超高效液相色譜法測定稻田土壤及水中的噻蟲啉與氟蟲雙酰胺殘留

王點點，陳 源，宋寧慧，吳文鑄，石利利*

(1.南京信息工程大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210044;2.環(huán)境保護部南京環(huán)境科學(xué)研究所 國家環(huán)境保護農(nóng)藥環(huán)境評價與污染控制重點實驗室，江蘇 南京 210042)

噻蟲啉(Thiacloprid)為氯代煙堿類殺蟲劑，能夠防治水稻、蔬菜、果樹、棉花和馬鈴薯等作物上的大多數(shù)害蟲，對稻薊馬、稻飛虱等害蟲有較好防效［1］。氟蟲雙酰胺(Flubendiamide)是一種新型鄰苯二甲酰胺類殺蟲劑，主要對蔬菜、水果、水稻和棉花上的鱗翅目害蟲有光譜防效［2－5］。氟蟲雙酰胺是目前為數(shù)不多的作用于昆蟲細胞蘭尼堿受體的化合物［6］，其主要代謝產(chǎn)物簡稱為NNI-des-iodo，有報道［7］顯示，NNI-des-iodo 對水蚤的 EC50值為881 μg·L－1，對搖蚊的 EC50值為18.6 μg·L－1，并且對大鼠的生殖系統(tǒng)有影響。

近年來，噻蟲啉和氟蟲雙酰胺在多種作物病害防治上應(yīng)用廣泛，同時，為了延緩氟蟲雙酰胺的抗藥性，其與噻蟲啉的復(fù)配制劑已應(yīng)用于水稻大田害蟲的防治［8］，導(dǎo)致其在環(huán)境中廣泛存在。因此研究噻蟲啉與氟蟲雙酰胺在稻田土壤和水中的殘留檢測方法具有十分重要的意義。噻蟲啉、氟蟲雙酰胺在蔬菜、水果、土壤等樣品中的檢測方法［9－14］已有報道。Battu等［10］采用液相色譜紫外檢測器分析、高效薄層色譜確證了甘藍、番茄、大豆、紅辣椒和土壤中殘留的氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物;秦冬梅等［11］采用高效液相色譜法分析了土壤和白菜中的氟蟲雙酰胺;張征等［13］采用高效液相色譜/二極管陣列檢測器對蔬菜中的噻蟲啉殘留量進行測定;劉金鳳等［15］采用超高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法分析了氟蟲雙酰胺在土壤和水中的消解動態(tài)，但目前尚未見同時測定水和土壤中噻蟲啉和氟蟲雙酰胺的報道［16］。本文建立了超高效液相色譜/二極管陣列檢測器同時測定稻田土壤及水中噻蟲啉與氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物殘留的方法，并進一步分析了39.6%氟蟲雙酰胺·噻蟲啉懸浮劑在南京江寧區(qū)稻田土壤和水中的殘留消解情況。該方法操作簡便、萃取效率高，適用于水稻環(huán)境樣品中殘留量的分析研究。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Waters Hclass超高效液相色譜儀，二極管陣列檢測器(Waters，US);CR22GⅡ高速離心機(Hitachi，JP);E24A恒溫振蕩器(NBS，US);R210旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(Buchi，SW);WH－3微型旋渦混合儀(上海瀘西分析儀器廠有限公司);PL402－L電子天平(梅特勒－托利多儀器有限公司)。

噻蟲啉標準品(純度99.0%)、氟蟲雙酰胺標準品(純度98.1%)、氟蟲雙酰胺代謝產(chǎn)物標準品(純度99.8%)均由拜耳公司提供;乙腈、甲醇(色譜純，Merck);乙酸乙酯、丙酮、磷酸(分析純，南京化學(xué)試劑有限公司);氯化鈉(分析純，南京化學(xué)試劑有限公司，140℃烘烤4 h);實驗用水為純水。

1.2 液相色譜檢測條件

色譜柱:高強度硅膠HSS T3色譜柱(ACQUITY UPLCHSS T3，2.1 mm×100 mm，1.8 μm)，柱溫:35℃，流動相A為乙腈，B為水，梯度洗脫:0.0～3.0 min，20%A;3.0～6.0 min，20%～70%A;6.0～10.0 min，70%A;10.0～11.0 min，70%～20%A。流速為0.3 mL·min－1，檢測波長為230 nm，進樣量為 5 μL。

