2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯在冬小麥和土壤中的殘留研究

杜月梅，邵華，高麗萍

（1.北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院生物活性物質(zhì)與功能食品北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100191；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，北京100081)

小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物之一，雜草常與小麥爭奪養(yǎng)料、空間和水分，傳播病蟲害，嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量，每年因雜草造成的小麥減產(chǎn)率在10%左右，目前最有效的除草方法之一就是使用除草劑，但近年來由于除草劑的濫用導(dǎo)致雜草抗藥性、污染環(huán)境和麥田雜草群落變化的情況出現(xiàn)，為延緩這些情況的發(fā)生，人們采取除草劑混配使用的措施，可以擴(kuò)大殺草譜、降低用藥量，增強(qiáng)除草效果。

2甲4氯異辛酯(MCPA-isooctyl)，化學(xué)名稱為4-氯-2-甲基苯氧乙酸異辛酯，1946年被研發(fā)出來，屬于苯氧乙酸類除草劑。2甲4氯異辛酯是一種高選擇性、內(nèi)吸性的多種雜草除草劑，能和多種除草劑復(fù)配，防治稻田、麥田中的雜草，具有高效、低毒、對敏感作物安全性高、對人畜等無毒害作用的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在化學(xué)除草領(lǐng)域。目前國內(nèi)外報(bào)道的關(guān)于2甲4氯異辛酯的檢測方法主要有氣相色譜-氫火焰離子檢測器(GC-FID)法、氣相色譜-電子捕獲檢測器(GCECD)法、氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS)法。黃亮等建立了灌溉水中2甲4氯異辛酯殘留量的氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS/MS)檢測方法。氯氟吡氧乙酸異辛酯(fluroxypyr-meptyl)，化學(xué)名稱為1-甲基庚基酯；[(4-氨基-3，5-二氯-6-氟-2-吡啶)氧基]-乙酸1-甲基庚基酯，為吡啶類除草劑，對田間雜草植株具有滅活的作用，高效且對農(nóng)作物無危害，目前關(guān)于該農(nóng)藥已經(jīng)報(bào)道的檢測方法有高效液相色譜法、高效液相色譜-質(zhì)譜法、氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法等，黃玉貴等采用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對試樣中的氯氟吡氧乙酸異辛酯進(jìn)行檢測。

日本規(guī)定2甲4氯(包括其鹽、酯等殘留物)在大米中的最大殘留限量為0.1 mg/kg。歐盟規(guī)定2甲4氯(包括其鹽、酯等殘留物)在多種食品中的最大殘留限量為0.05 mg/kg。我國規(guī)定小麥中2甲4氯異辛酯的最大殘留限量為0.1 mg/kg，氯氟吡氧乙酸異辛酯的最大殘留限量為0.2 mg/kg。這兩種農(nóng)藥均高效、低毒，對小麥安全、增產(chǎn)效果顯著，且復(fù)配效果極好。兩種除草劑的作用機(jī)制和殺草譜各不相同，其混劑對小麥的安全性研究鮮見報(bào)道，鑒于此，為評價(jià)48% 2甲4氯異辛酯·氯氟吡氧乙酸異辛酯·雙氟磺草胺懸浮劑(有效成分為36% 2甲4氯異辛酯和12%氯氟吡氧乙酸異辛酯)對小麥及土壤的安全性，連續(xù)進(jìn)行了2年的田間試驗(yàn)，旨在為該復(fù)配農(nóng)藥在田間的科學(xué)使用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試農(nóng)藥為48% 2甲4氯異辛酯·氯氟吡氧乙酸異辛酯·雙氟磺草胺懸浮劑，由江西眾和化工有限公司提供；選取北京市通州區(qū)、河南省新鄉(xiāng)市、寧夏銀川市作為試驗(yàn)地點(diǎn)，其中北京試驗(yàn)農(nóng)作物為冬小麥，京冬17；河南試驗(yàn)農(nóng)作物為冬小麥，鄭麥366；寧夏試驗(yàn)農(nóng)作物為冬小麥，寧冬五號。

