咪唑啉酮类除草剂在土壤-植物环境中环境行为及生态效应

农药是防治病、虫、草、鼠害等有害生物不可缺少的重要农业生产资料，为农业的增产增收做出巨大贡献，但是由于农药的大量和过度使用，对生态环境造成了严重的污染，直接或间接地威胁了人类的健康。具有手性的农药超过农药品种总数的四分之一，采用非手性的方法在评价手性农药的毒理和研究其环境行为、生态效应时，常会导致错误的结论，给环境安全和人类健康带来潜在的威胁。本项目拟选择高效的咪唑啉酮类农药为研究目标，通过建立在对映水平上的分离、残留分析方法，开展土壤-植物环境中手性农药立体选择性转化/降解动力学特征研究；探讨手性农药对映异构体对土壤微生物、植物和非靶标生物蚯蚓等的毒理及其差异性，从而科学认识手性农药的环境行为和生态毒理效应，为其环境安全性风险评估和合理用药提供必要依据。

本项目选择高效的咪唑啉酮类农药为研究目标，建立了在对映水平上的分离、残留分析方法，研究了土壤环境中降解动力学特征；在室内的条件下研究甲基咪草烟在3种不同土壤性质中降解动力学，考察了土壤性质、土壤微生物、土壤含水量和温度等因素对甲基咪草烟降解速率的影响。实验结果表明在广西南宁、山东青岛和吉林长春土壤中，其降解半衰期分别为133.3、121.6和101.9 d，土壤微生物在其降解过程中占主导地位；在一定范围内，温度越高，土壤含水量越高，其降解越快。探讨了手性农药甲氧咪草烟对映异构体对土壤微生物、玉米和非靶标生物蚯蚓等的毒性及其差异性，在三种供试除草剂中，甲基咪草烟对土壤呼吸作用抑制作用最强，随着浓度升高，其抑制作用也随之增大；甲基咪草烟对土壤微生物的数量影响，在施药60 d后就与ck无差异性；甲基咪草烟对蚯蚓的急性毒性同样最大，其LC50为0.3775 mg/cm2。 S-对映体、R-对映体、外消旋体对玉米幼苗根长的EC50值分别为1.2142、0.2460、0.4212 mg/L；对玉米幼苗株高的EC50值分别为1.4023、0.4530、0.7114 mg/L。毒性实验结果表明， R-对映体的毒性是最大的，S-对映体的毒性是最小的，外消旋体介于两者之间。经透射电镜（TEM）观察，对照处理后的根尖细胞中细胞核形状规则，核膜完整，核仁正常，核质分布均匀且细胞中分布着大量的线粒体、高尔基体、内质网等细胞器，各种细胞器形状规则，结构完整清晰。实验结果为科学认识咪唑啉酮类农药的环境行为和生态毒性效应提供必要依据。