羅雪婷,吳 迪,潘洪吉,張寶常,王艷輝,張希躍,矯 健
(1.北京市植物保護站,北京 100029;2.北京市平谷區(qū)植物保護站,北京 101205)
圖1 戊唑醇結(jié)構(gòu)式Fig. 1 The structure of tebuconazole
戊唑醇(Tebuconazole)是一種高效、廣譜、內(nèi)吸性的三唑類殺菌農(nóng)藥(結(jié)構(gòu)式見圖1[1]),具有保護、治療、鏟除三大功能,目前在我國18種作物上取得登記[2]并廣泛應用。其殺菌機理主要是抑制病原菌的麥角甾醇的生物合成,可以防治白粉菌屬、柄銹菌屬、喙孢屬、核腔菌屬和殼針菌屬引起的病害。其殺菌性能與三唑酮相似,生物活性比三唑酮、三唑醇高,表現(xiàn)為用藥量低[3]。然而,戊唑醇對肝臟與血液系統(tǒng)有一定的蓄積毒性[4],還可能是一種非遺傳毒性的動物致癌物[5]。戊唑醇對大鼠的急性經(jīng)口LD50約為4 000 mg/kg,對雌、雄小鼠的急性經(jīng)口LD50分別為3 933和2 000 mg/kg,對大鼠的急性經(jīng)皮LD50>5 000 mg/kg[1]。因此,確定戊唑醇在蘋果中的殘留消解動態(tài)有非常重要的作用。
戊唑醇隨著應用范圍的擴大以及使用頻率、用量、面積的增加,農(nóng)藥殘留問題也日益凸顯,尤其是近年來在蘋果上登記使用防治蘋果斑點落葉病的企業(yè)逐漸增多。為了保證消費者的安全,筆者根據(jù)現(xiàn)狀對戊唑醇在蘋果及土壤殘留檢測的方法進行了探索,并對其殘留消解動態(tài)進行了研究。
1.1材料
1.1.1試驗品種。蘋果(富士)。
1.1.2藥劑與試劑。80%戊唑醇水分散粒劑(廣西貝嘉爾生物化學制品有限公司);乙腈、丙酮、環(huán)己烷、乙酸乙酯均為色譜純,購自迪馬公司;N-丙基乙二胺(PSA),購自迪馬公司;戊唑醇標準品:純度99.5%,購自迪馬公司;溴氰菊酯標準品:純度99.5%,購自迪馬公司;滅螨猛標準品:純度99.0%,購自迪馬公司;有機微孔過濾膜(孔徑0.22 μm),由Agilent公司生產(chǎn)。
1.1.3儀器。GPC-GC/MS 2010Ultra在線凝膠色譜串聯(lián)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津公司);高速組織搗碎機(德國 IKA T18);恒溫振蕩器(培英 DDH7-300);氮氣吹干儀(美國Organomation Associates Jnc);臺式高速離心機(轉(zhuǎn)速不低于5 000 r/min,長沙英泰儀TG16);分析天平(感量0.01 g和0.000 01 g,德國sartoriusBP211D)。
1.2方法
1.2.1提取。稱取20.00 g蘋果樣品,加入40 mL乙腈,用高速組織搗碎機在10 000 r/min轉(zhuǎn)速下勻漿提取1 min,加入5 g氯化鈉,再勻漿提取1 min,8 000 r/min離心5 min,使乙腈相和水相分層。
1.2.2凈化。移取8 mL上清液于15 mL離心管中,加入0.2 g PSA,劇烈振蕩1 min,將離心管放入離心機中,8 000 r/min離心5 min。吸取4 mL乙腈溶液置于5 mL離心管中,將離心管置于氮吹儀上,在水浴溫度40 ℃條件下氮吹蒸發(fā)至近干(0.2 mL左右),用乙酸乙酯定容至1.0 mL,過0.22 μm微孔濾膜,待GPC-GC/MS檢測。
1.2.3儀器分析條件。
1.2.3.1GPC條件。色譜柱:ShodexCLNpak EV-200, 2.1 mm(直徑)×150 mm;流動相:丙酮-環(huán)己烷混合溶液(3+7,V/V);流速0.1 mL/min;柱溫:40 ℃;進樣量:10 μL。
