二苯基噻吩生物活性及对三唑磷的光催化降解研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:davidcao1980
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三联噻吩(α-T)是光活化农药的典型代表,对多种害虫具有良好的光活化毒杀活性,但在环境中的半衰期太短,限制了在大田的推广与应用。本文以具有优异光活化化合物a-T为模板,利用生物等排原理,以苯环代替噻吩环,合成了二苯基噻吩。本文研究了二苯基噻吩的生物活性、高效液相色谱检测条件、稳定性、在不同条件下二苯基噻吩在光激化作用下对三唑磷的光催化降解作用特性、二苯基噻吩的内吸性、渗透性及在田间施用后对作物的影响。为在农田系统应用光敏素二苯基噻吩杀虫并同时降解残留农药这一理论提供指导。 生物活性研究表明:二苯基噻吩和a-T对白纹伊蚊(Aedesalbopictus)3龄幼虫24h的LCso值分别为9.18×10-3μg/mL和9.69x104μg/mL,对小菜蛾(Plutellaxylostella)3龄幼虫LCso值分别为267.87#g/mL和222.22#g/mL;二苯基噻吩和a-T对斜纹夜蛾(Spodopteralitura)细胞24h的LC50值分别为0.22μg/mL、0.09μg/mL,48h的LCso值分别为O.16μg/mL、0.06μg/mL。二苯基噻吩对稗草(Echinochloacrusgalli)的根长、茎长、鲜重的ICso分别为1.73μg/mL、1.88μg/mL和7.46μg/mL,对马唐(Digitariasanguinalis)的根长、茎长和鲜重的IC50分别为O.14μg/mL、0.30μg/mL和3.88μg/mL;α-T对稗草的根长、茎长、鲜重的IC50分别为1.15μg/mL、1.5lμg/mL和2.66μg/mL,对马唐的根长、茎长和鲜重的IC50分别为O.11μg/mL、O.10μg/mL和0.25μg/mL。 研究表明:二苯基噻吩的高效液相色谱检测条件为:色谱柱:HPODS250×4.0mm(i.d)5pm;柱温:室温;流动相:甲醇/水=85/15(V/V);流速:1.OmL/min;检测波长:343alil;进样量10μgL。 二苯基噻吩在丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇和乙腈中的半衰期分别为113.62h、103.44h、119.5h和¨1.79h,144h后降解率分别为57.98%、60.49%、52.35%和53.76%;a-T在丙酮、DMF、甲醇和乙腈中的半衰期分别为8.95h、6.54h、10.65h和3.41h,在丙酮、DMF和甲醇18h后的降解率分别为74.15%、85.64%和68.94%,在乙腈中6h后的降解率为69.45%。说明二苯基噻吩吩比α-T稳定的多。两者在同一溶剂中而半衰期不同,这主要是噻吩环被苯环取代后,共轭效应不同而引起稳定性有差异。 光敏物质二苯基噻吩和a-T浓度为20μg/mL,在紫外光的照射下,二苯基噻吩照射280min吸光度变化值达到最大AA=0.438,α-T在200min吸光度变化值达到最大AA=0.480。二苯基噻吩浓度为20μg/mE时,在3800#w/cm和2060μw/cm2光照强度下吸光度变化值分别为0.438和0.387,α-T浓度为20μg/mL时,在3800#w/cm2和2060μw/cm2光照强度下吸光度变化值分别为0.480和0.33l。说明随着光照强度的增加,光敏剂产生活性氧自由基的能力也得到增强;可以说二苯基噻吩和a-T光照后最大产生活性氧的能力是相当的。α-T作为典型的光敏活性物质,量子产率高,合成的二苯基噻吩也同样具有量子产率高的优势,作为光敏化合物有一定的开发潜力。 二苯基噻吩能显著催化降解环境中存在的三唑磷,在玻片上,当光照强度为3800#w/cm2,温度25℃,m(三唑磷):m(二苯基噻吩)=2:1时三唑磷降解的动力学方程为Ct=53.48e-0.0096t,其半衰期为72.19h,光照处理144h后三唑磷的降解率为73.96%;而三唑磷在玻片上光照处理其降解率很低。在25℃、35℃、45℃下其降解动力学方程为Ct=53.48-O.00%t、Ct=53.502e-0.0l18t和Ct=52.236e-0.0141t,其半衰期分别为72.20、58.74和49.16h;在120h后三唑磷的降解率分别为65.28%、73.57%、80.90%。在206μw/cm2、270μw/cm2的光照强度下,温度为25℃,光解动力学方程为Ct=49.148e-O.0068t、Ct=49.805e-0.0078t,半衰期分别为101.93h、88.86h。说明在二苯基噻吩在自身降解的同时,放出的单线态氧和自由基具有强氧化作用,加速催化降解三唑磷是确实可行的。随着光敏剂浓度的增加,三唑磷的半衰期缩短,降解率提高,当m(三唑磷):m(二苯基噻吩)=4:l变为m(三唑磷):m(二苯基噻吩)=1:4时,三唑磷的半衰期由90.01h变为63.59h。 在溶液体系中二苯基可以催化降解三唑磷,并且其催化作用与光照强度、温度、通氧量、水分、洲值等相关。在自然光照下。玻片上二苯基噻吩对三唑磷有一定的催化降解作用。 在大豆培养液中添加200、100、10μg/mL时,在大豆叶片和茎杆中检测不出二苯基噻吩。在大白菜叶片上涂抹200、100和10μg/mL二苯基噻吩时,洗涤后在叶片中检测不出二苯基噻吩,说明二苯基噻吩在大豆体内无内吸性,在芥蓝叶片中无渗透性。 二苯基噻吩既可以杀虫,在不同环境下又能够催化氧化降解残留农药,对环境及作物安全,在农田系统可以推广应用二苯基噻吩。
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