当在农作物中使用农药来控制害虫，即使在实现目标之后，它们对环境的影响仍在继续。农药可以渗入人类和动物所依赖的土壤和水源，并将有害化学物质传播到周围的生态系统上。随着时间的流逝，它们的活性成分会通过释放后发生的不同反应来解毒，最终将它们降解为无害的产品。乐动体育app无法登录因此，了解降解之前和之后的各种农药的农药径流模式和流动性对于确保它们安全使用至关重要。通过模拟农药在土壤中的运输和反应，我们可以构建该系统的模型，并确定化学物质是否对人类和环境都安全。
农药降解：Aldicarb及其衰减产品乐动体育app无法登录
农药Aldicarb被用作杀虫剂来控制许多农作物，尤其是棉花的昆虫食草动物的种群。当Aldicarb降解时，它首先转换为有毒化学物质醛虫亚硫酸和Aldicarb磺基，然后通过水解，形成氧气和硝酸盐来解毒。当确定化学物质是否安全用于商业和家庭使用时，该化学物质的毒性由其LD测量50价值。对于AldiCarb和Aldicarb硫氧化物，毒性为LD50= 0.9 mg/kg;极高的毒性，而α醛磺基磺酮的值为LD50= 24 mg/kg;较低但仍可能有害的毒性。通过在comsol多物理学中设置模型，我们可以测量AldiCarb降解所需的时间，并测量有毒成分Aldicarb，Aldicarb硫氧化物和醛虫硫酮的空间浓度分布。
将农药径流模拟成不同孔隙率的可变饱和土壤
假设我们想了解Aldicarb的农药径流和降解模式，因为它渗入了相对干燥和可变的土壤。通过查看农药降解的反应机制，我们可以确定aldicarb及其衰减产物的分解动力学和质量平衡方程。乐动体育app无法登录通过求解方程，也可以确定降解过程的时间尺度。
在建立农药径流系统时，我们可以想象Aldicarb包含在地面上的水环中。环下的土壤是分层的，顶层的渗透性略低于底部。水从环中渗入，进入下面的土壤。为了简单起见，我们将仅查看通过环的底部的水流，并假设没有穿过垂直壁的流动。该系统通过下面显示的几何形状进行模拟：
农药系统中环和土壤的几何形状。
在图中，您可以看到代表Aldicarb浓度的环以及下面的两层可渗透层。几何形状的底部是一块岩石床，几乎没有水。随着Aldicarb浸出周围的土壤，它通过对流，分散，吸附和挥发进行运输，并以恒定的浓度从几何学的顶部移动到土壤中。在土壤中，Aldicarb反应并吸附到土壤颗粒中。
三种溶质，Aldicarb，Aldicarb硫氧化物和Aldicarb磺基磺基的吸附，降解和挥发，与水浓度成比例地进行。最初，系统中的土壤是原始的，没有农药径流的痕迹。然而，随着时间的流逝，降解的Aldicarb进入土壤并扩散。这理查兹的方程式界面可用于计算流体流，而溶质运输界面可用于预测溶解浓度和吸收污染物的运输。
我们可以在100天的时间内测量藻核和腐烂产物的浓度和腐烂产物。乐动体育app无法登录这些结果基于反应机理和质量平衡方程，并在下图中显示：
在100天的时间内，有毒物种藻类，醛脂和醛糖磺基的浓度。
从图表中可以看出，即使在100天后，土壤中仍然存在明显的有毒化学物质浓度。利用空间和时间依赖性模型设置的结果，我们还可以确定化学物质在一定天后将渗入土壤的程度。
首先，该模型计算出流入土壤的流动，我们可以在0.3和1.0天后确定含有农药的水的距离。下图显示了此模拟的结果：
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在0.3天（左）和1天（右）后，有效的饱和度（表面图），压头（轮廓）和流速（箭头）在变化的饱和土壤中。
接下来，让我们看一下1天零10天后的Aldicarb和同等有毒的Aldicarb硫氧化物的浓度。随着流体流场继续深入到土壤中，先前原始的土壤被两种剧毒化学物质污染。您可以在下面的图中看到化学物质的浓度：
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1天后（注意不同的颜色范围）（分别在10天（分别左右）（分别为左下和底部）（分别为左下和底部）（分别为左下和底部），Aldicarb（左上）和Aldicarb亚硫氧化物（右上）（右上方）（分别为中间和中间）。
10天后，Aldicarb的浓度达到了稳定状态，并保持相对于来源的本地化。然而，10天后，醛虫硫氧化醛尚未达到稳定状态，并且在同一时期覆盖了更大量的土壤。
Aldicarb径流的危害
环境保护局（EPA）评估农药的使用，它们的降解和毒性及其在考虑是否安全使用时对环境的影响。Aldicarb被归类为限制使用农药1981年，1984年，EPA对化学物质进行了特别综述。它的使用再次在2010年的风险评估而且，确定Aldicarb不再符合EPA的食品安全标准，并进行了终止其使用的起步。对Aldicarb的禁令要求在2012年之前在柑橘和马铃薯作物上使用农药，并且在2018年需要进行完全禁止该化学物质的禁令。
模型下载
- 您可以下载模型土壤中的农药运输和反应从模型画廊
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