1.2.3.2GC-MS條件。HP-5 ms,30 m×0.25 mm×0.25 μm;PTV進樣模式;進樣口溫度程序: 120 ℃保持5 min,再以100 ℃/min速度升溫至250 ℃并保持 31.7 min ;柱溫程序:2 ℃保持5 min,再以8 ℃/min升溫至300 ℃并保持4.2 min;載氣:He;電子轟擊源(EI);離子源溫度:200 ℃;接口溫度:250 ℃;掃描開始時間:24 min,結(jié)束時間:32 min;掃描范圍(m/z) 85~500。保留時間:27.174 min;選擇離子:250、252、127、163。
1.3消解動態(tài)試驗
1.3.180%戊唑醇水分散粒劑在蘋果中的消解動態(tài)試驗。選取蘋果園內(nèi)有代表性的地塊,設(shè)3個重復試驗小區(qū),每小區(qū)面積20 m2,施藥時期為蘋果生長到成熟個體一半大小時施藥,施藥時應保證用于動態(tài)試驗的蘋果均勻著藥。施藥劑量為有效成分480 mg/kg(1 667倍稀釋液)處理,施藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d、30 d、45 d取樣。每個處理3次重復,處理間設(shè)保護隔離區(qū),另設(shè)清水空白對照。隨機在試驗小區(qū)上、下、左、右不同部位采集12個(不少于2 kg)已著藥、生長正常、無病害的果實,去梗,混勻后縮分,留250 g樣品2份,分別裝入封口樣品容器中,于-20 ℃冰箱保存待測。
1.3.280%戊唑醇水分散粒劑在土壤中的消解動態(tài)試驗。選一塊20 m2的地塊,單獨施藥,施藥劑量為有效成分480 mg/kg(1 667倍稀釋液),施藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d、30 d、45 d取樣。另設(shè)清水空白對照。隨機取點10~12個,用土鉆采集0~10 cm的土壤1~2 kg,除去土壤中的碎石、雜草和植物根莖等雜物,混勻后采用四分法留樣300 g,裝入封口樣品容器中,粘好標簽,貯存于-20 ℃冰柜中保存。
2.1提取溶劑的選擇按溶劑類型劃分,目前農(nóng)殘?zhí)崛》ㄖ饕?種:第1種是乙腈法,美國、加拿大等國應用最早、最多;第2種是丙酮法,20世紀中后期在我國廣泛應用;第3種是乙酸乙酯,歐盟國家及FAO、IAEA等機構(gòu)使用很多。就農(nóng)藥提取效率來說,乙腈、丙酮、乙酸乙酯3種試劑中最優(yōu)的為乙腈,丙酮毒性很低且是一種典型的溶劑,但是由于其極性較強,提取的雜質(zhì)較多,為下一步凈化帶來困難,乙酸乙酯由于分子量較大,穿透力沒有乙腈強[6]。戊唑醇的提取效果沒有乙腈好,結(jié)合以上幾點,試驗最終選取乙腈為提取液。
2.2凈化方法的選擇QuEChERS方法是近年來國際非常流行的一種通用前處理方法,在2003年,Anastassiades等[7]首次報道了“QuEChERS方法” (Quick,Easy,Cheap,Effective,Rugged and Safe),該方法能夠快速、簡便、高質(zhì)量地對農(nóng)藥多殘留進行分析。國內(nèi)殘留檢測中最早應用QuEChERS法的研究出現(xiàn)在2005年[8]。目前,已有200 余種農(nóng)藥殘留可用該方法進行分析,其中包括含脂肪的介質(zhì)體系[9-12]。QuEChERS方法將凈化劑直接加入到提取液中,與傳統(tǒng)的固相萃取法相比不僅節(jié)省溶劑,減少環(huán)境污染,同時也節(jié)約了大量的前處理時間。
試驗以QuEChERS方法為基礎(chǔ),根據(jù)蘋果相對糖分色素較多,機制復雜,結(jié)合檢測效率,對QuEChERS方法進行了改良。對預處理后的樣品經(jīng)乙腈提取后,采用氯化鈉鹽析分層后,利用基質(zhì)分散萃取機理,采用PSA吸附劑吸附基質(zhì)中絕大部分干擾物(色素、糖分、有機酸、脂肪酸、碳水化合物等),從而達到凈化的目的。這樣的前處理方式既滿足了檢測的需求,而且大大提高了檢測速度,并且節(jié)約了大量的勞動成本。
