化合物混匀后加水至土壤最大持水量的60%(质量浓度)，获得预处理后的土壤混合物；(2)将预处理后的土壤混合物加入降解反应池内，室温下避光放置，间隔1-25天(优选5天)从降解反应池内取样，离心，获得提取液和沉淀，检测提取液中14C放射性活度并通过HPLC方法检测提取液中待测化合物降解后的结构及组分含量，沉淀风干后检测14C放射性活度；同时检测碱性挥发池内14C放射性活度和挥发性有机物吸收池内14C放射性活度，检测二氧化碳吸收池内140)2含量(或者将二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b内溶液合并检测培养过程中的酸性挥发物和挥发性有机物彻底降解产生的14CO2含量，即为矿化量)；每次取样之后更换碱性挥发池、挥发性有机物吸收池、二氧化碳吸收池内溶液；分别以每次取样的时间为横坐标，以每次取样测定的14C放射性活度或140)2量为纵坐标制作待测化合物降解曲线，进而获得待测化合物的降解轨迹。[0016]进一步，所述14C标记的待测化合物加入量为104-106dpm/g土壤干重。[0017]进一步，所述待测化合物为农用或环境化学品等，如除草剂丙酯草醚、杀虫剂哌虫啶、药物卡马西平或扑热息痛等。[0018]本发明所述14C标记的待测化合物采用本领域公知的放射性同位素标记合成方法进行标记，例如，农药的放射性标记合成相关报道可参照李菊英，韩爱良，汪海燕，王伟，叶庆富.放射性农药标记化合物的合成研宄进展.核农学报2010，24(2):415-421;持久有机污染物三氯联苯的放射性标记合成可参照杨征敏，吕龙，曹义苗，持久有机污染物三氯联苯的放射性标记合成工艺研宄.持久性有机污染物论坛2009暨第四届持久性有机污染物全国学术研讨会。[0019]进一步，所述待测化合物结合态残留量检测方法为:将每次取样的土壤样品获得的沉淀置于通风橱内风干，捣碎均匀后称取1.0g于生物氧化燃烧仪中，在900°C下燃烧4min，用15mL闪烁液吸收释放出来的14CO2，用液体闪烁测量仪14CO2含量。[0020]本发明所述140)2含量的测定采用液体闪烁测量仪进行测定，具体方法为:取100?500μL待测样品于闪烁瓶中，加入15mL闪烁液，用液体闪烁测量仪(Wallacl414，Wallac公司，芬兰)测定放射性活度。[0021]本发明所述土壤中待测化合物降解后的结构及组分含量的测定方法为:用微量进样器取20μI样品(即每次取样监测获得的提取液)，进行HPLC系统分析，HPLC柱温30°C，紫外检测波长为254-310nm，洗脱程序根据不同待测化合物的理化特性有所不同，视具体情况建立相应分析方法。HPLC洗脱液以I瓶/min的速度用闪烁瓶分段收集，每个闪烁瓶收集馏分体积为1ml。收集组分加15mL闪烁液、避光后于超低本底液体闪烁计数仪(Quatalus-1220,PerkinElmer公司，美国)上测定放射性活度。根据放射性信息，确定14C-待测化合物母体及其降解物各组分对应的色谱峰时间。为使分子结构解析由复杂趋于简单，利用放射性特征峰以确定目标组分的保留时间，进而有针对性地进行后续LC-MS/MS分子结构鉴定工作。根据各产物的放射性活度进行产物的定量分析，并计算各组分占总可提取态放射性的百分比，得出放射性各组分在可提态残留中的动态规律。[0022]本发明利用质量平衡原理，所收集的可提态残留总量(即提取液中14C放射性活度)、结合残留总量(沉淀中14C放射性活度)和收集的140)2量(二氧化碳吸收池内14CO2量)之和与引入的14C总量之比即为总放射性回收率。[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在:本发明借助放射性同位素示踪技术，可以从分子水平上准确地追踪目标化合物在复杂体系中的运转、归宿和赋存形态。将放射性同位素示踪技术与色谱分离技术相结合，能够有效甄别并分离目标物(放射性色谱峰)和杂质(非放射性色谱峰)，一方面大大降低后续质谱分析的杂质干扰，另一方面不易丢失各种微量降解物，使得鉴定工作更为科学可靠。而在BR研宄中，放射性同位素示踪，尤其是14C示踪法，更是具有其他技术所不能比拟的独特优势。此外，利用放射性同位素示踪技术，还可从质量平衡角度和示踪动力学角度综合考量14C-目标化合物的可提态残留、结合态残留和彻底矿化、代谢降解等转归规律，进而更科学地诠释相应化合物降解的机制。本发明所述的好氧条件下土壤中化学物质降解示踪的专用装置结构简单，操作方便，所用试剂无毒、环保、价低易得，利用该装置可以简便地获得新化合物或待测物质在土壤中的踪迹，进而为新开发的化合物或已知化合物的功能研宄提供科学的依据。(四)【专利附图】【附图说明】[0024]图1是好氧条件下土壤中化学物质降解示踪的专用装置示意图:1_二氧化碳过滤池a，2-二氧化碳过滤池b，3-水分维持池，4-降解发生池，5-碱性挥发物吸收池，6-挥发性有机物吸收池，7-二氧化碳吸收池a，8-二氧化碳吸收池b。