抑芽劑仲丁靈在煙葉中的降解機(jī)理研究

喻會(huì)平，曾維婭，李榮玉，龍友華，尹顯慧，吳小毛

（1.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州畢節(jié)551700；2.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州貴陽550025）

抑芽劑仲丁靈在煙葉中的降解機(jī)理研究

喻會(huì)平1，曾維婭2，李榮玉2，龍友華2，尹顯慧2，吳小毛2

（1.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州畢節(jié)551700；2.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州貴陽550025）

為了探明抑芽劑仲丁靈在煙草生產(chǎn)中的殘留污染風(fēng)險(xiǎn)，在田間試驗(yàn)條件下，采用氣相色譜-質(zhì)譜法研究了仲丁靈在煙葉中的降解動(dòng)態(tài)及機(jī)理。結(jié)果表明，仲丁靈在煙葉中的降解動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，降解半衰期為5.8 d；仲丁靈在煙葉中的主要降解途徑是取代胺基斷裂、環(huán)化，轉(zhuǎn)化成更為穩(wěn)定的4-叔丁基-2，6-二硝基苯胺、N-乙基-4-叔丁基-2，6-二硝基苯胺和1-異丁基-5-叔丁基-7-硝基-苯并咪唑。

仲丁靈；煙葉；殘留；降解；機(jī)理

農(nóng)藥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重要的組成部分，節(jié)約能源、精耕細(xì)作和獲得最適產(chǎn)量的煙葉與農(nóng)藥使用密切相關(guān)。仲丁靈（Butralin）化學(xué)名稱為N-仲丁基-4-特丁基-2，6-二硝基苯胺，屬二硝基苯胺類除草劑，適用于防除水稻、玉米、馬鈴薯、花生和蔬菜等作物田中稗草、馬唐、狗尾草、牛筋草等禾本科及闊葉類等雜草[1-6]，而且可作為抑芽劑在煙草上使用，以提高煙草產(chǎn)量及質(zhì)量[7-8]。目前，關(guān)于仲丁靈的殘留分析方法及其在土壤中的降解已有報(bào)道[9-10]，但尚未見有關(guān)仲丁靈在煙葉中的降解與轉(zhuǎn)化的研究。

本研究采用GC-MS聯(lián)用法，對(duì)仲丁靈在烤煙上的降解動(dòng)態(tài)和轉(zhuǎn)化途徑進(jìn)行了研究，旨在為烤煙生產(chǎn)中仲丁靈的安全使用提供參考。

1 材料和方法

1.1 藥劑及試劑

仲丁靈標(biāo)樣（99.5%，國家農(nóng)藥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心），36%仲丁靈乳油（山東華陽和樂農(nóng)藥有限公司）；二氯甲烷、丙酮、氟羅里硅土、活性炭、無水硫酸鈉等試劑均為分析純，有機(jī)溶劑使用前經(jīng)全玻璃重蒸系統(tǒng)重蒸。

1.2 主要儀器設(shè)備

GC-MS聯(lián)用儀（Agilent 7890A-5975C），氣相色譜（帶μECD，Agilent 6890 N），HP-5石英毛細(xì)管柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm），電子分析天平（0.01 g），恒溫振蕩器（常州澳華儀器有限公司），超聲波清洗機(jī)（天津恒奧科技發(fā)展有限公司），旋轉(zhuǎn)濃縮蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠），玻璃層析柱（30 cm× 1.5 cm），微孔濾膜等。

1.3 田間降解試驗(yàn)

按《農(nóng)藥登記殘留田間試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程》[11]，在貴陽市煙草（云煙85）田進(jìn)行降解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，包括降解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和降解途徑試驗(yàn)。小區(qū)面積30 m2，每處理重復(fù)3次，在煙草團(tuán)棵期按每公頃對(duì)水750 L采用噴霧法進(jìn)行施藥，施藥劑量：36%仲丁靈乳油推薦使用高劑量的2倍量（40倍液）。施藥后于0，1，3，5，10，15，30 d隨機(jī)采集煙葉樣品，每小區(qū)采樣量1 kg，樣品帶回實(shí)驗(yàn)室于-20℃冰箱中貯存，待測(cè)。

