高分子载体特性和阿维菌素微胶囊降解行为之间的相关性研究

In recent years, slow/controlled release pesticides such as pesticide microcapsules have become a subject of intensive research in the agricultural field, aiming to reduce pesticide utilization and improve pesticide efficacy. However, the environmental behavior of pesticide microcapsules is not well-understood, especially the change of degradation behavior caused by the presence of polymer carriers. This project will focus on the degradation behavior of avermectin (AVE) microcapsules in the aqueous environment. First, AVE microcapsules will be prepared by using polymers as encapsulation materials, and characterized on physicochemical properties. Then, sample pretreatment and instrumental methodologies will be developed for the residual detection of AVE microcapsules in aqueous solutions. Finally, the degradation kinetics of AVE microcapsules in aqueous solutions will be measured and described by the mathematical models. The influence of the characteristics of polymer carriers (size, wall thickness, degradation ability) on the degradation of AVE microcapsules in aqueous solutions will be investigated, and their correlation will be determined. The outcome of this project is believed to provide further understanding on the degradation behavior of pesticide microcapsules, and technical support to the subsequent environmental risk assessment.

近年来，以微胶囊农药为代表的缓/控释农药成为农业领域减药增效的热门研究方向之一。然而，人们对微胶囊农药的环境行为了解还不够深入。尤其是高分子载体的引入如何影响微胶囊农药的降解行为，还有待进一步研究。本项目以阿维菌素微胶囊为代表，针对其在水体环境中的降解行为开展研究。首先，制备以高分子材料为载体的阿维菌素微胶囊并对其物理化学性质进行表征。然后，建立阿维菌素微胶囊在水体中的残留检测方法，主要包括样品前处理方法和仪器分析方法。最后，测量阿维菌素微胶囊在水体中的降解动态并进行模型分析，考察高分子载体特性（尺寸大小、壁材厚度、降解性能）对阿维菌素微胶囊在水体中降解的影响，明确两者之间的内在联系。本项目的实施有助于进一步阐明以阿维菌素微胶囊为代表的微胶囊农药的降解行为，为后续的环境风险评估提供技术支持。

我国是世界第一大农药生产和使用国家。农药的长期、大量与低效施用，造成严重的生态环境污染，并威胁食品安全。因此，大力发展高效、生态、安全的新型农药，对于缓解我国当前的农药残留与环境污染问题具有重要意义。近年来，以微胶囊农药为代表的缓/控释农药成为农业领域减药增效的热门研究方向之一，部分微胶囊农药产品已实现商业化。然而，人们对微胶囊农药的环境行为了解还不够深入。尤其是高分子载体的引入如何影响微胶囊农药的降解行为，还有待进一步研究。. 本项目以阿维菌素微胶囊和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐（甲维盐）微胶囊为代表，针对其在水体中的降解行为开展研究。研究内容主要分为3个部分。第一，制备了4种微胶囊农药，包括采用表面沉降聚合法制备了阿维菌素@聚多巴氨，采用乳液界面聚合法制备了阿维菌素@聚脲（壳寡糖-二苯基甲烷二异氰酸酯-3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐共聚物）、甲维盐@聚乳酸和甲维盐@乙基纤维素。对所制备的微胶囊农药进行了一系列表征，包括表面形貌，载药量，尺寸与尺寸分布等。第二、建立了微胶囊农药在水体中的定量检测方法，包括基于溶剂萃取的样品前处理方法和基于液相色谱-串联质谱的仪器分析方法。两种农药的检测限均在1 µg/L以下。第三、考察了光照条件下微胶囊农药在水体中的降解行为。研究发现，对于阿维菌素@聚脲，农药降解速率和微胶囊材料降解性能呈正相关，即微胶囊材料的降解性能越好，农药的降解速率越高。对于甲维盐@乙基纤维素和甲维盐@聚乳酸，农药降解速率和微胶囊尺寸呈负相关，纳米级微胶囊农药的降解速率要高于微米级微胶囊农药。. 本项目重点研究了以阿维菌素微胶囊和甲维盐微胶囊为代表的微胶囊农药的降解行为，阐明了高分子载体特性（尺寸和降解性能）对农药降解速率的影响。本项目的研究成果可为相关产品生产提供有益指导，也为后续的环境风险评估提供技术支持。

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