[0025]图2为HPLC梯度洗脱条件。[0026]图3为实施例3中待测化合物在土壤中矿化量的轨迹，曲线B-ringSl是指本发明所述好氧土壤SI中收集获得的源于B环14C标记待测物的矿化总量占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线B-ringS2是指本发明所述好氧土壤S2中收集获得的源于B环14C标记待测物的矿化总量占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线B-ringS3是指本发明所述好氧土壤S3中收集获得的源于B环14C标记待测物的矿化总量占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringSl是指本发明所述好氧土壤SI中收集获得的源于C环14C标记待测物的矿化总量占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringS2是指本发明所述好氧土壤S2中收集获得的源于C环14C标记待测物的矿化总量占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringS3是指本发明所述好氧土壤S3中收集获得的源于C环14C标记待测物的矿化总量占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化。[0027]图4为实施例3中待测化合物在土壤中可提态残留的轨迹，曲线B-ringSl是指好氧土壤SI中B环14C标记待测物的可提态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线B-ringS2是指好氧土壤S2中B环14C标记待测物的可提态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线B-ringS3是指好氧土壤S3中B环14C标记待测物的可提态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringSl是指好氧土壤SI中C环14C标记待测物的可提态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringS2是指好氧土壤S2中C环14C标记待测物的可提态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringS3是指好氧土壤S3中C环14C标记待测物的可提态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化。[0028]图5为实施例3中待测化合物在土壤中结合态残留的轨迹，曲线B-ringSl是指好氧土壤SI中B环14C标记待测物的结合态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线B-ringS2是指好氧土壤S2中B环14C标记待测物的结合态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线B-ringS3是指好氧土壤S3中B环14C标记待测物的结合态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringSl是指好氧土壤SI中C环14C标记待测物的结合态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringS2是指好氧土壤S2中C环14C标记待测物的结合态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化，曲线C-ringS3是指好氧土壤S3中C环14C标记待测物的结合态残留占初始放射性总引入量的百分比随培养时间的变化。[0029]图6为实施例3中降解产物II的一级质谱图。[0030]图7为实施例3中降解产物II的二级质谱图。[0031]图8为实施例3中降解产物III的一级质谱图。[0032]图9为实施例3中降解产物III的二级质谱图。[0033]图10为实施例3中降解产物IV的一级质谱图。[0034]图11为实施例3中降解产物IV的二级质谱图。[0035]图12为实施例3中未知降解产物I的一级质谱图。[0036]图13为实施例3中未知降解产物I的二级质谱图。