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    炔草酯在麥田土壤中的消解動態(tài)

    2012-01-19 03:28:44馬新生吳慧明尚子帥朱國念
    浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012年5期
    關(guān)鍵詞:田間試驗半衰期草酸

    馬新生,吳慧明,尚子帥,朱國念

    (浙江大學(xué) 農(nóng)藥與環(huán)境毒理研究所,浙江 杭州 310029)

    炔草酯是先正達(dá)作物保護(hù)有限公司開發(fā)的芳氧苯氧羧酸酯類手性含氟高效低毒除草劑,對惡性禾本科雜草有顯著效果,與安全劑以一定比例混合,用于禾谷類作物,對禾本科雜草如鼠尾草、看麥娘、野燕麥、黑麥草、早熟禾、狗尾草等有較好防效。炔草酯在土壤中能迅速降解,對后茬作物無影響[1-5]。

    Sugata Roy等[6]開發(fā)了炔草酯 (clodinafoppropargyl)和炔草酸 (clodinafop acid)在小麥田樣品中殘留量的液相檢測方法,并指出炔草酯可以在短時間內(nèi)在土壤中轉(zhuǎn)化為炔草酸,研究炔草酯及其代謝產(chǎn)物炔草酸在土壤中的殘留動態(tài)是必要的。

    本文采用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)建立了炔草酯和炔草酸在小麥植株和土壤中的殘留分析方法,并研究了炔草酯和炔草酸在室內(nèi)外土壤中的消解動態(tài),為評價該藥劑適用于小麥的持效期及風(fēng)險評估提供依據(jù),為該藥的合理使用提供依據(jù)。

    1 材料與儀器

    1.1 供試材料

    農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品:炔草酯≥98.1%,炔草酸≥96.0%均由杭州宇龍化工有限公司提供。

    供試農(nóng)藥:炔草酯15%可濕性粉劑由杭州宇龍化工有限公司提供。

    試劑:甲醇 (HPLC級,TEDIA公司),丙酮,二氯甲烷,鹽酸,氯化鈉,無水硫酸鈉 (AR,市售)等。

    1.2 儀器設(shè)備

    UPLC-MS/MS(Waters Premier XE),色譜柱CAPCELL PAK C18 IF S2;R-215旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 (瑞士BUCHI);N-EVAP 11氮吹儀 (杭州爾力);大型冷凍恒溫振蕩器 (DHZ-DA型);搗碎機(jī)、平底燒瓶及各種玻璃儀器;0.000 1感量電子天平,0.001感量電子天平。

    1.3 田間試驗設(shè)計

    田間試驗在浙江省諸暨市小麥田中進(jìn)行。土壤類型:沙壤土,pH值6.5。

    選1塊約15 m2的地塊,除去土表附著物,按制劑用量1 g·m-2施藥。兌水施藥后,分別于施藥后0(2 h),1,3,7,14,21,28和45 d取土壤檢測炔草酯和代謝產(chǎn)物炔草酸殘留量。采樣和樣品處理按照《農(nóng)藥殘留試驗準(zhǔn)則》進(jìn)行[7]。

    1.4 室內(nèi)試驗土壤中的降解試驗

    取一定量的田間試驗地土壤為供試土壤,經(jīng)風(fēng)干,研磨,過1 mm篩備用。

    試驗前,供試土壤要預(yù)先放置在溫度為 (25±1)℃避光培養(yǎng)箱中預(yù)培養(yǎng)7 d。試驗時,取20 g備用土壤于于150 mL三角瓶中,為了盡量使室內(nèi)土壤濃度跟田間第1天檢測濃度 (約為0.4 mg·kg-1)保持一致,在每個三角瓶中加入100 mg·L-1的炔草酯溶液0.1 mL,攪拌均勻后,加去離子水調(diào)節(jié)土壤含水量至田間持水量的60%,牛皮紙封口,置于 (25±1)℃避光恒溫箱中培養(yǎng),定期取樣。每次各取1組測定土壤中的殘留量,已取樣品保存于-20℃冰箱中。試驗過程中,每周補(bǔ)水 (滅菌后的去離子水)1次。