1.3 樣品的采集與保存

稻田水:于江蘇省南京市江寧區(qū)橫溪鎮(zhèn)試驗基地水稻田采集，樣品不少于500 mL，貼好標簽，－20℃條件下冷凍保存。

稻田土壤:于江蘇省南京市江寧區(qū)橫溪鎮(zhèn)試驗基地水稻田取耕作層(0～15 cm深)土壤至少10個點，除去碎石、植物根莖等雜物混合均勻，冷凍干燥，粉碎，過20目篩，置于－20℃冰箱中儲存。

1.4 樣品的提取及凈化

水樣處理:準確量取過濾后的稻田水樣100 mL，置于250 mL分液漏斗中，分別用乙酸乙酯30 mL萃取兩次，棄去水相，合并有機相，50℃恒溫水浴濃縮至近干，用乙腈－水(3∶7)定容至2.0 mL，過0.22 μm濾膜，待UPLC測定。

土壤樣品處理:準確稱取制備好的稻田土壤樣品20.00 g(精確至0.01 g)，置于250 mL離心瓶中，用10 mL水潤濕后再加入30 mL丙酮混勻，在恒溫振蕩器中振蕩30 min，重復(fù)上述步驟兩次，合并提取液轉(zhuǎn)入150 mL燒瓶中，50℃恒溫水浴除去丙酮后，水相分別用乙酸乙酯30 mL萃取兩次，合并乙酸乙酯相，50℃恒溫水浴濃縮至近干，用乙腈－水(3∶7)定容至2.0 mL，過0.22 μm濾膜，待UPLC測定。

1.5 方法驗證

通過對實際樣品(稻田水和土壤)的加標回收實驗，考察“1.4”方法對實際樣品檢測的適用性及可靠性。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

比較了BEH C18色譜柱、HSS T3色譜柱(均為美國Waters公司，ACQUITY UPLC色譜柱)對噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物分析的適用性。C18色譜柱是通用型色譜柱，適用的化合物種類廣泛;T3色譜柱是與100%水性流動相兼容的C18柱，適用于保留和分離極性好的化合物，能提高目標物在水性流動相中的穩(wěn)定性。噻蟲啉屬于較親水性化合物，而且初始流動相中純水的比例較高，因此采用HSS T3色譜柱對噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物進行檢測。結(jié)果顯示，待測組分能與雜質(zhì)完全分離，峰形對稱，出峰時間適當(dāng)且穩(wěn)定，峰面積較大，靈敏度較高。而在相同條件下采用BEH C18色譜柱進行檢測時，待測組分雖能與雜質(zhì)分離，但基線和出峰時間不穩(wěn)定，且噻蟲啉的靈敏度相對較低。另外，普通C18色譜柱長期使用純水比例高的流動相容易出現(xiàn)疏水塌陷現(xiàn)象，降低色譜柱的保留能力以及壽命。綜合考慮以上因素，選擇HSS T3色譜柱作為分離柱。

圖1 噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物混合標準溶液(0.50 mg·L－1)的色譜圖Fig.1 UPLC chromatograms of thiacloprid，flubendiamide and its metabolite standards(0.50 mg·L－1)

2.2 檢測波長的確定

標樣在上述流動相條件下，用二極管陣列檢測器在190～300 nm范圍進行掃描，結(jié)果顯示噻蟲啉的最大吸收波長在240 nm左右，而氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物在200 nm處有最大吸收。綜合考慮，確定檢測波長為230 nm，在此波長下3種化合物均有較好的靈敏度，峰形較好，且樣品的干擾較少，標樣圖譜見圖1。噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的保留時間分別為6.063、8.841、8.310 min。

2.3 流動相的選擇

由于噻蟲啉的極性較強，而氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的極性相對較弱，在等度洗脫條件下，噻蟲啉出峰太快導(dǎo)致基質(zhì)效應(yīng)較強，而氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物無法出峰或保留時間過長，因此采用梯度洗脫進行分析。在同樣梯度條件下對比了以甲醇－水和乙腈－水作為流動相的分離效果，實驗表明，以甲醇－水作為流動相時噻蟲啉的靈敏度稍有改善，保留時間后延，但氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的靈敏度均有所降低。綜合考慮，最終確定乙腈－水作為流動相，梯度條件見“1.2”。

