一种百草枯快速解毒液及方法
【专利摘要】本发明公开了一种百草枯快速解毒液及方法，制剂为蒽醌、Fe(III)腐殖质还原菌及其培养基、电子供体、pH缓冲剂共避光厌氧培养至足量蒽醌被还原为氢醌的混合物。本发明的制剂，与百草枯溶液接触反应后，可以快速形成针状固体物，该针状固体物既不溶于强酸强碱，也不溶于水及常见有机溶剂中，无法被人体或动物体吸收，常温常压性质极其稳定，从而实现了百草枯的快速解毒。同时本发明制剂的制备方法简单，成本低。
【专利说明】
一种百草枯快速解毒液及方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种解毒液及解毒方法，特别涉及一种百草枯快速解毒液及方法。
【背景技术】
[0002] 百草枯（1，1_二甲基_4,4连吡啶阳离子盐)是一种速效触杀型灭生性除草剂，对大 多数单子叶和双子叶植物有很强的破坏作用，广泛用于免耕种植、快速轮作、直播水稻等农 林生产中，全球用量仅次于草甘膦，是第二大除草剂，目前尚无替代品。
[0003] 百草枯在土壤中长期残留，半衰期长达644天，且具有很强的环境毒性，如:干扰土 壤酶活性、影响鱼蛙免疫系统、抑制土壤中微生物群落结构等，长期残留百草枯造成的环境 污染已不容忽视。此外，百草枯对人类毒性极大，中毒后发病急、吸收快，死亡率高，被称为 "自杀专用毒药"。目前已被20多个国家禁止或限制使用。我国自2014年7月1日起，撤销百草 枯水剂登记和生产许可，停止生产，仅保留母药生产企业水剂出口境外使用登记、允许专供 出口生产;2016年7月1日起停止百草枯水剂在国内销售和使用（1745号文）。尽管如此，百草 枯市场依然稳步增长，在亚非拉等发展中国家广泛使用。1745号文中未对百草枯其他剂型 (如，颗粒剂、可溶胶剂)做出限制销售规定，目前已有企业取得可溶胶剂的登记。不管是颗 粒剂或可溶胶剂，与水剂相比，吞服后对人的伤害未必减弱。
[0004] 百草枯无特异性解毒药，仍采用洗胃、导泻、补液、利尿、血液透析等处理方法，也 有用中药缓解毒性的方法，但全球均无统一的急性百草枯中毒诊疗指南，口服中毒死亡率 极高，成人致死量为20%水溶液5~15mL( 20~40mg/L)。
[0005] 百草枯解毒方法至今仍是研究难点，尤其是针对百草枯的特效解毒药。百草枯急 性中毒的最佳治疗时间不超过4h，在吞服Ih内，如果能使肠胃中百草枯失活或阻止肠胃吸 收百草枯，将大幅降低后续治疗难度及死亡率。因此，找到一种与百草枯接触快速使其失活 的特效药成为当前治疗百草枯急性中毒的重点。
[0006] 已有研究表明，百草枯可能作为Fe(III)/腐殖质还原过程的电子供体而被氧化降 解，这一过程反应比较慢，比较适合土壤的缓慢解毒修复，但是难以满足快速解毒的需要， 特别是不能满足动物或人类百草枯中毒时快速解毒的需求。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种百草枯快速解毒液。
[0008] 本发明的另一个目的在于提供一种快速解除环境中百草枯毒性的方法。
[0009] 本发明所采取的技术方案是： 一种百草枯快速解毒液，所述制剂为蒽醌、Fe(III)腐殖质还原菌及其培养基、电子供 体、PH缓冲剂共避光厌氧培养至足量蒽醌被还原为氢醌的混合物。
[0010] 作为上述解毒液的进一步改进，蒽醌选自9，10-蒽醌-2，6-二磺酸、9，10-蒽醌-2-羧酸、9，10-蒽醌-2-磺酸、腐殖酸。
[0011] 作为上述解毒液的进一步改进，电子供体选自单糖、二糖。
[0012] 作为上述解毒液的进一步改进，pH缓冲剂为磷酸盐缓冲剂。
[0013] 作为上述解毒液的进一步改进，蒽醌的原始添加量为2~10 mmol/L。
[0014] 作为上述解毒液的进一步改进，解毒液中，氢醌的浓度不低于0.6 mmol/L。
[0015] 作为上述解毒液的进一步改进，厌氧培养完成后对混合物进行灭菌处理。
[0016] -种快速解除环境中百草枯毒性的方法，包括将上述的百草枯快速解毒液与环境 中的百草枯相接触，反应完全后即可解除百草枯的毒性。