2.3最終定容試劑的選擇為了提高檢出限,試驗使用濃縮的處理方式,定容試劑選擇乙酸乙酯,由于乙酸乙酯對糖和水的溶解度小于乙腈,在最終定容時進行溶劑轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)再一次凈化。另外,由于乙腈和該研究GPC使用的溶劑環(huán)己烷不互溶,會產(chǎn)生比較嚴重的溶劑效應。因此,在最終定容時,用乙酸乙酯定容,不僅對樣品進行了再一次凈化,而且有效地避免了溶劑效應。
2.4儀器分析方法的選擇目前有很多關(guān)于戊唑醇殘留檢測的方法,但前處理步驟相對較多,使用儀器大多為液相色譜、氣相色譜、氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀[13-22],另見González-Rodríguez等[23]采用GC-ITMS和LC-MS/MS檢測葡萄釀酒過程中的戊唑醇殘留。
由于該研究所用前處理采用分散固相萃取凈化,凈化效果沒有傳統(tǒng)的SPE法好[24],在應用氣相色譜-質(zhì)譜檢測時往往因出現(xiàn)襯管和柱前端嚴重污染而導致色譜峰丟失或拖尾、背景高、基質(zhì)效應嚴重,從而影響了一些農(nóng)藥的定性和定量檢測[25]。凝膠滲透色譜(GPC)能夠很好地去除樣品基質(zhì)中的雜質(zhì),如油脂、色素(葉綠素、葉黃素等)、生物堿、聚合物等大分子化合物,并已在農(nóng)藥殘留分析中得到廣泛應用[26]。因此,選擇GPC-GC/MS為檢測儀器。GPC-GC/MS在分析農(nóng)藥殘留時,在GPC色譜柱中根據(jù)體積排阻的原理將不同分子尺寸的物質(zhì)進行分離,樣品中分子量較大的脂肪和色素先從色譜柱中流出,通過六通閥的轉(zhuǎn)換將這些基質(zhì)干擾物排除系統(tǒng),截取含有農(nóng)藥成分的部分導入試樣定量捕集環(huán)路(200 μL),再進行PTV進樣和GC-MS分離檢測,實現(xiàn)了全自動的前處理儀器分析測定的在線分析。而合理的截取時間是影響目標農(nóng)藥定性和定量的關(guān)鍵,若截取時間過早,色素和油脂的去除效果降低,截取時間過晚,分子量大的目標農(nóng)藥丟失,所以在GPC-GC/MS分析中必須根據(jù)實際分析對象選擇最佳截取時間。該研究采用溴氰菊酯和滅螨猛標準品的保留時間來確定農(nóng)藥收集的開始和結(jié)束時間,需要測定的戊唑醇分子量為307.8,小于溴氰菊酯的分子量(505.2)[1],所以采用溴氰菊酯的保留時間作為干擾物和分析對象的切割時間,圖2為優(yōu)化截取條件下農(nóng)藥的總離子流(TIC)色譜。此外,GPC-GC/MS系統(tǒng)的進樣量為10~20 μL,比單獨的GC-MS高5~10倍,樣品提取液經(jīng)分散固相萃取凈化后再利用在線GPC進一步去除干擾物質(zhì),彌補了該研究所使用前處理去除干擾不徹底的缺陷,之后采用進樣口程序升溫的方式提高檢測靈敏度和選擇性,從而獲得更低的檢出限。
2.5質(zhì)譜掃描方式的選擇質(zhì)譜儀掃描方式有全掃描和選擇離子掃描2種。該研究采用全掃描定出目標物戊唑醇的保留時間。為了避免基質(zhì)干擾,提高檢出限,根據(jù)全掃的戊唑醇標品棒狀圖(圖3)定出戊唑醇的特征離子為250、252、127、125。
圖2 優(yōu)化截取條件下農(nóng)藥的總離子流(TIC)色譜Fig.2 TIC chromatographic of pesticide under optimized intercept condition
圖3 全掃的戊唑醇標品棒狀圖Fig.3 A bar chart of tebuconazole standard according to full scan
