稻田中撲草凈的消解規(guī)律及最終殘留量研究

王鑫宏，侯志廣，趙曉峰，逯忠斌

（吉林農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，吉林 長春 130118）

近年來，隨著人們對食品安全及環(huán)境問題關注度的逐漸提高，農(nóng)藥在環(huán)境及生物中的殘留問題也越來越引起人們的關注［1－3］.目前，世界各國已開始制定了各種農(nóng)藥在作物中的最大殘留限量標準，即MRL值（maximum residue limits），用以規(guī)范農(nóng)藥的應用，保障食品安全.同時，農(nóng)藥在環(huán)境中的殘留也會影響食品安全以及后茬作物的生長.

撲草凈（prometryn）是選擇性內(nèi)吸傳導型三氮苯類除草劑，殺草譜廣，主要用于防除與小麥、棉花、水稻、蔬菜等作物伴生的一年生禾本科雜草及闊葉雜草.中國作為水稻的主要生產(chǎn)國家［4］，稻田中應用的農(nóng)藥在環(huán)境中的消解規(guī)律以及最終殘留問題顯得尤為重要.目前，有關撲草凈的研究多集中于撲草凈的分析測定方法、在土壤中的吸附解吸規(guī)律以及生物降解等方面［5－7］，如Sergio等通過計算撲草凈等三嗪類除草劑的拉曼光譜范圍發(fā)現(xiàn)此類除草劑主要在芳環(huán)上N原子處發(fā)生反應［8］；Evgenidou等則研究了水相中撲草凈在紫外光下的降解特性［9］.國內(nèi)對于撲草凈的研究特別是其消解動態(tài)和最終殘留問題尚未見報道，我國也尚未制定撲草凈的MRL值.針對上述問題，本文研究了撲草凈在水稻田（田水和土壤）及水稻體內(nèi)的殘留變化趨勢并對其最終殘留量進行了分析，研究結果可為評價撲草凈的環(huán)境安全性和制定撲草凈在水稻中的MRL值等方面提供科學的依據(jù).

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A－5975CMSD氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀，DS－1型組織搗碎機，SHZ－88型恒溫水浴振蕩機，F(xiàn)W－100型谷物粉碎機，KQ－250DE型超聲波清洗器，BUCHI R－200型旋轉真空蒸發(fā)器；分液漏斗、具塞量筒等各種玻璃器皿.

撲草凈標準品（純度98.8%，Sigma公司出品）；乙腈、丙酮、正己烷、石油醚、無水硫酸鈉、弗羅里硅土、活性炭均為分析純；助濾劑為進口分裝.

1.2 田間試驗方法

選取吉林省長春市、黑龍江省海倫市、湖南省長沙市三地進行田間試驗，按照《農(nóng)藥殘留試驗準則》和《農(nóng)藥登記殘留田間試驗標準操作規(guī)程》設計試驗小區(qū)［10－11］.每個小區(qū)面積設定為30m2，試驗設3個處理，即25%撲草凈（WP）2.250kg／hm2（推薦田間施用劑量）、25%撲草凈（WP）3.375kg／hm2（1.5倍推薦劑量）和空白對照，每個處理3次重復.各小區(qū)之間設定1m寬的保護行，施藥方法為拌細土撒施.

在水稻分蘗期進行消解動態(tài)試驗，采取3.375kg／hm2的25%撲草凈（WP）作為施藥劑量，均勻撒施在保留3～5cm水層的水稻田.施藥后2h按0，1，3，5，7，14，20，30，40，60d及收獲期在每個小區(qū)取5個樣點采集稻田土壤、水和水稻植株樣品，混勻后四分法取樣.各樣品采集后均貯存于－20℃冰箱中待測.

最終殘留試驗采用2.250kg／hm2（推薦劑量）和3.375kg／hm2（1.5倍推薦劑量）兩個處理，在水稻收獲期分別采集土壤、水稻植株和籽粒樣品，施藥方式和樣品采集方法同消解動態(tài)試驗，其中籽粒樣品采集量為500g.