1.4 樣品殘留分析方法

1.4.1 提取稱取10.0 g鮮煙葉，剪碎，置于250 mL具塞錐形三角瓶中，加入40 mL丙酮，振蕩萃取2 h，過濾。濾液轉(zhuǎn)入到含有20 mL飽和NaCl溶液的分液漏斗（250 mL）中，然后再用30 mL二氯甲烷激烈萃取3次，靜置分層，有機(jī)相濃縮至1 mL，待凈化。

1.4.2 樣品凈化在層析柱兩端裝入高度2 cm的無水硫酸鈉，中間裝入4.0 g氟羅里硅土和0.2 g活性炭。層析柱用10 mL二氯甲烷淋洗，加入濃縮樣品，待液面降至1 cm左右時(shí)，棄去流出液，用20 mL二氯甲烷和丙酮（1∶9，V/V）的洗脫液淋洗層析柱，收集淋洗液濃縮近干，用甲醇定容至5 mL，待分析。

1.4.3 色譜條件進(jìn)樣口溫度240℃；檢測(cè)器溫度270℃；柱初180℃（保持1 min），以10℃/min升至240℃（保留25 min）。高純氮?dú)猓?9.999%）用作載氣，流速1.2 mL/min（恒流）；分流比為4∶1；進(jìn)樣量1 μL；保留時(shí)間約為6.3 min。

1.4.4 質(zhì)譜條件柱溫為50℃（保留2 min），以6℃/min升溫至320℃（保持2 min）；汽化室溫度為250℃；載氣為高純He（99.999%），流量1.0 mL/min；柱前壓7.62 psi；進(jìn)樣量1 μL；溶劑延遲時(shí)間5 min。EI離子源，溫度230℃；四極桿溫度150℃；電子能量70 eV；發(fā)射電流34.6 μA；倍增器電壓1 124 V；接口溫度280℃；質(zhì)量范圍20～550 amu。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程式Ct＝C0e-kt來擬合仲丁靈在煙葉中的降解動(dòng)態(tài)。式中，t為采樣時(shí)間（d）；Ct為t時(shí)間的濃度（mg/kg）；C0為起始濃度（mg/kg）；k為降解常數(shù)；半衰期t1/2＝ln2/k，ln2＝0.693。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法的有效性

在1.4.3氣相色譜條件下，仲丁靈在煙葉中能得到較好分離，無雜質(zhì)干擾。采用外標(biāo)法峰面積定量，仲丁靈在煙葉中的最低檢出限為0.003 mg/kg。從表1可以看出，仲丁靈在煙葉中的添加回收率為85.25%～98.62%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.46%～5.69%，符合農(nóng)藥殘留分析的要求[12]。目前，煙葉及煙葉制品中仲丁靈的殘留分析方法標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 13595—2004（煙草及煙草制品擬除蟲菊酯殺蟲劑、有機(jī)磷殺蟲劑、含氮農(nóng)藥殘留量的測(cè)定）[12]，該標(biāo)準(zhǔn)分析程序?yàn)榛旌嫌袡C(jī)溶劑萃取、凝膠滲透色譜凈化、GC檢測(cè)，盡管能同時(shí)分析23種農(nóng)藥的殘留量，但有機(jī)試劑消耗量大，過程繁瑣，分析一個(gè)樣品所需時(shí)間較長(zhǎng)，成本較高，不適宜仲丁靈單殘留的快速檢測(cè)。本試驗(yàn)結(jié)合煙草的特點(diǎn)及仲丁靈本身的性質(zhì)，建立了GC分析方法，簡(jiǎn)便快速，靈敏度高，適用于煙葉中仲丁靈殘留量的快速測(cè)定。

