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研究生:陳育仁
研究生(外文):Yu Jen Chen
論文名稱:研究在不同污染程度下水體中胺基甲酸鹽類殺蟲劑的降解情形
論文名稱(外文):The degradation of carbamate pesticides in aqueous samples in various pollution conditions
指導教授:許憲呈
指導教授(外文):吳俊德博士
學位類別:碩士
校院名稱:長榮大學
系所名稱:職業安全與衛生學系碩士班
學門:醫藥衛生學門
學類:公共衛生學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:胺基甲酸鹽殺蟲劑加保利安丹降解速率酸鹼值水質狀況
外文關鍵詞:carbamate pesticidescarbarylpropoxurdegradation ratepH levelwater quality
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現行建議的水中胺基甲酸鹽殺蟲劑檢測方法只要求於測定水中胺基甲酸鹽農藥本體的濃度,並未對其降解物加以規範。由於部分胺基甲酸鹽類殺蟲劑降解物之毒性並不亞於本體,只單純地評估水體中胺基甲酸鹽類殺蟲劑本體殘留量,無法有效評估水體中受農藥污染的程度。本研究目的為:(1)了解所選定的胺基甲酸鹽類殺蟲劑本體與降解物在不同污染水體、不同濃度於不同時間的降解變化情形,(2)依本體與降解物分布比例進一步判定水體受此殺蟲劑污染的情形。
在本研究中加保利(carbaryl)及安丹(propoxur)兩種胺基甲酸鹽類殺蟲劑分別被加入不同污染狀況的水體樣本,包括:3個污染河川水、1個稻田水、1個雨水和3個不同pH值之二次去離子水樣本 (pH值分別為4.4、6.9、9.5),以二種不同濃度(500ppb 和50ppb) 配製組合之8種水體樣本進行實驗,這些水體樣本的基本水質污染指標在事前被分析。加保利及安丹和它們的降解物1-naphthol (NAP)與2-isopropoxyphenol (IPP)在上述水體中的濃度,於實驗開始的第0, 1.5, 3, 4.5, 6, 7.5, 9, 24 小時及第2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 21和28 天以高效能液相層析儀/紫外光偵測器(HPLC/UV)測定。對每一實驗條件水體中殺蟲劑本體的降解速率(k)和半衰期分別以一次動力學模式(first-order kinetic model)推估,本體與降解物於水體中的比例分佈也分別計算。結果顯示:於鹼性水體樣本中,加保利及安丹無論是高或低濃度於水體的降解情形相當符合一次動力學模式,在不同pH值條件下的降解速率顯示:鹼性>中性>酸性。水體的污染度的對降解速率的影響為:污染度較高的河川水和稻田水>污染度較低雨水及中性二次去離子水;當pH值接近中性時,水體污染狀況對本體降解速率的影響變為顯著。IPP在pH值<10時皆穩定的存在於受測水體中,但NAP在實驗進行六天後就無法測得。本研究結論:對於遭受胺基甲酸鹽類殺蟲劑污染之環境水體,如果只測定水體中胺基甲酸鹽類殺蟲劑之本體,可能會低估水體殺蟲劑之污染之嚴重度,尤其是鹼性水體中。建議要評估水中胺基甲酸鹽類殺蟲劑的污染時,必須同時測定本體及降解物,另外水體的pH也應一併測定。
The recommended methods of water examination for carbamate pesticides focus on directly determining the concentration of the parent compounds in the water, but not consider their degraded products. Because few of the degraded products are even more toxic than their parent compounds, the examination of the residual amount of the parent compounds in the water can not truly evaluate the contamination level of the water bodies. The objectives of this study are: (1) to investigate the degradation profile of the parent compounds and degraded products of the selected carbamates in different water bodies with different concentrations of pesticides at various degradation times, and (2) to evaluate the water contamination of carbamate pesticides according to the proportions of the parent compounds and their degraded products in the water. In this study, both carbaryl and propoxur were spiked into the water samples from different water bodies with various pollution conditions, including three from the different sections of a