湖南清水湖高爾夫球場(chǎng)草坪土壤有機(jī)農(nóng)藥殘留研究

姬承東，周蕓蕓，顧 躍

（1.湖南高爾夫旅游職業(yè)學(xué)院，湖南 常德 415900；2.湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院體育學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

目前，全球共有超過(guò)32 000個(gè)高爾夫球場(chǎng)，占地面積達(dá)19 200～25 600km2［1］。中國(guó)高爾夫球場(chǎng)經(jīng)過(guò)10年的發(fā)展，截止2010年底也達(dá)到了600個(gè)左右［2，3］。隨著高爾夫產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代草坪業(yè)在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展，草坪上農(nóng)藥的施用量也成倍增加，據(jù)報(bào)道，草坪農(nóng)藥的施用量是農(nóng)作物的3～8倍［4］。在高爾夫球場(chǎng)的日常管理中，為了保持草坪的健康與美觀，通常會(huì)施用大量的農(nóng)藥，包括殺滅危害蟲和病菌的殺蟲劑或殺菌劑，以及防除雜草的選擇性除草劑（表1），對(duì)球場(chǎng)以及周邊環(huán)境造成潛在的危害。施用的有機(jī)農(nóng)藥中有80%～90%直接進(jìn)入土壤，10%～20%進(jìn)入大氣和附著在有害生物上，后者經(jīng)過(guò)部分降解外，其余部分又會(huì)通過(guò)雨水淋溶作用和有害生物分解進(jìn)入土壤［5，6］?？的螤柎髮W(xué)研究表明，全球每年使用的40×105t農(nóng)藥中，實(shí)際發(fā)揮作用的僅占1%，其余99%都在土壤、水體以及空氣中殘留和積聚，并在各環(huán)境要素間不斷循環(huán)。國(guó)外從1983年就開始了高爾夫球場(chǎng)施用農(nóng)藥對(duì)環(huán)境影響的研究，經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展與成果［7］。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，尤其是針對(duì)高爾夫球場(chǎng)有機(jī)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境影響的研究與報(bào)道較少，對(duì)高爾夫球場(chǎng)草坪土壤有機(jī)農(nóng)藥殘留及其環(huán)境行為的研究較少［8－11］。由于有機(jī)農(nóng)藥對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生的嚴(yán)重威脅和影響，因此進(jìn)行土壤環(huán)境中有機(jī)農(nóng)藥的殘留檢測(cè)與環(huán)境行為研究，對(duì)合理使用農(nóng)藥，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障人類健康，避免不必要的損失具有十分重要的意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)球場(chǎng)概況

清水湖高爾夫俱樂部，位于湖南省常德漢壽縣，E 112°12′45″，N 29°6′45″，屬中亞熱帶向北亞熱帶過(guò)渡的季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，氣候特征獨(dú)具。年均降水量1 342.2mm，年均氣溫16.7℃，月平均氣溫有9個(gè)月在10℃以上，≥10℃的活動(dòng)積溫5 286.4℃，無(wú)霜期274d，年均日照1 688.4h，年均太陽(yáng)輻射總量106.87 kcal／cm2，平均風(fēng)速2.4m／s，年平均相對(duì)濕度82%。土壤類型為紅壤，對(duì)草坪試驗(yàn)地0～20cm的土層取樣，測(cè)試其土壤氨態(tài)氮、有效磷、有效鉀含量及土壤酸堿度（表2）。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的土壤樣品于2013年8月采集自湖南省清水湖高爾夫球場(chǎng)草坪區(qū)域，采用對(duì)角線5點(diǎn)取樣，每個(gè)樣點(diǎn)分0～10cm和10～20cm土層取樣，去除動(dòng)、植物殘?bào)w后風(fēng)干。充分研磨后過(guò)60目篩，混勻后用四分法取500g存貯在干凈的玻璃瓶中密封保存，供即時(shí)分析。用石英砂作為對(duì)照，過(guò)60目篩后在馬弗爐700℃條件下灼燒4h，在干燥器中冷卻后存貯備用［12－14］。

表1 高爾夫草坪有害生物及常用防治農(nóng)藥Table1 Main pest and commonly used pesticides in golf turf

表2 清水湖高爾夫球場(chǎng)土壤基本情況Table2 Soil properties of Qingshuihu golf course

儀器：Agilent6890A／5973N 氣相色譜－質(zhì)譜儀、Aglient7683自動(dòng)進(jìn)樣器；DSY－Ⅱ型自動(dòng)快速濃縮儀；DS－1高速組織搗碎機(jī)；RE－52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器；AS20500A超聲波清洗器；LD5－2A高速離心機(jī)；調(diào)速多功能振蕩器；SX－4－10馬弗爐；玻璃層析凈化柱等（2.4cm×30cm）。

