王 博,侯志廣,方 楠,劉良月,張中北,王 碩,逯忠斌
(吉林農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院,長春 130118)
2-(乙酰氧基)苯甲酸又稱乙酰水楊酸、阿司匹林,在農(nóng)業(yè)上通常作為植物生長調(diào)節(jié)劑使用,其能減輕活性氧對農(nóng)作物葉面細胞膜的傷害[1-4]。其不僅可減少農(nóng)作物中水分蒸騰,調(diào)節(jié)氣孔擴張,增強光合作用,增加葉綠素含量,延緩葉片衰老,還可延長作物產(chǎn)量形成的有效期,提高小麥、水稻等的灌漿速度,延長灌漿時間,增加千粒重和穗粒數(shù)[5-9]。目前,2-(乙酰氧基)苯甲酸已被廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
2-(乙酰氧基)苯甲酸的殘留分析方法主要有液相色譜法[10-12]、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[13]、氣相色譜法[14]和氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[15]等。目前,尚未見2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米中消解規(guī)律的研究報道,我國也尚未制定2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米中的最大殘留限量值[16]。針對上述問題,2013—2014年在吉林、黑龍江、山東等3地開展田間試驗,并采用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測定玉米樣品中2-(乙酰氧基)苯甲酸的消解動態(tài)和最終殘留量,為評價2-(乙酰氧基)苯甲酸的環(huán)境安全性提供科學依據(jù)。
1.1.1 試驗藥劑
30%2-(乙酰氧基)苯甲酸可溶粉劑,湖南省海洋生物工程有限公司;2-(乙酰氧基)苯甲酸標準品(99.5%),Chen Service公司;甲醇、乙腈(色譜級);甲酸、磷酸、PSA、無水硫酸鎂、氯化鈉(分析級);助濾劑為進口分裝產(chǎn)品。
1.1.2 供試玉米品種及土壤類型
2013年消解動態(tài)試驗:吉林、黑龍江試驗點玉米品種為墾粘一號;山東試驗點玉米品種為魯單981。2014年消解動態(tài)試驗:吉林、黑龍江試驗點玉米品種為先玉335;山東試驗點玉米品種為魯單981。
吉林試驗地土壤為草甸黑土,pH值為6.8,有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為2.8%;黑龍江試驗地土壤為黑土,pH值為7.0,有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為3.5%;山東試驗地土壤為砂壤土,pH值為6.9,有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為1.5%。
1.1.3 儀器
安捷倫1260-6460液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀;FW-100型谷物粉碎機;DS-1型組織搗碎機;SHZ-88型恒溫水浴振蕩機;YXJ-A型離心機;KQ-250DE型超聲波清洗器。
2013—2014年,消解動態(tài)試驗和最終殘留試驗在吉林省長春市吉林農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)科學試驗站、黑龍江省海倫市長發(fā)鄉(xiāng)長宏村和山東省濟南市歷城區(qū)遙墻鎮(zhèn)大辛村等3地進行。試驗參照《農(nóng)藥殘留試驗準則》和《農(nóng)藥登記田間試驗標準操作規(guī)程》。試驗設2個劑量處理:低劑量處理900 g/hm2(有效成分用量270 g/hm2)、高劑量處理1 350 g/hm2(有效成分用量405 g/hm2)。
1.2.1 消解動態(tài)試驗