2甲4氯異辛酯以及氯氟吡氧乙酸標(biāo)準(zhǔn)品的純度為99%，購自Dr.E公司；乙腈為色譜純，購自Fisher公司；無水硫酸鎂購自上海試劑廠；氯化鈉購自北京化工廠；C18分散固相萃取凈化劑，購自天津博納艾杰爾科技有限公司；GCB分散固相萃取凈化劑，購自天津博納艾杰爾科技有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

氣質(zhì)聯(lián)用儀器設(shè)備的氣相色譜系統(tǒng)為Agilent 7890A氣相色譜儀；質(zhì)譜系統(tǒng)為配有電子轟擊源(EI)的Agilent5975C質(zhì)譜儀。液質(zhì)聯(lián)用儀器的高效液相色譜系統(tǒng)為Agilent 1200液相色譜儀；質(zhì)譜系統(tǒng)為API5000；高速離心機(jī)購自Thermo公司；除此之外還有渦流混合器、電子天平、精密移液槍以及其他實(shí)驗(yàn)室常用儀器設(shè)備。

1.3 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分 別 于2016和2017年 的11月1日—11月19日，在北京、河南、寧夏三地實(shí)施兩年的48% 2甲4氯異辛酯·氯氟吡氧乙酸異辛酯·雙氟磺草胺懸浮劑在冬小麥上的田間試驗(yàn)。按農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則(NY/T7 88-2004)要求設(shè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積30 m，重復(fù)3次，隨機(jī)排列，小區(qū)間設(shè)保護(hù)帶。另設(shè)對照小區(qū)。

1.3.1 消解動態(tài)試驗(yàn)

施藥時(shí)期為冬小麥分蘗期至拔節(jié)前，雜草2~4葉時(shí)噴霧施藥。小麥植株動態(tài)施藥劑量90 g/畝(648 ga.i./hm)，施藥后2 h及第1、3、5、7、14、21、30、45天采樣，土壤動態(tài)施藥劑量為0.833 g/m(4 000 ga.i./hm)，施 藥 后2 h及 第1、3、5、7、14、21、30、45天采樣，重復(fù)3次，處理間設(shè)保護(hù)隔離區(qū)。

1.3.2 最終殘留試驗(yàn)

設(shè)兩個(gè)施藥劑量：低劑量和高劑量。低劑量按制劑量60 g/畝(432 ga.i./hm)，高劑量按制劑量90 g/畝(648 ga.i./hm)施藥。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，農(nóng)田試驗(yàn)小區(qū)面積30 m，于冬小麥分蘗期至拔節(jié)前，雜草2~4葉時(shí)噴霧施藥1次，成熟收獲期采樣。參照BBCH(Biologische Bundesanstalt，Bundessortenamt，Chemische)Monograph對應(yīng)的圖譜和編號記錄作物生長情況。

1.4 樣本采集

1.4.1 植株樣本的采集

在小區(qū)中用隨機(jī)方式剪取地表以上的全株1 kg以上，用剪刀將田間植株樣本剪成1 cm以下小段或切碎，混勻后，用四分法分取100 g樣品兩份(A、B樣)裝入樣品容器，貼好標(biāo)簽，放入-20℃低溫冰柜中貯存。

1.4.2 土壤動態(tài)樣品的采集

在小區(qū)中用隨機(jī)方式在8個(gè)以上采樣點(diǎn)用土鉆取深度為0~10 cm的地表土2 kg以上，在不銹鋼盆中去除雜物混合均勻，分取200 g兩份(A、B樣)分別裝入樣品容器中，貼好標(biāo)簽，放入-20℃低溫冰柜中貯存。

1.4.3 麥穗樣本的采集

在小區(qū)中用隨機(jī)方式剪取小麥麥穗2 kg，先脫粒，然后將麥粒充分混勻，分取100 g樣品兩份(A、B樣)，分別裝入樣品容器，貼好標(biāo)簽，放入-20℃低溫冰柜中貯存。植株樣本的采集和土壤樣品的采集方法同上。

1.5 實(shí)驗(yàn)室樣品制備與保存

田間樣品采集后如無條件在現(xiàn)場附近處理，需盡快(8 h)內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，并立即制備成實(shí)驗(yàn)室樣品冷凍保存。實(shí)驗(yàn)室樣品的制備方法參照《SOP FT-03-02小麥田間樣本采集與實(shí)驗(yàn)室樣品制備標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程》進(jìn)行。

