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手性农药对映体在生物体或环境中的降解行为、生物活性、生态毒性存在明显的差异,应用传统的风险评估手段对手性农药进行风险评估、无法提供准确的数据,给人类和环境带来了诸多安全隐患,在对映体水平上研究手性农药的立体选择性行为是农药发展的必然要求,已成为关注热点。本论文建立了唑酮草酯及其代谢物唑酮草酸对映体的手性分离和检测的LC-MS/MS分析方法,开展了唑酮草酯及其代谢物在水稻、小麦、玉米植株及土壤中的立体选择性环境行为研究,研究了唑酮草酯对映体选择性生物活性及作用机理,探讨了唑酮草酯对映体对非靶标生物的立体选择性急性毒性差异研究。主要研究内容和结论如下:(1)利用高效液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)与手性固定相结合技术,对唑酮草酯及代谢物唑酮草酸对映体的色谱分离条件和质谱条件进行了优化,建立了手性唑酮草酯及其代谢物对映体手性拆分的LC-MS/MS仪器分析方法。选择以Superchiral S-AD-RH手性柱,10 mmol/L乙酸铵水溶液(A相,含0.1%体积比的甲酸)和甲醇(B相)为流动相,梯度洗脱,流速0.4mL/min,柱温35℃,对映体达到较好的分离效果;选择正离子模式电喷雾离子源(ESI+),采用MRM方式,获得质谱检测参数,唑酮草酯的定量离子对为m/z 429.05>412.00,定性离子对为m/z 429.05>346.00和m/z 429.05>366.00;唑酮草酸的定量离子对为m/z 401.00>383.90,定性离子对为m/z 401.00>365.90 和 m/z 401.00>345.85。(2)通过比较实际测定的圆二色光谱吸收谱图与计算的谱图,确定了唑酮草酯及代谢物唑酮草酸的绝对立体构型。(3)在QuEchERS方法基础上优化并建立了手性唑酮草酯及其代谢物唑酮草酸对映体在水稻植株、小麦植株、玉米植株、糙米、稻壳、麦粒、玉米籽粒和土壤中的LC-MS/MS残留分析方法,样品用水和乙腈提取,选用PSA和GCB作为吸附剂基质分散固相萃取净化,LC-MS/MS检测,方法的平均回收率为77.5%～102.8%、RSD为0.4%～10.7%,检测限为0.5-6.0μg kg-1、定量限为1.7-20μg kg-1;该方法能满足农产品和土壤环境样品中唑酮草酯及其代谢物唑酮草酸对映体水平上残留分析的要求,为唑酮草酯及其代谢物唑酮草酸的立体选择性环境行为研究提供了有效方法。(4)研究了唑酮草酯及其代谢物唑酮草酸对映体在小麦植株、玉米植株、水稻植株、小麦田土壤及室内好氧条件下三种土壤中的立体选择性环境行为。结果发现唑酮草酯对映体浓度均随着时间的延长而逐渐降低,代谢物唑酮草酸则均先增加后减少;在植株和土壤中唑酮草酯和代谢物唑酮草酸对映体降解速率均较快、且土壤相对植株较缓慢。唑酮草酯对映体在小麦植株、玉米植株和水稻植株中存在较弱的选择性降解行为,EF值最大为0.571;代谢物唑酮草酸对映体在植株中存在较明显的立体选择性降解现象,选择性强弱依次顺序为水稻植株(EF=0.754～0.854)>玉米植株(EF=0.520～0.684)>小麦植株(EF=0.333～0.379),水稻和玉米中S-(+)-唑酮草酸均被优先降解、造成R-(-)-唑酮草酸积累,而小麦植株则正好相反,R-(-)-唑酮草酸被优先降解。在小麦田土壤中唑酮草酯对映体的选择性降解现象较弱(EF=0.503～0.553);而代谢物唑酮草酸对映体的降解具有较明显的立体选择性(EF=0.533～0.723),S-(+)-唑酮草酸被优先降解、导致R-(-)-唑酮草酸在小麦田土壤中富集。在室内好氧条件下,唑酮草酯及代谢物唑酮草酸对映体在江西红壤、吉林黑土和安徽水稻土中降解均有较明显的立体选择性,而代谢物唑酮草酸对映体立体选择性降解相对更强,唑酮草酯对映体的选择性强弱依次顺序为安徽水稻土(EF=0.513～0.667)>吉林黑土(EF=0.524～0.645)>江西红壤(EF=0.514～0.567),代谢物唑酮草酸对映体的选择性顺序为吉林黑土(EF=0.675～0.801)>江西红壤(EF=0.638～0.764)>安徽水稻土(EF=0.642～0.748);在土壤中S-(+)-唑酮草酯和S-(+)-唑酮草酸均被被优先降解、造成R-(-)-唑酮草酯和R-(-)-唑酮草酸在土壤中富集累积。(5)采用玉米根长法,研究了除草剂唑酮草酯及其代谢物唑酮草酸对映体的立体选择性生物活性差异,结果表明代谢物唑酮草酸对玉米根长生长抑制作用的相对毒力大于唑酮草酯;唑酮草酯及代谢物唑酮草酸对映体对玉米根长的抑制作用均存在一定的立体选择性差异,S-(+)-唑酮草酯的抑制作用最强、是R-(-)-唑酮草酯的2.04倍和Rac-唑酮草酯的1.1倍,而S-(+)-唑酮草酸的相对毒力为R-(-)-唑酮草酸的1.9倍,Rac-唑酮草酸的抑制作用最强,其相对毒力为S-(+)-唑酮草酸的1.5倍、R-(-)-唑酮草酸的2.9倍,代谢物唑酮草酸对映单体混合后表现出一定的活性增强作用。通过同源模建和分子对接技术,考察了唑酮草酸与唑酮草酯对靶标蛋白之间不同的结合模式,结果发现,唑酮草酯和唑酮草酸S体活性均大于R体活性,从分子模拟的角度解释了唑酮草酯及其代谢物唑酮草酸的选择性生物活性差异的原因。(6)首次开展了唑酮草酯及其对映体对水生生物(羊角月牙藻、大型溞和斑马鱼)立体选择性急性毒性研究。结果表明,唑酮草酯及其对映体对不同种类的水生生物的急性毒性大小各不同,毒性大小顺序依次为羊角月牙藻>斑马鱼>大型溞;R-(-)-唑酮草酯和Rac-唑酮草酯对羊角月牙藻的急性毒性均为高毒,而S-(+)-唑酮草酯则为中毒;Rac-唑酮草酯、S-(+)-唑酮草酯和R-(-)-唑酮草酯对大型溞的急性毒性均为低毒;Rac-唑酮草酯、S-(+)-唑酮草酯和R-(-)-唑酮草酯对斑马鱼的急性毒性均为中毒。唑酮草酯及其对映体对羊角月牙藻的急性毒性具有较明显立体选择性,对羊角月牙藻的毒性大小顺序依次为R-(-)-唑酮草酯>Rac-唑酮酮草酯>S-(+)-唑酮草酯,R-(-)-唑酮酮草酯的急性毒性最强,毒性是S-(+)-唑酮草酯的5.0倍、Rac-唑酮草酯的2.8倍;而对大型潘和斑马鱼的急性毒性选择性差异不明显,唑酮草酯外消旋体对大型骚和斑马鱼的急性毒性均最强,这可能与水生生物体细胞结构和体内蛋白质、酶等手性环境差异有关,其毒性效应差异的机理还需要进一步深入研究。