采用30%2-(乙酰氧基)苯甲酸可溶粉劑,在玉米生長期(玉米植株高45 cm以上)對玉米植株均勻噴霧,制劑用量為1 350 g/hm2(有效成分用量405 g/hm2),用水量為450 kg/hm2。試驗設3次重復,另設清水空白對照處理,小區(qū)間設保護行或田埂,小區(qū)面積30 m2。分別于施藥后0(施藥后藥液基本風干的2 h內(nèi))、1、3、7、14、20、30、40、60 d,以及收獲期采集玉米植株樣品。
另選30 m2地塊,采用30%2-(乙酰氧基)苯甲酸可溶粉劑均勻噴霧于土壤表面,施藥量為1 350 g/hm2(有效成分用量405 g/hm2),用水量為450 kg/hm2。分別于施藥后0(施藥后藥液基本風干的2 h內(nèi))、1、3、7、14、20、30、40、60 d,以及收獲期采集玉米田土壤,另設清水空白對照處理。
1.2.2 最終殘留試驗
最終殘留試驗設2個施藥劑量:低劑量900 g/hm2、高劑量1 350 g/hm2。每個劑量設4次和5次施藥處理,施藥間隔期7 d,小區(qū)面積30 m2。每個處理重復3次,處理間設保護行或田埂。采樣時間距最后1次施藥分別間隔7 d和14 d。收獲時分別采集玉米植株、土壤和玉米籽粒樣本。
1.3.1 樣本提取
準確稱取玉米植株樣品20.0 g,放入組織搗碎機中,加入80 mL乙腈和20 mL 0.3%磷酸水溶液,組織搗碎約2 min。分別準確稱取土壤和磨碎的玉米樣品20.0 g,置于具塞三角瓶中,加入80 mL乙腈和20 mL 0.3%磷酸水溶液,振蕩提取1 h。減壓抽濾提取物,將上述植株、土壤、玉米濾液分別收集于裝有5~7 g NaCl的具塞量筒中,振搖150次,靜置分層,再次振搖100次,靜置使乙腈層和水層充分分離,乙腈層待凈化。
1.3.2 凈化
分別移取4 mL上述乙腈層至裝有150 mg無水硫酸鎂和50 mg PSA的5 mL離心管中,充分振蕩100次,8 000 r/min離心5 min,取上層清液過0.22 μm濾膜,待液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測。
1.3.3 檢測條件
色譜柱:Agilent Zorbax RRHD Eclipse Plus C18(100 mm×3.0 mm,1.8 μm);流動相:乙腈(A)、0.1%甲酸水溶液(B);流速:0.3 mL/min;進樣體積:5 μL;柱溫:30℃。梯度洗脫條件:0~2 min,40%(體積分數(shù),下同)A;2~5 min,40%A~60%A;5~8 min,60%A~70%A;8~10 min,70%A~60%A;10~12 min,60%A~40%A;12~15 min,40%A。
電離源模式:電噴霧電離;離子化方式:ESI-;多反應監(jiān)測(MRM);毛細管電壓:3 500 V;霧化氣:氮氣;霧化氣壓力:2.4×105Pa;干燥氣溫度:300℃;鞘氣溫度:300℃;干燥氣流速:7 L/min;鞘氣流速:7 L/min。其他質(zhì)譜參數(shù)見表1。
表1 質(zhì)譜參數(shù)
準確稱取2-(乙酰氧基)苯甲酸標準品0.010 2 g,用甲醇定容至10 mL,配制成1 000 mg/kg標樣母液,待使用時用甲醇將其稀釋成100、10 mg/kg的標樣儲備液,于-18℃避光保存,備用。取空白樣品基質(zhì)提取液,將標樣儲備液稀釋成質(zhì)量分數(shù)為0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mg/kg的系列基質(zhì)標樣溶液。按照上述液相色譜質(zhì)譜條件進行測定,進樣量5 μL。以進樣質(zhì)量分數(shù)為橫坐標,以其對應的色譜峰峰面積為縱坐標,繪制標準曲線。
2-(乙酰氧基)苯甲酸的線性回歸方程為y=250 019x+831.08,相關系數(shù)為0.999 8。在質(zhì)量分數(shù)為0.002~1.0 mg/kg時,2-(乙酰氧基)苯甲酸基質(zhì)標樣溶液的質(zhì)量分數(shù)與其對應的峰面積間呈良好的線性關系。
分別準確稱取空白植株、土壤和玉米樣品20.0 g,進行5次平行添加試驗。2-(乙酰氧基)苯甲酸添加質(zhì)量分數(shù)分別為0.01、0.1、0.5 mg/kg,按照上述前處理方法和儀器條件測定該方法回收率和相對標準偏差(RSD),結果見表2。