1.3 分析方法

稱取一定量的樣品（土壤50g，水稻植株、糙米和稻殼均為20g且需粉碎或搗碎）置于具塞三角瓶內(nèi)，加蒸餾水20mL和乙腈80mL振蕩提?。ㄖ仓陿悠穬H加100mL乙腈），提取時間為60min，在鋪有助濾劑的布氏漏斗中減壓抽濾，收集濾液轉移到裝有6g NaCl的具塞量筒中，振蕩后靜置，使水相和乙腈相充分分層.量取田水50mL，轉入分液漏斗.

土壤、植株、糙米及稻殼樣品分析：吸取上層清液40mL（植株50mL），于40℃下旋轉蒸發(fā)至近干，用2mL正己烷定容待凈化.用V石油醚／V丙酮＝9∶1的混合溶液60mL淋洗層析柱，收集全部淋洗液，在旋轉蒸發(fā)器上（40℃）減壓濃縮至干，土壤用正己烷定容至5mL，其余定容至2mL，待測.

水樣分析：在水中加入10%NaCl溶液20mL，然后用三氯甲烷萃取3次，于40℃下旋轉蒸發(fā)至干，用5mL正己烷定容，待測.

色譜柱：HP－5MS彈性石英毛細管柱，30m×0.25mm×0.25μm；進樣口溫度：280℃；柱溫箱溫度：260℃.升溫程序為100℃保持1min，之后以25℃／min的速率升至180℃并保持10min，隨后仍以25℃／min的速率升至260℃并保持10min.載氣類型為He，載氣流速1.0mL／min，進樣量1μL.

質(zhì)譜條件：四極桿溫度150℃；離子源溫度230℃；選擇離子掃描（SIM）時以撲草凈的特征離子質(zhì)量數(shù)241.1，226.1，199.1，184.1組成離子組；開始分析時間3.75min；質(zhì)譜結束時間35.0min.

2 結果與討論

2.1 方法靈敏度、準確度和精密度

在上述設定條件下，測定了0.05，0.1，0.2，0.5，1.0μg／mL系列標準溶液，進樣量1μL，進樣濃度（X，μg／mL）與色譜峰面積Y線性相關，方程為Y＝75344 X－2958.3，相關系數(shù)為r＝0.9957.儀器最低檢出量（LOD）為1.5×10－11g，通過加標回收的方法測定的土壤、植株、糙米、稻殼和稻田水的最低檢出濃度（LOQ）為0.01mg／kg.

在0.01，0.05，0.5mg／kg三個濃度水平對土壤、稻田水、植株、糙米和稻殼中的撲草凈進行添加回收試驗，每個平行重復5次，結果見表1.從表1可以看出，在0.01～0.5mg／kg添加范圍內(nèi)，土壤中的平均回收率變化范圍為88.8%～101.5%，植株的平均回收率為78.3%～106.2%，稻田水的平均回收率為85.2%～103.6%，糙米的平均回收率為88.6%～102.6%，稻殼的平均回收率為92.2%～96.2%.精密度（以相對標準偏差RSD表示）范圍為2.6%～9.3%，符合農(nóng)藥殘留分析要求.

2.2 撲草凈的消解動態(tài)

撲草凈在土壤、植株及田水中的消解動態(tài)規(guī)律見圖1—3及表2.

由圖1可知，撲草凈在土壤中的原始沉積量分別為2.553mg／kg（吉林），1.250mg／kg（黑龍江）和1.599mg／kg（湖南）.施藥后第14天，吉林和黑龍江土壤中撲草凈的消解率均已超過85%，至第30天開始低于LOQ；而湖南土壤中的撲草凈至施藥后第40天消解率才達到86%，至第60天撲草凈含量低于LOQ.撲草凈在土壤中的消解半衰期（見表2）分別為4.9d（吉林），7.2d（黑龍江）和17.4d（湖南）.撲草凈在湖南土壤環(huán)境中的消解速率遠低于吉林和黑龍江.

