小麥植株和麥田土壤莠去津殘留氣相色譜分析方法研究

李廣領(lǐng)， 田雪亮， 王建華， 管文芳， 劉英杰， 陳錫嶺

（河南科技學(xué)院，新鄉(xiāng) 453003）

小麥植株和麥田土壤莠去津殘留氣相色譜分析方法研究

李廣領(lǐng)， 田雪亮， 王建華， 管文芳， 劉英杰， 陳錫嶺＊

（河南科技學(xué)院，新鄉(xiāng) 453003）

本研究確立了乙腈振蕩提取、弗羅里硅土SPE小柱凈化小麥植株和麥田土壤中莠去津殘留樣本的前處理方法，建立了柱程序升溫、GC－NPD殘留樣品檢測(cè)方法。結(jié)果表明，優(yōu)化色譜條件下，莠去津的色譜保留時(shí)間為5.97min，在0.105～54.0mg／L濃度范圍內(nèi)，莠去津濃度與其色譜峰面積在GC－NPD上線性響應(yīng)良好，回歸方程為Y＝38.79X－120.34（R2＝0.998 8）。莠去津在小麥植株和麥田土壤中0.05～1mg／kg的3個(gè)水平的加標(biāo)回收率均大于75%，各添加水平3次平行測(cè)定值的RSD均小于7%。其準(zhǔn)確度和精密度均符合農(nóng)藥殘留分析的要求。該色譜條件下儀器的最低檢出量為0.38ng，方法的最低檢出濃度為0.018mg／kg（植株）和0.021mg／kg（麥田土壤），此檢測(cè)靈敏度可以滿足該農(nóng)藥在小麥植株和麥田土壤中殘留的定量檢測(cè)要求。

莠去津； 小麥植株； 麥田土壤； 氣相色譜法； 殘留分析

莠去津（atrazine），又名阿特拉津，是瑞士Geigy公司于1952年成功研發(fā)的三嗪類除草劑，適用于玉米、高粱、果園和林地等防除一年生禾本科雜草和闊葉雜草，對(duì)一些多年生雜草也有一定的抑制使用［1］，是目前世界上廣泛使用的選擇性內(nèi)吸傳導(dǎo)型芽前及苗后除草劑，該除草劑主要通過干擾植物光合作用而使雜草致死［2］。莠去津結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水溶性強(qiáng)、難降解，且其在土壤中存留時(shí)間與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)關(guān)系［3］。另外，作為一種當(dāng)前大面積應(yīng)用的除草劑，不論是莠去津的母體化合物還是其代謝產(chǎn)物對(duì)自然環(huán)境、人類和動(dòng)植物生長(zhǎng)均具有明顯的毒理學(xué)效應(yīng)，目前，其污染效應(yīng)已成為全球性的生態(tài)問題［4］。研究發(fā)現(xiàn)，莠去津具有生物蓄積性和環(huán)境激素的作用，可影響生物體正常的性別分化和性腺發(fā)

育［5－7］，被聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）于2006年認(rèn)定為27種持久性有毒化學(xué)污染物（persistent toxic substances，PTS）之一［8］。莠去津易于被土壤有機(jī)質(zhì)吸附［9］，在土壤中的持留期長(zhǎng)［10］。因此，施用過莠去津后的后茬作物非常容易受藥害。一直以來，使用莠去津而引起的后茬作物藥害事件頻繁發(fā)生，因此，在人均耕地日漸減少和作物復(fù)種植數(shù)不斷提高的今天，合理使用該農(nóng)藥、減少或避免其對(duì)后茬作物的藥害是一個(gè)值得關(guān)注的問題。有關(guān)莠去津殘留的現(xiàn)代分析方法，主要包括氣相色譜法［11－13］、液相色譜法［14－15］、色譜與質(zhì)譜聯(lián)用 技 術(shù)［16－18］、免疫分析技術(shù)法［19－23］、電 化 學(xué) 和 生 物 傳 感 器 技 術(shù)［24－25］等。其中的分析樣品制備技術(shù)涵蓋了液液萃取、固相萃取、基質(zhì)固相分散萃取和微波輔助提取等。目前，麥田土壤和小麥植株中莠去津殘留的氣相色譜分析尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。本研究對(duì)麥田土壤和小麥植株中莠去津殘留的樣本前處理程序和GC－NPD檢測(cè)方法進(jìn)行了研究，旨在為麥田土壤和小麥植株莠去津殘留測(cè)定提供技術(shù)支持，同時(shí)也為玉米小麥連作區(qū)科學(xué)使用該除草劑防除玉米田雜草提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 儀器設(shè)備