2.6標準曲線、線性范圍及檢出限稱取99.5%戊唑醇標準品10.70 mg,用乙酸乙酯溶解至10 mL,得到1 000 mg/L的母液。逐級稀釋,用空白基質(zhì)配制0.020、0.050、0.100、0.200、0.500、1.000、2.000、5.000、10.000 mg/L系列標準溶液,在上述儀器條件下進行測定,以戊唑醇標準溶液濃度與其峰面積做標準曲線(圖4)。標樣線性方程為:y=1 362 381.0x+309 163.2,相關(guān)系數(shù)r=0.999。其中,y為戊唑醇響應值,x為標準溶液濃度。結(jié)果表明,戊唑醇標準溶液濃度在0.020~10.000 mg/L內(nèi)與峰面積呈良好的線性關(guān)系。
2.7靈敏度、準確度與精確度該方法對戊唑醇的最小檢出量為2×10-11g,在蘋果和土壤樣品中最低檢測濃度均為0.02 mg/L。分別在空白蘋果樣品中添加4檔濃度的戊唑醇標準溶液,每檔重復5次,用上述分析方法測定回收率。由表1、2
可知,蘋果和土壤中添加0.02、0.20、2.00和4.00 mg/kg, 回收率在75%~109%,相對標準偏差為3.1%~9.4%。
圖4 戊唑醇標準曲線Fig.4 The standard curve of tebuconazole
%
表2 土壤中戊唑醇的添加回收率
2.8方法凈化效果通過前處理和GPC-GC/MS儀器本身自帶的凈化功能相結(jié)合,處理蘋果、土壤空白樣品和添加樣品,在分析過程中排除了雜質(zhì)干擾,說明該方法有良好的凈化效果(圖5~8)。
圖5 蘋果空白樣品圖譜Fig.5 Spectrogram of apple blank sample
圖6 蘋果添加0.2 mg/kg戊唑醇樣品色譜Fig.6 Spectrogram of apple sample added 0.2 mg/kg tebuconazole
圖7 土壤空白樣品色譜Fig.7 Spectrogram of soil blank sample
圖8 壤添加0.2 mg/kg戊唑醇樣品色譜Fig.8 Spectrogram of soil sample added 0.2 mg/kg tebuconazole
2.9殘留消解動態(tài)結(jié)果戊唑醇在蘋果中的消解動態(tài)方程為Y=0.7e-0.05X,半衰期為13.9 d(表3),消解動態(tài)曲線見圖9;戊唑醇在土壤中的消解動態(tài)方程為Y=0.279e-0.01X,半衰期為34.7 d(表4),消解動態(tài)曲線見圖10。
表3 戊唑醇在蘋果中的消解動態(tài)
圖9 戊唑醇在蘋果中的消解動態(tài)曲線Fig.9 The dynamic curve of tebuconazole digestion in apple
試驗以傳統(tǒng)的QuEChERS前處理法為基礎(chǔ),直接使用乙腈作為提取液,減少了酸對PSA除雜能力的影響。另外,除水采用了氯化鈉鹽析法替代了無水硫酸鎂,減少了因為無水
表4 戊唑醇在土壤中的消解動態(tài)
圖10 戊唑醇在土壤中的消解動態(tài)曲線Fig.10 The dynamic curve of tebuconazole in soil
硫酸鎂除水產(chǎn)生結(jié)塊并釋放大量熱量而對農(nóng)藥提取的損失;使用乙酸乙酯作為最終定容試劑進行溶劑轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)了再一次凈化,并且減少了GPC的溶劑效應;選用GPC-GC/MS作為檢測儀器,不僅提高了檢測靈敏度而且再一次進行了在線凈化。
我國規(guī)定蘋果中戊唑醇的MRL值為2.0 mg/kg[27],在確保戊唑醇得到安全使用的前提下,采用80%戊唑醇水分散粒劑防治蘋果白腐病時,建議用量為48~75 mg/kg(4 000~6 000倍液),噴霧施藥3~4次,施藥間隔7 d,推薦的安全間隔期為21 d。
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