苦參堿水解與水中降解研究

程圓杰 郭雯婷 崔蕊蕊等

摘 要：苦參堿是一種植物源農(nóng)藥，對其降解特性進行研究，是環(huán)境安全評價的客觀要求。本文主要采取試驗研究方法，對苦參堿的水解特性及水中降解情況進行分析，首先介紹試驗材料設備、檢測條件和試驗方法，然后根據(jù)試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果展開分析和討論，為苦參堿的實際應用提供參考。

關鍵詞：苦參堿;水解;水中降解

0 前言

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施用的農(nóng)藥會通過地表徑流和淋溶等途徑進入水體，對水體生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，甚至危害人體健康。因此，需要對農(nóng)藥在水中的降解特性進行研究，確保其符合環(huán)境安全標準。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的苦參堿農(nóng)藥，主要具備調(diào)節(jié)植物生長、殺蟲抑菌的效果，目前使用非常廣泛，登記品種多達96個。但是目前關于苦參堿水解特性的研究仍然較少，對其環(huán)境安全性認識不足，有必要加強此方面的研究。

1 苦參堿水解特性試驗研究

1.1 材料設備

本次試驗研究采用的苦參堿標準品純度在95%以上，采用的甲醇和乙醇溶劑，均為分析純。供試水樣包括pH值為5.0的緩沖溶液、pH值為7.0的緩沖溶液、pH值為9.0的緩沖溶液、自然水樣等。其中，緩沖溶液組分主要為苯二甲酸氫鉀溶液、氫氧化鈉溶液、蒸餾水、磷酸二氫鉀溶液、氯化鉀溶液等。自然水樣包括池塘水、河水、海水、雨水、自來水和超純水等。樣品經(jīng)過0.22μm濾膜過濾后，在4℃下儲存?zhèn)溆?。試驗所需的儀器設備主要包括超高效液相色譜儀、電導率儀、pH計等[1]。

1.2 超高效液相色譜法檢測條件

采用的超高效液相色譜儀，色譜柱為250mm×3.0mm，1.9μm，流速為0.4mL/min，進樣量為2μL，流動相甲醇與水的體積比為90：10。檢測波長為210mm，色譜柱溫度為40℃。在該條件下，苦參堿可保留5.64min。將苦參堿添加到1～10mg/L范圍內(nèi)，其回收率檢測結果在94.2%～107.5%左右，相對標準偏差1.56%～5.58%。在水樣中，苦參堿最低檢測濃度0.01mg/L，滿足殘留檢測要求[2]。

1.3 苦參堿水解及水中降解試驗測定

試驗水樣的群落數(shù)量、礦化程度、電導率、pH值等按照《水和廢水監(jiān)測和分析方法》進行測定。將不同緩沖溶液配制的苦參堿水溶液經(jīng)過高壓蒸汽滅菌后，在2mL安瓿瓶中密封放置，然后在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，對其進行定期取樣，每個處理重復3次，整個試驗過程在避光條件下完成。研究苦參堿在不同水體中的降解特性時，分別對各種水樣進行滅菌處理，然后加入苦參堿，使其質(zhì)量濃度達到10.0μg/mL，同樣經(jīng)過密封處理，在培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。在2h、1d、3d、5d、7d、9d、14d、21d、30d、45d、60d時，進行取樣分析，各處理均重復3次。采用OriginPro8.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計，計算降解半衰期。

2 試驗結果及討論分析

2.1 試驗結果

2.1.1 苦參堿的緩沖溶液水解情況

苦參堿在不同的緩沖溶液體系下，雖然pH值和溫度條件的不同，但其水解過程都非常緩慢，120d水水解率均在25%以內(nèi)，說明苦參堿難以在標準緩沖液中水解。從pH值和溫度條件對苦參堿水解的影響情況來看，在初始質(zhì)量濃度10.0μg/mL和水體溫度25℃條件下，苦參堿水解速率會隨著pH值的增加而加快，但效果不明顯。在初始質(zhì)量濃度10.0μg/mL和pH=7條件下，苦參堿水解速率會隨著溫度升高而加快，效果同樣不明顯。這說明苦參堿在緩沖溶液溶液體系中的水解特性受溫度、pH值影響不大。

2.1.2 苦參堿的自然水體降解情況

從苦參堿在自然水體的降解情況來看，苦參堿在經(jīng)過滅菌處理后的六種不同水體中，降解速率都較為緩慢，而且降解趨勢較為相近，60d時降解率均在15%以內(nèi)。相反，在未進行滅菌處理的水體中，苦參堿降解速率則較快，其降解半衰期在6.26～12.81d之間，達到易降解水平，其中降解速率最高的是池塘水，降解速率最低的是自來水。這說明自然水體中微生物是加快苦參堿降解速率的重要因素。從初始質(zhì)量濃度對其降解速率的影響來看，初始量越高，苦參堿降解速率越慢。然后分別對自然水體pH值、礦化度、電導率、含菌量等理化性質(zhì)影響因素進行單因子回歸，結果同樣表明微生物降解是其主要方式。

2.2 討論分析

通過進行上述試驗，可以對苦參堿的水解特性產(chǎn)生一定了解。農(nóng)藥降解特性作為登記時的重要資料，主要用于評價農(nóng)藥的環(huán)境安全性。根據(jù)相關評價試驗標準，對其進行水解試驗，要在無菌緩沖溶液中進行，并考慮溫度、pH值的影響。高溫條件和堿性條件一般可以促進農(nóng)藥水解，但是苦參堿水解特性受其影響不大，苦參堿是一種不易水解的農(nóng)藥。但自然界中的水環(huán)境較為復雜，農(nóng)藥降解過程還包含光化學降解和微生物降解等，是一個復合的降解過程。本次對于苦參堿在自然水體中的降解試驗結果也表明，其在自然水體中屬于易降解類型，試驗過程是在避光條件下進行的，因此可以排除光化學降解影響，其降解速率的提升，主要是通過微生物降解途徑實現(xiàn)的。

3 結束語

綜上所述，苦參堿在進入自然水體后，可通過微生物降解途徑，得到較快的降解速率，因此具有一定的環(huán)境安全性，在自然水體中可以快速降解。另有研究表明，苦參堿還可以與自然水體中的懸浮物和底泥等發(fā)生吸附，加快降解速率?？傮w而言，苦參堿是一種易于在自然水體中降解的農(nóng)藥，了解這一特性，可以為其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際使用提供指導。

參考文獻：

[1]姚滿.苦參堿在土壤和水體環(huán)境中的行為研究[D].西北農(nóng)林科技大學，2016.

[2]張興，馬志卿，馮俊濤等.植物源農(nóng)藥研究進展[J].中國生物防治學報，2015，31（05）：685-698.

作者簡介：程圓杰（1981-），男，山東棲霞人，本科，工程師，主要從事農(nóng)藥合成和理化性質(zhì)研究工作。

*為通訊作者