噻蟲(chóng)胺在水稻及其稻田環(huán)境中的消解動(dòng)態(tài)研究

黃瑩瑩，郭正元

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

噻蟲(chóng)胺屬新煙堿類殺蟲(chóng)劑，由日本住友化學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn)。噻蟲(chóng)胺原藥及其50%水分散粒劑均屬低毒殺蟲(chóng)劑[1]，適用于葉面噴霧、土壤處理使用[2]。該藥主要用于水稻、蔬菜、果樹(shù)及其他作物上防治蚜蟲(chóng)、葉蟬、薊馬、飛虱等半翅目、鞘翅目、雙翅目和某些鱗翅目類害蟲(chóng)，對(duì)刺吸式口器害蟲(chóng)和其他害蟲(chóng)均有效，具有高效、廣譜、用量少、毒性低、藥效持效期長(zhǎng)、對(duì)作物無(wú)藥害、使用安全、與常規(guī)農(nóng)藥無(wú)交互抗性等優(yōu)點(diǎn)，有卓越的內(nèi)吸和滲透作用，是替代高毒有機(jī)磷農(nóng)藥的又一品種[3]。

2007年4月1日，日本福岡檢疫所檢出中國(guó)產(chǎn)加熱后食用的冷凍食品（冷凍前沒(méi)有加熱）菠菜中的噻蟲(chóng)胺殘留量為0.04 mg/kg[1]，超出了食品衛(wèi)生法第11條所規(guī)定的“食品、添加物等食品標(biāo)準(zhǔn)和一般成分食品標(biāo)準(zhǔn)殘留農(nóng)藥成分物質(zhì)（噻蟲(chóng)胺）”規(guī)定量的上限（0.02 mg/kg）[2]。噻蟲(chóng)胺的市場(chǎng)前景極為廣闊，但我國(guó)目前還沒(méi)有對(duì)這種農(nóng)藥的使用進(jìn)行限量控制及建立檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于噻蟲(chóng)胺在水稻中殘留動(dòng)態(tài)方面的研究，國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道。于2011～2012年研究了噻蟲(chóng)胺在水稻和稻田環(huán)境中的殘留消解情況，以期全面準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)噻蟲(chóng)胺在對(duì)水稻使用后的生態(tài)環(huán)境安全性，并為其科學(xué)使用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

農(nóng)藥：20%噻蟲(chóng)胺懸乳劑（河北威遠(yuǎn)生物化工股份有限公司生產(chǎn)）；作物：水稻。

1.2 儀器與試劑

Agilent Technologies1200型高效液相色譜儀（美國(guó)惠普公司生產(chǎn)，帶紫外檢測(cè)器及LCsolution工作站）；恒溫雙層培養(yǎng)搖床（KYC-1102C，上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；水浴恒溫振蕩器（THZ-82A，江蘇省榮華儀器制造有限公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RE-2000，上海亞榮生化儀器廠）；低溫冷卻液循環(huán)泵（DLSB-5L/25，鞏義市予華儀器廠）；循環(huán)水式真空泵（SHZ-D（Ⅲ），鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；電子天平（上海光正醫(yī)療儀器有限公司）；噻蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)品：純度98.9%，河北威遠(yuǎn)生物化工股份有限公司提供；甲醇（色譜純）、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、丙酮、乙腈、氯化鈉、無(wú)水硫酸鈉、弗羅里硅土、活性炭（以上均為分析純）；噻蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液；1 112 mg/L甲醇溶液，于4℃條件下保存。根據(jù)需要，用甲醇稀釋上述標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，配置成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 田間設(shè)計(jì) 試驗(yàn)地點(diǎn)在湖南長(zhǎng)沙、河北石家莊、貴州貴陽(yáng)三市的郊區(qū)，按農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則要求設(shè)計(jì)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積30 m2，重復(fù)3次，隨機(jī)排列，小區(qū)間設(shè)保護(hù)帶。另設(shè)空白對(duì)照小區(qū)。

1.3.2 施藥方法 噴霧；施藥次數(shù)2～3次。推薦的施藥間隔期為7～10 d。20%噻蟲(chóng)胺懸浮劑在水稻上推薦使用劑量：450～750 g/hm2（有效成分噻蟲(chóng)胺90～150 g/hm2）；消解動(dòng)態(tài)：按20%噻蟲(chóng)胺懸浮劑1 125 g/hm2（有效成分噻蟲(chóng)胺225 g/hm2）于水稻分蘗期時(shí)施藥。采樣時(shí)間：距離最后一次噴藥的間隔時(shí)間分別為 7、14、21 d。

