40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑在辣椒及土壤中的殘留消解動態(tài)

王運儒， 秦玉燕， 楊秀娟， 馬 婧， 鄧有展， 時鵬濤， 農(nóng)耀京， 陸仲煙， 吳 鳳

(廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室<南寧>，農(nóng)業(yè)部亞熱帶果品蔬菜質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，廣西 南寧 530001)

40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑(福戈)是新一代高效、廣譜殺蟲混劑，其有效成分為20%氯蟲苯甲酰胺和20%噻蟲嗪。氯蟲苯甲酰胺是第一個具有鄰酰胺基苯甲酰胺類化學(xué)結(jié)構(gòu)的廣譜殺蟲劑[1]，化學(xué)名稱為3-溴-N-[4-氯-2-甲基-6-[(甲氨基甲?；?苯]-1-(3-氯吡啶-2-基)-1-氫-吡啶-5-甲酰胺[2]。氯蟲苯甲酰胺的主要作用途徑是胃毒和觸殺[3]，對害蟲活性高，毒性低，殺蟲譜廣，持效長，耐雨水沖刷，對鱗翅目害蟲有很好的控制效果，其應(yīng)用范圍越來越廣泛[4-5]。噻蟲嗪是第二代煙堿類殺蟲劑，適用于葉面噴霧或者灌根，具有很好的內(nèi)吸作用，可用于防治同翅目、纓翅目、鞘翅目和鱗翅目的害蟲，特別是對蚜蟲、葉蟬、粉虱、飛虱等的防治效果較好[6]。氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪這2種農(nóng)藥混配，不僅具備單劑的特點，而且擴大了殺蟲譜，其防治效果也優(yōu)于單劑[7]。辣椒是南方地區(qū)主要蔬菜品種之一，常受蚜蟲、粉虱、潛葉蠅、夜蛾等害蟲危害，導(dǎo)致產(chǎn)量和質(zhì)量下降，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪都能夠有效防治辣椒上的害蟲[8]。

關(guān)于同時檢測氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪殘留的方法及其在農(nóng)作物中降解行為的報道[9-10]較少，大多是單獨研究這2種農(nóng)藥的殘留消解動態(tài)，如陳小軍[11]和秦冬梅[12]分別研究氯蟲苯甲酰胺在甘藍和番茄中的殘留消解動態(tài)，吳緒金[13]和梁旭陽[14]分別研究噻蟲嗪在小麥和棉花中的殘留消解動態(tài)。目前，對氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪的檢測多采用液相色譜法(HPLC)[15-16]和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)[17-19]，但目前關(guān)于這2種殺蟲劑或復(fù)配制劑在辣椒上殘留降解的研究較少。本研究擬采用QuEChERS作為前處理方法，建立氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒及土壤中殘留的分析方法，并對這2種農(nóng)藥的復(fù)配劑在辣椒及土壤中的殘留消解動態(tài)進行研究，以期為氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒上使用的安全性評價提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器 本研究采用的主要儀器有：超高效液相色譜儀LC-20A(島津公司產(chǎn)品)、API3200質(zhì)譜儀(AB SCIEX公司產(chǎn)品)、T18高速均質(zhì)儀(IKA公司產(chǎn)品)、純水儀(上海洋淪精密設(shè)備科技有限公司產(chǎn)品)、小型旋渦混勻儀(IKA公司產(chǎn)品)。

1.1.2 材料 試驗地位于廣西南寧市，試驗作物品種為指天椒(CapsicumfrutescensL.var)，40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑(氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪有效成分的質(zhì)量分數(shù)均為20%)由先正達(中國)投資有限公司提供，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪標準品由農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所提供，乙腈和甲酸均為HPLC級，由Themo Fisher公司提供，乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)(40～60 μm)由博納艾杰爾科技有限公司提供，無水硫酸鎂和氯化鈉(分析純)由光復(fù)精細化工有限公司提供，三官能十八烷基/硅膠基體(C18)由Aglient公司提供。

1.2 處理方法

田間試驗參照《農(nóng)藥登記殘留田間試驗標準操作規(guī)程》和《農(nóng)藥殘留試驗準則》(NY/T-788-2004)進行。于2016年6-7月在廣西南寧市進行田間試驗，所用藥劑為40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑。試驗設(shè)立空白對照區(qū)，每個處理區(qū)3個重復(fù)。空白對照區(qū)與處理區(qū)之間設(shè)立隔離區(qū)，消解試驗小區(qū)面積為30 m2，最終殘留試驗小區(qū)面積為20 m2。

