高效液相色譜法測定甲基二磺隆在谷子和土壤中的殘留及消解動態(tài)

劉 丹 ，王斌強(qiáng) ，2，張麗光 ，張偉莉 ，王吉祥 ，寧 娜 ，郭平毅 ，原向陽

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801；2.九江農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江西九江 332000；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西太原 030031）

甲基二磺隆是德國拜耳作物科學(xué)公司開發(fā)的一種新型莖葉除草劑世瑪?shù)闹饕煞?，具有高效、低毒、環(huán)境友好等特點(diǎn)，可有效防除麥田一年生禾本科雜草和部分闊葉雜草[1-2]，對谷田雜草防除有一定的利用價值。除草劑的不合理施用會導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品和谷田生態(tài)系統(tǒng)中的農(nóng)藥殘留超標(biāo)，對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成毒害，并對后茬作物產(chǎn)生藥害[3]。在當(dāng)前大力提倡減肥減藥和高度重視食品安全的大前提下，研究除草劑在谷田生態(tài)系統(tǒng)中的殘留及消解動態(tài)，可以為谷田除草劑的合理施用、谷子系列產(chǎn)品的安全食用及谷田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

當(dāng)前，國內(nèi)外主要采用液相色譜（HPLC）和液相色譜－質(zhì)譜法（LC－MS/MS）檢測磺酰脲類除草劑殘留[4-6]，其檢測樣品包括大豆[7]、大米[8]、玉米[9]、動物源性食品[10]、土壤[11-13]等，有關(guān)甲基二磺隆和谷子樣品的殘留分析報(bào)道較少。黃雅俊等[14]利用HPLC法建立了甲基二磺隆的色譜分析法；張少軍等[15]采用液相色譜紫外檢測法測定了甲基二磺隆在小麥和土壤中的殘留動態(tài)；張婷等[16]采用高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法測定了冀谷33號及土壤中咪唑乙煙酸的殘留。

本試驗(yàn)在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，采用分散固相萃取和HPLC檢測技術(shù)，建立了甲基二磺隆在谷子植株、籽粒及土壤中的測定方法，并采用該方法研究了甲基二磺隆在谷子及土壤中的殘留及消解特征，以期為甲基二磺隆和磺酰脲類除草劑在谷田的安全科學(xué)使用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試谷子品種為晉谷21號。

1.2 試劑與儀器

世瑪油懸浮劑（甲基二磺隆的含量為3%），甲基二磺隆標(biāo)準(zhǔn)品（97.84%）；乙腈、甲醇、甲酸、冰乙酸、磷酸、三乙胺和氨水為色譜純；無水硫酸鎂、氯化鈉、超純水、C18固相萃取小柱、PSA（N-丙基乙二胺）和GCB（石墨化碳黑）。

日立Hitachi高效液相色譜儀帶可變紫外檢測器，高速組織搗碎機(jī)，超聲波清洗器，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，SK-1快速混勻器，礱谷機(jī)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2014年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)作站按照文獻(xiàn)[17]的要求進(jìn)行田間試驗(yàn)，噴施除草劑為世瑪油懸浮劑，推薦最高有效劑量為13.5 g/hm2，每公頃對水量450 L。隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)，每小區(qū)30 m2，每個處理重復(fù)3次并設(shè)1 m寬保護(hù)行。

1.3.1 谷子消解動態(tài)試驗(yàn) 在谷子5～6葉期施藥，噴施有效劑量為13.50 g/hm2。在施藥后1 h，1，3，7，14，21，28，35 d 隨機(jī)多點(diǎn)采集 1 kg 生長正常、無病害谷子植株，切成1 cm段、混勻，四分法留樣200 g，同期采集空白樣品，貼好標(biāo)簽，于-20℃保存，待測。