[0017] 作为上述解毒液的进一步改进，制剂与百草枯相接触时，控制反应体系中的溶解 氧含量不高于30%，优选的控制反应体系中的溶解氧含量不高于10%。
[0018] 本发明的有益效果是： 本发明的制剂，与百草枯溶液接触反应后，可以快速形成针状固体物，该针状固体物既 不溶于强酸强碱，也不溶于水及常见有机溶剂中，无法被人体或动物体吸收，常温常压性质 极其稳定，从而实现了百草枯的快速解毒。同时本发明制剂的制备方法简单，成本低。
[0019] 本发明的方法，可以快速解除环境中百草枯的毒性，特别适用于百草枯残留量高 土壤的快速修复。
【附图说明】
[0020] 图1是针状晶体的EDX谱图； 图2是针状晶体裂解后气相质谱图； 图3针状晶体扫描电子显微镜(SEM)图谱。
【具体实施方式】
[0021] -种百草枯快速解毒液，所述制剂为蒽醌、Fe(III)腐殖质还原菌及其培养基、电 子供体、PH缓冲剂共避光厌氧培养至足量蒽醌被还原为氢醌的混合物。
[0022] Fe(III)腐殖质还原菌在厌氧或低氧环境中，可以利用电子供体将蒽醌还原为氢 醌。解毒液中Fe(III)腐殖质还原菌种类并无特殊要求。
[0023] 作为上述解毒液的进一步改进，蒽醌选自9，10-蒽醌-2，6-二磺酸、9，10-蒽醌-2-羧酸、9,10-蒽醌-2-磺酸、腐殖酸等常见的，成本较为低廉的蒽醌。
[0024]电子供体只要能被Fe(III)腐殖质还原菌利用即可。作为上述解毒液的进一步改 进，电子供体选自单糖、二糖等常见的低成本的电子供体。
[0025]作为上述解毒液的进一步改进，pH缓冲剂为磷酸盐缓冲剂。这种缓冲剂的适应性 较好。当然，也可以根据Fe(III)腐殖质还原菌的特性，选择其他缓冲体系。
[0026] 作为上述解毒液的进一步改进，蒽醌的原始添加量为2~10 mmol/L。
[0027] 作为上述解毒液的进一步改进，解毒液中，氢醌的浓度不低于0.6 mmol/L。
[0028] 作为上述解毒液的进一步改进，厌氧培养完成后对混合物进行灭菌处理。
[0029] -种快速解除环境中百草枯毒性的方法，包括将上述的百草枯快速解毒液与环境 中的百草枯相接触，反应完全后即可解除百草枯的毒性。
[0030] 环境中的氧缺乏，可以减少氢醌被氧化为蒽醌，利于解毒反应的进行。作为上述解 毒液的进一步改进，解毒液与百草枯相接触时，控制反应体系中的溶解氧含量不高于30%， 优选的控制反应体系中的溶解氧含量不高于10%。
[0031] 下面结合实施例，进一步说明本发明的技术方案。
[0032] 实施例1 百草枯解毒液(1)的制备 采用严格无菌操作，IOOmL西林瓶中添加 Fe(III)腐殖质还原菌(玫瑰色库克菌价《/ria rosea HNOl，菌株保藏号CGMCC No . 5810)菌悬液、蒽醌（9，10-蒽醌-2，6-二磺酸，简称 AQDS)、蔗糖、液体培养基、磷酸盐缓冲溶液，使培养液总体积为100 mL，各反应物的初始浓 度为：lOmmol/L蒽醌，lOmmol/L鹿糖，0 · 4mol/L磷酸盐缓冲溶液(提供缓冲能力，pH=6 · 0); 然后使用高纯氮充气20min，排出西林瓶培养液中氧气，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖 密封，30°C避光静置培养5天;最后将西林瓶进行高压灭菌（115°C，20min)，解毒液制成。 [0033]百草枯溶液与解毒液（1)反应 用百草枯母液配置浓度为200mg//L百草枯溶液(pH6)，取50mL至西林瓶中，高纯氮充气 5min，使溶解氧浓度为1%，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖密封，用注射器，吸取解毒液 50mL，扎破西林瓶铝盖注入百草枯溶液中，再次密封，西林瓶中立即生成0.2~2mm长的绿色 针状固体，固体量随时间逐渐增加，60min达到稳定，溶液中未检测到百草枯，表明百草枯全 部转化为固体。百草枯与解毒液反应的结果如表1所示： 表1、百草枯与解毒液反应体系中反应物与生成物含量