    2 分析方法

    2.1 標(biāo)樣的配制

    分別準(zhǔn)確稱取10.2,10.4 mg炔草酯、炔草酸標(biāo)準(zhǔn)品,于10 mL容量瓶中,用色譜甲醇溶解后,定容至刻度,配制成1 000 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)液,并將配制好的標(biāo)準(zhǔn)液逐步稀釋成100,10,1,0.1,0.01和0.005 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

    2.2 土壤樣品中的提取與凈化

    稱取20.00 g樣品至250 mL錐形瓶中,加入20.00 mL去離子水,靜置15 min,再加入80 mL丙酮,于振蕩器上振蕩30 min,用鋪有2層濾紙的布氏漏斗抽濾,濾渣用40 mL丙酮洗。將濾液全部轉(zhuǎn)移至已裝有50 mL 3%的 NaCl溶液的分液漏斗中,加入100 mL二氯甲烷液-液分配萃取 (振蕩5 min),靜置分層后,用250 mL平底燒瓶收集下層 (二氯甲烷層)液體;上層水相再用40 mL二氯甲烷萃取2次,過無水硫酸鈉收集合并二氯甲烷提取液,30℃水浴減壓濃縮,N2吹干,用2 mL色譜甲醇溶解殘留物,過0.22μm膜后,待測。

    2.3 儀器方法

    流動相。A液,0.1%甲酸水溶液;B液,乙腈,采 用 梯 度 淋 洗 (表 1)。流 速:0.3 mL·min-1。柱溫:30℃。進(jìn)樣體積:10μL。炔草酯的保留時間約為2.0 min,炔草酸的保留時間約為1.5 min。

    表1 超高效液相色譜洗脫梯度

    質(zhì)譜條件。質(zhì)譜掃描方式:多離子反應(yīng)檢測模式檢測 (MRM)。離子源:ESI(+);毛細(xì)管電壓:2.5 kV;錐孔電壓:30 V;離子源溫度:120℃;錐孔反吹氣流量:50 L·h-1;RF透鏡電壓:0.0 V;脫溶劑氣溫度:350℃;脫溶劑氣流量:500 L·h-1。

    質(zhì)量分析器。分析器1低端分辨率 LF Resolutin 1:13.5 V;高端分辨率HM Resolution 1:13.5 V;離子能量1:1.0;入口透鏡電壓:0 V;出口電壓:0 V;分析器2低端分辨率LF Resolutin 2:13.5 V;高端分辨率HM Resolutin 2:13.5 V;離子能量2:1.0。

    炔草酯的 m/z 351.8/267.58,351.8/91.05為定性離子對,m/z 351.8/91.0為定量離子;炔草酸m/z 312.3/266.6,312.3/91.4為定性離子對,m/z 312.3/91.0為定量離子。

    3 結(jié)果與討論

    3.1 試驗結(jié)果

    3.1.1 方法準(zhǔn)確度和精密度

    空白土壤的添加回收試驗結(jié)果表明 (表2),當(dāng)炔草酯添加濃度為0.01~1.0 mg·kg-1時,回收率最低為80.8%,最高為84.5%;炔草酸的回收率則為80.0%~87.7%。變異系數(shù)為1.8% ~5.5%,符合農(nóng)藥殘留試驗準(zhǔn)則[9]的相關(guān)要求。

    表2 土壤中的添加回收率 %

    3.1.2 方法靈敏度

    依照上述樣品處理方法和儀器條件,炔草酯和炔草酸的最小檢出量分別為7.4×10-10g和2.9×10-11g,在土壤樣品中最低檢出濃度分別為0.01,0.001 mg·kg-1。

