金明姣， 吳增雪， 鐘 蕾， 潘思竹， 胡德禹

(貴州大學(xué) 精細(xì)化工研發(fā)中心， 綠色農(nóng)藥與農(nóng)業(yè)生物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地， 教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 貴州 貴陽 550025)

辛菌胺在土壤中降解的影響因素

金明姣， 吳增雪， 鐘 蕾， 潘思竹， 胡德禹*

(貴州大學(xué) 精細(xì)化工研發(fā)中心， 綠色農(nóng)藥與農(nóng)業(yè)生物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地， 教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 貴州 貴陽 550025)

為了解辛菌胺在土壤中的降解規(guī)律，采用室內(nèi)模擬降解方法，用液相色譜三重串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜(LC-MS/MS)檢測(cè)法，對(duì)影響辛菌胺在土壤中的降解因素(濃度，土壤是否去有機(jī)質(zhì)，土壤類型及土壤含水率)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：土壤中辛菌胺的降解速率隨著土壤中藥劑濃度的減小而增大；土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，辛菌胺的降解越快；山東(棕壤)和廣西(紅壤)土壤中辛菌胺降解較快；土壤含水率越高，辛菌胺降解越快。

辛菌胺； 土壤； 降解； LC-MS/MS

農(nóng)藥使用后，80%～90%的藥量最終進(jìn)入土壤。農(nóng)藥對(duì)土壤的污染與農(nóng)藥的理化性質(zhì)、自然環(huán)境條件以及農(nóng)藥使用的歷史等因素密切相關(guān)[1-2]。農(nóng)藥在土壤中的降解是評(píng)價(jià)農(nóng)藥環(huán)境安全性的重要指標(biāo)，對(duì)農(nóng)藥的持效性及在環(huán)境中的殘留消解動(dòng)態(tài)有直接影響[3]。辛菌胺的化學(xué)名稱為N,N-二正辛基二乙烯三胺，是我國(guó)開發(fā)的廣譜、低毒殺菌劑，對(duì)導(dǎo)致作物病害的多種植物真菌、細(xì)菌和病毒均有顯著的殺滅和抑制作用[4-5]?？善茐牟【募?xì)胞膜，抑制呼吸系統(tǒng)，凝固蛋白質(zhì)，使酶變性而產(chǎn)生抑菌和殺菌作用。適用于煙草、蘋果、水稻、辣椒、棉花的多種病害，尤其是病毒類病害的防治[6-7]。辛菌胺作為一種新型殺菌劑，目前國(guó)內(nèi)外尚無關(guān)于其在土壤中降解的研究。因此，筆者通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，以液相色譜三重串聯(lián)四級(jí)桿質(zhì)譜(LC-MS/MS)檢測(cè)法[8-11]對(duì)辛菌胺在不同條件土壤中的降解進(jìn)行測(cè)定，探討其影響因素及其降解規(guī)律，為生產(chǎn)上的安全使用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試藥劑 辛菌胺標(biāo)準(zhǔn)品(純度95%)購于北京勤誠(chéng)亦信科技開發(fā)公司，色譜純甲醇為美國(guó)霍尼韋爾公司生產(chǎn)，分析純乙腈購于成都金山化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備 液相色譜質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀：液相(島津LC-20A)，質(zhì)譜(美國(guó)Applied Biosystems公司4000 QTRAP質(zhì)譜儀),渦旋混合器(QL-901型，江蘇海門市麒麟醫(yī)用儀器廠),電子天平(ALC-210.4型，德國(guó)Sartorius公司),超聲波清洗器(KQ-100B型，昆山市超聲儀器有限公司)。

1.1.3 土壤 選取貴州、山東和廣西3地的空白土壤，自然風(fēng)干并碾碎，過2 mm土壤篩備用。供試土樣的基本理化性質(zhì)見表1。

表1 各地供試土壤中的有機(jī)質(zhì)含量及pH

Table 1 Content of organic matter and pH in different soils

采樣地點(diǎn)Samplingsites土壤類型Soiltype有機(jī)質(zhì)含量/%OMcontentpH廣西Guangxi紅壤1．035．20貴州Guizhou黃壤2．046．40山東Shandong棕壤0．718．53

1.2 土壤中辛菌胺的測(cè)定方法

1.2.1 土壤前處理 稱取10.0 g土壤樣品于50 mL離心管中，加入30 mL乙腈渦旋3 min，超聲30 min，加入5 g無水硫酸鎂和5 g氯化鈉，6 000 r/min離心5 min，取1 mL上清液過0.22 μm濾膜，LC-MS/MS檢測(cè)。

