彭 筱 ,龔道新 ,周 歆
(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,湖南 長沙 410128;2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)研究所,湖南 長沙 410128)
阿維菌素,英文名:Avermectins(簡稱 AVM),是一種新型抗生素類殺蟲劑、殺螨劑[1-2]。阿維菌素對捕食性昆蟲和寄生天敵有直接觸殺作用,其在植物表面殘留少,在環(huán)境中無累積作用,且對益蟲的損傷很小,是當(dāng)前農(nóng)業(yè)害蟲綜合防治中較為理想的生物農(nóng)藥[3-4]。但由于阿維菌素類農(nóng)藥的特殊作用機(jī)理和其對哺乳動物繁殖能力的潛在毒性[5],國際上對阿維菌素的最高殘留限量(MRL)要求非常嚴(yán)格,對其農(nóng)藥殘留的檢測標(biāo)準(zhǔn)十分重視,各國都分別制定了相當(dāng)嚴(yán)格的MRL值。目前,中國、日本、澳大利亞和歐盟等國家和地區(qū)及食品法典委員會(CAC)均規(guī)定柑橘中阿維菌素的MRL值為0.01 mg/kg,美國和加拿大規(guī)定柑橘類食品中其MRL值為0.02 mg/kg[6]。
為探索阿維菌素使用后對食品及環(huán)境安全的影響,研究了在施用50 g/L的阿維菌素后,其在柑橘果實和柑橘園土壤中的消解動態(tài),以期為阿維菌素在柑橘中的合理使用及其安全性評價提供重要科學(xué)依據(jù)[7-10]。
1.1.1 儀 器 HP-1100型液相色譜儀(美國惠普公司),SHY-2AS水浴恒溫振蕩器(江蘇大地自動化儀器及環(huán)保設(shè)備廠),JYL-350A榨汁攪拌機(jī)(九陽股份有限公司),TP-220A電子天平(湘儀天平儀器設(shè)備有限公司),SHZ-D(III)循環(huán)水式真空泵(浙江黃巖求精真空泵廠),RE-2000A型旋轉(zhuǎn)濃縮儀,梨形抽濾瓶,具塞三角瓶,250 mL分液漏斗,布氏漏斗,量筒,容量瓶,玻璃層析柱(長20 cm,直徑1.5 cm),移液管,滴定管,玻璃棒等。
1.1.2 試 劑 95.0%的阿維菌素標(biāo)準(zhǔn)品(陜西韋爾奇作物保護(hù)有限公司),分析純甲醇、色譜甲醇(江蘇漢邦科技有限公司),氯化鈉、無水硫酸鈉、二氯甲烷、石油醚、丙酮(分析純,湖南長沙湘科精細(xì)化工廠),弗羅里硅土(Florisil 60-100 mesh,美國 ACROS ORGANICS),用前在 550℃ 烘 3~5 h,待冷卻后以2%蒸餾水脫活,保存在130℃的烘箱中,備用。
用阿維菌素50 g/L懸浮劑對水(50 kg/667m2)稀釋1 333.3倍(即有效成分的濃度為37.5 mg/L),在選定的柑橘園中對柑橘樹和柑橘園土壤進(jìn)行均勻噴霧處理,分別在施藥后 2 h、1、3、5、7、10、14、21、28、35、42 d采集柑橘果實(每個試驗小區(qū)至少采集12個柑橘果實,采樣量不少于1.0 kg)和柑橘園土壤(柑橘園土壤樣品用土壤取樣器按對角線法取樣,取樣深度為0~10 cm,取樣點不少于10個,取樣量不少于1 kg)。試驗重復(fù)3次,同時采集空白對照樣品。
1.3.1 樣品提取 柑橘園土壤樣品:準(zhǔn)確稱取柑橘園土壤樣品20.0 g,置于250 mL具塞三角瓶中,加入60 mL甲醇,在水浴恒溫振蕩器中振蕩30 min,經(jīng)過布氏漏斗減壓抽濾,再用30、20 mL甲醇洗滌殘渣和抽濾瓶2次,合并抽濾液轉(zhuǎn)入250 mL磨口三角瓶中,在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮(45℃)至近干;用二氯甲烷將濃縮液洗入250 mL分液漏斗中,再加入20 mL飽和氯化鈉溶液,搖勻后分別用30、30、20 mL二氯甲烷各萃取1次,合并二氯甲烷萃取液,在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮近干,用2 mL石油醚∶二氯甲烷混合液(7∶3,V/V)溶解,待 Florisil柱凈化。
柑橘全果(橘皮、橘肉)樣品:準(zhǔn)確稱取柑橘全果、果皮和果肉樣品各20.0 g,置于250 mL具塞三角瓶中,加入60 mL甲醇,在水浴恒溫振蕩器中振蕩30 min,經(jīng)過布氏漏斗減壓抽濾,再用甲醇(30 mL/次)洗滌殘渣和抽濾瓶2次,合并抽濾液轉(zhuǎn)入250 mL磨口三角瓶中,在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮(45℃)至近干;用二氯甲烷將濃縮液洗入250 mL分液漏斗中,再加入20 mL飽和氯化鈉溶液,搖勻后分別用30、30、20 mL二氯甲烷各萃取1次,合并二氯甲烷萃取液,在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮近干,用2 mL石油醚∶二氯甲烷混合液 (7∶3,V/V) 溶解,待Florisil柱凈化。