polluted river, one from a paddy field, one from rainfall, and three from laboratory-prepared deionized water with different pH levels (4.4, 6.9 and 9.5, respectively). Eight sets of the water samples with high (500ppb) and low (50ppb) concentrations of both carbaryl and propoxur were prepared. The water quality analyses for the water samples were conducted. The concentrations of carbaryl and propoxur and their corresponding degraded products, 1-naphthol (NAP) and 2-isopropoxyphenol (IPP), of these water samples were determined at the times of 0, 1.5, 3, 4.5, 6, 7.5, 9, 24 hrs, 2nd, 3rd, 4th, 5th, 6th, 7th, 14th, 21th, and 28th days by high performance liquid chromatograph/UV detector. The degradation rate (k) and half-life of each pesticide at each experimental condition were calculated by fitting the data to a first-order kinetic model. The proportions of the parent compound and its corresponding degraded product for each pesticide at each experimental condition were computed. The results showed that the degradation of both high and low concentrations of carbaryl and propoxur in the basic water samples followed the first-order kinetic models well. The magnitude of the degradation rates of these carbamate pesticides in the water samples with different pH levels was: kbasic > kneutral > kacidic. The comparison of the degradation rates of the water samples with different pollution conditions showed that kriver and kpaddy were greater than krain and kdeionized. When the pH level of the water samples was close to 7, the influence of pollution conditions on the degradation rate became significant. IPP stably existed in the water sample when the pH level was less than 10. But, NAP could not be detected in the water samples after 6 days. In conclusion, the water pollution conditions could affect the degradation of the carbamate pesticides. The examination of the parent compounds only for the water samples may underestimate the magnitude of contamination of these carbamate pesticides to the water bodies especially for basic ones. It is recommended that the evaluation of water contamination for these carbamate pesticides should take into account of both the parent compounds and degraded products as well as the pH level.
目錄
致謝 i
中文摘要 iii
英文摘要 v
目錄 ...vii
表目錄 ix
圖目錄 .…x
第一章 前言及研究目的 1
1-1前言 1
1-2研究目的 4
第二章 文獻探討 5
2-1 胺基甲酸鹽類殺蟲劑簡介 5
2-2 carbaryl與Propoxur毒性及物化特性及主要應用 6
2-3 胺基甲酸鹽類殺蟲劑中毒機轉及代謝 6
2-4國內外水體中胺基甲酸鹽類殺蟲劑容許濃度及檢測方法規範 7
2-5 探討影響胺基甲酸鹽類殺蟲劑降解因素 8
2-6二仁溪流域環境簡介 9
2-7 水質污染指標特性 …..10