1.2.1 消解試驗 辣椒：噴藥劑量為0.015 0 g/m2(推薦劑量)，采用電動噴霧器兌水稀釋，于辣椒成熟期施藥一次。施藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d、14 d、21 d、28 d和35 d采集辣椒樣品。隨機多點取樣，每次不少于1 kg，同時采集不施藥對照樣品。采樣時分別在植株上下、內(nèi)外、向陽和背陰部位取樣，果實密集的部位相對多取。去除辣椒柄后用四分法縮分，取200 g樣品切碎勻漿，所有樣品用塑料袋包裝，放入-20 ℃冰箱低溫保存。

土壤：在試驗地附近選一塊10 m2表面平整且地質(zhì)一樣的土地進行消解試驗。與辣椒的消解試驗同時施藥處理一次，噴藥劑量為0.015 0 g/m2，施藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d、14 d、21 d、28 d和35 d采集土壤樣品2 kg，采集深度為 0～10 cm，充分碾磨后過40目篩混勻，按照四分法取樣200 g，所有樣品用塑料袋包裝，放入-20 ℃冰箱中保存。

1.2.2 最終殘留試驗 40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑按照推薦劑量(0.015 0 g/m2)和推薦劑量的1.5倍(0.022 5 g/ m2)，于辣椒生長至采收期兌水稀釋后首次施藥，施藥2次，施藥間隔期7 d。分別于末次施藥后的3 d、5 d和7 d采集辣椒及土壤樣品，樣品預(yù)處理同消解試驗。

1.2.3 空白對照小區(qū) 選取未施藥的辣椒地，采集土壤和辣椒樣品作為對照，樣品處理同材料與方法1.2.2。

1.3 分析方法

1.3.1 提取凈化 稱取10 g辣椒或土壤，加入20.0 ml乙腈，辣椒勻漿(土壤漩渦振蕩10 min)后過濾，轉(zhuǎn)出濾液至裝有3 g NaCl的具塞量筒，振搖具塞量筒1 min，靜置0.5 h，吸取乙腈上清液1.0 ml到裝有150 mg無水硫酸鎂、50 mg PSA和50 mg C18的2.0 ml離心管中，4 000 r/min離心5 min。取0.5 ml上清液，加入0.5 ml水，混勻，過0.22 μm有機濾膜，超高壓液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定。

1.3.2 添加回收率 分別稱取10 g辣椒和土壤(均為空白樣品)于勻漿杯中，向樣品中分別添加氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪標準溶液(濃度均為100 mg/L)，設(shè)3個濃度梯度(2.00 mg/kg、0.50 mg/kg和0.05 mg/kg)，再加入20 ml乙腈，將待處理的辣椒和土壤在勻漿器上高速勻漿3 min，同時設(shè)置空白對照，每個處理重復(fù)3次。

1.3.3 檢測條件 液相色譜條件：色譜柱為島津Shim-pack XR-ODSⅡ(2.0 mm×75.0 mm,2.2 μm)，流動相由乙腈和水(含體積分數(shù)為0.1%的甲酸)組成，梯度洗脫程序為：0～0.1 min 乙腈-水(98∶2，V/V),0.1～5.0 min 乙腈-水(98∶2，V/V)勻速梯度至乙腈-水(85∶15，V/V),5.0～7.0 min 乙腈-水(85∶15，V/V),7.0～8.0 min 乙腈-水(85∶15，V/V)勻速梯度至乙腈-水(98∶2，V/V),8.0～10.0 min 乙腈-水(98∶2，V/V)。柱溫40 ℃，進樣量5 μl，整個分析時間為10.0 min。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源(ESI)，采用正離子多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)掃描模式采集數(shù)據(jù)。以全掃描、子離子掃描等方式優(yōu)化每種農(nóng)藥母離子和子離子的強度。優(yōu)化后的質(zhì)譜分析條件：電噴霧電壓(IS)5 500.0 V，離子源溫度(TEM)550 ℃，氣簾氣壓力(CUR)379 225 Pa，霧化氣壓力(Gas 1)379 225 Pa，加熱氣(Gas 2)379 225 Pa。氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪母離子分別為484.0和292.1。氯蟲苯甲酰胺定性離子對和定量離子對的質(zhì)荷比分別為484.0/177.0(去簇電壓、碰撞能量和出口能量分別為71.0 V、61.0 V和3.0 V)和484.0/286.0(去簇電壓、碰撞能量和出口能量分別為71.0 V、22.0 V和3.0 V)，噻蟲嗪定性離子對和定量離子對的質(zhì)荷比分別為292.1/181.2(去簇電壓、碰撞能量和出口能量分別為44.0 V、27.0 V和3.2 V)和292.1/211.2(去簇電壓、碰撞能量和出口能量分別為44.0 V、16.0 V和3.4 V)。