1.4 測(cè)定方法

根據(jù)噻蟲(chóng)胺在有機(jī)溶劑中的溶解特性，經(jīng)試驗(yàn)選定乙酸乙酯為水樣的提取劑；土壤、稻米和稻殼樣品均采用乙腈提取劑；植株樣品采用丙酮作提取劑。乙酸乙酯為萃取劑。經(jīng)Florisil和Carb固相萃取柱凈化，濃縮近干后用色譜甲醇定容，用反相液相色譜柱分離，紫外檢測(cè)器測(cè)定。

1.5 試驗(yàn)步驟

1.5.1 提 取 （1）稻田水：在50 mL稻田水樣品中加入50 mL石油醚和50 mL 18%的NaCl溶液，劇烈振蕩?kù)o置分層，留取下層溶液。分別用50、30、30 mL乙酸乙酯萃取3次，合并萃取液，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（40℃）上濃縮至近干，用色譜甲醇定容至5 mL，過(guò) 0.45 μm 膜，待 HPLC 測(cè)定。（2）稻田土壤：稱取土壤樣品20.0 g，加入60 mL乙腈溶液，振蕩提取30 min，減壓抽濾過(guò)濾，往濾液中加入6 g NaCl，劇烈振蕩?kù)o置，收集有機(jī)層的萃取液，后續(xù)試驗(yàn)步驟同稻田水。（3）水稻植株：稱取水稻植株樣品10.0 g，加入60 mL丙酮溶液，振蕩提取30 min，減壓抽濾過(guò)濾，往濾液中加入石油醚和NaCl溶液（同稻田水），后續(xù)試驗(yàn)步驟同稻田水。直至萃取液濃縮近干，用3 mL丙酮溶解殘?jiān)?，待殘?jiān)耆芙夂?，加? mL正己烷，混勻，待層析柱凈化。

1.5.2 凈 化 水稻植株：制備層析柱（由下至上依次為：少許脫脂棉+2 cm無(wú)水硫酸鈉+4 g弗羅里硅土和0.05 g活性炭+2 cm無(wú)水硫酸鈉），用20 mL 丙酮-正己烷混合液（3∶7，V∶V）預(yù)淋洗，將濃縮的樣品定量轉(zhuǎn)移至層析柱中，再用50 mL丙酮-正己烷混合液（1∶1，V∶V）淋洗，收集淋洗液，于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮近干，用甲醇定容至5.0 mL，過(guò)0.45 μm膜，待HPLC測(cè)定。

1.6 色譜條件

色譜柱（不銹鋼柱）：XB-C18柱（4.6 mm×250 mm）；柱溫：40℃；流速：0.9 mL/min；紫外檢測(cè)波長(zhǎng)：265 nm；進(jìn)樣量：20 μL；流動(dòng)相為甲醇∶水=45∶55（V/V，水稻植株、稻田土壤、稻田水）。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加回收率與精密度

采用外標(biāo)法定量（峰面積）進(jìn)行分析：將噻蟲(chóng)胺的進(jìn)樣量（x）和對(duì)應(yīng)的峰面積（y）進(jìn)行回歸處理，得到回歸方程y=184.28 x-1.127 9，相關(guān)系數(shù)r=0.999 9。當(dāng)添加濃度分別為 0.01、0.1、1.0 mg/kg的噻蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)品時(shí)，按照試驗(yàn)方法操作，測(cè)得平均回收率為85.1%～104.1%，符合衛(wèi)生檢驗(yàn)對(duì)準(zhǔn)確度的要求[4]；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1%～12.1%。

2.2 檢出限及最低檢出濃度

在上述條件下，噻蟲(chóng)胺的最低檢出量為2.0×10-10g。根據(jù)添加回收率試驗(yàn)，在上述液相色譜條件下噻蟲(chóng)胺最低檢出濃度在水稻植株、稻田土壤、稻田水中為0.01 mg/kg。

2.3 噻蟲(chóng)胺在水稻環(huán)境中的殘留動(dòng)態(tài)

