張怡寧，殷 麗

(1．上海市崇明區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海 200085；2．上海市浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海 202150)

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)地概況與作物品種

試驗(yàn)在上海市崇明區(qū)東平鎮(zhèn)農(nóng)田展開(kāi)。崇明區(qū)東平鎮(zhèn)隸屬于上海市，位于長(zhǎng)江入?？冢珔^(qū)地勢(shì)平坦，屬典型海洋性氣候，年平均氣溫16.8 ℃，年平均降雨量1025 mL，土壤肥力中等偏上，地勢(shì)平整，灌溉條件良好，該農(nóng)田的水肥管理和其他栽培條件基本一致。試驗(yàn)地水稻品種為銀香18。

1.2 試驗(yàn)藥劑

(1)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。99.9%噻蟲(chóng)胺原藥 clothianidin，上海凱試科技有限公司，

(2)農(nóng)藥制劑。20% 噻蟲(chóng)胺SC(30-50 mL/667 m2)， 河北威遠(yuǎn)生物化工股份有限公司

1.3 試劑與儀器

1.3.1 供試試劑

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所使用的試劑目錄見(jiàn)表1。

表1 試劑目錄

1.3.2 供試儀器

Waters 600E高效液相色譜儀(美國(guó) Waters)；色譜柱Diamonsil-C18，(150 mm×4.6 mm，5 μm)，Waters 2487紫外檢測(cè)器；島津GC2010氣相色譜儀(日本島津)，石英毛細(xì)管柱hp-5，30 m×0.32 i.d.mm×0.25 μm，帶FID檢測(cè)器；AL104分析天平(瑞士梅特勒公司)；DFT-250手提式高速中藥粉碎機(jī)(溫嶺市林大機(jī)械有限公司)；JLGJ4.5檢驗(yàn)礱谷機(jī)(浙江臺(tái)州市糧儀廠)；SHZ-82恒溫振蕩器(常州澳華儀器有限公司)；RE-52A型旋轉(zhuǎn)濃縮蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)；SHB-III循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司)； HS10260D超聲波清洗機(jī)(天津恒奧科技發(fā)展有限公司)；玻璃層析柱(長(zhǎng)30 cm、直徑1.2 cm)；量筒；移液管；滴管；容量瓶；三角瓶；抽濾瓶；布氏漏斗；分液漏斗；玻璃棒等常用實(shí)驗(yàn)儀器。

2 試驗(yàn)方法

2.1 土壤樣品采集

采用農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1126.1-2006：土壤樣品的采集、處理和貯存。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2.1 溫度對(duì)農(nóng)藥降解的影響

稱(chēng)取100 g空白植稻土壤(精確到0.01 g)放入250 mL錐形瓶中，按推薦劑量加入農(nóng)藥，然后加入無(wú)菌蒸餾水將土壤淹沒(méi)，并保持2～3 cm的水層，混勻后將所有土樣分別放入15 ℃ 、20 ℃ 、25 ℃ 、30 ℃ 和35 ℃ 恒溫(± 0.5 ℃)培養(yǎng)箱內(nèi)黑暗培養(yǎng)。

2.2.2 添加濃度對(duì)農(nóng)藥降解的影響

稱(chēng)取100 g空白植稻土壤(精確到0.01 g)放入250 mL錐形瓶中，按推薦劑量的0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍和2.5倍加入農(nóng)藥，然后加入無(wú)菌蒸餾水將土壤淹沒(méi)，并保持2～3 cm的水層，混勻后將所有土樣放入25 ℃恒溫(± 0.5 ℃)培養(yǎng)箱內(nèi)黑暗培養(yǎng)。

2.2.3 土壤微生物對(duì)農(nóng)藥降解的影響

稱(chēng)取兩組空白植稻土壤各100 g(精確到0.01 g)，放入250 mL錐形瓶中，其中一組用高壓濕熱法滅菌2次(每次60 min，120 ℃)，然后兩組均按推薦劑量加入農(nóng)藥，再加入無(wú)菌蒸餾水將土壤淹沒(méi)，并保持2～3 cm的水層，混勻后將所有土樣放入25 ℃恒溫(± 0.5 ℃)培養(yǎng)箱內(nèi)黑暗培養(yǎng)。