1.4 標準溶液的配制

準確稱取氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪標準品，用乙腈溶解標準品，配制成500.00 mg/L的標準母液，再用乙腈將其稀釋成10.00 mg/L的混合標準工作溶液。用流動相將其濃度稀釋為0.01 mg/L、0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L、5.00 mg/L，按照材料與方法1.3.3檢測條件進行測定，以進樣濃度為橫坐標，以定量離子峰面積為縱坐標繪制標準曲線。

1.5 計算公式

氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪降解反應(yīng)動力學(xué)方程按一級動力學(xué)方程計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性范圍

氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪的標準曲線分別為y=86 578.00x-171.26(R2=0.999 1)和y=88 499.00x-90.90(R2=0.999 3)，表明當氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪濃度為 0.01～5.00 mg/L時，氯蟲苯甲酰胺濃度和噻蟲嗪濃度與相應(yīng)峰面積之間的線性關(guān)系良好，滿足外標法定量檢測的要求。氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪的色譜圖(圖1)顯示，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在優(yōu)化的色譜條件下的出峰時間分別為4.98 min和3.09 min，譜峰峰形尖銳且對稱性好，滿足測定的要求。

A：氯蟲苯甲酰胺；B：噻蟲嗪。圖1 氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪標樣的正離子多反應(yīng)監(jiān)測色譜圖Fig.1 Multiple reaction monitoring chromatograms from standard solution of chlorantraniliprole and thiamethoxam

2.2 回收率及檢出限

在辣椒及土壤中添加氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪標準溶液進行回收率測定試驗，結(jié)果(表1)表明，在 0.02～2.00 mg/kg的添加水平下，辣椒上氯蟲苯甲酰胺的平均回收率為 89.1%～101.2%，相對標準偏差為 2.8%～6.3%，噻蟲嗪的平均回收率為 89.9%～98.3%，相對標準偏差為 2.9%～7.8%。土壤中氯蟲苯甲酰胺的平均回收率為 87.7%～97.3%，相對標準偏差為 3.2%～7.5%，噻蟲嗪的平均回收率為 88.5%～96.9%，相對標準偏差為 2.1%～8.6%。

表1氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒和土壤中的添加回收率及相對標準偏差(n=5)

Table1Recoveriesandrelativestandarddeviationofchlorantraniliproleandthiamethoxaminpepperandsoil(n=5)

農(nóng)藥樣品添加濃度(mg/kg)平均回收率(%)相對標準偏差(%)氯蟲苯甲酰胺辣椒0.0289.16.30.5098.75.12.00101.22.8土壤0.0288.93.20.5097.37.52.0087.74.6噻蟲嗪辣椒0.0289.93.50.5098.37.82.0091.22.9土壤0.0296.94.10.5091.68.62.0088.52.1

2.3 靈敏度

在優(yōu)化的超高壓液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜條件下，以3倍信噪比(S/N)計算檢出限(LOD)，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒中的檢出限分別為0.002 mg/kg和0.001 mg/kg。通過在辣椒中添加不同濃度的氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪，確定氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒中的定量限(LOQ)均為0.005 mg/kg。

2.4 40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑在辣椒和土壤中的消解動態(tài)

圖2和圖3顯示，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒和土壤中的殘留量均隨著時間的延長而降低，其消解過程均符合動力學(xué)一級降解模型。噴藥2 h后，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒中的原始殘留量分別為0.889 mg/kg和0.711 mg/kg，21.0 d后的降解率分別為95.7%和91.8%。表2顯示，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒中的半衰期分別為5.0 d和6.6 d，在辣椒中均比較容易降解。噴藥2 h后氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在土壤中的原始殘留濃度分別為1.437 mg/kg和0.947 mg/kg，均比辣椒中的原始殘留濃度高。噴藥21.0 d后，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在土壤中的降解率分別為96.2%和97.8%，半衰期分別為4.8 d和4.5 d。氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒及土壤中的半衰期沒有太大的差異。陳國峰等[20]報道的氯蟲苯甲酰胺在大豆和土壤中降解的半衰期分別為4.3～10.1 d和3.1～10.2 d。邵建果等[21]報道的噻蟲嗪在小麥和土壤中降解的半衰期分別為4.6 d和5.9 d。氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒及土壤中的降解速率與土壤性質(zhì)、天氣狀況關(guān)系密切，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪的殘留量與辣椒生物量的快速增加有一定的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，在一定的土壤持水量范圍內(nèi)，隨著水分含量的增加，農(nóng)藥降解速度加快，同時隨著環(huán)境溫度逐漸接近于微生物生長的最適溫度，微生物酶活性大大提高，促進農(nóng)藥的降解[22]。根據(jù)化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則，土壤中消解半衰期小于等于30.0 d的農(nóng)藥屬于易降解農(nóng)藥，本試驗中氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在土壤中的半衰期為4.8 d和4.5 d，均屬于易消解型農(nóng)藥。