從表2可看出,在添加質(zhì)量分數(shù)為0.01~0.5 mg/kg時,2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米植株、土壤和玉米籽粒中的平均回收率分別為74.4%~84.1%、78.8%~87.1%和91.9%~99.2%,相對標準偏差分別為3.1%~7.7%、6.4%~15.1%和4.4%~5.2%。在所設定的儀器條件下,2-(乙酰氧基)苯甲酸的最小檢出量為2.0×10-3ng,在植株、土壤和玉米籽粒中的最低檢測質(zhì)量分數(shù)為0.01 mg/kg。
表2 2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米中的回收率和相對標準偏差(n=5)
2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米植株和土壤中的消解動態(tài)試驗結果見表3。2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米植株和土壤中的殘留量隨時間的延長逐漸降低,其消解過程符合一級動力學方程Ct=C0e-kt。其中Ct中為t時的農(nóng)藥殘留量,C0為施藥后原始沉積量,t為施藥后時間,k為消解系數(shù)。2013年,2-(乙酰氧基)苯甲酸在吉林、黑龍江和山東玉米植株中的0 d殘留量和半衰期差異較?。?014年,黑龍江玉米植株中的0 d殘留量顯著低于吉林和山東玉米植株中的0 d殘留量。這與2014年黑龍江降雨情況、溫度以及光照條件等有關。吉林、黑龍江和山東2013年玉米植株中的半衰期較2014年半衰期長,這與2年的降雨量、光照時長、植株長勢以及樣品采集方式等相關。2-(乙酰氧基)苯甲酸在土壤中的0 d殘留量差異相對較小。2013—2014年,2-(乙酰氧基)苯甲酸在山東土壤中半衰期較長,試驗期間土壤pH值相差較小,而山東土壤中有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較低。2-(乙酰氧基)苯甲酸在土壤中的半衰期與土壤中水分、氣候條件、土壤類型以及土壤中微生物群落等有關。
表3 2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米植株、土壤中的殘留消解動態(tài)
由最終殘留試驗得出,30%2-(乙酰氧基)苯甲酸可溶粉劑的施藥次數(shù)與施藥劑量不同,其在玉米植株、土壤及玉米籽粒中的殘留量也不同,結果見表4。2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米植株中的最終殘留量為0.031~0.706 mg/kg,在土壤中的最終殘留量為0.010~0.120 mg/kg,在玉米籽粒中的最終殘留量均小于0.01 mg/kg。
表4 2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米中的最終殘留量 mg/kg
本試驗中玉米植株、土壤、玉米籽粒樣品經(jīng)乙腈和0.3%磷酸水溶液共同提取,PSA凈化,并采用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法檢測2-(乙酰氧基)苯甲酸殘留量。前處理方法操作簡單、快捷,檢測方法線性關系良好,靈敏度、準確度和精密度均符合農(nóng)藥殘留分析要求。2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米植株和土壤中的半衰期分別為1.1~6.6 d、0.1~11.2 d,說明2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米植株和土壤中屬于易降解農(nóng)藥(T1/2<30 d)。收獲期玉米植株和土壤中2-(乙酰氧基)苯甲酸的最終殘留量分別為0.031~0.706 mg/kg和0.010~0.120 mg/kg;收獲期玉米籽粒中2-(乙酰氧基)苯甲酸的殘留量均小于0.01 mg/kg。根據(jù)2年3地試驗結果,推薦30%2-(乙酰氧基)苯甲酸可溶粉劑最高使用劑量為900 g/hm2(有效成分用量270 g/hm2),最多施藥4次,安全間隔期為7 d。目前,我國尚未制定2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米中的最大殘留限量,根據(jù)本試驗結果,推薦2-(乙酰氧基)苯甲酸在玉米中的最大殘留限量為0.1 mg/kg。