(五)【具体实施方式】[0037]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此:[0038]核素示踪技术在农用化学品以及其他环境有机污染物的降解和残留研宄中的应用极为广泛，这些有机污染物在土壤中的代谢产物属于低浓度和痕量水平，且样本组成复杂，给代谢产物的定性和定量研宄带来极大的困难，目前国内外公认的最有效的方法是采用放射性同位素示踪与色质联用相结合的技术。所以本发明适用于核素示踪技术在农用化学品和环境化学品环境行为研宄的各个领域。[0039]实施例1[0040]一种土壤中化学物质降解示踪专用装置，所述专用装置包括二氧化碳过滤池al、二氧化碳过滤池b2、水分维持池3、降解发生池4、碱性挥发物吸收池5、挥发性有机物吸收池6、二氧化碳吸收池a7和二氧化碳吸收池b8，所述二氧化碳过滤池a、二氧化碳过滤池b、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b均由池体9和池盖10构成，且池盖与池体密封配合；所述二氧化碳过滤池a、二氧化碳过滤池b、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b依次通过贯穿池盖并伸入池底的管路彼此连通，所述二氧化碳过滤池a通过贯穿池盖的管路与空气连通，所述二氧化碳吸收池b通过贯穿池盖的管路收集气体。[0041]实施例2[0042]I)利用实施例1所述装置检测土壤中化学物质的降解情况:二氧化碳过滤池al和二氧化碳过滤池b2均装有质量浓度4%的氢氧化钠水溶液，体积装液量均为二氧化碳过滤池容积的4%;水分维持池3内装有蒸馏水，体积装液量为20%;碱性挥发物吸收池5内装有质量浓度9.8%的硫酸水溶液，体积装液量为8%;挥发性有机物吸收池6内装有无水乙二醇，体积装液量为8%;二氧化碳吸收池a7和二氧化碳吸收池b8均装有质量浓度4%的氢氧化钠水溶液，体积装液量均为4%。[0043]2)采用上述装置测定好氧土壤中农用或环境化学品环境行为的具体方法为:[0044](I)土壤采样与培养:[0045]取未施用或未检出供试化合物的新鲜表层土(<15cm)，过2mm筛，去植物残体、石砺等杂物，置于室内(25±I°C)通风处风干，备用。称取600?800g土壤调节土壤含水量至供试土壤田间最大持水量的40wt%，置于室温(25±1°C)黑暗条件下放置7-14天进行预培养，然后加入14C-供试化合物(最终放射性浓度为104-106dpm/g土壤干重)，混合均匀后，加入双蒸水调节土壤含水量至供试土壤田间最大持水量的60wt%，进一步混合均匀，获得预培养后的土壤混合物。将预培养后的土壤混合物转移至降解发生池中，室温下避光放置培养，在培养5(1、10(1、20(1、30(1、45(1、60(1、75(1和10d时，分别从降解发生池中称取相当于土壤干重1g的土壤样品，离心，获得提取液和沉淀，检测提取液中14C放射性活度及提取液中待测化合物降解后的结构及组分含量，沉淀风干后检测14C放射性活度；每个取样时间点分别从碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池取样测试14C放射性活度，每个取样时间点测试二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b内14CO2含量，每次取样之后更换碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b内溶液。[0046](2)矿化量和挥发物的测定:[0047]在每个取样时间点，取碱性挥发物吸收池内的硫酸水溶液200yL于闪烁瓶中，加入15mL闪烁液，用液体闪烁测量仪(Wallacl414，Wallac公司，芬兰)测定14C放射性活度，以取样时间点为横坐标，以14C放射性活度为纵坐标制作碱性挥发物的放射性含量曲线。[0048]挥发性有机物吸收池内的无水乙二醇中挥发性有机物的放射性含量曲线的制作同碱性挥发物的放射性含量曲线。[0049]合并二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b内氢氧化钠水溶液用液体闪烁测量仪测定培养过程中的酸性挥发物和挥发性有机物彻底降解产生的14CO2含量(即土壤中供试化合物的矿化量)。[0050](3)结合态残留(BR)的测定:[0051]上述步骤(I)各个取样点采集的土壤样品获得的沉淀置于通风橱内风干，捣碎均勾后，称取1.0g于生物氧化燃烧仪(0X-500，美国RJHarveyInstrumentCorp.公司)中，在900°C下燃烧4min，用15mL闪烁液吸收释放出来的14CO2,用液体闪烁测量仪14CO2含量，以取样时间点为横坐标，以14CO2含量为纵坐标制作待测化合物降解过程中BR形成趋势。[0052](4)放射性组分的测定:[0053]上述步骤(I)每次取样的提取液经旋蒸、氮吹浓缩，用Iml浓缩管将上述浓缩后样品用乙腈定容至ImL制成提取浓缩液，然后进行HPLC分析。