啶蟲脒在芹菜設(shè)施栽培體系下的沉積與殘留

喻歆茹， 何紅梅， 王祥云， 李艷杰， 徐玲英， 趙學(xué)平， 張昌朋

(省部共建農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全危害因子與風(fēng)險(xiǎn)防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(籌)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥殘留檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江 杭州 310021)

近年來，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的種植規(guī)模迅速擴(kuò)大[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)日光溫室和大棚種植占地面積均居世界第一。設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展有助于提高農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量[2-3]，而且，設(shè)施農(nóng)業(yè)還具有種植條件可控、節(jié)水節(jié)肥等優(yōu)點(diǎn)[4]；但相比露地栽培，設(shè)施栽培條件下的生產(chǎn)環(huán)境更容易發(fā)生極大變化，大棚內(nèi)的溫度、濕度、太陽輻射等因素都會(huì)影響作物中的農(nóng)藥分布和殘留情況[5-7]。一方面，大棚設(shè)施中的高溫環(huán)境給病蟲害的發(fā)生提供了更舒適的環(huán)境，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)戶加大農(nóng)藥的施用量[8]；另一方面，設(shè)施栽培環(huán)境與露地栽培環(huán)境相比，具有溫度高、濕度高、溫差大、光弱和氣流緩慢等特點(diǎn)，農(nóng)藥降解速度較慢，在作物上的持久性遠(yuǎn)高于露地環(huán)境[9-10]。近年來，設(shè)施栽培環(huán)境中農(nóng)藥的安全施用和殘留量問題越來越受到國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注，要控制設(shè)施農(nóng)業(yè)作物上的農(nóng)藥殘留量就要了解作物中的農(nóng)藥分布特征[11-12]。

啶蟲脒是一種新型、廣譜，且具有一定殺螨活性的殺蟲劑，對(duì)蚜蟲等具有良好的防治效果，熱穩(wěn)定性好，持效期長(zhǎng)，環(huán)境相容性好[13-15]。李喆[16]研究表明，啶蟲脒在蔬菜中的殘留量一直處于較高水平。隨著設(shè)施栽培面積的不斷擴(kuò)大，啶蟲脒在農(nóng)產(chǎn)品上的殘留問題也越來越突出[17]。關(guān)于啶蟲脒在黃瓜、甘草、桑葚、茶葉中的殘留問題已有不少報(bào)道：丁悅等[18]研究了露地和大棚條件下啶蟲脒在黃瓜和土壤中的消解殘留差異，并得出露地條件下的最終殘留量低于大棚內(nèi)的結(jié)論；黃蘭淇等[19]研究表明，啶蟲脒在青菜上的消解半衰期，大棚條件下為1.98 d，露地條件下為1.54 d，不同栽種條件下消解差異不明顯；喬琳[20]、成婧等[21]研究了金銀花種植加工過程和茶葉中啶蟲脒等農(nóng)藥的殘留降解與安全性。既往研究表明，啶蟲脒可能對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境具有潛在毒性[22-23]，甚至可能有內(nèi)分泌干擾作用[24]。但縱覽已有研究，鮮見關(guān)于設(shè)施栽培條件下啶蟲脒在芹菜不同部位的沉積與殘留規(guī)律的報(bào)道。本研究以芹菜上的常用農(nóng)藥啶蟲脒為研究對(duì)象，結(jié)合田間試驗(yàn)和室內(nèi)檢測(cè)，研究設(shè)施栽培環(huán)境下啶蟲脒施用后在芹菜葉、莖、根，以及土壤中的沉積、殘留分布特征和降解速率，旨在為設(shè)施栽培條件下合理使用啶蟲脒，保障芹菜的食用安全性提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

啶蟲脒(acetamiprid，純度98.1%)標(biāo)準(zhǔn)品，德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司；乙腈(分析純)，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；乙腈(色譜純)，德國(guó)默克(Merck)公司；甲酸(色譜純)，美國(guó)安可化學(xué)公司(Anaqua Chemicals Supply Inc.)；WondaPaK QuEChERs提取鹽，島津技邇(上海)商貿(mào)有限公司；Agela Cleanert MAS-Q凈化管，天津博納艾杰爾科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LCMS-8050超高效液相色譜三重四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；AB104-S型電子天平，梅特勒托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司；TG16-WS臺(tái)式高速離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分別在浙江省和山東省布點(diǎn)，在設(shè)施栽培條件下開展小區(qū)試驗(yàn)，每小區(qū)面積20 m2。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：T1，推薦低劑量，啶蟲脒有效成分18 g·hm-2；T2，推薦高劑量，啶蟲脒有效成分27 g·hm-2；T3，對(duì)照，不噴農(nóng)藥。每個(gè)處理重復(fù)3次。使用MH-D16-3A型背負(fù)式電動(dòng)噴霧器(浙江濛花噴霧器有限公司)進(jìn)行噴霧，每個(gè)處理均噴霧2次以保證噴霧均勻，用水量675 L·hm-2。分別于施藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d等時(shí)間點(diǎn)，于每小區(qū)內(nèi)用5點(diǎn)法采集芹菜和土壤(0～10 cm)樣品。芹菜樣品采回后，分成葉、莖、根，用剪刀剪碎。樣品采集后裝入封口袋中，所有樣品貼好標(biāo)簽，編號(hào)，并迅速保存于-20 ℃冰箱內(nèi)，待測(cè)。