1.3.2 土壤消解動態(tài)試驗(yàn) 在空白地塊上，按照有效劑量 27，54 g/hm2均勻噴施，噴藥后 1 h，1，3，7，14，21，28，35 d 取土壤樣品 1 kg，去除雜物后四分法留樣500 g，-20℃冰柜中保存。

1.3.3 最終殘留試驗(yàn) 在谷子5～6葉期，按照有效劑量6.75，13.50 g/hm2葉面均勻施藥，設(shè)不施除草劑為空白對照。谷子成熟期分別采集秸稈、籽粒和土壤，粉碎秸稈、籽粒和土壤，留樣500 g，-20℃冰柜中保存。

1.4 分析方法

1.4.1 樣品前處理 準(zhǔn)確稱取一定量已粉碎的樣品（20.0 g谷子植株、20 g小米和50.0 g土壤），置于250mL具塞三角瓶中，加入100.0mL提取液（乙腈-0.02 mol/L三乙胺為 8∶2），混勻 30 s，超聲 5 min，布氏漏斗過濾至已裝有7 g氯化鈉的250 mL分液漏斗中，50 mL提取液再次洗滌濾渣，合并濾液，劇烈振蕩2 min，室溫下靜置40 min，在35℃減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干，取上清液于圓底燒瓶中，減壓濃縮（35℃）近干，2 mL乙腈溶解，取1.5 mL至已裝有10 mg GCB和150.0 mg無水硫酸鎂的2 mL離心管中（土壤不凈化），混勻30 s，5 000 r/min離心5 min，上清液經(jīng)4.5 μm濾膜過濾，待測。

1.4.2 液相色譜條件 紫外檢測器（UV）；Exl-C18不銹鋼色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相為V（乙腈）∶V（0.01 mol/L磷酸）＝50∶50；流速為1.0 mL/min；柱溫為 25 ℃；進(jìn)樣量為 10 μL；檢測波長為233 nm；保留時間為7.4 min。

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 稱甲基二磺隆標(biāo)準(zhǔn)品0.1 g，乙腈溶解，配制成1.0 g/L的甲基二磺隆儲備液 100 mL。再分別稀釋成 0.02，0.10，0.50，1.00，5.00，10.00，20.00 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.3.2的條件測定，重復(fù)3次。以色譜峰面積為縱坐標(biāo)、質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制甲基二磺隆的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.4 添加回收試驗(yàn) 取空白植株20 g、小米20 g，添加0.02，0.10，0.50 mg/kg 3個水平；取空白土壤50 g，添加 0.008，0.100，0.500 mg/kg 3 個水平，按1.4.1和1.4.2進(jìn)行回收率測定，每處理重復(fù)5次。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件的選擇

通過SP-756紫外分光光度計(jì)采集10 mg/L甲基二磺隆標(biāo)樣在205～295 nm的吸收值，發(fā)現(xiàn)在233 nm附近有較高吸收值。本試驗(yàn)比較了甲醇-水和乙腈-水2種不同溶劑配比的流動相。結(jié)果顯示，乙腈-水流動相體系保留時間和分離效果較好，將磷酸加入水相后峰形改善，拖尾減小。在比較了不同濃度磷酸-水相后，發(fā)現(xiàn)濃度為0.01mol/L，pH為3.6時，峰形最佳，故選擇乙腈∶磷酸（0.01 mol/L）＝50∶50（V∶V）作為流動相。

2.2 樣品前處理的選擇

本試驗(yàn)比較了乙腈、甲醇及其與水、氨水和三乙胺混合作為提取劑，不同提取配比對目標(biāo)化合物的回收率列于表1。由表1可知，乙腈/水和乙腈/三乙胺（8/2）提取劑的回收率均大于90%，由于甲基二磺隆在堿性條件下溶解度大于中性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于短時間保存樣品，故選擇乙腈/三乙胺（8/2）作為提取劑。在提取液中加入適量NaCl有利于有機(jī)相與水相分層，提高目標(biāo)物在有機(jī)相中的溶解度，起到部分凈化的作用。在凈化試驗(yàn)比較了固相萃取C18小柱、PSA和GCB，研究發(fā)現(xiàn)，GCB較C18小柱和PSA回收率高，且能較好地去除色素，故選GCB作為吸附劑。分別對比了不同劑量GCB的凈化效果，發(fā)現(xiàn)并無顯著變化，回收率均能夠達(dá)到75%以上，最終選擇10.0 mg GCB作為吸附劑凈化提取液。