以上每個(gè)處理均重復(fù)3次，培養(yǎng)后1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d和28 d分別取樣測(cè)定農(nóng)藥的殘留量。另外每3 d觀察一次各處理的水層位置，水少的加水補(bǔ)充，以保持水層位置不變。

農(nóng)藥推薦劑量：噻蟲(chóng)胺為120 mg/kg。

2.3 土壤樣品中噻蟲(chóng)胺的提取

稱(chēng)取10.0 g土樣，放入250 mL三角瓶中，加入100 mL丙酮，于25 ℃下恒溫振蕩0.5 h，高速離心分離，將上清液過(guò)濾至三角瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(水浴溫度30 ℃)蒸干丙酮，將剩余溶液倒入250 mL分液漏斗中，加入30 mL乙酸乙酯，振蕩萃取，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(水浴溫度30 ℃)濃縮至近干，氮?dú)獯蹈?，用甲醇定容? mL，過(guò)0.45 μm有機(jī)濾膜，待高效液相色譜測(cè)定。

2.4 檢測(cè)條件

色譜柱：Diamonsil-C18，(150 mm×4.6 mm，5 μm)；檢測(cè)器：Waters 2487紫外檢測(cè)器；流動(dòng)相：甲醇∶水=3∶7(V/V)；流速：1.0 mL/min；柱溫：40 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)：266 nm；進(jìn)樣量：5 μL；保留時(shí)間：21.4 min；外標(biāo)峰面積法定量。

2.5 檢測(cè)分析方法驗(yàn)證

2.5.1 色譜圖與標(biāo)準(zhǔn)曲線

稱(chēng)取0.1000 g(精確至0.0002 g)噻蟲(chóng)胺農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇有機(jī)溶劑定容至100 mL，即配制成1000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品母液，然后用甲醇稀釋成一定梯度的系列濃度標(biāo)準(zhǔn)液，在相應(yīng)的色譜條件下檢測(cè)。檢測(cè)完成后，以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(mg/L)為橫坐標(biāo)，檢測(cè)到的色譜峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及相關(guān)系數(shù)。

2.5.2 最低檢出量

標(biāo)樣配制與工作曲線最低檢出濃度，即方法的靈敏度在實(shí)驗(yàn)色譜條件下，以產(chǎn)生3倍噪聲時(shí)的最小進(jìn)樣量計(jì)算。

最低檢出濃度(%)=

2.5.3 方法的準(zhǔn)確度和精密度

在10.0 g空白土壤樣品中分別添加0.1、0.5、1.0 mg/kg的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品，每個(gè)濃度3個(gè)重復(fù)，按各自方法對(duì)樣品進(jìn)行提取、凈化、檢測(cè)。方法的準(zhǔn)確度以全過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)添加回收率來(lái)衡量，方法的精密度以測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)衡量。

添加回收率(%)=

2.6 殘留量計(jì)算

根據(jù)所測(cè)峰面積，采用外標(biāo)峰面積法計(jì)算樣本中的農(nóng)藥殘留量Ax。

計(jì)算公式如下：

式中：C為農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品濃度(mg/L)；S1為農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品峰面積；S2為樣本峰面積；V為定容體積(mL)；V1為農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)樣體積(μL)；V2為樣本進(jìn)樣體積(μL)；G為樣本量(g)。

3 結(jié)果與分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制和檢出限

用色譜純甲醇把噻蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)母液1000 mg/kg稀釋成0.05、0.50、1.00、5.00、10.00 mg/L等5個(gè)濃度。在上述色譜條件下，進(jìn)樣5 μL，色譜圖見(jiàn)圖1。以色譜峰面積為縱坐標(biāo)、進(jìn)樣濃度為橫坐標(biāo)作圖，得到噻蟲(chóng)胺的標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖2)，其直線回歸方程為：y=14008x+14249，相關(guān)系數(shù)為0.9919，保留時(shí)間約為21.4 min，噻蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)品在0.05～10.00 mg/kg范圍內(nèi)與峰面積呈良好的線性關(guān)系。按上述儀器條件的3倍噪音計(jì)算噻蟲(chóng)胺有效成分的最低檢出濃度：土壤為0.003 mg/kg、稻稈為0.004 mg/kg、谷殼為0.006 mg/kg、糙米為0.009 mg/kg，最低檢出量為1.5×10-11g。因此，在后續(xù)工作中采用此檢測(cè)方法進(jìn)行樣品分析。

