臭氧降解農(nóng)藥殘留物技術(shù)的研究

課題研究背景農(nóng)藥殘留在體內(nèi)日積月累，潛移默化，會(huì)導(dǎo)致心腦血管、糖尿病、肝病、癌癥等頑固性疑難疾病發(fā)生。導(dǎo)致人視力、記憶力、性功能等機(jī)能?chē)?yán)重衰退。更為可怕的是農(nóng)藥殘留在人體內(nèi)富集，還會(huì)通過(guò)胚胎和母乳傳給下一代，殃及子孫后代的健康中國(guó)農(nóng)藥殘留物現(xiàn)狀①我國(guó)農(nóng)藥殘留問(wèn)題不容忽視，由于我國(guó)人過(guò)地少，農(nóng)民為增收不得不超標(biāo)使用化肥農(nóng)藥來(lái)增產(chǎn)②我國(guó)市面上現(xiàn)行的農(nóng)藥降解清潔劑，平均降解率只有15%，而且分解之后的毒性比原增加10倍以上，還不如不降解！臭氧降解農(nóng)藥殘留機(jī)制臭氧具有強(qiáng)氧化性,可與蔬菜、水果中殘留的有機(jī)磷農(nóng)藥發(fā)生反應(yīng),強(qiáng)氧化劑或自由基的強(qiáng)氧化作用將農(nóng)藥分子的雙鍵斷開(kāi),苯環(huán)開(kāi)環(huán),破壞其分子結(jié)構(gòu),生成相應(yīng)的酸、醇、胺或其氧化物等小分子化合物,這些小分子化合物大多無(wú)毒,溶于水,可被洗滌除去研究進(jìn)展有機(jī)磷農(nóng)藥因化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,易分解,半衰期短,不易在作物、動(dòng)物和人體內(nèi)蓄積,得到廣泛使用。但由于有機(jī)磷使用范圍越來(lái)越廣,使用頻率越來(lái)越高,施用量越來(lái)越大,已成為目前污染食品最為嚴(yán)重的農(nóng)藥實(shí)驗(yàn)1有機(jī)磷農(nóng)藥由于它的急性毒性而為人們特別關(guān)注，樂(lè)果是一類(lèi)高殘留、具有內(nèi)吸性的中等毒性有機(jī)磷農(nóng)藥，屬二硫代磷酸酯類(lèi)，廣泛用于蔬菜水果的病蟲(chóng)害防治，為了考察和評(píng)價(jià)臭氧對(duì)農(nóng)藥殘留降解的效能及反應(yīng)機(jī)理，選用樂(lè)果作為研究臭氧降解效能和機(jī)理的試驗(yàn)材料，以期為臭氧降解農(nóng)藥殘留的應(yīng)用提供一些理論依據(jù)。試驗(yàn)方法取一定量樂(lè)果母液分別與不同濃度的臭氧水反應(yīng)一定時(shí)間，檢測(cè)反應(yīng)后樂(lè)果的濃度，以研究不同臭氧濃度對(duì)不同濃度樂(lè)果降解的影響。分別添加自由基抑制劑重碳酸鹽和叔丁醇，研究臭氧和樂(lè)果反應(yīng)的機(jī)理2臭氧對(duì)不同起始濃度樂(lè)果降解的影響按試驗(yàn)方法1固定臭氧濃度為12.60mg/L，研究臭氧對(duì)不同起始濃度樂(lè)果降解的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。樂(lè)果起始濃度為11.70mg/l時(shí)，在反應(yīng)初始的5min內(nèi)降解率達(dá)81.7%，之后降解速度逐漸放慢，直至45min時(shí)降解率也無(wú)明顯增加。分析原因與臭氧的半衰期有關(guān)。一般室溫下，臭氧的半衰期為20min左右。而對(duì)于起始濃度為5.85mg/l的樂(lè)果，經(jīng)臭氧處理后降解率已近100%，說(shuō)明若臭氧加入量充足，在短時(shí)間內(nèi)便可使樂(lè)果降解趨于完全。如果維持臭氧濃度，樂(lè)果可能會(huì)完全降解。臭氧降解樂(lè)果的機(jī)理臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)主要有2條途徑一種是臭氧分子與有機(jī)物的直接氧化作用；另一種是臭氧被分解后產(chǎn)生羥基自由基，間接與水中有機(jī)物作用。為了確定臭氧降解樂(lè)果的反應(yīng)途徑，加入自由基抑制劑進(jìn)行研究由上圖可以看出，在重碳酸根存在的情況下，樂(lè)果的降解率沒(méi)有下降反而升高，可能是重碳酸根存在時(shí)，臭氧分子和樂(lè)果的選擇性反應(yīng)，減少了反應(yīng)中間產(chǎn)物的積累，從而利于降解反應(yīng)的進(jìn)行，這也說(shuō)明羥基自由基對(duì)樂(lè)果的降解貢獻(xiàn)不大，而可能是分子形態(tài)臭氧直接和樂(lè)果進(jìn)行反應(yīng)。叔丁醇對(duì)樂(lè)果降解的影響叔丁醇與羥基自由基的反應(yīng)速率常數(shù)更大，是比碳酸氫根更強(qiáng)的羥基自由基抑制劑，叔丁醇與臭氧分子的反應(yīng)速率很小，一般用來(lái)作為檢測(cè)自由基的探針化合物，有報(bào)道認(rèn)為，叔丁醇與OH反應(yīng)生成惰性的中間產(chǎn)物導(dǎo)致了生成OH的臭氧分解鏈反應(yīng)的終止從而抑制了臭氧的分解，臭氧在溶液中主要以分子形態(tài)存在在叔丁醇存在的情況下，樂(lè)果的降解率也提高了，原因可能和重碳酸根存在時(shí)一樣，這進(jìn)一步說(shuō)明了羥基自由基對(duì)反應(yīng)影響不大，臭氧是以分子形態(tài)和樂(lè)果進(jìn)行反應(yīng)的。結(jié)論①臭氧對(duì)農(nóng)藥樂(lè)果的降解效果較好，臭氧添加濃度與樂(lè)果降解率成正相關(guān)。在本實(shí)驗(yàn)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間樂(lè)果降解率沒(méi)有明顯提高，要提高樂(lè)果降解率，臭氧濃度必須維持在比較穩(wěn)定的水平上。結(jié)論②臭氧和樂(lè)果的反應(yīng)是分子反應(yīng)，OH自由基對(duì)樂(lè)果的降解貢獻(xiàn)不顯著成本估算家庭