1.3.2 凈 化 層析柱從下至上依次裝有少許脫脂棉、2 cm厚無水硫酸鈉、4.0 g弗羅里硅土和2 cm厚無水硫酸鈉,在裝柱的過程中要敲緊敲實,并用 20.0 mL 石油醚∶二氯甲烷混合液(7∶3,V/V)淋洗,備用。將上述提取濃縮液用2 mL石油醚∶二氯甲烷混合液(7∶3,V/V)溶解無損轉(zhuǎn)移至層析柱中,用 40 mL 石油醚∶二氯甲烷(7∶3,V/V)混合液分 4~5次淋洗,收集淋出液,于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上濃縮至近干,再用色譜甲醇定容至5.0 mL,過0.45 μL膜,待HPLC測定。
1.3.3 高效液相色譜檢測條件 液相色譜柱:HP-1100型高效液相色譜儀(帶紫外檢測器和化學(xué)工作站),色譜柱(不銹鋼柱)為:XB-C18柱(4.6×150 mm),流動相為甲醇∶水=91∶9(V/V),流速為 0.44 mL/min,紫外檢測波長 λ=245 nm,T=25℃,進(jìn)樣量為20 μL,阿維菌素相對保留時間為14 min。
在柑橘園土壤、柑橘全果、果肉和果皮的空白對照樣品中分別添加阿維菌素的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液至其濃度為0.01、0.10、1.00 mg/kg,每個濃度處理重復(fù)5次,按上述所選定的方法及檢測條件進(jìn)行樣品的分析檢測,試驗結(jié)果見表1。結(jié)果表明:5次重復(fù)試驗中各樣品的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均在1.93%~8.56%之間,這說明該檢測方法是準(zhǔn)確有效地;在選定的液相色譜條件下,阿維菌素的最小檢出量是4.0×10-10g,在柑橘園土壤、柑橘全果、柑橘果肉和果皮中的最低檢出濃度均為1.0×10-2mg/kg,這說明該方法的精確度有是有保障的。
表1 阿維菌素在柑橘園土壤、柑橘果皮、果肉和全果中的添加回收率
采用梯度稀釋法,配制阿維菌素濃度分別為0.02、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00 mg/L 的 標(biāo) 準(zhǔn)工作溶液,并在選定的HPLC檢測條件下測定,得出阿維菌素的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液所對應(yīng)的色譜峰面積;再以標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的濃度(x,mg/L)與相對應(yīng)的色譜峰面積(y)繪制阿維菌素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。經(jīng)統(tǒng)計分析得到阿維菌素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的回歸方程式為:Y=93.17 X-0.387,相關(guān)系數(shù) R2=0.999 9。
2009年和2010年兩年在湖南長沙、浙江杭州和貴州貴陽三個試驗點將阿維菌素50 g/L懸浮劑施用于柑橘園土壤或柑橘樹上后,在施藥后21 d時,阿維菌素在柑橘園土壤及柑橘全果中的降解率均達(dá)90%以上,其中在柑橘全果中的半衰期在3.93~4.53 d之間,平均為4.09 d,在柑橘園土壤中的半衰期在6.22 d~7.15 d之間,平均為6.64 d。這表明在我國自然條件下,阿維菌素在柑橘全果和柑橘園土壤中的消解較快。
試驗結(jié)果還表明,阿維菌素在柑橘園土壤和柑橘全果中的殘留量(C,mg/kg)與其施用后的取樣時間(t,d)之間呈較明顯的負(fù)指數(shù)關(guān)系,故可以用一級化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)方程式:Ct=C0e-kt(其中C0為施藥后阿維菌素的原始沉積量,Ct為施藥后間隔t時間的阿維菌素濃度,K為消解速率常數(shù),t為施藥后的取樣天數(shù))來擬合試驗數(shù)據(jù)。阿維菌素在柑橘全果及柑橘園土壤中的消解動態(tài)曲線見圖1~圖6,其消解動力學(xué)方程及其半衰期和相關(guān)系數(shù)見表2。
表2 阿維菌素在柑橘園土壤和柑橘全果中的消解動力學(xué)方程及其半衰期和相關(guān)系數(shù)
50 g/L的阿維菌素懸浮劑施用于柑橘園后,其有效成分阿維菌素在柑橘全果和柑橘園土壤中的消解均較快,其半衰期均小于8 d,這表明阿維菌素在柑橘園中屬易降解農(nóng)藥,不過阿維菌素在柑橘全果上的降解要稍快一些,在柑橘園土壤中的降解則要稍慢一些。阿維菌素在柑橘全果和柑橘園土壤中的消解符合一級化學(xué)反應(yīng)動力學(xué),所以科學(xué)地施用阿維菌素不會對柑橘果實及柑橘園土壤的安全性造成威脅。
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