滅多威的電化學(xué)性質(zhì)及其在殘留檢測中的應(yīng)用

劉 佳， 夏高峰， 楊曉云*， 徐漢虹

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510642)

圖1 滅多威的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of methomyl

滅多威(Methomyl)是一種廣譜性氨基甲酸酯類殺蟲劑，化學(xué)名稱為S-甲基-N[(甲基氨基甲酰)-O] 硫代乙酰胺，結(jié)構(gòu)式見圖1。滅多威具有觸殺和胃毒作用，可有效防治棉花、煙草、果樹及蔬菜上的鱗翅目、同翅目、鞘翅目等多種害蟲，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)[1]。目前有關(guān)滅多威殘留的分析方法主要有高效液相色譜法[2 - 4]和氣相色譜法[5，6]，而采用電化學(xué)方法檢測其殘留國內(nèi)尚未見有關(guān)報(bào)道,國外已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道了滅多威在乙醇-水溶液中的電化學(xué)行為[7]。

本文利用滅多威在磷酸鹽緩沖溶液(PBS)中具有的還原性質(zhì)，根據(jù)鉑絲電極上的電化學(xué)信號(hào)，采用差分脈沖伏安(DPV)法可快速、靈敏檢測其殘留量，并采用該方法測定了蔬菜中滅多威的殘留。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

μEA160C電化學(xué)分析儀(華南理工大學(xué)電化學(xué)分析教研室研制)，采用三電極系統(tǒng)，鉑電極為工作電極，AgCl/Ag電極為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極。R-201型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海申順生物科技有限公司)。310p-01 3 star pH計(jì)(美國，Thermo Orion)。

滅多威標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L):稱取滅多威標(biāo)準(zhǔn)品0.0102 g(純度為98%，湖北沙隆達(dá)股份有限公司)于100 mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度線，搖勻，于4 ℃冰箱中保存。磷酸鹽緩沖溶液(PBS)分別配制濃度為0.0667 mol/L 的Na2HPO4和KH2PO4溶液，然后將兩種溶液按不同比例混合，配制pH值分別為5.29、5.59、5.91、6.24、6.47、6.64、6.81、6.98、7.38、7.73、8.04的緩沖溶液，于4 ℃冰箱中保存。其余試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)用水均為石英亞沸二次蒸餾水。

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1.2 實(shí)驗(yàn)方法

分別取濃度為0.6～1.0 mg/L滅多威標(biāo)準(zhǔn)溶液，以及適量PBS于電解池內(nèi)，采用三電極系統(tǒng)，對(duì)滅多威進(jìn)行DPV法掃描，以100 mV/s的掃描速度，由0.4 V負(fù)掃到-0.3 V，記錄DPV曲線，采集電流數(shù)據(jù)的電位區(qū)間為-400～400 mV，取樣電位間隔為5 mV。

取0.1 mg/L的滅多威標(biāo)準(zhǔn)液于pH值為7.73的PBS中進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)掃描，以100 mV/s的掃描速度，由-0.6 V正向掃描到1.0 V，記錄CV曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 支持電解質(zhì)的選擇

用CV法分別研究了滅多威在0.5 mol/L的KOH、Na2HPO4、NaAc-HAc、PBS、NaCl、B-R等電解質(zhì)溶液中的相對(duì)峰高和峰形。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在pH值為7.73的PBS中滅多威還原峰的靈敏度相對(duì)較高、峰形較好，故選擇PBS為底液。

圖2 滅多威的循環(huán)伏安圖Fig.2 Cyclic voltammogram of methomyl cmethomyl=0.1 mg/L.

2.2 循環(huán)伏安曲線

在pH值為7.73的PBS中，對(duì)濃度為0.1 mg/L的滅多威在-0.6～1.0 V范圍內(nèi)連續(xù)進(jìn)行CV掃描(圖2)?？梢钥吹?，滅多威在-0.041 V處有良好的還原峰，其峰電流為22.99 μA，但無明顯的氧化峰。說明滅多威在鉑電極上的反應(yīng)是一個(gè)不可逆的還原過程。

2.3 底液pH值的影響

當(dāng)PBS的pH為弱酸性時(shí)，滅多威的峰電流隨pH的增大而增大，當(dāng)pH增至接近中性時(shí)，峰電流呈下降趨勢，而在pH值為7.38和7.73的PBS中峰電流較大(圖3)。由圖4可知，峰電位則隨底液pH值的增大而負(fù)移，并呈線性關(guān)系，其線性方程為：Ep(mV)=0.5924-0.0825pH(r=-0.9931)。為獲得較高靈敏度和好的峰形，本實(shí)驗(yàn)選擇底液PBS的pH=7.73。

圖3 底液pH對(duì)滅多威峰電流的影響Fig.3 Effect of pH on peak current of methomyl cmethomyl=1.0 mg/L.

圖4 底液pH對(duì)滅多威峰電位的影響Fig.4 Effect of pH on peak potential of methomyl cmethomyl=1.0 mg/L.