2-8推估胺基甲酸鹽類殺蟲劑在水體中降解之時間-濃度關係式 ..12
第三章 材料與方法 .….13
3-1研究材料 ..13
3-1-1水樣 ..13
3-1-2 藥品試劑 ..14
3-1-3 分析儀器 ..14
3-1-4 其他儀器設備 ..15
3-2 研究方法 ..15
3-2-1尋找最佳動相分析條件 ..15
3-2-2水質特性分析 ..15
3-2-3實驗室品保與品管 ..16
3-2-4兩種胺基甲酸鹽類殺蟲劑在不同水體,不同濃度、不同時間之降解速率實驗 ..19
第四章 結果與討論 ..20
4-1水質特性分析結果 ..20
4-2實驗室品保與品管結果 ..20
4-3兩種胺基甲酸鹽類殺蟲劑在不同水體,不同濃度、不同時間之降解速率
實驗結果 ..21
4-3-1探討不同水體pH值對水體中parbaryl與propoxur降解影響……21
4-3-2探討不同污染情形水體對水中carbaryl與propoxur降解影響……29
第五章 結論及建議 ..34
參考文獻 ..36

表目錄
表1、carbaryl與propoxur之物理化學特性及毒性資料與法規容許濃度 42
表2、各國水體中胺基甲酸鹽類殺蟲劑之規範 43
表3、比較carbaryl與propoxur於不同研究中之結果 44
表4、比較我國、美國及官大為對於胺基甲酸鹽類殺蟲劑於水體中分析條件45
表5、二仁溪流域工業類別分佈即廠家數目一覽表 46
表6、HPLC的動相隨時間變化條件 47
表7、環境保護署公告的水質分析標準方法 47
表8、高低濃度檢量線之比較 48
表9、高中低不同濃度之二種本體及二種降解物之分析儀器再現性結果 49
表10、二種本體及二種降解物之方法偵測下限 49
表11、高中低不同濃度之二種本體及二種降解物之儲存穩定度結果 50
表12、七種水體之水質特性分析結果 51
表13、高低濃度carbaryl 與propoxur於水體中降解速率及半衰期之推估 52
表14、高低濃度carbaryl 與propoxur於河川水體及二次去離子水(模擬河川水
pH值) 降解速率及半衰期差異比較 53

圖目錄
圖1、胺基甲酸鹽類殺蟲劑基本結構 …5
圖2、胺基甲酸鹽類殺蟲劑與乙烯膽鹼酯脢結合反應機制 .54
圖3、propoxur於水體中水解機制 .54
圖4、carbaryl於水體中水解機制 .55
圖5、二仁溪流域及採樣地點 .56
圖6、研究架構 .57
圖7、四種樣本分析圖譜 .58
圖8、propoxur高濃度檢量線、低濃度檢量線及高低濃度合併檢量線 .60
圖9、carbaryl高濃度檢量線、低濃度檢量線及高低濃度合併檢量線 .61
圖10、2-isopropoxurphenol高濃度檢量線、低濃度檢量線及高低濃度合併檢量線 .62
圖11、1-naphthol高濃度檢量線、低濃度檢量線及高低濃度合併檢量線 .63
圖12、pH為4.43時高濃度(500ppb)、及低濃度(50ppb)加酸穩定結果 .64
圖13、pH為6.04時高濃度(500ppb)、及低濃度(50ppb)加酸穩定結果 .65
圖14、高濃度(500ppb)之四種樣本於14天內之儲存穩定度 .66
圖15、中濃度(100ppb)之四種樣本於14天內之儲存穩定度 .67
圖16、低濃度(5ppb)之四種樣本於14天內之儲存穩定度 .68
圖17、高濃度carbaryl於鹼、中、酸性二次去離子水及河川上下游中本體降解及降解物生成,及本體及降解物的總回收率隨時間變化之關係圖。 .69
圖18、低濃度carbaryl於鹼、中、酸性二次去離子水及河川上下游中本體降解及降解物生成,及本體及降解物的總回收率隨時間變化之關係圖。 .70
圖19、高濃度propoxur於鹼、中、酸性二次去離子水及河川上下游中本體降解及降解物生成,及本體及降解物的總回收率隨時間變化之關係圖。 .71
圖20、低濃度propoxur於鹼、中、酸性二次去離子水及河川上下游中本體降解及降解物生成,及本體及降解物的總回收率隨時間變化之關係圖。 .72
圖21、carbaryl於鹼性二次去離子水及河川上下游中降解之動力曲線。 .73
圖22、propoxurl於鹼性二次去離子水及河川上下游中降解之動力曲線。 .74
圖23、比較高濃度carbaryl於河川水與二次去離子水(模擬河川水pH值) 體隨
時間降解圖 75
圖24、比較低濃度carbaryl於河川水與二次去離子水(模擬河川水pH值) 體隨
時間降解 76
圖25、比較高濃度propoxur於河川水與二次去離子水(模擬河川水pH值) 體
隨時間降解 77
圖26 、比較低濃度propoxur於河川水與二次去離子水(模擬河川水pH值) 體
隨時間降解 78
圖27、高低濃度之carbaryl與 propoxur於模擬河川水pH值的二次去離子水中降解之動力曲線 79
圖28、高濃度carbaryl於河川水、稻田水、雨水、二次去離子水中本體降解及降解物生成,及本體及降解物的總回收率隨時間變化之關係圖。 .80
圖29、低濃度carbaryl於河川水、稻田水、雨水、二次去離子水中本體降解及降解物生成,及本體及降解物的總回收率隨時間變化之關係圖。 .81
圖30、高濃度propoxur於河川水、稻田水、雨水、二次去離子水中本體降解及降解物生成,及本體及降解物的總回收率隨時間變化之關係圖。 .82
圖31、低濃度propoxur於河川水、稻田水、雨水、二次去離子水中本體降解及降解物生成,及本體及降解物的總回收率隨時間變化之關係圖。 .83
圖32、carbaryl於河川水、稻田水、雨水降解之動力曲線 ….....84
圖33、propoxurl於河川水、稻田水、雨水降解之動力曲線其中 …85
圖34、河川水上、下游未添加農藥前真實樣本層析圖 86
圖35、崇德河段、雨水、稻田水未添加農藥前真實樣層析圖 87
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