表1 煙葉中仲丁靈的加標(biāo)回收率與精密度

2.2 仲丁靈在煙葉中的降解動(dòng)態(tài)

仲丁靈在煙葉中的降解動(dòng)態(tài)如圖1所示。仲丁靈在煙葉中的原始沉積量為120.23 mg/kg，施藥1～3 d降解較快，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降。仲丁靈在1 d內(nèi)的降解率為68.78%，3 d后為83.10%，30 d后為98.91%?；貧w分析表明，仲丁靈在煙葉中的降解動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程Ct＝42.230e-0.1200t（R＝0.862）。根據(jù)降解速率常數(shù)，計(jì)算仲丁靈的降解半衰期為5.8 d。

在煙田中施用仲丁靈后，仲丁靈在煙株表面或因其親脂性而滲入葉和莖，煙葉是吸收仲丁靈的主要途徑。一般來說，不同生態(tài)環(huán)境是造成農(nóng)藥在植物中降解速率差異的主要原因。除了光照、溫度、降雨等環(huán)境因素外，農(nóng)藥在煙株上的降解還受到農(nóng)藥化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性、煙株生長(zhǎng)過程的稀釋作用以及在煙株體內(nèi)代謝作用的影響[13-15]。因此，在本試驗(yàn)中，仲丁靈在煙葉中的降解應(yīng)該為各種因素綜合影響的結(jié)果。

2.3 仲丁靈在煙葉中的降解途徑

采用GC-MS測(cè)定了仲丁靈在煙葉中的代謝產(chǎn)物。由仲丁靈在煙葉中的代謝產(chǎn)物總離子流（圖2）可知，仲丁靈在煙葉中的代謝產(chǎn)物可能有3種：A，B，C，保留時(shí)間分別為13.75，29.17，29.83 min，質(zhì)荷比（m/z）值分別為240，273，265，它們的質(zhì)譜圖和推測(cè)的分子結(jié)構(gòu)如圖3所示。其他峰的質(zhì)荷比（m/z）值有的大于仲丁靈的相對(duì)質(zhì)量295，有的則不合理。空白對(duì)照樣品的結(jié)果顯示，除了上述3個(gè)代謝產(chǎn)物外，其余的物質(zhì)均為煙葉本身的物質(zhì)，不可能是仲丁靈在煙葉中的代謝產(chǎn)物。

根據(jù)仲丁靈代謝產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)及其母體的分子特征，解析并對(duì)比仲丁靈母體及其3種代謝產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可初步判斷，仲丁靈在煙葉中的主要代謝途徑是取代胺基斷裂、環(huán)化，轉(zhuǎn)化成更為穩(wěn)定的4-叔丁基-2，6-二硝基苯胺、N-乙基-4-叔丁基-2，6-二硝基苯胺和1-異丁基-5-叔丁基-7-硝基-苯并咪唑。

3 結(jié)論

近年來，仲丁靈作為旱地作物選擇性芽前除草劑和煙草抑芽劑，得到了大范圍的應(yīng)用。本研究結(jié)合煙草的特點(diǎn)及仲丁靈的特性，建立了煙葉中仲丁靈殘留的氣相色譜分析方法，該法簡(jiǎn)便快速，適用于煙葉中仲丁靈殘留量的測(cè)定。仲丁靈在煙葉上的降解與其理化特性、環(huán)境因子以及煙葉的吸收、代謝有關(guān)。仲丁靈在煙葉中的降解動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，降解半衰期為5.8 d。仲丁靈在煙葉中的主要降解途徑是取代胺基斷裂、環(huán)化，轉(zhuǎn)化成更為穩(wěn)定的4-叔丁基-2，6-二硝基苯胺、N-乙基-4-叔丁基-2，6-二硝基苯胺和1-異丁基-5-叔丁基-7-硝基-苯并咪唑。

［1］許軍，楊明進(jìn)，王金寧.48%仲丁靈（EC）防除麥套玉米、水稻田間雜草試驗(yàn)[J].寧夏農(nóng)林科技，2003（7）：27-29.