試驗(yàn)試劑：正己烷、二氯甲烷、丙酮、甲醇、石油醚等均為分析純，濃硫酸為優(yōu)級(jí)純，無(wú)水硫酸鈉（分析純，650℃灼燒4h），佛羅里土（650℃灼燒4h，130℃ 活化4h）。

有機(jī)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品：敵敵畏、馬拉硫磷、對(duì)硫磷、溴硫磷、三硫磷、倍硫磷、異丙威、抗蚜威、滅害威、禾草丹、除草通、滅螨猛；有機(jī)氯農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)品（農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)額科研檢測(cè)所研制，濃度為100μg／mL），包括α－六六六、β－六六六、γ－六六六、δ－六六六、p，p＇－滴滴伊、p，p＇－滴滴滴、p，p＇－滴滴涕、o，p＇－滴滴涕、七氯、艾氏劑、狄氏劑、異狄氏劑、聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、高氰戊菊酯。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定有機(jī)磷農(nóng)藥殘留樣品提?。壕_稱取制備好的土壤樣品3.000 0g置于50mL離心管中，加入丙酮－石油醚（4∶1）混合溶液5 mL，充分混勻后超聲提取20min，在3 600r／min條件下離心5min，取上清液置于20mL離心管中，分別再用2mL的混合液重復(fù)提取2次，合并上清液，濃縮至2mL備用［15，16］。

提取液凈化：層析柱自下而上填裝1cm無(wú)水硫酸鈉，4g佛羅里土，1cm無(wú)水硫酸鈉。先用20mL正己烷對(duì)層析柱進(jìn)行預(yù)淋洗，然后將制備好的濃縮溶液轉(zhuǎn)移至層析柱中，以10mL正己烷－丙酮（4∶1）溶液分多次洗滌濃縮瓶后一并轉(zhuǎn)入層析柱中。再分別用5mL丙酮、10mL正己烷－丙酮（4∶1）、5mL甲醇洗柱，收集洗脫液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在50℃水浴條件下濃縮至近干，用正己烷定容至1mL待測(cè)［17］。

測(cè)定條件：氣相色譜柱為 HP－5MS毛細(xì)管柱為30m×250μm×0.25μm；升溫程序?yàn)?0℃保持1 min，以25℃／min的速度升溫至150℃，保持2min，以2℃／min升溫至180℃，以1℃／min升溫至230℃，保持2min；進(jìn)樣體積為1μL，進(jìn)樣口溫度為250℃，檢測(cè)器溫度為280℃；載氣為高純氦氣，流速1 mL／min；溶劑切除時(shí)間5min；掃描范圍50～500μ；離子源溫度230℃，傳輸線溫度150℃；EI電子能量為70ev。

回收率測(cè)定：為了驗(yàn)證氣質(zhì)聯(lián)用法測(cè)定土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的準(zhǔn)確性，分別在3.000 0g待測(cè)土壤中加入100μL和500μL有機(jī)磷農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)品（1μg／mL），按照上述試驗(yàn)方法進(jìn)行提取、凈化和檢測(cè)，通過(guò)定量檢測(cè)2種添加水平下土壤有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率，每個(gè)水平重復(fù)3次。

1.3.2 氣相色譜－法測(cè)定有機(jī)氯與菊酯類農(nóng)藥殘留樣品提取：精確稱取土壤樣品5.000 0g置于50mL離心管中，加入丙酮－石油醚（1∶3）混合溶液5mL，充分混勻后超聲提取30min，在3 600r／min條件下離心8min，取上清液置于20mL離心管中，分別再用2 mL的混合液重復(fù)提取2次，合并上清液，濃縮至2mL備凈化。

提取液凈化：在層析柱中自下而上填裝1cm無(wú)水硫酸鈉，4g佛羅里土，0.3g活性炭，1cm無(wú)水硫酸鈉。先用20mL石油醚預(yù)淋洗，然后將制備好的濃縮溶液轉(zhuǎn)移至層析柱中，以2mL石油醚溶液分3次洗滌濃縮瓶后一并轉(zhuǎn)入層析柱中。用40mL丙酮－石油醚（1∶3）淋洗層析柱，收集洗脫液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在50℃水浴條件下濃縮至近干，用正己烷定容至1mL待測(cè)［18］。