表1 撲草凈的添加回收率（n＝5） %

圖1 撲草凈在稻田土壤中的消解動態(tài)

圖2 撲草凈在水稻植株中的消解動態(tài)

表2 撲草凈的消解規(guī)律

由圖2可知，撲草凈在植株中的原始沉積量分別為10.5mg／kg（吉林），1.54mg／kg（黑龍江）和9.4mg／kg（湖南）.從施藥后第5天開始，撲草凈的消解率均超過90%；至第20天，植株中撲草凈含量均低于LOQ.撲草凈在植株中的消解半衰期（見表2）分別為2.0，2.2，2.1d.三個試驗地區(qū)植株中撲草凈的消解速率均較快，且差異不明顯.

由圖3可知，撲草凈在稻田水中的原始沉積量分別為7.67mg／kg（吉林），1.58mg／kg（黑龍江）和1.43mg／kg（湖南）.在施藥后第7天，田水中撲草凈的含量已低于LOQ.撲草凈的消解半衰期（見表2）分別為1.9，0.7和0.9d.相對于土壤和植株，田水中的撲草凈消解速率最快，三個試驗區(qū)域的差異不明顯.

2.3 撲草凈降解的影響因素

撲草凈的降解速率與其自身的理化性質(zhì)、環(huán)境因素、氣候條件等密切相關，其中土壤性質(zhì)可能是導致其降解存在差異的主要原因.本試驗中，吉林省的土壤類型為草甸黑土，有機質(zhì)含量為2.8%；黑龍江省土壤類型為黑土，有機質(zhì)含量為3.5%；湖南省土壤類型為水稻土，有機質(zhì)含量為2.1%，土壤有機質(zhì)含量影響撲草凈的吸附和降解速率.楊煒春等研究了撲草凈在不同土壤中的吸附特性，結果表明土壤有機質(zhì)是影響撲草凈在土壤中吸附的主要因素，有機質(zhì)含量越高越有利于撲草凈在土壤中的吸附［6］.吉林和黑龍江的土壤類型同屬于黑土，有機質(zhì)含量明顯高于湖南的水稻土，在高有機質(zhì)含量的土壤中農(nóng)藥的降解速率往往高于有機質(zhì)含量低的土壤［12］，因此，有機質(zhì)含量低可能是湖南水稻土中撲草凈降解速率減緩的原因之一.另外，南北方氣候條件的差異也可能會影響撲草凈在土壤中的降解速率［13－14］.在植株和田水環(huán)境中，撲草凈的降解速率均較快，且三個區(qū)域的差別并不明顯，這表明在田水和植株中，撲草凈的降解受環(huán)境因素影響較小.

圖3 撲草凈在稻田水中的消解動態(tài)

2.4 最大殘留量分析

撲草凈的最終殘留檢測結果見表3.由表3可知，撲草凈在土壤、植株、糙米和稻殼中的含量均低于檢出限，這表明撲草凈在作物生長期內(nèi)能夠完全降解（特別是在水稻體內(nèi)，包括植株和籽粒），且不易在環(huán)境中富集.根據(jù)國家環(huán)?？偩帧痘瘜W農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則》以及POPs國際公約的相關劃分規(guī)定，依據(jù)農(nóng)藥的半衰期將農(nóng)藥降解性劃分為5個等級，劃分依據(jù)見表4.根據(jù)撲草凈的半衰期及劃分依據(jù)，由上述結果可知，在本試驗劑量范圍內(nèi)，撲草凈屬于環(huán)境友好型農(nóng)藥，在保證藥效的同時殘留量低，對環(huán)境和作物安全.

表3 撲草凈的最終殘留量

表4 農(nóng)藥降解性劃分等級

3 結論

本試驗采用的前處理及分析測定方法，具有良好的選擇性，靈敏度高，且能夠降低基質(zhì)的干擾并滿足撲草凈的殘留分析要求，可為撲草凈在不同環(huán)境介質(zhì)及作物中的殘留分析提供依據(jù)和參考.

吉林、黑龍江和湖南三地的試驗結果表明，撲草凈在稻田水和水稻植株中的降解速率較快，半衰期較短；在土壤中的降解速率較慢，半衰期長.在最終殘留結果中均未檢出撲草凈的存在，結果遠低于日本規(guī)定的撲草凈在水稻中的MRL值（0.05mg／kg），因此，在推薦劑量下施用撲草凈，不會對環(huán)境和作物形成污染和損害，可據(jù)此建立撲草凈在水稻中MRL標準限值.

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