圖2 氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒中的降解曲線Fig.2 Degradation curves of chlorantraniliprole and thiamethoxam in pepper

殘留試驗設(shè)置了2個施藥濃度的處理，表3顯示，40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑按照正常推薦劑量(0.015 0 g/m2)和正常推薦劑量的1.5倍(0.022 5 g/ m2)在辣椒成熟期分別施藥2次，施藥間隔期為7 d，采收間隔期為3 d、5 d、7 d。氯蟲苯甲酰胺在辣椒中的殘留量為 0.122～0.912 mg/kg，在土壤中的殘留量為 0.259～0.816 mg/kg。噻蟲嗪在辣椒中的殘留量為 0.114～0.627 mg/kg，在土壤中的殘留量為 0.090～0.889 mg/kg。中國對氯蟲苯甲酰胺在辣椒中的最高殘留量未有具體規(guī)定，只是臨時規(guī)定在茄果類蔬中的最大殘留限量為0.600 mg/kg，而噻蟲嗪僅在結(jié)球甘藍和黃瓜中規(guī)定有最大殘留限量，對辣椒沒有具體規(guī)定[23]。歐盟規(guī)定氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒中的最高殘留限量均為1.000 mg/kg[12]。因此按照1.5倍的最高推薦劑量連續(xù)2次在辣椒上噴灑40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑，施藥后3 d氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪的殘留量均低于歐盟規(guī)定的最高限量。

圖3 氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在土壤中的降解曲線Fig.3 Degradation curves of chlorantraniliprole and thiamethoxam in soil

表2氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒和土壤中的殘留降解方程及降解半衰期

Table2Degradationequationsandhalf-livesofchlorantraniliproleandthiamethoxaminpepperandsoil

農(nóng)藥樣品降解方程相關(guān)系數(shù)降解半衰期(d)氯蟲苯甲酰胺辣椒y=0.7305e-0.1390x0.97235.0土壤y=0.8565e-0.1440x0.92234.8噻蟲嗪辣椒y=0.5403e-0.1050x0.94726.6土壤y=0.5726e-0.1550x0.91394.5

表3氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒和土壤中的最終殘留量

Table3Finalresiduesofchlorantraniliproleandthiamethoxaminpepperandsoil

距最后一次施藥后時間(d)施藥有效成分含量(g/m2)施藥次數(shù)氯蟲苯甲酰胺殘留量(mg/kg)辣椒土壤噻蟲嗪殘留量(mg/kg)辣椒土壤30.015020.8030.7370.5020.7700.022520.9120.8160.6270.88950.015020.6540.5450.4100.2400.022520.6420.6890.4610.33670.015020.1220.2590.1140.0900.022520.1500.3210.1230.118

3 結(jié) 論

本研究首先對辣椒和土壤樣品用乙腈勻漿提取，PSA分散固相萃取劑凈化，然后采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜快速測定氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒及土壤中的殘留量，研究兩者在辣椒及土壤中的殘留消解動態(tài)及最終殘留量。該方法重現(xiàn)性好、準確度高、簡便、快捷，添加回收率和檢出限都能滿足農(nóng)藥殘留檢測分析的要求。

田間試驗結(jié)果表明，氯蟲苯甲酰胺在辣椒及土壤中的半衰期分別為5.0 d和4.8 d，噻蟲嗪在辣椒及土壤中的半衰期分別為6.6 d和4.5 d，說明氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪均屬于易消解農(nóng)藥。以推薦劑量(0.015 0 g/m2)和推薦劑量的1.5 倍(0.022 5 g/m2)在辣椒上連續(xù)噴施40%氯蟲·噻蟲嗪水分散粒劑2次，最后一次施藥后3.0 d，氯蟲苯甲酰胺和噻蟲嗪在辣椒中的殘留量符合歐盟規(guī)定的。

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