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高纬度多年冻土中典型有机氯农药(OCPs)残留农学特征研究

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  • 论文编号:el2019010321514718295
  • 日期:2019-01-02
  • 来源:上海论文网
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本文是一篇农学论文,农业生产力的提高,并非仅仅得益于自然科学。农业经济科学的发展,对于人们更加自觉地依据经济规律来进行农业生产,变革和改进农业中的生产关系合理组织农业生产力,改善农产品的生产、流通、分配环节和不断提高经济效益,也起了很大作用。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇农学论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪 论
 
1.1 课题研究的目的和意义
有机氯农药(OCPs)是一种人工合成,具有广谱、低毒、残效期长的化学杀虫剂,在农业以及虫害的防治上起着重要的作用。我国的农药生产与用量达到每年 20t,排世界第二(仅次于美国)[1]。由于 OCPs 使用后,在环境中不易降解,会造成农药残留,现在已被归为持久性有机污染物中的一种,其在环境中的分析监测也越来越受重视。土壤中残留的 OCPs 会发生“全球蒸馏效应”[2]使之进入各种环境中(包括人体、动植物),导致的污染问题不堪设想。由于多年冻土的存在,我国北方森林高纬度地区(大兴安岭)形成特有的冻土湿地生境,多年冻土对于维持高纬度冻土森林生态系统的稳定意义重大。研究表明,东北是我国环境 OCPs 的主要汇集地区,但北方森林(大兴安岭)高纬度多年冻土区 OCPs 环境归趋没有开展深入的研究。“初级”排放衰减、“二次”排放增强,累积在多年冻土区环境介质中的 OCPs重新释放,进行新的迁移转化和环境分布。作为 OCPs 汇区,多年冻土区 OCPs 的累积现状并没有开展系统的研究,缺少空间和时间序列数据。本课题研究多年冻土区 OCPs 的残留特征,揭示多年冻土区 OCPs 的重新分配和源汇转换等环境归趋过程。探索利用 OCPs 的残留特征研究高纬度多年冻土区 POPs 环境归趋机制的方法,为该领域的进一步研究提供理论支持。研究成果可以为我国履行《斯德哥尔摩公约》[3]、制定污染控制政策、保护高纬度多年冻土生态系统和冻土湿地生境提供科学依据。
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1.2 有机氯农药污染研究简介
农药按照化学结构类型可分为有机磷、有机氯、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类[4]等。其最典型的为 HCH 和 DDT,本论文主要研究了其中的 28 种并列出了几种典型 OCPs 的理化性质[5],见表 1-1。由表 1-1 中可知,OCPs 的溶解度和蒸气压都很低,除了 HCHs 和异狄氏剂醛外,其他 OCPs 辛醇-水分配系数 Kow 和生物富集系数 BCF 都非常高[6]。1.2.1.1 六六六 (Hexachlorocyclohexanes, HCHs)六六六(C6H6Cl6)又称六氯环己烷,其得名于分子中含碳、氢、氯原子各 6个。HCHs 为灰白色到褐色晶体粉末,有种霉臭味[7],有八种不同的异构体,分别为 α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH,被称为甲、乙、丙和丁体六六六[8]。其中常见的林丹是γ- HCH 的纯品,主要为商品杀虫剂的活性成分。滴滴涕(DDT)是一种蜡状固体(为白色或微黄色),常见为粒状或片状,主要为 p,p'-DDT、o,p'-DDT[9],此外还包括代谢产物 DDE (p,p'-DDE,o,p'-DDE) 和DDD (p,p'-DDD,o,p'-DDD)。德国化学家 Zedler 于 1874 年首次合成 DDT[10],Muller 博士于 1938 年发现其杀虫活性[11],DDT 在 1946 年首次使用在农业上,其生产和使用达 280 万 t 是在 1974 年[12]。在 20 世纪 60 年代首次检测到环境中的 DDT[13]。之后,很多国家己被禁用,我国在 1983-1984 年停止生产并使用。
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第 2 章 试验方法
 
2.1 技术路线设计
本实验方案:①采集土壤样品;②建立和优化样品预处理技术和仪器分析条件,对样品进行检测分析;③分析水分移动和多年冻结层对 OCPs 累积和迁移转化的影响;④计算多年冻土中 OCPs 的总含量;⑤研究分析多年冻土区 OCPs 的垂直分布,累积规律及残留特征。其技术路线设计见图 2-1。
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2.2 样品采集
 