用微量进样器取20μI提取浓缩液，手动进HPLC系统进行分析，HPLC柱温30°C，紫外检测波长为254_310nm，HPLC洗脱液以I瓶/min的速度用闪烁瓶分段收集，每个闪烁瓶收集馏分体积为1ml。收集组分加15mL闪烁液、避光后于超低本底液体闪烁计数仪上测定放射性活度。根据放射性信息，确定14C-供试化合物母体及其降解物各组分对应的色谱峰时间。为使分子结构解析由复杂趋于简单，利用放射性特征峰以确定目标组分的保留时间，进而有针对性地进行后续LC-MS/MS分子结构鉴定工作。根据各产物的放射性活度进行产物的定量分析，并计算各组分占总可提取态放射性的百分比，得出放射性各组分在可提态残留中的动态规律。[0054]实施例3[0055]将实施例2中的土壤分别改为某酸性红砂土S1、某中性黄松土S2、某碱性滨海盐土S3，供试化合物改为[B环-4，6-14C]丙酯草醚和[C环-U-14C]丙酯草醚(14C-丙酯草醚由中国科学院上海有机化学研宄所和浙江大学原子核农业科学研宄所合成)，且最终放射性浓度为7.96X105dpm/g土壤干重，培养及测试方法同实施例2。[0056]可提态残留的测定方法为:采用连续提取法，分别用0.0lMCaCljK溶液、乙腈+水(9:1;v/v)、甲醇和二氯甲烷各50mL依次振荡提取每个取样时间点获取的土壤样品，每次振荡提取24h，离心(4000rpm，5min)，取上清夜(即提取液)，用于测量14C放射性活度。[0057]所采用HPLC分析条件为！Waters高效液相色谱系统(600，Waters)，C18柱(Diamonsil,5μ250X4.6mm,Cat.No:999.3，Ser.No:8039156)，PAD光电二级管阵列检测器(2996Photod1deArrayDetector,Waters)，柱温3CTC，流速Iml.mirf1，检测波长254nm和301nm，梯度条件见图2所示。[0058]碱性挥发物含量低于检测限，挥发性有机物含量低于检测限，矿化量含量变化曲线见图3所示，可提态残留含量变化曲线见图4所示，结合态残留含量变化曲线见图5所不O[0059]以新型除草剂丙酯草醚培养100天为例，丙酯草醚在某酸性红砂土、某中性黄松土和某碱性滨海盐土中矿化为140)2的总放射性活度，三种土壤中，[B环-4，6-14C]丙酯草醚和[C环-U-14C]丙酯草醚培养初期的20d内不易矿化，20d后矿化的14CO2量均随着培养时间增加而增加，且同种土壤中C环的矿化量显著高于B环。培养至100d，三种土壤中通过嘧啶环开环矿化的140)2分别为引入量的0.48%、6.62%和5.04%。C-ZJ0273相应的14CO2量分别为引入量的1.21%、7.68%和9.91%。丙酯草醚在有机质含量较高(某碱性滨海盐土)的土壤中更容易开环。[0060]此外，利用同位素示踪技术与HPLC-MS/MS分析技术相结合，以[B环_4，6_14C]丙酯草醚和[C环-U-14C]丙酯草醚为示踪剂，得出:(I)在好氧避光状态培养的10d时间内，丙酯草醚母体在上述3种土壤中的降解动态显著符合反应动力学方程:Ct=式中，Ct为t时刻土壤中丙酯草醚的残留百分数);(；为起始时刻土壤中丙酯草醚的百分含量；k为丙酯草醚在土壤中的降解速率常数；t为培养时间(d)。)，其在3种土壤中的半减期分别52.1Od,20.23d和17.37d?根据我国国家环境保护局有关规定，丙酯草醚在3种供试土壤中的半减期均处于低残留农药的范畴，因而可认为丙酯草醚是一种新型环境友好的低残留农药。[0061]以14C-丙酯草醚为示踪剂，将同位素示踪技术与HPLC-MS/MS方法相结合，对14C-丙酯草醚在好氧土壤中的降解产物进行鉴定，并利用预先合成的化合物标准品，对其进行HPLC比对，同时对比标准品的一级，二级质谱图中的特征碎片，确证其主要产物有2-4，6-二甲氧基-2-嘧啶氧基)苯甲酸(降解产物II，一级和二级质谱图分别见图6和图7)，4-[2-(4，6_二甲氧基-2-嘧啶氧基)苄胺基]苯甲酸(降解产物III，一级和二级质谱图分别见图8和图9)，4-[2-(4，6_二甲氧基-2-嘧啶氧基)苯酰胺基]苯甲酸(降解产物IV，一级和二级质谱图分别见图10和图11)以及未知降解产物I(一级和二级质谱图分别见图12和图13)ο[0062]综合运用液体闪烁计数仪和HPLC技术联用可获丙酯草醚在3种好氧土壤中降解动态，发现:①具有放射性特征的降解物I在某碱性滨海盐土的土壤中，可能更易通过形成结合残留和矿化而消减；②降解物II是丙酯草醚好氧土壤中的最主要降解产物，在红砂土中，降解物II随时间递增，而在滨海盐土和黄松土中均于45d出现含量最大值，随后递减。