表1 不同提取劑的平均添加回收率

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出量

甲基二磺隆在0.02～20.00 mg/L濃度范圍內(nèi)峰面積與濃度具有良好的線性相關(guān)性，線性回歸方程為 y＝ 11 324x－804.14，決定系數(shù) R2＝0.999 4。以3倍信噪比計(jì)算得出該檢測方法的最小檢出量為0.2 ng；根據(jù)添加回收試驗(yàn)，植株、籽粒最低檢測濃度為0.02 mg/kg，土壤為0.008 mg/kg，相關(guān)甲基二磺隆標(biāo)樣圖譜如圖1所示。

2.4 添加回收率

表2 甲基二磺隆在不同樣品中的添加回收率及變異系數(shù)（n=5）

從表 2 可以看出，在 0.02，0.10，0.50 mg/kg 3 個添加水平下，甲基二磺隆在籽粒和植株中的平均添加回收率分別為92.83%～96.93%和92.27%～98.17%，變異系數(shù)分別為2.28%～9.26%和4.10%～12.43%；在 0.008，0.100，0.500 mg/kg 3個添加水平下，甲基二磺隆在土壤中的平均回收率為91.99%～93.52%，變異系數(shù)為5.21%～8.7%?；厥章识即笥?0%，符合農(nóng)藥殘留分析要求[18]，可應(yīng)用于實(shí)際殘留檢測。

2.5 消解動態(tài)

從表3可以看出，甲基二磺隆在谷子植株和土壤中的消解動態(tài)符合一級動力學(xué)方程，在植株中的理論半衰期為6.4 d，土壤中的理論半衰期為16.6～18.7 d。由試驗(yàn)結(jié)果可知，甲基二磺隆屬于較易降解除草劑，在土壤中消解速率較慢。

2.6 最終殘留

由表4可知，距噴藥105 d后，收獲期籽粒、秸稈和土壤樣品均未檢出甲基二磺隆，說明殘留量都低于最低檢測濃度。目前，我國及國際上還未制定谷子相關(guān)樣品中甲基二磺隆的殘留限量（MRL）和土壤中的殘留限量（MRL）。我國和澳大利亞規(guī)定，小麥中甲基二磺隆的MRL值為0.02 mg/kg，日本制定小麥中的MRL值為0.03 mg/kg[19]。由試驗(yàn)結(jié)果可知，在該檢測方法下，甲基二磺隆在谷子秸稈、籽粒及土壤中的最終殘留均小于最低檢測濃度，甲基二磺隆在谷子樣品中的最終殘留均小于國內(nèi)外規(guī)定的小麥中MRL值。

表3 甲基二磺隆在植株和土壤中的消解動態(tài)

表4 甲基二磺隆在谷子和土壤中的最終殘留量

3 結(jié)論

本試驗(yàn)建立了一種簡便、經(jīng)濟(jì)、安全的高效液相色譜法，測定谷子植株及土壤中甲基二磺隆殘留；消解試驗(yàn)結(jié)果表明，甲基二磺隆是一種較易降解的除草劑；采用該方法測定小米和秸稈中甲基二磺隆，其最終殘留量均低于我國和美國制定的相關(guān)MRL標(biāo)準(zhǔn)。由此可知，世瑪3%甲基二磺隆乳劑于谷子5～6葉期噴施1次，噴施有效劑量為6.75～13.5 g/hm2，小米及秸稈最終殘留量未超標(biāo)，不會對人畜造成危害，對土壤環(huán)境安全。

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