高压脉冲电场降解中药材中三唑类农药的机理分析

发布时间：2020-04-25 06:46

【摘要】：我国作为农业大国,农业生产和发展是社会经济迅速发展、人民生活不断提高的基础,生产安全、优质、放心的农产品是我们一直以来追求的目标。然而,流水式的发展模式,低要求的生产指标,不健全的监管制度导致我国农产品的残留量严重超标。为了解决大量农作物在种植过程中免受病虫害威胁的问题,农产品加工企业不得不花费过高的成本来降低原材料的农药残留,以此来达到消费者的需求,其中,跟我们息息相关的就有中药材的使用。中药材的悠久历史流传至今,如今的老龄化人口日益严重,西药的治标不治本让更多人选择并依赖于中草药,使得中药材成为我国医药事业、人民日常生活、人类健康发展的必不可少的要素。如今,中医药发展如火如茶,随之造成的问题也与日俱增,在这些问题中,中药材中农药残留问题最为突出。据有关报道,在最近十多年,全球年均农药中毒致死率为9.95%,甚至89.5%以上的癌症患病率,100多种疾病均与农药的超标残留息息相关。目前,市面上的农药种类数不胜数,有三唑类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等,它们在植物病虫害的繁殖中扮演着举足轻重的角色,不仅可以抑制病虫害的侵食,还具有除螨、除草等功效,使农作物受损害的程度降到最低。但是,农药也有一定的危害,它的不可分解性、不溶于水等化学性质对中药材的植株造成影响,它会伴随着植株的生长而留存下来,并不断积累,导致许多农药在药材的不同部位都有不同程度的残留。不仅如此,农药的残留对环境也造成了巨大的污染,基于上述事实,利用高压脉冲电场降解农药是十分必有的。高压脉冲电场技术降解农药是一种高效、经济、无污染的方法。本文研究了脉冲电场对三唑类农药(腈菌唑、丙环唑、戊唑醇)的影响,总结出脉冲电场对于农药降解率的最优参数值。为了更加直观地表达降解机理,利用Materials Studio软件分别给腈菌唑、丙环唑、戊唑醇分子施加静电场,分析其分子的结构和内部能量的变化情况。根据电场强度和能量之间的相互关系,以及脉冲电场对3种农药的降解效果得出:当化学结构改变、化学键断裂时会引起能量的变化,并经过实验得到论证,这一实践从微观的角度为三唑类农药的降解提供了理论基础。其主要研究内容如下:1)本文采用均匀试验设计的方法,通过试验研究了高压脉冲降解时腈菌唑、丙环唑、戊唑醇农药的3个最优参数(电场强度、脉冲宽度、脉冲个数),即腈菌唑降解的最适条件为电场强度2800V、脉冲宽度90μs、脉冲个数170;丙环唑降解的最适条件:电场强度3000V、脉冲宽度95μs、脉冲个数200;戊唑醇降解的最适条件:电场强度3000V、脉冲宽度80μs、脉冲个数120,得出了降解条件既适用于三种农药,又适用于三种农药的混合物。2)运用气质联用仪试验验证了高压脉冲电场作用后的三唑类农药(腈菌唑、丙环唑、戊唑醇)的降解效果。利用SIM扫描,分别对这3种农药的色谱图、质谱图做定量分析,利用峰面积值来判断农药的降解效果,降解率发生显著变化,为我们将来选择合适的高压脉冲电场强度、脉冲宽度、脉冲个数提供了有力的理论基础。3)通过脉冲电场对液态介质(三唑类农药)的作用机制,明确了能量损耗和电场作用力之间的相互关系,也就是说损耗量为电场力所做的功。能量增量相当于输入的能量值与损耗量的差值,增量作用于液态介质,并影响其分子结构。4)利用Masterials Studio软件构建了农药分子的基本结构模型,并通过试验以及数据分析论证了脉冲电场的电场强度与化学键内部能量、分子间的位移等存在相关性。通过DMol3分析了静电场对3种三唑类农药的影响,即随着外加电场强度的增加,三唑类农药分子间的能量也在增加,分子间的引力发生变化,离子(CI-)的活性增大,有利于分子发生跃迁,由此推导出化学键的断裂需要吸收能量,给我们的研究提供了强大的理论依据。
【图文】：

技术路线图,技术路线

图１－５技术路线逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－５邋Ｔｈｅ邋ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ逡逑９逡逑

气相色谱质谱联用仪,硬件连接,三唑类农药,气质联用仪

２．４气相色谱质谱联用仪逡逑采用Ｔｒａｃｅｌ３００－ＩＳＱ气质联用仪对三唑类农药进行全扫描，即Ｆｕｌｌ扫描，设置程序逡逑升温、持续时间、扫描次数等处理条件，测试仪器连接及现场布置如图２－４所示。逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X592

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