將上述制備的實(shí)驗(yàn)室樣品分類包裝并標(biāo)記后，填寫樣品清單。農(nóng)藥在樣品貯存過程中無明顯降解。

1.6 樣品前處理

小麥、植株、土壤樣品經(jīng)乙腈提取后，加4∶1的無水硫酸鎂和氯化鈉，植株樣品經(jīng)GCB和C18分散固相萃取凈化；土壤樣品經(jīng)C18分散固相萃取凈化后，過0.22 μm膜，上機(jī)檢測。

1.7 儀器條件

1.7.1 2甲4氯異辛酯的儀器檢測條件

采用配有電子轟擊源(EI)Agilent 7890A/5975C氣相色譜質(zhì)譜儀；以DB－5ms(30 m×0.25 mm×0.25 μm)為色譜柱；色譜柱溫度程序?yàn)?0℃保持1 min，然后以20℃/min升溫至280℃，保持2 min；載氣采用氦氣，其純度≥99.999%，并采用流速為1 mL/min的恒流模式；進(jìn)樣口溫度為250℃；進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量為1 μL；加熱器：為250℃；輔助加熱溫度為280℃；定量離子是312(

m

/

z

)，定性離子是200和71(

m

/

z

)。

1.7.2 氯氟吡氧乙酸異辛酯的儀器檢測條件

色譜條件：XBridgeC18色譜柱(150 mm×2.1 mm，3.5 μm)；流動相A為0.1%甲酸水，流動相B為乙腈，梯度洗脫0~5 min、25%~90% B，5~8 min、90% B，8~8.1 min、90%~25% B，8.1~13 min、25% B；柱 溫25℃；流速0.20 mL/min；進(jìn)樣量5 μL。

質(zhì)譜條件：離子源為電噴霧離子源ESI；掃描方式為正離子掃描；噴霧電壓(IS+)5 500 V；電噴霧離子源溫度(TEM)5 000℃；霧化氣流量55 psi；輔助加熱氣60 psi；氣簾氣(Curtain Gas)43 psi；碰撞室入口電壓(EP)10 V；碰撞室出口電壓(CXP)13 V；檢測方式為多重反應(yīng)監(jiān)測(MRM)。優(yōu)化后目標(biāo)物的質(zhì)譜參數(shù)條件見表1。

表1 多反應(yīng)監(jiān)測模式下氯氟吡氧乙酸異辛酯的質(zhì)譜參數(shù)

1.8 基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

分別在空白麥粒、植株、土壤樣品中添加0.05、0.10、0.20 mg/kg，3檔濃度的2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，每檔重復(fù)5次，用上述分析方法測定回收率。

將1.0 mg/mL的2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液分別用乙睛和經(jīng)過前處理的小麥、植株、土壤空白基質(zhì)稀釋配得0.005、0.01、0.05、0.1、0.15、0.2 mg/L(0.02、0.05、0.075、0.1、0.15、0.2 mg/L)系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在上述條件下進(jìn)行測定，重復(fù)3次，分別以2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與峰面積作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.9 消解方程及半衰期計(jì)算公式

1.9.1 消解方程

假設(shè)文中農(nóng)藥在目標(biāo)樣品中的消解規(guī)律符合一級動力學(xué)模型，即施藥后的農(nóng)藥在目標(biāo)樣品中的殘留濃度隨時(shí)間的推移以近似負(fù)指數(shù)函數(shù)遞減，并通過公式1進(jìn)行擬合。

式中，

C

為初始質(zhì)量濃度，

C

為

t

時(shí)刻的農(nóng)藥殘留質(zhì)量濃度。

1.9.2 消解半衰期

消解半衰期

t

按公式2計(jì)算。

式中，

t

為降解半衰期，k為降解速率常數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 分析方法中各參數(shù)的確定

