摘要
新烟碱类杀虫剂对蜜蜂等非靶标生物及人类健康的潜在危害引起了研究者的广泛关注。由于高水溶性、低正辛醇-水分配系数等特性易在土壤中吸附残留并通过地表径流进入地下水，对水生生态系统构成威胁。吸附/解吸是土壤环境决定该类杀虫剂迁移行为的关键过程。目前，新烟碱类杀虫剂已在西北地区黄土中普遍存在，但其吸附/解吸行为及影响机制尚不明确。为此，本研究选取西北典型黄土灰褐土（GCS）、灰钙土（SIE）、黄绵土（CLS）为主要研究对象，选取不同的新烟碱类杀虫剂烯啶虫胺（NIT）、吡虫啉（IMI）、噻虫嗪（THI）为目标污染物，采用批平衡实验方法，探究其在黄土中的吸附/解吸动力学、吸附热力学，以及环境因素（初始浓度、pH值、离子强度及类型）对吸附的影响，并结合红外光谱分析手段进一步研究吸附机制。主要成果如下： 1. 黄土理化性质表征分析发现，三种黄土的主要化学性质均表现为弱碱性、低有机质含量和弱阳离子交换能力，其中GCS中有机质含量略高于SIE和CLS。不同pH值下的Zeta电位结果显示三种黄土表面均带负电荷。三种黄土的粉粒和砂粒较高，以粉粒为主。三种黄土的氧化物组成中SiO2占比最大（58.4-62.6%），其次为Al2O3（15.3-16.0%）、CaO（8.2-9.8%）、Fe2O3（4.9-5.4%）、MgO（3.1-3.9%）、K2O（2.6-2.8%）、Na2O（1.5-2.0%）。分析黄土的 BET 结果显示，三种黄土的比表面积及孔容、孔径没有显著差异。X-射线衍射光谱分析结果显示，三种黄土的矿物组成较为相似，以石英为主。红外光谱表征同样得出三种黄土结构相似，但不同官能团的特征峰值不同，表明有机质组成和结构存在差异。 2. NIT 在不同黄土上的吸附/解吸行为及机理探究。结果显示，NIT 在三种黄土上的吸附均在240 min 内达到动态平衡，GCS 的吸附平衡容量较高。吸附/解吸动力学均较好符合准二级动力学模型（R2＞0.898)。线性模型和Freundlich模型能很好地描述NIT在黄土中的吸附过程，表明NIT的吸附属于非均相表面多层化学吸附和疏水分配过程。随温度升高吸附量增大，为吸热过程。此外，NIT在不同黄土上的吸附观察到明显的解吸滞后现象。pH为3和11时促进了NIT的吸附，说明提高或降低溶液pH值可增强NIT与土壤之间的阳离子交换作用、静电引力或表面络合作用，促进吸附。共存离子的引入阻碍了NIT的吸附。随着初始浓度的增加，NIT对GCS、SIE和CLS的平衡吸附量随之增加。研究结果表明NIT在黄土上的吸附过程主要以氢键作用、表面络合作用、静电相互作用和π-π EDA相互作用为主。 3. IMI在 GCS 上的吸附/解吸行为及影响因素研究结果显示，吸附/解吸动力学均符合准二级动力学模型，即多种机制共同控制的复合吸附/解吸机制。IMI在GCS上的解吸动力学不是线性可逆的过程，存在明显的解吸滞后现象。Linear模型和Freundlich模型可以很好的解释IMI的吸附行为。吸附量随温度的升高呈下降趋势，表现出放热过程。此外，随着IMI初始浓度从 4 mg/L 增加到 12 mg/L 时，吸附量从 4.57 mg/kg 增加至 9.79 mg/kg。共存离子的引入均会不同程度的抑制IMI的吸附过程。pH会影响IMI的存在形态，进而影响IMI的吸附能力。随着pH从3.0增加到11.0，IMI的吸附量呈现先减小后增大的趋势，主要是酸性条件下的静电引力和碱性条件下的阳离子架桥作用起主导。IMI吸附机理表明GCS 对 IMI的吸附主要以氢键作用、静电相互作用、π-π EDA 相互作用、阳离子架桥作用为主。 4. THI在 GCS 上的吸附/解吸行为及机理研究发现，THI在 GCS 上的吸附动力学在240 min 达到表观吸附平衡。THI在 GCS 上的解吸动力学在 60 min 达到解吸平衡状态。解吸动力学可以用准二级动力学模型较好解释。通过计算HI表明不存在解吸滞后现象。吸附热力学结果显示，高温、低温条件均不利于THI的吸附。THI的吸附表现出pH强依赖性，随着pH的增加，THI的吸附量呈现先减小后增大的趋势。此外，盐基阳离子的引入对 THI 的影响表现为不同程度的抑制作用。推测 THI 在黄土上的主要吸附机理包括氢键作用、静电相互作用、表面络合作用、阳离子架桥作用。 本研究初步揭示了新烟碱类杀虫剂在黄土中的吸附/解吸行为，旨在明确影响新烟碱类杀虫剂的吸附和持留机制，为了解其在土壤-水系统中的命运及评价环境风险具有重要意义，并为土壤环境中农药污染治理和修复提供科学依据。
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