［2］王永存，張貴林.地樂胺防除馬鈴薯、菠菜田雜草試驗(yàn)[J].農(nóng)藥，1999，38（8）：32-33.

［3］劉立峰，劉富華，李懷生，等.地膜馬鈴薯防蟲除草綜合栽培技術(shù)[J].寧夏農(nóng)林科技，2004（5）：60，63.

［4］胡健，尤慶偉，仇廣燦，等.仲丁靈防除花生田雜草試驗(yàn)[J].現(xiàn)代農(nóng)藥，2004，3（5）：3-5.

［5］劉賀昌，王翠欣.地樂胺防除密植型蔬菜田雜草的試驗(yàn)[J].河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，9（3）：42-45.

［6］熊桂花，溫春暉，魏小淵，等.36%仲丁靈EC抑制煙草腋芽生長(zhǎng)田間藥效試驗(yàn)[J].江西植保，2004，27（1）：26-27.

［7］馬京民.煙草抑芽劑的分類及施用技術(shù)[J].中國植保導(dǎo)刊，2006，26（9）：34-35.

［8］卓靜萍.幾種煙草抑芽劑篩選試驗(yàn)[J].湖北植保，2005（2）：33-35.

［9］吳小毛，龍友華，李明.仲丁靈在土壤及水中的殘留分析方法[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（11）：214-215，230.

［10］徐月明，張紀(jì)利，郭明程，等.仲丁靈在土壤中的消解動(dòng)態(tài)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)藥，2012，11（3）：33-36.

［11］農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所.農(nóng)藥登記殘留田間試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［12］農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所，山西省農(nóng)藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.NY/T 788—2004農(nóng)藥殘留實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004．

［13］Karmakar R，Kulshrestha G.Persistence，metabolism and safety evaluation of thiamethoxam in tomato crop[J].Pest Management Science，2009，65：931-937.

［14］Wang X，Xiang Z，Yan X，et al.Dissipation rate and residual fate of thiamethoxam in tobacco leaves and soil exposed to field treatments [J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2013，91：246-250.

［15］Wu X M，Long Y H，Li J H，et al.Degradation of metolachlor in tobacco field soil[J].Soil and Sediment Contamination，2015，24（4）：398-410.

Degradation Mechanism of Bud Inhibitor Butralin in Tobacco Leaf

YU Hui-ping1，ZENG Wei-ya2，LI Rong-yu2，LONG You-hua2，YIN Xian-hui2，WU Xiao-mao2
（1.Bijie Tobacco Company of Guizhou Province，Bijie 551700，China；2.College of Agronomy，Guizhou University，Guiyan 550025，China）

To explore residual contamination risk of bud inhibitor butralin in the tobacco production,degradation dynamics and mechanism of Butralin in tobacco leaf were investigated under field condition using gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）. The results showed that degradation of Butralin in tobacco leaf fitted to the first-order kinetics，and the degradation half-life of Butralin in tobacco leaf was 5.8 d.Under field condition,the main degradation pathways of Butralin in tobacco leaf were substituted radical group fracture and cyclization.Butralin in tobacco leaf was transformed into more stable4-tert-butyl-2，6-dinitroaniline, N-ethyl-4-tert-butyl-2，6-dinitroaniline,and 1-isobutyl-5-tert-butyl-7-nitro-benzimidazole.

Butralin；tobacco leaf;residue;degradation;mechanism

S482.4

A

1002-2481（2016）01-0067-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.01.19

2015-09-15

中國煙草總公司貴州省公司科技專項(xiàng)（201311，201414）；貴州省煙草公司畢節(jié)市公司項(xiàng)目（BJYC-201304）

喻會(huì)平（1965-），男，貴州畢節(jié)人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事植物保護(hù)研究工作。吳小毛為通信作者。