2.1.1 方法的線性范圍、最低檢出限及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

2甲4氯異辛酯在0.05~0.2 mg/L的濃度范圍內(nèi)，溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為

y

=17 569

x

+52.862，相關(guān)系數(shù)

r

=0.999 5；麥?；|(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為

y

=20 169

x

+76.17，

r

=0.999 9；植株基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為

y

=29 585

x

+415.81，

r

=0.998 3；土壤基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為

y

=23 598

x

-31.313，

r

=0.998 8。在上述條件下，麥粒、土壤、植株中2甲4氯異辛酯的最低檢出限為2.5×10、5×10、1.0×10g。根據(jù)添加回收率實(shí)驗(yàn)，以本實(shí)驗(yàn)的最低添加水平為定量限(limit of quantity，LOQ)，在上述條件下2甲4氯異辛酯在麥粒、植株、土壤中的最低檢出濃度均為0.05 mg/kg。氯氟吡氧乙酸在0.02~0.2 mg/L的濃度范圍內(nèi)，溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為

y

=1.29×10

x

-2.48×10，相關(guān)系數(shù)

r

=0.999 2；麥?；|(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為

y

=5×10

x

-14 749，

r

=0.999 5；植株基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為

y

=7×10

x

+57 734，

r

=0.999 7；土壤基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為

y

=2×10

x

+12 645，

r

=0.999 5。在上述條件下，麥粒、土壤、植株中氯氟吡氧乙酸的最低檢出限分別為1.25×10、2.5×10、5×10g。根據(jù)添加回收率實(shí)驗(yàn)，以本試驗(yàn)的最低添加水平為LOQ，在上述條件下氯氟吡氧乙酸在麥粒、植株、土壤中的最低檢出濃度均為0.05 mg/kg。

2.1.2 添加回收率與相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

麥粒、植株、土壤中2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯加標(biāo)回收率結(jié)果見表2，在0.05~0.2 mg/kg添加范圍內(nèi)2甲4氯異辛酯在小麥、植株、土壤中的添加回收率分別為76%~97%、77%~119%、71%~93%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD分別為2.0%~9.9%、2.4%~7.9%、2.9%~6.1%；氯氟吡氧乙酸在小麥、植株、土壤中的添加回收率分別為76%~100%、83%~100%、87%~97%，RSD分別為1.5%~3.8%、1.6%~4.0%、1.1%~2.8%，綜上，本實(shí)驗(yàn)儀器精密度良好，方法的準(zhǔn)確度良好，符合農(nóng)藥殘留檢測標(biāo)準(zhǔn)方法學(xué)驗(yàn)證要求，典型加標(biāo)樣品色譜圖見圖1和圖2。

圖2 空白標(biāo)準(zhǔn)樣品及添加氯氟吡氧乙酸樣品色譜圖

表2 麥粒、植株、土壤中2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯加標(biāo)回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)

2.2 消解動態(tài)與最終殘留試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 消解動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

消解動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果見表3~表5。在2016年北京的小麥植株消解動態(tài)中，氯氟吡氧乙酸在植株中的消解符合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程，氯氟吡氧乙酸異辛酯在植株中的消解動力方程

C

=0.126 9×e，

R

=0.532 2，半衰期

t

=5.92 d；在2016年寧夏和2017年北京的小麥土壤消解動態(tài)中，氯氟吡氧乙酸在土壤中的消解符合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程，氯氟吡氧乙酸異辛酯在土壤中的消解動力方程分別為

C

=0.719 3×e，

R

=0.783 4，半衰期

t

=1.65 d；

C

=0.275 4×e，

R

=0.076 7，半衰期

t

=9.63 d。土壤中2甲4氯異辛酯的殘留量均<0.05 mg/kg，因此均無法得出消解動態(tài)的動力學(xué)曲線方程。

表3 植株中2甲4氯異辛酯的消解動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

表5 土壤中氯氟吡氧乙酸異辛酯的消解動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 最終殘留試驗(yàn)結(jié)果

北京、河南和寧夏(2016和2017年)所有麥粒、植株和土壤樣品中2甲4氯異辛酯的殘留量均<0.05 mg/kg。

在北京、河南和寧夏(2016和2017年)所有麥粒和土壤樣品中，氯氟吡氧乙酸殘留量均<0.05 mg/kg；在2016年北京低劑量、高劑量的植株樣品中，氯氟吡氧乙酸殘留量分別為0.05和0.10 mg/kg，2017年寧夏低劑量、高劑量的植株樣品中，氯氟吡氧乙酸殘留量分別為0.09和0.11 mg/kg，其他植株樣品中氯氟吡氧乙酸的殘留量均<0.05 mg/kg。

