阿城地區(qū)大豆田除草劑殘留空間分布研究

張可鑫 張金艷 王亞飛

【摘? ?要】 采用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定黑龍江省阿城地區(qū)典型耕地的大豆田中0～45 cm不同土層豆乙合劑（乙草胺、氯嘧磺隆）中兩種除草劑的殘留量，研究其空間分布特征。樣品經(jīng)乙腈提取，QUECHERS法凈化，測(cè)得三種除草劑的空間殘留量，結(jié)果表明：（1）在各采集點(diǎn)土壤中兩種除草劑都有殘留，乙草胺殘留范圍為9.16 ～ 96.26 ng/mL;氯嘧磺隆為2021.67 ～ 465287 ng/mL。并且，氯嘧磺隆的殘留量明顯大于乙草胺的殘留量。（2）從檢出的兩種除草劑殘留量的垂直空間分布可知，乙草胺和氯嘧磺隆在土層中殘留量的空間分布總體均呈先上升后下降的趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】 空間分布;除草劑殘留;大豆田;阿城

[Abstract]? Ultra performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry （UPLC-MS/MS） was used to determine the residues of two herbicides in Douyi mixture （acetochlor and chlorimuron-ethyl） which are commonly used mixtures in 0～45 cm of different soil layers from typical cultivated soybean fields in Acheng area， Heilongjiang Province， and study their spatial distribution characteristics. The samples were extracted by acetonitrile， purified by QUECHERS and determined by UPLC-MS. The results showed that： （1） Acetochlor residues ranged from 9.16 to 96.26 ng/mL and chlorimuron-ethyl ranged from 2021.67 to 465287 ng/mL （2） From the vertical spatial distribution of the two herbicide residues detected， it could be seen? that the spatial distribution of acetochlor and chlorimuron-ethyl residues in the soil layer showed an overall upward trend firstly and then a downward trend.

[Keywords]? spatial distribution; herbicide residue; soybean field; acheng

近些年來(lái)隨著黑龍江省種植大豆的面積不斷擴(kuò)大，大豆田雜草的種類(lèi)多、危害大，需要反復(fù)多次使用除草劑進(jìn)行防治，過(guò)度的使用除草劑會(huì)造成除草劑在土壤中大量殘留。常年使用化學(xué)除草劑防治雜草，致使一些除草劑在土壤中不斷累積，導(dǎo)致除草劑殘留嚴(yán)重。土壤中殘留的除草劑會(huì)對(duì)下茬作物產(chǎn)生藥害，造成下茬作物的減產(chǎn)，同時(shí)除草劑殘留也會(huì)造成許多環(huán)境污染和人體健康問(wèn)題。除草劑在土壤中殘留既涉及除草劑的防治效果又涉及對(duì)輪作中后茬作物的安全性[1]，農(nóng)田施用的除草劑大部分直接或間接進(jìn)入土壤中[2]，且在各土層的殘留情況均有所不同，又由于大多數(shù)除草劑并不會(huì)直接對(duì)人、畜等造成傷害，因此人們往往忽略了土壤中的農(nóng)藥殘留。故掌握其除草劑殘留狀況及空間分布特征，重視土壤中除草劑殘留問(wèn)題對(duì)農(nóng)民增產(chǎn)增收和農(nóng)作物安全有重要意義。