Clarus－500GC－NPD（美 國(guó) Perkin Elmer 公司），MTN－2800D氮吹濃縮裝置（天津奧特賽恩斯儀器有限公司），TA2004N萬分之一分析天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司），RE－52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠），BS－1EA振蕩培養(yǎng)箱（金壇市杰瑞爾電器有限公司），ASE－12固相萃取裝置（天津奧特賽恩斯儀器有限公司）等。

1.2 試劑與材料

石油醚、丙酮、乙腈、氯化鈉、無水硫酸鈉等為天津科密歐化學(xué)試劑公司產(chǎn)品，均為A.R級(jí)；丙酮（色譜純）為天津賽孚科技有限公司產(chǎn)品；莠去津（純度99.9%）為美國(guó)BBI公司產(chǎn)品；弗羅里硅土SPE小柱（200mg／3mL），購(gòu)于大連思譜精工有限公司。麥田土壤（3年內(nèi)無莠去津施藥背景，壤質(zhì)土，土壤pH＝8.1，有機(jī)質(zhì)含量1.463%，全氮含量0.107%，速效磷含量44.1mg／kg，速效鉀含量148.2mg／kg，含水量84.3%）和分蘗期小麥植株樣品，采自于河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)高科技示范園區(qū)試驗(yàn)田。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 氣相色譜條件建立

以SUBTM－5毛細(xì)管柱（15m×0.25mm、1μm涂膜厚度）為分析柱，NPD為檢測(cè)器。分別設(shè)置進(jìn)樣口、色譜柱、檢測(cè)器各部分溫度和載氣流速等多組參數(shù)組合，以合適濃度的莠去津標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣，逐步優(yōu)化色譜條件，確定最佳色譜分離、分析條件。

1.3.2 樣品添加回收率試驗(yàn)

將從試驗(yàn)田中采集的小麥植株樣品剪成約0.5cm長(zhǎng)的小段；麥田土壤樣品首先于實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，過60目分樣篩；將植株樣品和土壤樣品分別混勻，并分別準(zhǔn)確稱取4份各10.0g，其中的3份分別按0.05、0.5mg／kg和1mg／kg的添加水平添加莠去津標(biāo)準(zhǔn)樣品得到模擬殘留樣本，在各份殘留樣本中分別加入50mL乙腈，室溫振蕩提取30min后減壓抽濾，然后在濾液中加入10mL飽和氯化鈉溶液萃取，萃取有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥后減壓濃縮至近干，用丙酮定容至1mL。再將樣品提取液上弗羅里硅土小柱，以適當(dāng)體積比的石油醚／丙酮淋洗，洗脫液經(jīng)氮吹濃縮裝置濃縮后，用丙酮定容至1mL，再優(yōu)化色譜條件進(jìn)樣分析。最后用PerkinElmerRChromatography Software Total－chrom Workstation處理譜圖數(shù)據(jù)，根據(jù)加標(biāo)量和檢測(cè)值分別計(jì)算添加回收率和3次平行測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。另外的一份小麥植株樣品和土壤樣品按與上述完全相同的前處理程序處理得空白樣品，用于明確樣品基質(zhì)。

1.3.3 實(shí)際樣品檢測(cè)

將從大田采集的莠去津小麥土壤樣品按添加回收率試驗(yàn)完全相同的樣品前處理程序處理，得樣品檢測(cè)溶液，在優(yōu)化色譜條件下進(jìn)樣分析，得檢測(cè)結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試農(nóng)藥的GC－NPD分析條件

圖1為優(yōu)化色譜條件下莠去津色譜圖。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，設(shè)置色譜柱溫度程序：初溫120℃（保持1min），以30℃／min升至180℃（保持1min），再以25℃／min升至230℃（保持2min），再以25℃／min升至280℃（保持1min）；進(jìn)樣口285 ℃，檢測(cè)器300 ℃；FN2＝2mL／min、FH2＝2mL／min、Fair＝100mL／min，分流比9∶1，尾吹氣流速為30mL／min，以1μL為進(jìn)樣量，經(jīng)SUBTM－5型柱分離NPD檢測(cè)可得圖1所示莠去津穩(wěn)定的出峰效果。