1.2.2 儀器條件

質(zhì)譜條件：離子源為電噴霧離子源ESI；正離子掃描模式為離子源氣體(GS1)50.0 psi,離子源氣體(GS2)50.0 psi，離子噴霧電壓5 500 V，氣簾氣30 psi，離子源溫度550°C。檢測(cè)方式為多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)(表2)。

液相條件：色譜柱為Ultra AQ C18(2.1×100 mm,3 μm)，進(jìn)樣量5.0 μL，柱溫40℃，流速0.2 mL/min，流動(dòng)相中A相為甲醇，B相為0.1%三氟乙酸水溶液梯度洗脫。辛菌胺的標(biāo)樣色譜見圖1。

表2 辛菌胺的多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

圖1 辛菌胺的標(biāo)樣色譜

Fig.1 Standard sample chromatograms of Xinjunan

1.2.3 檢測(cè)方法的驗(yàn)證 準(zhǔn)確稱取10 g土壤樣品于50 mL離心管中，分別添加3個(gè)濃度(0.1 μg/mL，1 μg/mL，10 μg/mL)的辛菌胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)濃度設(shè)5個(gè)平行，按照1.2中的方法測(cè)定回收率，按照1.2.2中的儀器條件檢測(cè)。計(jì)算辛菌胺在土壤中的回收率及其RSD，驗(yàn)證方法的可行性。

1.3 不同因素對(duì)辛菌胺在土壤中降解的影響試驗(yàn)

1.3.1 藥劑濃度 準(zhǔn)確稱取10 g貴州土壤于50 mL離心管中，用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)其含水率為60%。分別加入1 μg/mL、10 μg/mL辛菌胺標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，使土壤中樣品的初始濃度為0.1 mg/kg和1 mg/kg，每個(gè)樣品設(shè)3次重復(fù)，并置于25°C避光恒溫箱中培養(yǎng)，于加藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d和14 d取樣，按1.2中的方法測(cè)定辛菌胺在土壤中的殘留量。

1.3.2 是否去有機(jī)質(zhì) 取一定量的貴州土壤置于500 mL玻璃杯中，加入少量蒸餾水侵潤(rùn)土壤，加入一定量的H2O2溶液，攪拌使其氧化。將去有機(jī)質(zhì)的土壤放入烘箱烘干。準(zhǔn)確稱取10 g去有機(jī)質(zhì)與未去有機(jī)質(zhì)土壤于50 mL離心管中，用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)其含水率為60%。分別加入10 μg/mL辛菌胺標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，使土壤中樣品的初始濃度為1 mg/kg，每個(gè)樣品3次重復(fù)，置于25°C避光恒溫箱中培養(yǎng)，于加藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d和14 d取樣，按照1.2中的方法測(cè)定辛菌胺在土壤中的殘留量。

1.3.3 不同類型土壤 分別準(zhǔn)確稱取10 g貴州(紅壤)、廣西(黃壤)、山東(棕壤)土壤于50 mL離心管中，用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)其含水率為60%。分別加入10 μg/mL辛菌胺標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，使土壤中樣品的初始濃度為1 mg/kg，每個(gè)樣品3次重復(fù)，并置于25°C避光恒溫箱中培養(yǎng)，于加藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d和14 d取樣，按照1.2中的方法測(cè)定辛菌胺在土壤中的殘留量。

1.3.4 土壤含水率 準(zhǔn)確稱取10 g貴州土壤于50 mL離心管中，用無菌蒸餾水分別調(diào)節(jié)其含水率為30%、60%和90%。分別加入10 μg/mL辛菌胺標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，使土壤中樣品的初始濃度為1 mg/kg，每個(gè)樣品3次重復(fù)，置于25°C避光恒溫箱中培養(yǎng)，于加藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d和14 d取樣，按照1.2中的方法測(cè)定辛菌胺在土壤中的殘留量。

2 結(jié)果與分析

2.1 檢測(cè)方法的可行性

表3結(jié)果表明，辛菌胺在土壤中的回收率為81.24%～107.5%，RSD為1.19%～6.75%，符合農(nóng)藥殘留分析要求，方法可行。

表3 辛菌胺在土壤中的添加回收率

2.2 不同條件下辛菌胺在土壤中的降解情況

2.2.1 辛菌胺濃度 降解曲線(圖2)表明，隨著時(shí)間的推移，辛菌胺在土壤中的殘留呈下降趨勢(shì)。辛菌胺的降解符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。從表4得知，當(dāng)添加1 mg/kg辛菌胺標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，半衰期為7.4 d，而當(dāng)添加0.1 mg/kg時(shí)，半衰期降為6.1 d，表明辛菌胺在土壤中的降解速率隨著藥劑質(zhì)量的減小而增大，原因可能是辛菌胺的濃度對(duì)土壤中微生物的影響較大，當(dāng)濃度較高時(shí)，生物活性受到抑制[12]。