    此方法符合農(nóng)藥殘留檢測靈敏度的要求。

    3.2 外標(biāo)法定量

    基質(zhì)加標(biāo),外標(biāo)法單點校正定量。用空白樣品按2.2樣品提取和凈化方法所得的溶液,將標(biāo)樣稀釋成 0.001,0.050,0.100,0.500,1.000 mg·kg-1的標(biāo)準(zhǔn)工作液,分別進(jìn)樣得到土壤基質(zhì)加標(biāo)準(zhǔn)曲線,所得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線均呈良好的線性。

    3.3 炔草酯和炔草酸在麥田土壤和室內(nèi)試驗土壤中的消解動態(tài)

    由上述降解試驗可知 (圖1,b),炔草酸降解較慢,因此又做了炔草酸在標(biāo)準(zhǔn)濃度 (10 mg·kg-1)下在室內(nèi)試驗土壤中的降解試驗 (圖1,c)。除在每個三角瓶中準(zhǔn)確加入100 mg·L-1的炔草酯溶液2 mL外,其他試驗操作同上。

    田間試驗結(jié)果表明,炔草酯和炔草酸在土壤中的消解動力學(xué)曲線方程為:Ct=0.150e-0.08t,R2=0.900和Ct=0.152e-0.09t,R2=0.951;在室內(nèi)試驗土壤降解試驗中,消解動力學(xué)曲線分別為:Ct=0.163e-0.277t, R2=0.852 和 Ct= 10.61e-0.049t,R2=0.975。

    圖1 炔草酯在土壤 (a田間;b室內(nèi))和炔草酸 (c室內(nèi))中的消解動態(tài)曲線

    炔草酯和炔草酸在麥田土壤中的半衰期T1/2分別為6.3 d和7.7 d,在室內(nèi)試驗土壤中的半衰期T1/2分別為2.5 d和14.1 d。

    4 小結(jié)

    在分析方法研究中,對UPLC-MS/MS各項參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,顯著縮短儀器檢測時間。本文應(yīng)用UPLC-MS/MS所建立的分析方法,其前處理步驟較QuEChERS方法[8]復(fù)雜,但考慮到農(nóng)藥本身的特殊性,本試驗采用傳統(tǒng)的液-液分配[9]技術(shù),這樣可以得到更高和更穩(wěn)定的回收率結(jié)果,保證了分析的準(zhǔn)確性和可靠性。Sugata等[6]用液相色譜法分析炔草酸殘留量時,其最低檢測濃度為 0.25 mg·kg-1,每個樣品儀器分析時間為5 min。本文采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法建立的分析方法,最低檢測濃度可達(dá)到0.01~0.001 mg·kg-1,且每個樣品儀器分析時間約為3 min。故本文采用的分析方法具有靈敏度高,分析時間短的特點。

    消解動態(tài)研究結(jié)果表明,炔草酯和炔草酸在麥田土壤和室內(nèi)試驗土壤中的殘留量隨采樣時間的延長而逐漸降低,消解動態(tài)曲線符合一級動力學(xué)方程。田間試驗結(jié)果表明,施藥當(dāng)天采集的土壤樣品中炔草酸的含量不高,而在施藥1 d后達(dá)到最高,為0.225 mg·kg-1,其后又逐漸降低,呈現(xiàn)先升后降的趨勢,這可能是由于施藥后炔草酯在土壤中會轉(zhuǎn)化為炔草酸,導(dǎo)致其殘留量降低而炔草酸的含量會相對升高的原因。室內(nèi)土壤降解試驗中,炔草酸的含量亦呈先升后降的趨勢,炔草酯的半衰期是2.5 d,這與Sugata等[6]報道的炔草酯在土壤中的半衰期為3.4 d的研究結(jié)果相差不大;從起始添加濃度為10 mg·kg-1的炔草酸的降解試驗可以得出,炔草酸的半衰期為14.1 d,根據(jù)文獻(xiàn) [10],說明炔草酯和其代謝物炔草酸在土壤中屬于易降解農(nóng)藥。由室內(nèi)外試驗結(jié)果可知,炔草酸在室內(nèi)土壤中的半衰期大于田間試驗的半衰期,這是由于室內(nèi)外環(huán)境土壤溫度、水分、光照等因素的差異[11]引起的。

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