在10d时，3种土壤中的降解物II的含量无显著性差异；③红砂土中降解物III随时间递增，而在滨海盐土和黄松土中，均于20d到达含量峰值，由此可知，降解物II是降解物III的次级产物；④降解物IV在红砂土中含量一直处于较低水平，各时间点的含量无显著差异，而在滨海盐土和黄松土中，0-20d时，降解物IV为主要降解产物，后随着降解物II的大量生成而逐渐减少，因而判断降解物IV也是降解物II的上游降解产物。【权利要求】1.一种土壤中化学物质降解示踪专用装置，所述专用装置包括二氧化碳过滤池、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池和二氧化碳吸收池，其特征在于:所述二氧化碳过滤池、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池和二氧化碳吸收池均由池体和池盖构成，且池盖与池体密封配合；所述二氧化碳过滤池、水分维持池、降解发生池、碱性挥发物吸收池、挥发性有机物吸收池和二氧化碳吸收池依次通过贯穿池盖并伸入池底的管路彼此连通，同时所述二氧化碳过滤池通过贯穿池盖的管路与空气连通，所述二氧化碳吸收池通过贯穿池盖的管路收集气体；所述二氧化碳过滤池内装有碱性水溶液，所述水分维持池内装有水，所述碱性挥发物吸收池内装有硫酸水溶液，所述挥发性有机物吸收池内装有无水乙二醇，所述二氧化碳吸收池内装有氢氧化钠水溶液。2.如权利要求1所述土壤中化学物质降解示踪专用装置，其特征在于所述二氧化碳过滤池由二氧化碳过滤池a和二氧化碳过滤池b串联构成。3.如权利要求2所述土壤中化学物质降解示踪专用装置，其特征在于所述二氧化碳过滤池a和二氧化碳过滤池b内均装有氢氧化钠水溶液。4.如权利要求3所述土壤中化学物质降解示踪专用装置，其特征在于所述氢氧化钠水溶液质量浓度为I?16%，所述氢氧化钠水溶液的装液量为二氧化碳过滤池a或二氧化碳过滤池b容积的4?12%。5.如权利要求1所述土壤中化学物质降解示踪专用装置，其特征在于所述碱性挥发物吸收池内装有质量浓度4.9?19.6%的硫酸水溶液，所述硫酸水溶液的装液量为碱性挥发物吸收池容积的4?8%。6.如权利要求1所述土壤中化学物质降解示踪专用装置，其特征在于所述挥发性有机物吸收池内装有无水乙二醇，所述无水乙二醇的装液量为挥发性有机物吸收池容积的2?10%。7.如权利要求1所述土壤中化学物质降解示踪专用装置，其特征在于所述二氧化碳吸收池由二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b串联构成，所述二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b均装有质量浓度I?16%的氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液的装液量均为二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b容积的I?12%。8.一种利用权利要求1所述土壤中化学物质降解示踪专用装置检测土壤中化学物质降解的方法，其特征在于所述方法为:(I)取新鲜的表层土，过2_筛，去除杂物，置于室内通风处风干，再加水至土壤最大持水量的40%，置于室温黑暗条件下预培养7至14天，获得预培养后的土壤；向预培养后的土壤中加入14C标记的待测化合物，混匀后加水至土壤最大持水量的60%，获得预处理后的土壤混合物；(2)将预处理后的土壤混合物加入降解反应池内，室温下避光放置，间隔1-25天从降解反应池内取样，离心，获得提取液和沉淀，检测提取液中14C放射性活度及提取液中待测化合物降解后的结构及组分含量，沉淀风干后检测14C放射性活度；同时分别检测碱性挥发池和挥发性有机物吸收池内14C放射性活度及二氧化碳吸收池内140)2量；每次取样之后更换碱性挥发池、挥发性有机物吸收池、二氧化碳吸收池内溶液；分别以每次取样的时间为横坐标，以每次取样测定的14C放射性活度或14CO2量为纵坐标制作待测化合物降解曲线，进而获得待测化合物的降解轨迹。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述待测化合物为丙酯草醚、哌虫啶、卡马西平或扑热息痛。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述沉淀风干后检测14C放射性活度的方法为:将每次取样的土壤样品获得的沉淀置于通风橱内风干，捣碎均匀后，称取1.0g于生物氧化燃烧仪中，在900°C下燃烧4min，用15mL闪烁液吸收释放出来的14CO2，用液体闪烁测量仪14CO2含量，即获得14C放射性活度。【文档编号】G01N23/00GK104502365SQ201410653228【公开日】2015年4月8日申请日期:2014年11月17日优先权日:2014年11月17日【发明者】叶庆富,李菊英,张素芬申请人:浙江鼎清环境检测技术有限公司