1.4 分析方法

1.4.1 樣品前處理

提?。悍謩e稱取芹菜莖5 g、葉5 g、根2 g，及土壤5 g(均精確至0.01 g)，加于50 mL具塞離心管中，加入25 mL乙腈，振蕩提取30 min，緩慢加入QuEChERs提取鹽，渦旋1 min，然后以4 000 r·min-1離心5 min，待凈化。

凈化：量取1.5 mL待凈化上清液于凈化管中，土壤、芹菜根采用Agela Cleanert MAS-Q[C18 50 mg，PSA(N-丙基乙二胺)50 mg，MgSO4150 mg]凈化，芹菜葉、莖采用Agela Cleanert MAS-Q萃取柱[C18 50 mg，PSA 50 mg，MgSO4150 mg，PC(石墨化碳黑)8 mg]凈化，渦旋1 min，12 000 r·min-1離心5 min，取上清液過0.22 μm有機(jī)濾膜，待測(cè)定。

1.4.2 儀器條件

色譜柱為Waters UPLC?BEH C18柱(1.7 μm，2.1 mm×100 mm)；A相(體積分?jǐn)?shù)20%)為0.1%(體積分?jǐn)?shù))甲酸水溶液，B相(體積分?jǐn)?shù)80%)為乙腈；流速為0.20 mL·min-1；柱溫為40 ℃；進(jìn)樣體積為1.0 μL。質(zhì)譜條件：電離方式為正離子電離(ESI+)，采用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)；Interface(接口)電壓為4.0 kV；霧化氣流速為3.0 L·min-1；干燥氣流速為10.0 L·min-1；加熱氣流速為10.0 L·min-1；Interface溫度為300 ℃；DL(脫溶劑管)溫度為250 ℃；Heat Block(加熱模塊)溫度為400 ℃。

啶蟲咪的質(zhì)譜參數(shù)如下：保留時(shí)間，1.315 min；定量離子對(duì)(m/z)，223.10>126.05，碰撞能量22 eV；定性離子對(duì)(m/z)，223.10>56.10，碰撞能量16 eV。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法學(xué)驗(yàn)證

用乙腈配制系列質(zhì)量濃度(0.005、0.010、0.020、0.050、0.100、0.200、0.500 mg·L-1)的啶蟲脒標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.4.2節(jié)所述條件進(jìn)行測(cè)定，以啶蟲脒的質(zhì)量濃度為自變量(x)，以色譜圖(圖1)上的峰面積為因變量(y)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示，在0.005～0.500 mg·L-1范圍內(nèi)，啶蟲脒的質(zhì)量濃度與峰面積線性關(guān)系良好，回歸方程為y=13 535 361x+87 229，決定系數(shù)(R2)為0.999 5。在上述儀器條件下，當(dāng)信噪比(S/N)為10時(shí)，啶蟲脒的定量限(LOQ)為0.23 μg·kg-1。

圖1 啶蟲脒典型色譜圖Fig.1 Typical chromatograms of acetamiprid

向空白基質(zhì)中添加不同質(zhì)量濃度的啶蟲脒標(biāo)準(zhǔn)溶液來進(jìn)行添加回收試驗(yàn)。在芹菜根、莖、葉，以及土壤樣品上，啶蟲脒3個(gè)質(zhì)量濃度的添加水平(每個(gè)水平設(shè)6個(gè)重復(fù))的添加回收試驗(yàn)結(jié)果如表1所示：啶蟲脒在芹菜葉上的平均回收率為100.2%～102.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為4.6%～7.3%；在芹菜莖上的平均回收率為83.9%～93.5%，RSD為3.7%～9.1%；在芹菜根上的平均回收率為97.0%～100.1%，RSD為1.9%～5.0%；在土壤上的平均回收率為90.8%～94.4%，RSD為6.2%～8.5%。以上結(jié)果說明，本文所采用的方法的準(zhǔn)確性和精密度均符合農(nóng)藥殘留分析要求。