注:百草枯转化率(％) =(溶液中百草枯初始浓度Co-反应后百草枯浓度C) /Co X 100%。 [0034] 从表1可以看出，在反应时间内AQDS还原产物氢醌AH2QDS浓度逐渐降低，60min时 减少至0.6 2 mm 〇 I / L，并达到稳定，溶液中百草枯的浓度也逐渐减少，6 0 m i η时转化率达到 100%，表明百草枯全部反应，生成的针状固体质量为0.0190g ADX能谱分析结果显示（图1)， 针状固体主要由(：、10、5四种元素组成，各元素质量百分比分别为：56.23%(：、4.16%!1、 11.22% S、5.08% N、23.31%0;该固体不溶于强酸强碱及有机溶剂，在水中加热至沸腾也不 溶解，性质稳定。用600°C将其裂解后，裂解片段为0=S=0、4,4'_连吡啶、蒽醌三种结构（图 2)。扫描电镜下观察(图3)，该固体呈层状堆叠，结构紧密。
[0035] 实施例2 百草枯解毒液(2)的制备 采用严格无菌操作，IOOmL西林瓶中添加 Fe(III)腐殖质还原菌（弯曲假单胞菌 Pset/c/o胤Mas PQOl 菌株保藏号CCTCC NO: M 2014107)菌悬液、蒽醌(AQDS)、 蔗糖、液体培养基、磷酸盐缓冲溶液，使培养液总体积为1 〇 〇 m L，各反应物的初始浓度为： lOmmol/L蒽醌，lOmmol/L鹿糖，0 · 4mol/L磷酸盐缓冲溶液(提供缓冲能力，pH=6 · 0);然后 使用高纯氮充气20min，排出西林瓶培养液中氧气，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖密 封，30°C避光静置培养5天;最后将西林瓶进行高压灭菌（115°C，20min)，解毒液制成。
[0036]百草枯溶液与解毒液(2)反应 用百草枯母液配置浓度为200mg//L百草枯溶液(pH6)，取50mL至西林瓶中，高纯氮充气 5min，使溶解氧浓度为1%，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖密封，用注射器，吸取解毒液 50mL，扎破西林瓶铝盖注入百草枯溶液中，再次密封，西林瓶中立即生成0.2~2mm长的绿色 针状固体，固体量随时间逐渐增加，60min达到稳定，溶液中未检测到百草枯，表明百草枯全 部转化为固体。百草枯与解毒液反应的结果如表2所示： 表2百草枯与解毒液反应体系中反应物与生成物含量
注:百草枯转化率(％) =(溶液中百草枯初始浓度Qr反应后百草枯浓度C) /Co X 100%。 [0037] 从表2中可以看出，在反应时间内AH2QDS浓度逐渐降低，60min时减少至0.59 mmo I /L，并达到稳定，溶液中百草枯的浓度也逐渐减少，60min时转化率也达到100%，表明百 草枯全部反应，生成的针状固体质量为〇.〇185g。结果表明，作为一种Fe(III)-腐殖质还原 菌，PQOl也可以通过还原蒽醌，生成含有代谢活性物质与氢醌的解毒液，对百草枯的转化率 可达100%。
[0038] 实施例3 百草枯解毒液(3)的制备 采用严格无菌操作，100 mL西林瓶中添加 Fe(III)腐殖质还原菌（Jocuria rosea HNO1)菌悬液、蒽醌(9，10-蒽醌-2-羧酸，简称AQC)、蔗糖、液体培养基、磷酸盐缓冲溶液，使 培养液总体积为100 mL，各反应物的初始浓度为：lOmmol/L蒽醌，lOmmol/L鹿糖，0.4mol/L 磷酸盐缓冲溶液(提供缓冲能力，pH=6.0);然后使用高纯氮充气20min，排出西林瓶培养液 中氧气，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖密封，30°C避光静置培养5天;最后将西林瓶进 行高压灭菌（115°C，20min)，解毒液制成。