2.4 掃描速度的影響

采用CV法掃描，掃速范圍為10～2 000 mV/s，滅多威濃度分別為0.1、1.0、10 mg/L。結(jié)果表明，在不同濃度而相同富集時(shí)間下，當(dāng)濃度較大時(shí)，峰電流與掃描速度呈線性關(guān)系，而與掃描速度的平方根呈向上彎的曲線；當(dāng)滅多威濃度較小時(shí)，峰電流與掃描速度同樣呈線性關(guān)系，且峰電流與掃描速度的平方根呈向上彎的曲線。表明電極過程主要受吸附控制。實(shí)驗(yàn)最終選擇掃速為100 mV/s。

2.5 滅多威的標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢測限

圖5 滅多威的工作曲線;內(nèi)插圖為滅多威的DPV圖Fig.5 The working curve of methomyl;Insert is differential pulse voltammogram of methomyl from bottom to top:0.6，0.7，0.8，0.9，1.0 mg/L.

利用DPV法對(duì)不同濃度滅多威進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)其DPV峰電流(y)與與滅多威濃度(x)成正比，線性方程為:y=8.8985x-0.5876(r=0.9926),線性范圍為0.6～1.0 mg/L,檢測限為0.076 mg/L(圖5)。

2.6 機(jī)理初探

根據(jù)峰電位EPC與掃速對(duì)數(shù)lgv線性關(guān)系式：-EPC(V)=0.0974lgv+0.1127；峰電位EPC與pH關(guān)系式：-EPC(V)=0.0825pH-0.5924。由EPC與lgv線性關(guān)系的斜率0.0974，根據(jù)不可逆吸附波:EPC(V)/lgv=2.303RT/αnF，求得αn=0.61。α=0.5，求得電子轉(zhuǎn)移數(shù)n為1.22，即n≈1。依據(jù)能斯特方程：?E/?pH=0.0974m/n，n=1，可知參 加電極過程的質(zhì)子數(shù)m=1.18，即有1個(gè)質(zhì)子參加了反應(yīng)。

2.7 實(shí)際樣品測定

稱取3份新鮮青菜菜葉各20 g，剪成約1 cm2的碎片后，用移液槍分別吸取0.1 mL 60 mg/L、70 mg/L、80 mg/L 滅多威溶液，將其噴灑于菜葉樣品上，標(biāo)記為1、2、3號(hào)樣品。24 h后，分別將加標(biāo)后各青菜樣品置于100 mL具塞三角瓶中，加入70 mL乙腈振蕩提取1 h，抽濾，收集濾液。將濾液移入100 mL具塞量筒中，加入5 g NaCl，劇烈振蕩。靜置分層30 min，棄去水相，用移液管取上層乙腈相，于溫度40 ℃水浴槽上旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干，收集濃縮液。在內(nèi)徑為0.8 cm玻璃層析柱中依次裝填4 g無水Na2SO4、3 g硅膠、4 g無水Na2SO4。先用10 mL石油醚預(yù)淋，然后將所收集濃縮液轉(zhuǎn)移至層析柱中，再用100 mL淋洗液(石油醚與丙酮體積比為8∶2)進(jìn)行淋洗[8]。棄去前面40 mL，收集后60 mL淋洗液，再于40 ℃水浴槽上用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮收集約0.5 mL，待測。

分別移取0.25 mL待測樣品到小燒杯中，加入PBS稀釋到5 mL，使其質(zhì)量濃度分別為0.6、0.7、0.8 mg/L。然后采用DPV法掃描，得到電流響應(yīng)值，代入DPV標(biāo)準(zhǔn)工作曲線得到滅多威實(shí)際測出量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)加標(biāo)回收率在83.88%～95.59%之間，平均回收率在87.85%～90.50%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為4.13%～6.36%，均符合農(nóng)殘分析要求。結(jié)果見表1。在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行測定，青菜空白樣品中無明顯響應(yīng)電流值，未檢出，說明青菜未被滅多威污染或滅多威殘留量未超標(biāo)。

表1 不同添加量下滅多威的回收率

2.8 干擾實(shí)驗(yàn)

在本實(shí)驗(yàn)條件下，濃度為0.1 mg/L的滅多威于-0.041 V處有良好的還原峰，而10倍濃度的乙酰甲胺磷、甲胺磷、甲基對(duì)硫磷、克百威、涕滅威在同條件下無信號(hào)，表明10倍濃度的上述農(nóng)藥均不干擾滅多威的測定。

青菜樣品經(jīng)過提取凈化等前處理后，青菜基質(zhì)中的糖類、蛋白質(zhì)、色素、纖維素、維生素等雜質(zhì)被大量除去。由于電化學(xué)的高度選擇性，在本實(shí)驗(yàn)條件下，經(jīng)過前處理后的樣品中的無機(jī)離子均不干擾農(nóng)藥殘留量的測定，樣品中的微量糖類、蛋白質(zhì)在鉑電極上無還原性，也不干擾測定，微量的維生素在鉑電極上具有還原性，但其峰位于-600 mV以后，對(duì)于該體系也不干擾，纖維素、色素幾乎在前處理中被全部除去，也不干擾測定。

3 結(jié)論

利用電化學(xué)分析儀對(duì)滅多威農(nóng)藥進(jìn)行直接電化學(xué)測定，實(shí)驗(yàn)表明滅多威電極反應(yīng)具有不可逆性。采用DPV法檢測滅多威，線性范圍為0.6～1.0 mg/L，線性相關(guān)系數(shù)為0.9926，檢測限達(dá)到0.076 mg/L。該方法可用于蔬菜中滅多威殘留量的測定。