2.2.2 去有機(jī)質(zhì)土壤 從圖2看出，辛菌胺在去有機(jī)質(zhì)土壤中的降解比未去有機(jī)質(zhì)土壤中的慢，其殘留的降解符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。根據(jù)表4結(jié)果，辛菌胺在去有機(jī)質(zhì)的土壤中半衰期為8.0 d，在未去有機(jī)質(zhì)的土壤中半衰期為7.4 d，說明，辛菌胺在有機(jī)質(zhì)含量豐富的的土壤中降解較快，其原因可能是有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中微生物數(shù)較多，可加速對(duì)辛菌胺的降解。

2.2.3 土壤類型 從圖2看出，辛菌胺在貴州(紅壤)和山東(棕壤)的土壤中降解較快，符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。從表4可知，辛菌胺在山東土壤中的半衰期為6.9 d，在廣西的為7.0 d，在貴州的為7.4 d，表明辛菌胺在不同類型土壤中的降解存在一定的差異。

2.2.4 土壤含水率 辛菌胺的降解符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程(圖2)。從表4結(jié)果可知，辛菌胺在30%含水率的土壤中半衰期為7.9 d，在60%含水率的土壤中半衰期為7.4 d，在90%含水率的土壤中半衰期為5.9 d，表明土壤中含水率越高，辛菌胺降解得越快，原因可能是土壤中的水分有利于土壤中微生物的活動(dòng)以及酶活性的發(fā)揮[13-14]。

圖2 辛菌胺濃度、土壤去有機(jī)質(zhì)、土壤類型和土壤含水率條件下辛菌胺的殘留量

Fig.2 Residual quantity of Xinjunan in the residual concentrations, removing OM or not, different soil type and soil moisture content

表4 不同條件下辛菌胺土壤中降解的動(dòng)力學(xué)參數(shù)

3 結(jié)論與討論

降解是農(nóng)藥在土壤環(huán)境中最主要的轉(zhuǎn)化方式，其降解速率主要與農(nóng)藥本身的理化性質(zhì)和施藥地區(qū)的自然環(huán)境條件等因素有關(guān)[15]，農(nóng)藥在農(nóng)田使用后，約有70%～80%的藥劑進(jìn)入土壤中，影響農(nóng)藥在土壤中的降解因素較多[16]。本研究結(jié)果表明，土壤中辛菌胺的降解速率隨土壤中辛菌胺含量的減小而增大，有機(jī)質(zhì)含量多的土壤其降解也越快，辛菌胺在貴州(紅壤)和山東(棕壤)的土壤中降解較快，土壤中含水率越高，辛菌胺降解也越快。

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(責(zé)任編輯： 聶克艷)

Influencing Factors of Degradation of Xinjunan in Soil

JIN Mingjiao, WU Zengxue, ZHONG Lei, PAN Sizhu, HU Deyu*

(StateKeyLaboratoryBreedingBaseofGreenPesticideandAgriculturalBioengineering,MinistryofEducation,CenterforR&DofFineChemicals,GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou550025,China)

To explore the degradation rule of Xinjunan in soils,The degradation of Xinjunan in different soils was investigated under laboratory conditions with governing factors explored. Liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was employed to explore the influencing factors such as concentration, whether removing OM, soil types and soil moisture content. Results: The degradation rate of Xinjunan increased with decreasing the drug dose concentration;The degradation rate increased with increasing the content of organic substance. The degradation rate form Shandong and Guangxi Provinces were faster than Guizhou Province. The higher the soil moisture content, the faster the degradation of Xinjunan.

Xinjunan; soil; degradation; LC-MS/MS

2015-12-25； 2016-04-10修回

金明姣(1990-)，女，在讀碩士，研究方向：農(nóng)藥殘留分析。E-mail：jinjiao1218@163.com

*通訊作者：胡德禹(1965-)，女，研究員，從事農(nóng)藥殘留分析。E-mail：fcc.dyhu@gzu.edu.cn

1001-3601(2016)04-0163-0071-04

S482.2+6; X529

A