目前黑龍江省大豆田的雜草防治主要以除草劑的混用為主，應(yīng)用面積較大的有豆乙合劑（乙草胺、氯嘧磺隆）。這兩種除草劑的混用不僅可以對(duì)大豆田雜草起到良好的防治效果，還能減輕雜草對(duì)某種單一除草劑由于常年使用而產(chǎn)生的抗性和替代異噁草松、氟樂(lè)靈等長(zhǎng)殘效除草劑，且對(duì)后茬輪作作物的危害明顯的較小[3，4-6]。豆乙合劑主要由乙草胺和氯嘧磺隆合成。其中乙草胺（acetochlor）是一種酰胺類(lèi)選擇性除草劑，其原藥是B-2類(lèi)致癌物[7]。由于乙草胺在土壤中吸附、遷移等行為對(duì)土壤結(jié)構(gòu)有較大影響，且乙草胺具有高滲透性，可以進(jìn)入土壤深層，從而可能產(chǎn)生更嚴(yán)重的危害，因此乙草胺在土壤中的殘留應(yīng)引起人們的重視;氯嘧磺隆（Chlorimuron-ethyl）是一種磺酰脲類(lèi)除草劑，由于氯嘧磺隆在土壤中的殘留時(shí)間較長(zhǎng)，后茬作物的根莖都會(huì)受到一定的影響[8-11]。因單獨(dú)使用氯嘧磺隆對(duì)大豆的輪作換茬有很大的影響，所以人們選擇豆乙合劑等常用混劑來(lái)降低除草劑對(duì)后茬作物的危害。為了保證生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品的安全，對(duì)土壤中農(nóng)藥殘留的分析監(jiān)測(cè)有助于深入地揭示農(nóng)藥在土壤中的動(dòng)態(tài)及污染狀況，這對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。因此研究混用除草劑豆乙合劑（乙草胺、氯嘧磺隆）在大豆田中各自的殘留狀況及其空間分布特征具有十分重要的意義。

實(shí)驗(yàn)采用QUECHERS法凈化，超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC—MS）測(cè)定阿城地區(qū)典型耕地的大豆田土壤中的豆乙合劑（乙草胺、氯嘧磺隆）等常用混劑中兩種除草劑的殘留量，研究?jī)煞N常用除草劑在土壤中殘留的空間分布特征，為進(jìn)一步研究減輕殘留除草劑藥害提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)能夠很好的揭示出這類(lèi)農(nóng)藥在土壤中的累積效應(yīng)，警示農(nóng)民提高對(duì)農(nóng)藥殘留危害的認(rèn)識(shí)，提前介入和防治農(nóng)藥殘留對(duì)環(huán)境和人類(lèi)日常生活產(chǎn)生的危害，正確合理的使用農(nóng)藥，有效提高農(nóng)民收入。

1? 實(shí)驗(yàn)部分

1.1? 儀器

Quattro microTMAPI超高效液相色譜儀（Waters公司）;Micromass ? Quattro Premier XE三重四級(jí)桿質(zhì)譜儀，配有ESI電離源（Waters公司）;

Micromass Quattro premier、MassLynx數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（Waters公司）;循環(huán)水式多用真空泵SHB—IIIA（上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司）;TL80—2型離心機(jī)（姜堰市天力醫(yī)療器械有限公司）;SHA—C水浴恒溫振蕩器（常州市天竟實(shí)驗(yàn)儀器廠）;250 mL具塞三角瓶，150 mL量筒等。

1.2? 試劑與材料

PSA（CNW德國(guó)科技公司），乙腈（天津基準(zhǔn)化學(xué)試劑有限公司，分析純），蒸餾水，甲酸（天津市富宇精細(xì)化工有限公司，分析純），氯化鈉（天津市鼎盛鑫化工有限公司，分析純），無(wú)水硫酸鎂（天津市大茂化學(xué)試劑廠，分析純），0.22 ?m濾膜（天津市領(lǐng)航實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），乙草胺標(biāo)準(zhǔn)品（純度98.7%）、氯嘧磺隆標(biāo)準(zhǔn)品（純度98.9%）。

1.3? 土壤樣品的采集與制備

本研究以黑龍江省阿城區(qū)典型耕地的大豆田為研究基礎(chǔ)，以豆乙合劑（乙草胺、氯嘧磺隆）兩種常用除草劑為研究對(duì)象，結(jié)合實(shí)際情況，考慮管理方式、連作年限、農(nóng)藥理化性質(zhì)及施用方法等因素，在典型耕地的大豆田進(jìn)行對(duì)角線(xiàn)五點(diǎn)采樣法取樣。根據(jù)耕作層和非耕作層的不同進(jìn)行采樣對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取剖層深度為0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm的耕作層和剖層深度為15～25 cm、25～35 cm、35～45 cm的非耕作層，每個(gè)深度的土壤采樣量不少于1 kg，并對(duì)五個(gè)位點(diǎn)的六個(gè)土層分別進(jìn)行標(biāo)記，從而分析阿城區(qū)典型耕地的大豆田土壤農(nóng)藥殘留水平。