實際樣品檢測中，既要保證目標化合物出峰時間適當(dāng)以避免雜質(zhì)的干擾，又要保證目標化合物的靈敏度，因此流動相的流速很重要。實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流速為0.3 mL·min－1時，目標物可獲得較高靈敏度，且峰形對稱，能與雜質(zhì)峰分離，保留時間適當(dāng)。所以本方法選擇流動相的流速為0.3 mL·min－1。

2.4 水樣、土壤樣品的凈化

分別考察了二氯甲烷和乙酸乙酯兩種溶劑對目標物回收率和凈化效果的影響。實驗表明，用二氯甲烷作萃取溶劑時，氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的回收率較低，在8.1%～40.5%之間，而使用乙酸乙酯時，噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的回收率均在80%以上，能滿足農(nóng)藥殘留分析的要求。

2.5 工作曲線與檢出限

準確稱取噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的標準品分別配制成1 000.0 mg·L－1的標準儲備液，用乙腈－水(3∶7)作溶劑，采用梯度稀釋法準確配制成質(zhì)量濃度分別為0.01、0.10、0.20、0.50、1.00、5.00、10.00 mg·L－1的噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的混合標準溶液，在上述色譜條件下測定。以標準溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標作標準曲線，所得線性方程:噻蟲啉為y=60 292x－131.46(r2=1.000);氟蟲雙酰胺為y=24 650x－121.78(r2=1.000);NNI-des-iodo為y=23 219x－191.79(r2=0.999 9)。以10倍信噪比(S/N≥10)計算得噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的儀器測定限(IDL)分別為0.001、0.001、0.002 mg·L－1。

2.6 方法的回收率、精密度與檢出限

取空白水樣和土壤樣品，分別進行3個水平的加標回收率實驗，每個水平平行做5個加標樣品且各測定1次，按照上述樣品前處理方法及檢測條件進行實驗，另設(shè)空白對照，實驗測定結(jié)果見表1，色譜圖見圖2。結(jié)果表明:噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物在稻田水中的平均回收率為92%～106%，相對標準偏差為0.81%～2.5%;在稻田土壤中的平均回收率為82%～104%，相對標準偏差為1.1%～3.8%。噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的加標回收率和相對標準偏差均在農(nóng)藥殘留試驗準則允許的范圍內(nèi)，說明該方法符合農(nóng)藥殘留分析的要求。

在該方法條件下，噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的方法檢出限(MDL)依次為:稻田水0.000 4、0.000 9、0.001 0 mg·L－1，稻田土壤 0.002 2、0.002 8、0.003 6 mg·kg－1。

表1 噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物在稻田水和土壤中的加標回收率及相對標準偏差(n=5)Table 1 Recoveries and RSDs of thiacloprid，flubendiamide and its metabolite(NNI-des-iodo)in paddy water and soil(n=5)

2.7 實際樣品的分析

采用上述方法測定了39.6%氟蟲雙酰胺·噻蟲啉懸浮劑在南京江寧區(qū)稻田土壤和水中的殘留消解情況。結(jié)果表明:稻田土壤中噻蟲啉的消解半衰期為12.0 d，氟蟲雙酰胺為22.4 d，其代謝產(chǎn)物未檢出;稻田水中噻蟲啉的消解半衰期為21.0 d，氟蟲雙酰胺為16.1 d，其代謝產(chǎn)物NNI-des-iodo的濃度很低，為 0.002～0.018 mg·L－1。

3 結(jié)論

本文建立了同時測定稻田水樣和土壤樣品中噻蟲啉和氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物殘留的方法，對其在稻田水和土壤中分別進行不同水平的加標回收實驗，方法的回收率為82%～106%，相對標準偏差為0.81%～3.8%;噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物的方法檢出限依次為:稻田水0.000 4、0.000 9、0.001 0 mg·L－1，土壤0.002 2、0.002 8、0.003 6 mg·kg－1。該方法符合農(nóng)藥殘留分析與檢測的要求，應(yīng)用于實際環(huán)境樣品的殘留量測定，簡易有效、成本低、靈敏度高、結(jié)果準確可靠。

圖2 噻蟲啉、氟蟲雙酰胺及其代謝產(chǎn)物加標樣品的色譜圖Fig.2 UPLC chromatograms of thiacloprid，flubendiamide and its metabolite spiked samples

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