2.2.1 研究区概况
本课题的采样地位于中国北方森林大兴安岭地区(Greater KhinganMountains),在东经 121°12′~127°00′,北纬 50°10′~53°33′之间,东西横跨 6 个经度,南北纵越 3 个纬度。该地区土壤肥沃、有机质含量丰厚,动植物物种丰富,属寒温带大陆性季风气候,表现为冬季严寒,夏季温暖,昼夜温差较大,年平均降水量 746 毫米,是我国典型的高纬度多年冻土区。由于全球气候变暖,土壤退化,多年冻土正逐渐消融,其水分、有机质含量和 OCPs 的残留也发生了相应的变化。本课题以大兴安岭及其周边地区为研究对象,分别布设了 8 个不同的采样点:A、B、C、D、E、F、G、H,见图 2-2。
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第 3 章 结果与分析....24
3.1 高纬度多年冻土区土壤含水量与有机质...........24
3.1.1 高纬度多年冻土区土壤含水量的垂直分布特征..........24
3.1.2 高纬度多年冻土区土壤有机质的垂直分布特征..........27
3.2 高纬度多年冻土区土壤中 OCPs 残留特征........31
3.2.1 高纬度多年冻土区土壤中 OCPs 检出率............31
3.2.2 高纬度多年冻土区土壤中 OCPs 残留组成特征...........32
3.3 高纬度(大兴安岭)多年冻土区土壤 OCPs 累积现状.........33
3.4 高纬度(大兴安岭)多年冻土区 OCPs 垂直分布特征..........46
3.5 高纬度多年冻土区土壤中 OCPs 污染源分析..............52
第 4 章 结论与展望....58
4.1 结论....58
4.2 展望....58
 
第 3 章 结果与分析
 
3.1 高纬度多年冻土区土壤含水量与有机质
3.1.1 高纬度多年冻土区土壤含水量的垂直分布特征
研究区土壤样品类型主要有农田,森林,湿地三大类,本小节根据研究区土壤的三种不同类型,分别进行分析,再进行总垂直分布研究。由于研究区土壤样品中只有 A 采样点属于农田土壤,因而用 A 采样点的土壤含水量的分布特征代表农田土壤类型含水量分布,其分布特征见图 3-1,研究区农田土壤的含水量百分值在 5%-25%之间,其整体波动不大,在农田土壤深度为10~20cm 时,其含水量百分值最高,而在土壤深度为 190~200cm 的含水量百分值最小,由此可得,研究区农田土壤含水量的分布特征随着土壤的深度加深而逐渐减少,整体呈下降趋势。研究区土壤样品中属于森林土壤类型的有 B,E,F 和 H 四个采样点,其含水量分布特征见图 3-2,可明显的看出,森林土壤类型的整体含水量在 5%-90%,其波动范围较大,其中 B 和 H 采样点的含水量百分值波动最大,其次是 E 采样点,而 F 采样点的含水量百分值基本保持在 40%-80%之间进行波动,其上下波动的空间比较稳定,图中可见代表森林土壤类型的四个采样点的含水量百分值整体都是随土壤深度的加深而减少,虽然在中间分层深度会有点变化,但不影响整体趋势。
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结论
 
本论文以我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中 OCPs 为研究对象,分别探讨了我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中 OCPs 的含量、组成和分布规律,并对有机质含量与 OCPs 浓度进行了相关分析,还对我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中的 OCPs 进行了源解析。主要结论如下:(1)在研究区土壤中主要 OCPs 污染物:p,p‘-DDT,Endosulfans 类,HCHs类和 HCB,而其余的污染物含量均较低;(2)研究区土壤含水量与有机质含量影响 OCPs 的累积,均成正相关(3)研究区多年冻土层的存在会影响土壤有机质含量,从而影响 OCPs 的垂直分布。(4)研究区土壤中主要 OCPs 源解析:①HCHs:研究区存在点源污染,HCHs 的残留主要来于历史上较低量的工业品 HCHs 和林丹的使用,其周围环境有新林丹的输入。② Endosulfans:少量的 Endosulfan-II 在研究区土壤中已经降解为 Endosulfansulfate。研究区土壤中的硫丹的来源不是由于当地的使用,存在新的硫丹来源。③HCB :研究区 HCB 在其周边城市可能存在点污染源,推测与研究区周边的工业生产过程的排放或燃烧过程排放有关。
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参考文献(略)
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