圖1 優(yōu)化色譜條件下莠去津標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜圖

2.2 莠去津標(biāo)準(zhǔn)樣品在GC－NPD上的線性范圍

將莠去津標(biāo)準(zhǔn)樣品分別稀釋為0.105、0.211、0.422、0.844、1.688、3.375、6.75、13.5、27.0mg／L和54.0mg／L 10個(gè)濃度，按2.1中色譜條件對(duì)系列濃度樣品分別進(jìn)樣1μL，分別重復(fù)3次進(jìn)樣，得對(duì)應(yīng)色譜圖，以峰面積（3次重復(fù)的平均值）為縱坐標(biāo)，以進(jìn)樣濃度為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，得莠去津在1.05～512mg／L濃度范圍內(nèi)進(jìn)樣量與檢測(cè)器響應(yīng)值良好的線性響應(yīng)關(guān)系，線性回歸方程為y＝38.79x－120.34（R2＝0.998 8）。

2.3 添加回收率和最低檢測(cè)濃度

圖2和圖3分別為小麥植株空白樣本和其莠去津添加色譜圖，圖4和圖5分別為土壤空白樣本和其莠去津添加色譜圖。

從表1添加回收率可以看出，經(jīng)乙腈振蕩提取、以5mL體積比為3∶2的石油醚／丙酮為淋洗液過弗羅里硅土SPE小柱凈化，由GC－NPD檢測(cè)得到的莠去津在小麥植株和麥田土壤中各添加水平的回收率均在75%以上，3次重復(fù)測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于7%，說明方法的重復(fù)性良好。該色譜條件下儀器的最小檢出量為0.38ng，方法的最低檢出限為0.018mg／kg（植株）和0.021mg／kg（麥田土壤），此檢測(cè)靈敏度可以滿足該農(nóng)藥在小麥植株及麥田土壤中莠去津殘留定量檢測(cè)要求。

2.4 實(shí)際樣品檢測(cè)

圖6和圖7為藥害田采集小麥植株樣本和土壤樣本試驗(yàn)條件下檢測(cè)到的莠去津殘留色譜圖。

從圖6、7可以看出，田間采集的藥害田小麥植株樣本和麥田土壤樣本中均檢測(cè)出了一定水平的莠去津殘留，色譜圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理得小麥植株樣本中的莠去津殘留量為0.035mg／kg，麥田土壤樣本中莠去津殘留量為0.042mg／kg。

表1 莠去津在小麥植株和麥田土壤中的添加回收率和精密度

3 結(jié)論與討論

本文采用乙腈振蕩提取、弗羅里硅土SPE樣品凈化方法，GC－NPD檢測(cè)方法分析了小麥植株及土壤中莠去津殘留量，該方法重現(xiàn)性好、檢測(cè)靈敏度高、實(shí)用性強(qiáng)。試驗(yàn)證明該殘留樣本前處理方法簡(jiǎn)便，且提取效率高；所建立GC－NPD分析方法線性范圍寬、重復(fù)性好、檢測(cè)限低，可以滿足小麥植株及土壤樣本中莠去津殘留量的分析檢測(cè)要求，該方法為莠去津在小麥植株中的殘留試驗(yàn)提供了可靠方法，同時(shí)也為莠去津防除玉米田雜草的安全劑量確定提供了更為全面、客觀、科學(xué)的理論依據(jù)。

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Residue analysis methods of atrazine in wheat plants and wheat field soils by GC－NPD

Li Guangling， Tian Xueliang， Wang Jianhua， Guan Wenfang， Liu Yingjie， Chen Xiling
（HenanInstituteofScienceandTechnology，Xinxiang453003，China）

A method for determination of atrazine residue in wheat plants and wheat field soils has been developed by extraction with acetonitrile，purification with SPE cartridge and determination with GC－NPD.The results showed that，under the optimal conditions，the retention time of acetamiprid was 5.97 minutes；the calibration curves showed good linearity（y＝－38.79x－120.34，R2＝0.998 8）at 0.105－54.0mg／L of atrazine.The recovery rates were determined in wheat field soil blank spiked at 0.05 mg／kg，0.5 mg／kg and1 mg／kg，respectively，and the overall recovery rates were over 75%，with a relative standard deviation（RSD）less than7%.The detection limit of acetamiprid was 0.38 ng，and the limit of quantification was 0.018 mg／kg and 0.021 mg／kg in wheat plants and wheat field soils，respectively.The results indicated that the method is simple，efficient and reliable，and it’s suitable for the determination of atrazine residues in wheat field soils.

atrazine； wheat plant； wheat field soil； gas chromatography； pesticide residue analysis

TQ 450.263

A

10.3969／j.issn.0529－1542.2012.05.018

2012－01－11

2012－03－07

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（200803002－6）

＊ 通信作者E－mail：chenxiling＠hist.edu.cn