取回的樣品在陰涼處風(fēng)干，然后去除土樣中石塊、樹(shù)葉等雜物，對(duì)樣品進(jìn)行研磨，過(guò)20目篩，充分混勻后，以四分法縮分，按需要留取10 g裝入磨口玻璃瓶中，貼好標(biāo)簽，密封后存放在冰箱中備用。

1.4? 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1土壤樣品前處理（QUECHERS法）? 準(zhǔn)確稱(chēng)取10 g土壤樣品，置于250 mL具塞三角瓶中，加入80 mL乙腈、20 mL蒸餾水和0.1 mL甲酸，浸泡過(guò)夜，振蕩提取1 h，后在鋪有濾紙的布氏漏斗中減壓抽濾，將濾液全部收集于裝有7 g氯化鈉的具塞三角瓶中，放在25 ℃的水浴恒溫振蕩器中震蕩1 h，靜置1 h以上，待凈化。pH為5～5.5分別吸取上述乙腈相4 mL于裝有30 mg PSA和100 mg無(wú)水硫酸鎂的離心管中，放入離心機(jī)中，轉(zhuǎn)速12000 r/min離心10 min，過(guò)0.22 ?m濾膜，待超高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)。

1.4.2檢測(cè)條件? （一）色譜條件 色譜柱：Waters ACQUITY UPLC?BEH C18色譜柱 （ 2.1mm×50mm 1.7? ? ??m）;流動(dòng)相：A相：0.1 %甲酸乙腈溶液;B相：0.1 %甲酸水溶液;梯度洗脫程序?yàn)? min A相15.0% B相85.0%，5.50 min A相85.0% B相15.0%，6.50 min A相85.0% B相15.0%，7.50 min A相15.0% B相85.0%，9.00 min A相15.0% B相85.0%;流速：0.3 mL/min;柱溫：30 ℃;進(jìn)樣量：10 ?L。（二）質(zhì)譜條件 離子源：電噴霧離子源（ESI+）;電離電壓：3.2 kV;掃描方式：正離子掃描/負(fù)離子掃描;檢測(cè)方式：多反應(yīng)檢測(cè)（MRM）;源溫：110 ℃;霧化溫度：350 ℃;錐孔氣流速：50 L/h;霧化氣流速：650 L/h;其他參數(shù)見(jiàn)表1。

1.5? 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制與標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制

1.5.1標(biāo)準(zhǔn)溶液配制? 準(zhǔn)確稱(chēng)取乙草胺、氯嘧磺隆標(biāo)準(zhǔn)品各20 ?g、50 ?g，分別用甲醇定容至10 mL，乙草胺配制成2 ?g/mL的單標(biāo)儲(chǔ)備液，氯嘧磺隆配制成5 ?g/mL的單標(biāo)儲(chǔ)備液，于-20 ℃冷凍避光保存。使用時(shí)準(zhǔn)確移取100 ?L單標(biāo)儲(chǔ)備液至于250 mL的容量瓶中，加900?L水定容，分別配制成乙草胺濃度為200 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，氯嘧磺隆濃度為200 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，于-20℃冷凍避光保存，備用。

1.5.2標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制? 分別取乙草胺和氯嘧磺隆的標(biāo)準(zhǔn)溶液（其濃度分別為200 ng/mL、500 ng/mL），在流動(dòng)相：A相：0.1 %甲酸乙腈溶液;B相：0.1 %甲酸水溶液; C18柱;柱溫30 ℃;流速0.3 mL/min下，進(jìn)樣量10 ?L，得到MRM圖，分別以進(jìn)樣質(zhì)量濃度（χ）為橫坐標(biāo)，峰面積（у）為縱坐標(biāo)，進(jìn)而得到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

