pH响应型草甘膦复合凝胶微球的合成及其土壤释放特征.pdf

摘要

传统农药易受到环境因子的影响而过早降解，导致利用率低下。控释农药能

够智能地对周围环境作出响应，可有效减少农药流失，延长农药持效期。但是目

前控释农药的研究正处于初级阶段，少有成熟的产品应用于农业领域，主要因为

控释特性是否会影响其环境行为还不明确，对于控释农药的评估和监管体系也尚

未完善。本研究构建了海藻酸盐/多巴胺改性凹凸棒复合水凝胶控释体系，探究

其对草甘膦和毒死蜱的负载效果、控释性能及机制，研究其在紫外和变温条件下

的稳定性；并比较了草甘膦标准品（Gly）、改性凹凸棒负载的草甘膦（DA-Gly）

和草甘膦水凝胶（SAH-Gly）在土壤环境中吸附性、降解性和迁移性上的差异，

揭示了载体对草甘膦活性分子的释放性对环境行为的影响。本论文的主要实验结

果如下：

（1）海藻酸盐/多巴胺改性凹凸棒复合水凝胶对草甘膦和毒死蜱的负载率分

60%85%pH

别为和，且草甘膦在碱性条件下能够实现良好的响应性；应用扫描

电镜观察到所制备的凝胶微球直径约为1mm，内部为疏松多孔的层状结构；比

表面积测试表明酸化改性能够疏通凹凸棒孔道增大比表面积，Zeta电位测试、傅

X

里叶红外光谱分析、射线光电子能谱分析表明多巴胺修饰后可提供丰富的酚羟

基和氨基，且草甘膦成功负载。

（2）pH值为8.5时，草甘膦和毒死蜱水凝胶均遵循I类Fickian传输机制，

农药自身的扩散在药物释放过程中起着主导作用；水凝胶的裂解对释放速率产生

显著影响，水凝胶的裂解速度越快，向外释放农药活性分子的速率也越高；凹凸

棒和凝胶微球表现出隔绝外部温度变化和阻挡部分紫外线的能力，因此两种载体

中的农药在变温和紫外线照射下几乎不发生降解，展现出良好的紫外稳定性和温

度稳定性。

（3）Gly相比于DA-Gly和SAH-Gly的吸附系数更大，吸附量也更多，说

明草甘膦的土壤吸附受到了载体对农药释放速率的影响；DA-Gly和SAH-Gly

呈现出与Gly不同的降解特性，它们先释放草甘膦活性分子，后出现和Gly相似

的降解动力曲线，表明草甘膦的土壤降解动力学受到了载体的影响；与DA-Gly

GlySAH-Gly

和相比，由于拥有更大的粒径，难以随淋洗液移动，并且受到草甘

膦从水凝胶中的释放速率的影响，其向下层土壤的流动性很小，主要滞留于土层

表面。该结果说明凹凸棒和水凝胶作为草甘膦载体，在很大程度上延缓了草甘膦

的土壤吸附、降解和迁移行为，延长了草甘膦活性分子在土壤中的残留时间。

关键词：控释体系，pH响应，土壤的释放特征，降解性，迁移性。

I

Abstract

Traditionalpesticidesaresusceptibletoprematuredegradationdueto

environmentalfactors,resultinginlowutilizationrates.Controlled-releasepesticides

canrespondintelligentlytothesurroundingenvironment,whichcaneffectivelyreduce

pesticidelossandprolongtheshelflifeofpesticides.However,thecurrentresearch

oncontrolled-releasepesticidesisinitsinfancy,andfewmatureproductsareusedin

theagriculturalfield.That’smainlybecauseitisnotclearwhetherthecontrolled

releasecharacteristicswillaffecttheirenvironmentalbehavior,theevaluationand

supervisionsystemfor