[0039]百草枯溶液与解毒液(3)反应 用百草枯母液配置浓度为200mg//L百草枯溶液(pH6)，取50mL至西林瓶中，高纯氮充气 5min，使溶解氧浓度为1%，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖密封，用注射器，吸取解毒液 50mL，扎破西林瓶铝盖注入百草枯溶液中，再次密封，西林瓶中立即生成0.2~2mm长的绿色 针状固体，固体量随时间逐渐增加，60min达到稳定，溶液中未检测到百草枯，表明百草枯全 部转化为固体。百草枯与解毒液反应的结果如表3所示： 表3、百草枯与解毒液反应体系中反应物与生成物含量
注:百草枯转化率(％) =(溶液中百草枯初始浓度Co-反应后百草枯浓度C) /Co X 100%。
[0040] 在反应时间内AQC还原产物AH2QC浓度逐渐降低，60min时减少至0.54 mmol/L，并 达到稳定，溶液中百草枯的浓度也逐渐减少，60min时转化率也达到100%，表明百草枯全部 反应，生成的针状固体质量为〇.〇159g。结果表明，AQC作为另外一种蒽醌物质，也具有与 AQDS类似的功能，即被还原菌还原为氢醌AH2QC,再与百草枯发生氧化还原反应，生成单晶 固体。
[0041 ] 实施例4 使用百草枯解毒液(1) 溶解氧浓度10%的百草枯溶液与解毒液(1)反应 用百草枯母液配置浓度为200mg//L百草枯溶液(pH6)，取50mL至西林瓶中，高纯氮充气 使溶解氧浓度为10%，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖密封，用注射器，吸取解毒液50mL， 扎破西林瓶铝盖注入百草枯溶液中，再次密封。
[0042] 解毒液中的AH2QDS浓度为0.94mmol/L，解毒液加入溶解氧含量为10%的百草枯溶 液时，AH2QDS浓度仍可迅速减少至0.47mmol/L(AH2QDS为还原活性物质，被溶液中氧气迅速 氧化为AQDS)，此时剩余的AH 2QDS浓度仍高于与百草枯反应所需量（约0.30mmol/L)。表4显 示，60min反应稳定时，百草枯完全转化为固体，仍有0.12mmol/L AH2QDS剩余。此结果表明， 溶解氧含量低于10%时，参加反应的AH2QDS仍过量，溶液中IOOppm百草枯完全反应，快速解 毒;但如果溶解氧含量高于30%，溶液中IOOppm百草枯将可能过量，反应结束时，百草枯仍残 留。因此，该解毒液优选的使用条件为，环境溶解氧浓度低于10%。如溶解氧浓度过高，则需 要相应地增加解毒液的用量。百草枯与解毒液反应的结果如表4所示： 表4、百草枯与解毒液反应体系中反应物与生成物含量
注：百草枯转化率(％) =(溶液中百草枯初始浓度Co-反应后百草枯浓度C) /Co X 100%。 [0043]强酸条件下百草枯溶液与解毒液(1)反应： 用百草枯母液配置浓度为200mg/L百草枯溶液(pH 2)，取50mL至西林瓶中，高纯氮充气 5min，使溶解氧浓度为1%，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖密封，用注射器，吸取解毒液 50mL，扎破西林瓶铝盖注入百草枯溶液中，再次密封。
[0044]胃在排空时pH值约在7.0~7.2之间，当食物进入胃中时，胃中pH值可降至2~3之 间。因此该实验中用O.lmmol/L HCl将百草枯溶液调至pH 2,研究酸性条件下，解毒液对百 草枯是否有效。结果显示（表5)，在反应时间内AH2QDS浓度逐渐降低，60min时减少至 0.6 Immo I /L，并达到稳定，溶液中百草枯的浓度也逐渐减少，60min时转化率达到100%，表明 百草枯全部反应，生成的针状固体质量为〇.〇182g。因此，pH 2时，解毒液对百草枯的作用效 果不受影响。
[0045] 表5、百草枯与解毒液反应体系中反应物与生成物含量
注:百草枯转化率(％) =(溶液中百草枯初始浓度Qr反应后百草枯浓度C) /Co X 100%。