乙草胺含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)如圖1所示，決定系數(shù)達(dá)2.48036，其線(xiàn)性關(guān)系表示良好。

氯嘧磺隆含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)如圖2所示，決定系數(shù)達(dá)0.036508，其線(xiàn)性關(guān)系表示良好。

2? ?討論與分析

2.1? 阿城地區(qū)除草劑在大豆田土壤中殘留量的空間分布總體水平

2.1.1乙草胺殘留量的空間分布? 乙草胺在土壤中殘留量的空間分布總體水平如圖3所示。

從圖3中可以看出乙草胺在耕作層10～15 cm土層中的殘留量基本都高于耕作層0～5 cm、5～10 cm土層中的殘留量。而乙草胺在非耕作層15～25 cm土層中的殘留量基本都高于非耕作層25～35 cm、35～45 cm土層中的殘留量。

乙草胺對(duì)大豆田的雜草防除具有突出效果。由于乙草胺具有高滲透性，可以進(jìn)入土壤深層，表面及地下水。因此耕作層10～15 cm和非耕作層15～25 cm的土壤中乙草胺殘留量較高。同時(shí)因多年翻耕和乙草胺在土壤中吸附、遷移等行為對(duì)土壤結(jié)構(gòu)有較大影響，導(dǎo)致土粘性較大，石粒較少，滲水性小，因此耕作層土壤中的0～5 cm、5～10 cm殘留量和非耕作層土壤中的25～35 cm、35～45 cm殘留量相對(duì)較小。

2.1.2氯嘧磺隆殘留量的空間分布? 氯嘧磺隆在土壤中殘留量的空間分布總體水平如圖4所示。

從圖4中可以看出氯嘧磺隆在耕作層10～15 cm土層中的殘留量基本都高于耕作層0～5 cm、5～10 cm土層中的殘留量。而氯嘧磺隆在非耕作層15～25 cm土層中的殘留量基本都高于非耕作層25～35 cm、35～45 cm土層中的殘留量，且每層的殘留量都非常大。

氯嘧磺隆是一種磺酰脲類(lèi)除草劑，對(duì)大豆田的惡性雜草防除效果比較明顯。這類(lèi)除草劑在土壤中主要通過(guò)微生物降解而消失，在水溶液中降解緩慢。因此氯嘧磺隆隨雨水進(jìn)入土壤深層而殘留量增加，導(dǎo)致耕作層10～15 cm的和非耕作層15～25 cm、25～35 cm的土壤中氯嘧磺隆殘留量較高。同時(shí)因上層黑土中含有較多石粒、腐殖質(zhì)等物質(zhì)，所以耕作層土壤中的0～5 cm、5～10 cm殘留量比10～15 cm殘留量小。非耕作層中黑土含有的石粒、腐殖質(zhì)、微生物等物質(zhì)較少，所以非耕作層土壤中35～45 cm的殘留量比15～25 cm、25～35 cm的殘留量相對(duì)較小。

3? 結(jié)論

除草劑乙草胺在阿城大豆田各采集點(diǎn)土壤中的殘留范圍在9.16 ～ 96.26 ng/mL，除草劑氯嘧磺隆在阿城大豆田各采集點(diǎn)土壤中的殘留范圍在2021.67～465287.00 ng/mL，說(shuō)明除草劑氯嘧磺隆在土壤中不易降解，殘存期長(zhǎng)且殘留量大，對(duì)后茬作物有嚴(yán)重影響。

從垂直空間變異性看，乙草胺和氯嘧磺隆在15～25 cm土層中殘留量均明顯多于其他土層，乙草胺和氯嘧磺隆在阿城地區(qū)的土層中殘留量的空間分布總體均呈先上升后下降的趨勢(shì)。

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