表4 植株中氯氟吡氧乙酸異辛酯的消解動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

3 討論

小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物之一，在其生長過程中雜草嚴(yán)重影響小麥品質(zhì)。氯氟吡氧乙酸是一種莖葉處理劑，對麥田闊葉雜草的防除效果顯著，但雜草極易對其產(chǎn)生抗藥性，2甲4氯異辛酯對小麥的安全性較差，但雜草較難對其產(chǎn)生抗性。因此宋敏等采用48% 2甲4氯異辛酯·氯氟吡氧乙酸異辛酯·雙氟磺草胺懸浮劑連續(xù)進(jìn)行了2年田間藥效試驗(yàn)，證明其可有效防除冬小麥田間闊葉雜草，復(fù)配農(nóng)藥作用效果明顯優(yōu)于單獨(dú)使用2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯的效果，其建議該藥劑用量在360.00~450.00 ga.i./hm范圍內(nèi)對小麥的安全性好，與本研究的最高推薦劑量(432 ga.i./hm)顯示一致，也證明了本研究的數(shù)據(jù)可靠性。韋茂春等也認(rèn)為2甲4氯鈉和氯氟吡氧乙酸異辛酯與其他農(nóng)藥混用可提高除草效果，延緩和控制雜草抗性的產(chǎn)生。

何健等的研究表明2甲4氯異辛酯在水中降解較快，屬于對環(huán)境比較安全的農(nóng)藥。而從本文消解動態(tài)試驗(yàn)結(jié)果可知，2甲4氯異辛酯在小麥植株上10 d后的殘留量均小于0.05 mg/kg，遠(yuǎn)小于我國規(guī)定的2甲4氯異辛酯在小麥植株上的最大殘留限量。氯氟吡氧乙酸異辛酯在2016年北京的小麥植株消解動態(tài)和2016年寧夏和2017年北京的小麥土壤消解動態(tài)中的消解符合一級或準(zhǔn)一級動力學(xué)方程，這也與石麗麗等的研究結(jié)果一致，說明合理使用情況下，不會造成小麥、土壤中2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯的殘留污染。

本試驗(yàn)前處理方法簡單迅速，且2甲4氯異辛酯在0.05~0.2 mg/L的濃度范圍內(nèi)，氯氟吡氧乙酸在0.02~0.2 mg/L的添加濃度范圍內(nèi)，在上述基質(zhì)中的回收率、RSD、LOQ及方法的準(zhǔn)確性和精密度均符合殘留分析的要求。氯氟吡氧乙酸異辛酯在2016年北京的小麥植株上的消解半衰期t為5.92 d，在2016年北京、2017年寧夏的土壤實(shí)驗(yàn)中t分別為1.56、9.63 d，其他時(shí)間和地點(diǎn)在小麥植株和土壤的實(shí)驗(yàn)均無法得出消解動態(tài)的動力學(xué)曲線方程。除此之外，最終殘留試驗(yàn)結(jié)果也表明，距末次施藥間隔14、21 d采收時(shí)，收獲小麥中2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯的殘留量均<0.05 mg/kg，遠(yuǎn)小于我國規(guī)定的MRL值，表示在該實(shí)驗(yàn)條件下，2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯的使用是安全的，說明以最高施藥劑量60 mL/畝(432 ga.i./hm)使用不會造成小麥、土壤中2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯殘留污染。因此根據(jù)我國對2甲4氯異辛酯和氯氟吡氧乙酸異辛酯在冬小麥上最大殘留限量的規(guī)定，建議48% 2甲4氯異辛酯·氯氟吡氧乙酸異辛酯·雙氟磺草胺懸浮劑，防治一年生闊葉雜草，最高施藥劑量60 mL/畝(432 ga.i./hm)，于冬小麥分蘗期至拔節(jié)前，雜草2~4葉期最多施藥1次，成熟期采樣。