2.3.1 稻田水 噻蟲(chóng)胺在稻田水中的消解是一個(gè)快速降低的過(guò)程（圖1、圖2）。在施藥14 d后，噻蟲(chóng)胺在稻田水中的消解率基本達(dá)90%以上。噻蟲(chóng)胺在稻田水中的消解半衰期為：河北8.18 d>貴州6.57 d>湖南4.0 d，平均消解半衰期為6.24 d。對(duì)降解動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，降解動(dòng)態(tài)曲線符合一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程（表1）。

圖1 2011年噻蟲(chóng)胺在稻田水中的消解動(dòng)態(tài)曲線

圖2 2012年噻蟲(chóng)胺在稻田水中的消解動(dòng)態(tài)曲線

表1 噻蟲(chóng)胺在稻田水、稻田土壤及水稻植株中的消解動(dòng)力學(xué)方程和相關(guān)系數(shù)

2.3.2 稻田土壤 試驗(yàn)結(jié)果顯示，噻蟲(chóng)胺在稻田土壤中的消解也是一個(gè)快速降低的過(guò)程（圖3、圖4）。在施藥28 d后，噻蟲(chóng)胺在稻田土壤中的消解率大部分在80%以上。噻蟲(chóng)胺在稻田土壤中消解的半衰期為：河北11.99 d>貴州9.92 d>湖南7.99 d，平均消解半衰期為9.96 d。對(duì)降解動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，降解動(dòng)態(tài)曲線符合一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程（表1）。

圖3 2011年噻蟲(chóng)胺在稻田土壤中的消解動(dòng)態(tài)曲線

圖4 2012年噻蟲(chóng)胺在稻田土壤中的消解動(dòng)態(tài)曲線

2.3.3 水稻植株 試驗(yàn)結(jié)果顯示，噻蟲(chóng)胺在水稻植株中的消解同樣是一個(gè)快速降低的過(guò)程（圖5、圖6）。在施藥21 d后，噻蟲(chóng)胺在水稻植株中的消解率大部分在72.92%～97.58%之間。噻蟲(chóng)胺在水稻植株中消解的半衰期為：河北15.51 d>貴州11.68 d>湖南5.77 d，平均消解半衰期為10.98 d。對(duì)降解動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，降解動(dòng)態(tài)曲線符合一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程（表1）。

圖5 2011年噻蟲(chóng)胺在水稻植株中的消解動(dòng)態(tài)曲線

圖6 2012年噻蟲(chóng)胺在水稻植株中的消解動(dòng)態(tài)曲線

3 結(jié)論

（1）研究結(jié)果顯示，稻田環(huán)境中噻蟲(chóng)胺的最小檢出量是2.0×10-10g，最低檢測(cè)濃度為0.01 mg/kg；當(dāng)添加濃度在0.01～1.00 mg/kg時(shí)，噻蟲(chóng)胺在不同水稻樣品中的平均回收率為85.1%～104.1%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1%～12.1%。以上分析噻蟲(chóng)胺的方法準(zhǔn)確性高、精確性好、靈敏度高，均達(dá)到了農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)的技術(shù)要求，可應(yīng)用到噻蟲(chóng)胺分析檢測(cè)的試驗(yàn)中去。

（2）有效成分噻蟲(chóng)胺在稻田水、稻田土壤和水稻植株中的消解遵循一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，其消解速度稍有差異但不是很大。這說(shuō)明稻田所在區(qū)域的環(huán)境條件和土壤類型等因素對(duì)噻蟲(chóng)胺消解速度的影響不大。噻蟲(chóng)胺在稻田水、稻田土壤和水稻植株上平均消解半衰期分別為6.24、9.96、10.98 d。

[1]王黨生.新煙堿類殺蟲(chóng)劑烯啶蟲(chóng)胺、噻蟲(chóng)胺合成的研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2007.

[2]程志明.殺蟲(chóng)劑噻蟲(chóng)胺的開(kāi)發(fā)[J].世界農(nóng)藥，2004，26（6）：1-3，22.

[3]王黨生，隋衛(wèi)平，譚曉軍.噻蟲(chóng)胺的合成方法[J].農(nóng)藥，2003，42（9）：l5-16.

[4]鄧 勃.分析測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，1997.248.