[0046] 弱碱条件下百草枯溶液与解毒液(1)反应： 用百草枯母液配置浓度为200mg/L百草枯溶液(pH 8)，取50mL至西林瓶中，高纯氮充气 5min，使溶解氧浓度为1%，充气完毕立即盖橡胶盖并加压铝盖密封，用注射器，吸取解毒液 50mL，扎破西林瓶铝盖注入百草枯溶液中，再次密封。实验结果如表6所示： 表6百草枯与解毒液反应体系中反应物与生成物含量(6)
注：白旱枯转化率(％) =(浴液中白旱枯初始浓度C0-反应后白旱枯浓度C)/C〇X 100%。 [0047] 从表6可知，在反应时间内AH2QDS浓度逐渐降低，60min时减少至0.58mmol/L，并达 到稳定，溶液中百草枯的浓度也逐渐减少，60min时转化率达到100%，表明百草枯全部反应， 生成的针状固体质量为〇.〇187g。因此，pH8时，解毒液对百草枯的作用效果也不受影响。
[0048]氢醌与百草枯溶液的反应情况 叠氮化钠(NaN3)是一种强还原剂，厌氧条件下可以与蒽醌发生氧化还原反应，生成氢 醌。为考察化学还原产物氢醌是否与百草枯反应，在100 mL西林瓶中添加蒽醌(AQDS)、磷酸 盐缓冲溶液，使培养液总体积为100 mL，各反应物的初始浓度为：10mmol/L AQDS，0.4mol/ L磷酸盐缓冲溶液（pH=6.5);使用高纯氮充气5min后缓慢加入0.5gNaN3，AQDS被还原为 AH2QDS，待反应完全时(AH2QDS达到lmmol/L)，立即盖橡胶盖并加压铝盖密封，再用注射器吸 取该AH2QDS溶液50mL，扎破西林瓶铝盖注入百草枯溶液中（浓度为200mg/L，50mL，pH 6，溶 解氧浓度1%)，再次密封，观察反应现象。发现混合液无化学反应现象，未生成固体，24h、48h 检测百草枯和AH2QDS浓度均未减少，表明仅有氢醌并不足以使百草枯解毒。（注：将0.5g NaN 3加入0.4mmol/L磷酸盐缓冲溶液(pH6.5)中，测定pH为6.7±0.2，表明NaN3的添加不影响 磷酸缓冲盐的缓冲能力）。
[0049]当用于环境中百草枯的快速解毒处理时，无需对解毒液进行灭菌处理。这样Fe (III)腐殖质还原菌可以消耗反应体系中的部分氧，保证反应体系中的氢醌不被氧化为蒽 醌，有利于百草枯解毒的进行。
【主权项】
1. 一种百草枯快速解毒液，所述制剂为蒽醌、Fe(III)腐殖质还原菌及其培养基、电子 供体、PH缓冲剂共避光厌氧培养至足量蒽醌被还原为氢醌的混合物。2. 根据权利要求1所述的百草枯快速解毒液，其特征在于:蒽醌选自9，10-蒽醌-2，6-二 磺酸、9，10-蒽醌-2-羧酸、9，10-蒽醌-2-磺酸、腐殖酸。3. 根据权利要求1所述的制剂，其特征在于：电子供体选自单糖、二糖。4. 根据权利要求1所述的百草枯快速解毒液，其特征在于:pH缓冲剂为磷酸盐缓冲剂。5. 根据权利要求1所述的百草枯快速解毒液，其特征在于：蒽醌的原始添加量为2~10 mmol/L〇6. 根据权利要求1所述的百草枯快速解毒液，其特征在于:解毒液中，氢醌的浓度不低 于0.6 mmol/L〇7. 根据权利要求1所述的百草枯快速解毒液，其特征在于:厌氧培养完成后对混合物进 行灭菌处理。8. -种快速解除环境中百草枯毒性的方法，包括将权利要求1~4任意一项所述的百草 枯快速解毒液与环境中的百草枯相接触，反应完全后即可解除百草枯的毒性。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于：制剂与百草枯相接触时，控制反应体系中 的溶解氧含量不高于10%。10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于:制剂与百草枯相接触时，控制反应体系中 的溶解氧含量不高于10%。
【文档编号】A62D3/02GK105944279SQ201610341330
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】武春媛, 李勤奋, 吴东明
【申请人】中国热带农业科学院环境与植物保护研究所