測(cè)定條件：氣相色譜柱為HP－1701毛細(xì)管柱（30 m×0.25mm×0.25μm）；升溫程序?yàn)?0℃保持2 min，以10℃／min的速度升溫至270℃，保持20min；進(jìn)樣體積為1μL，進(jìn)樣口溫度為240℃，檢測(cè)器溫度為300℃；載氣為氮?dú)?，流?.4mL／min。

回收率測(cè)定：在5.000 0g土壤中分別添加50、100和500μL有機(jī)氯農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（1μg／mL），按上述方法進(jìn)行提取、凈化和檢測(cè)，通過(guò)測(cè)定樣品回收率判斷試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每個(gè)水平3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

將有機(jī)農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)品分別配制成0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8以及1.0μg／mL 的稀釋液，對(duì)有機(jī)農(nóng)藥別以峰面積（A）對(duì)濃度（C）建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到有機(jī)農(nóng)藥的線性方程和相關(guān)系數(shù)（表3）。表明有機(jī)農(nóng)藥在0.01～1.0μg／mL線性關(guān)系良好。

表3 有機(jī)農(nóng)藥線性方程及其相關(guān)系數(shù)Table3 Linear equation and correlation coefficient of organic pesticide

續(xù)表3

2.2 檢測(cè)方法回收率與精確度

表4、表5為試驗(yàn)涉及的有機(jī)農(nóng)藥檢測(cè)方法的加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果，按2種試驗(yàn)方法進(jìn)行提取、凈化和檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，2種方法的離子峰面積計(jì)算各種有機(jī)農(nóng)藥添加水平的回收率能夠滿足對(duì)農(nóng)藥殘留分析的要求。

2.3 土壤有機(jī)農(nóng)藥殘留

對(duì)湖南清水湖高爾夫球場(chǎng)土壤有機(jī)農(nóng)藥殘留的分析結(jié)果可以看出，該球場(chǎng)土壤中檢測(cè)的30種有機(jī)農(nóng)藥中，抗蚜威、禾草丹、溴硫磷、除草通、滅螨猛、δ－六六六、o，p＇－滴滴涕、七氯與異狄氏劑等9種有機(jī)農(nóng)藥未檢出。其余農(nóng)藥在草坪土壤中均有殘留，其中，異丙威、滅害威、馬拉硫磷、狄氏劑以及氯菊酯等有機(jī)農(nóng)藥的檢出率在90%以上，對(duì)硫磷、倍硫磷、α－六六六、p，p＇－滴滴伊、p，p＇－滴滴涕以及聯(lián)苯菊酯等有機(jī)農(nóng)藥的檢出率為100%（表6）。

表4 有機(jī)農(nóng)藥回收試驗(yàn)結(jié)果Table4 Results of organic phosphorus pesticide recovery tests

表5 有機(jī)氯與菊酯類農(nóng)藥回收試驗(yàn)結(jié)果Table5 Results of organic chlorine pesticide recovery tests

表6 清水湖高爾夫草坪土壤有機(jī)磷農(nóng)藥殘留Table6 Organic pesticide content in soil of Qingshuihu golf turf