2.2 芹菜設(shè)施栽培體系下啶蟲脒的沉積和分布

在設(shè)施栽培條件下，以推薦低劑量和推薦高劑量噴施啶蟲咪2 h后，啶蟲咪在浙江點(diǎn)芹菜葉、莖、根，及土壤中的沉積量分別為1.160 0～2.840 0、0.059 0～0.120 0、0.028 0～0.039 0、0.003 5～0.006 0 mg·kg-1，在山東點(diǎn)芹菜葉、莖、根，及土壤中的沉積量分別為1.000 0～1.790 0、0.017 0～0.046 0、0.002 8～0.061 0、0.000 5～0.001 1 mg·kg-1。按照芹菜葉、莖、根，及土壤(土壤容重1.2 g·cm-3，土層10 cm)質(zhì)量比300∶630∶70∶80 000的比例測(cè)算，啶蟲脒在芹菜葉、莖、根，及土壤中沉積量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40.1%～88.0%、2.7%～6.3%、0～0.7%、6.5%～55.3%(圖2)。在芹菜設(shè)施栽培體系下，啶蟲脒的沉積量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小依次為芹菜葉>土壤>芹菜莖>芹菜根。

表1 啶蟲脒的添加回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

A、B，浙江點(diǎn)；C、D，山東點(diǎn)。A、C，推薦高劑量(27 g·hm-2)；B、D，推薦低劑量(18 g·hm-2)。A， B， Zhejiang; C， D， Shandong. A， C， Recommended high dose (27 g·hm-2); B， D， Recommended low dose (18 g·hm-2).圖2 芹菜設(shè)施栽培體系各部分的啶蟲脒沉積質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.2 Mass fraction of acetamiprid in different parts of celery and soil under protected cultivation

2.3 芹菜設(shè)施栽培體系下啶蟲脒的殘留

啶蟲脒在芹菜設(shè)施栽培體系下的消解動(dòng)態(tài)和最終殘留量如表2、圖3所示。GB 2763—2019《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》規(guī)定，芹菜中啶蟲脒的最大殘留限量(MRL)為3 mg·kg-1。根據(jù)農(nóng)藥標(biāo)簽信息，啶蟲脒在芹菜上的安全間隔期為7 d。施藥后7 d，設(shè)施栽培條件下，啶蟲咪在芹菜葉的殘留量為0.330 0～2.570 0 mg·kg-1，在芹菜莖的殘留量為0.004 7～0.030 0 mg·kg-1，即在設(shè)施栽培條件下施藥7 d后芹菜可食用組織中啶蟲脒的殘留量均低于MRL?？梢钥闯?，設(shè)施栽培條件下，啶蟲脒的殘留量隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低。試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過擬合，殘留量(Ct)隨時(shí)間(t)的變化趨勢(shì)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。在浙江點(diǎn)，推薦高劑量下的擬合方程為Ct=4.044 7e0.0358t(R2=0.868 2)，推薦低劑量下的擬合方程為Ct=2.267 6e0.0462t(R2=0.867 2)，半衰期分別為15.0～19.4 d；在山東點(diǎn)，推薦高劑量下的擬合方程為Ct=1.367 9e0.1668t(R2=0.981 7)，推薦低劑量下的擬合方程為Ct=0.754 8e0.1425t(R2=0.925 4)，半衰期分別為4.2～4.9 d。浙江點(diǎn)的試驗(yàn)時(shí)間在2—3月，山東點(diǎn)的試驗(yàn)時(shí)間在8—9月。試驗(yàn)結(jié)果顯示，山東點(diǎn)芹菜中啶蟲脒的殘留量低于浙江。這可能主要與試驗(yàn)期間的氣候因素有關(guān)，這些因素可能通過對(duì)施藥后啶蟲咪降解途徑，如揮發(fā)、光解、微生物降解和化學(xué)降解等的影響而發(fā)揮作用。庾琴等[24]研究表明，溫度、光照、微生物等對(duì)啶蟲脒的消解影響較大，溫度較高且光照時(shí)間較長(zhǎng)的環(huán)境條件更有利于啶蟲脒的降解。

表2 啶蟲脒在芹菜設(shè)施栽培體系中的殘留量

圖3 設(shè)施栽培條件下啶蟲脒在浙江(A)、山東(B)芹菜葉的消解動(dòng)態(tài)Fig.3 Degradation dynamics of acetamiprid in celery under protected cultivation in Zhejiang (A) and Shandong (B)

3 小結(jié)

本研究基于液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)建立了芹菜中啶蟲脒的分析方法，能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)芹菜葉、莖、根和土壤中的啶蟲咪進(jìn)行定量分析。利用建立的方法，檢測(cè)了設(shè)施栽培條件下芹菜生產(chǎn)體系中啶蟲咪的殘留與消解動(dòng)態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果表明，啶蟲脒在芹菜葉上的消解動(dòng)態(tài)符合一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，與唐紅霞等[25]的研究結(jié)果一致。無論是浙江點(diǎn)還是山東點(diǎn)，推薦低劑量下啶蟲脒的殘留量都低于推薦高劑量下啶蟲脒的殘留量。山東點(diǎn)芹菜體系的啶蟲脒殘留量均低于浙江點(diǎn)。這可能與不同試驗(yàn)地點(diǎn)的氣候因素有關(guān)。