續(xù)表6

3 討論

我國(guó)面臨著日益嚴(yán)重的土壤污染壓力，尤其是重金屬污染和有機(jī)污染最為嚴(yán)重，有機(jī)農(nóng)藥污染是目前我國(guó)影響范圍最廣的一種土壤污染［19］。土壤是農(nóng)藥在環(huán)境中的“貯藏庫(kù)”與“集散地”，已有許多研究結(jié)果表明，農(nóng)田和草坪中施用的農(nóng)藥大部分殘留在土壤介質(zhì)中，并不斷從土壤中向外擴(kuò)散而導(dǎo)致水體、大氣以及生物的污染與危害［20，21］。有機(jī)農(nóng)藥在土壤的吸附作用下，由于存在的形態(tài)發(fā)生改變，其遷移轉(zhuǎn)移能力與生理毒性也會(huì)隨之改變。土壤的吸附可以在一定程度上起到凈化和解毒的作用，然而吸附作用是一個(gè)可逆的過(guò)程，因此土壤的凈化作用是不穩(wěn)定的，也是很有限的［22］。有機(jī)農(nóng)藥在土壤中經(jīng)過(guò)氣體遷移、水分遷移和生物降解后會(huì)不斷減少，但仍有一部分殘留在土壤中，殘留的數(shù)量和時(shí)間取決于農(nóng)藥的化學(xué)性質(zhì)、分解的難易度、藥劑量、土壤的理化性質(zhì)以及耕作條件等眾多因素。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外針對(duì)有機(jī)農(nóng)藥在淺層土壤中殘留情況的研究較多。在有機(jī)氯農(nóng)藥方面，總體上我國(guó)北方土壤中的有機(jī)氯農(nóng)藥殘留普遍較高，而中部地區(qū)略高于南方地區(qū)，整體高于西藏等潔凈區(qū)域土壤中的農(nóng)藥殘留［25，26］。李長(zhǎng)亮等［25］研究表明，土壤有機(jī)氯農(nóng)藥的殘留最大值為271.72mg／kg，而有機(jī)氯農(nóng)藥殘留主要集中于土壤表層（0～20cm）和亞表層（20～40cm），含量遠(yuǎn)高于深層［23］。趙娜娜等［26］報(bào)道，土壤表層的滴滴涕含量高達(dá)104mg／kg，含量隨著土壤深度的增加而迅速降低。目前的研究結(jié)果表明，有機(jī)氯農(nóng)藥在土壤中的遷移和降解能力較差。針對(duì)湖南清水湖高爾夫球場(chǎng)土壤中的18種有機(jī)氯殘留進(jìn)行了檢測(cè)分析，檢測(cè)出六六六、滴滴涕、滴滴伊等14種有機(jī)氯農(nóng)藥殘留，進(jìn)一步論證了以上結(jié)論，盡管有機(jī)氯農(nóng)藥已經(jīng)禁用，但在高爾夫球場(chǎng)土壤中依然存在一定的含量，但此次的研究高爾夫球場(chǎng)土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥的殘留量較低。

有機(jī)磷農(nóng)藥是目前世界上實(shí)用最廣泛的農(nóng)藥之一，我國(guó)使用的殺蟲劑中有70%以上是有機(jī)磷農(nóng)藥。高爾夫球場(chǎng)由于對(duì)草坪的景觀和功能要求較高，因此會(huì)比農(nóng)田施用更多的殺蟲劑、殺菌劑和除草劑等，目前國(guó)內(nèi)高爾夫球場(chǎng)施用的有機(jī)磷農(nóng)藥具有高效、降解快、低殘留、殘毒低等特點(diǎn)，但低殘留和高效降解并不意味著有機(jī)磷農(nóng)藥徹低降解，有很大一部分農(nóng)藥會(huì)與土壤形成結(jié)合殘留物，大量的使用有機(jī)磷農(nóng)藥必然會(huì)對(duì)高爾夫球場(chǎng)的環(huán)境帶來(lái)不可估量的危害。在對(duì)湖南清水湖高爾夫球場(chǎng)草坪土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)出了敵敵畏、異丙威、馬拉硫磷等7種有機(jī)磷農(nóng)藥，但所有農(nóng)藥的含量均較低。然而，隨著國(guó)家相關(guān)政策的限制和公眾輿論對(duì)高爾夫球場(chǎng)對(duì)環(huán)境可能污染的密切關(guān)注，化肥及農(nóng)藥的科學(xué)施用和管理成為低碳環(huán)保球場(chǎng)認(rèn)證中的重要指標(biāo)［27，28］。作為草地環(huán)境農(nóng)藥的替代品，植物源農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素和利用害蟲天敵將是較為理想的選擇［29］。

4 小結(jié)

截止目前，我國(guó)還沒有出臺(tái)高爾夫球場(chǎng)土壤及水體有機(jī)農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)，也沒有相關(guān)農(nóng)藥殘留的限制值。參考金克林等［9］對(duì)土壤有機(jī)農(nóng)藥殘留研究過(guò)程中借鑒使用《中華人民共和國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》與《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的方法，本次試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果表明，清水湖高爾夫球場(chǎng)土壤的有機(jī)農(nóng)藥殘留低于相關(guān)規(guī)定，表明該球場(chǎng)在使用有機(jī)農(nóng)藥的過(guò)程中沒有對(duì)球場(chǎng)草皮土壤環(huán)境產(chǎn)生污染，這與球場(chǎng)的土壤條件、氣候條件以及草坪養(yǎng)護(hù)管理具有密不可分的關(guān)系。

研究只是針對(duì)湖南省清水湖高爾夫球場(chǎng)草坪土壤的局部區(qū)域進(jìn)行了取樣分析，要徹底查明高爾夫球場(chǎng)土壤的有機(jī)農(nóng)藥殘留問題，探索高爾夫球場(chǎng)施用農(nóng)藥對(duì)土壤、大氣以及水體環(huán)境的影響，還需要進(jìn)一步進(jìn)行深入的研究分析。

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