圖1 噻蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)品色譜

圖2 噻蟲(chóng)胺線性關(guān)系

3.2 檢測(cè)方法的準(zhǔn)確度和精密度

噻蟲(chóng)胺在土壤中的平均添加回收率為90.3%～96.5%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.06%～3.44%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.13%～3.81%(表2)；基本符合農(nóng)藥殘留分析的技術(shù)要求(樊德方，1982)。

3.3 溫度對(duì)噻蟲(chóng)胺降解的影響

在不同溫度條件下，噻蟲(chóng)胺的殘留量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(表3)，當(dāng)溫度由15 ℃升至30 ℃時(shí)，噻蟲(chóng)胺的半衰期從20.17 d縮短至9.73 d，但當(dāng)溫度由30 ℃升至35 ℃時(shí)，其半衰期9.73 d升至10.89 d。這可能是由于溫度的升高使土壤中有機(jī)物粘度降低，提高了生物利用率，但更主要的原因可能是：隨著外界環(huán)境溫度逐漸接近于降解噻蟲(chóng)胺的微生物的最適溫度(30 ℃左右)，微生物體內(nèi)各種酶的活性不斷增強(qiáng)，加快了微生物的代謝活動(dòng)，從而加速了噻蟲(chóng)胺的降解。

表2 噻蟲(chóng)胺在土壤中的添加回收率結(jié)果

表3 噻蟲(chóng)胺在不同溫度土壤中降解的動(dòng)力學(xué)參數(shù)

3.4 添加濃度對(duì)噻蟲(chóng)胺降解的影響

0.1～2.0倍推薦劑量的噻蟲(chóng)胺在土壤中的的殘留量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(表4)，隨著添加濃度的升高，噻蟲(chóng)胺的降解速率常數(shù)由0.1435下降至0.0407，這可能是由于噻蟲(chóng)胺添加濃度的增大抑制了土壤中降解噻蟲(chóng)胺的微生物的酶活性，使微生物的代謝活動(dòng)減弱，延緩了噻蟲(chóng)胺的消解。顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，不同添加濃度的噻蟲(chóng)胺的降解速率均存在顯著差異。

表4 不同添加濃度噻蟲(chóng)胺在土壤中降解的動(dòng)力學(xué)參數(shù)

3.5 土壤微生物對(duì)噻蟲(chóng)胺降解的影響

噻蟲(chóng)胺在滅菌和未滅菌的土壤中的的殘留量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(表5)。噻蟲(chóng)胺在未滅菌土壤中的降解速率比其在滅菌土壤中提高了3.28倍，半衰期由未滅菌條件下的10.78 d增加至滅菌條件下的35.37 d，說(shuō)明微生物對(duì)噻蟲(chóng)胺在土壤中的降解具有明顯影響，微生物可加速其降解，而水解和化學(xué)降解等非生物降解作用所產(chǎn)生的影響相對(duì)較小，噻蟲(chóng)胺在土壤中的降解速率主要由微生物決定。

表5 噻蟲(chóng)胺在滅菌與未滅菌土壤中降解的動(dòng)力學(xué)參數(shù)

4 結(jié)論與討論

本文在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下對(duì)不同溫度、添加濃度和土壤微生物對(duì)噻蟲(chóng)胺降解的影響進(jìn)行了研究。土壤微生物對(duì)農(nóng)藥的降解起主要作用，環(huán)境的溫度和農(nóng)藥的添加濃度等因素對(duì)農(nóng)藥的降解也有一定的影響。得出了以下主要結(jié)論。

(1)在15～30 ℃條件下，隨著土壤溫度的升高，噻蟲(chóng)胺在土壤中的降解速率呈升高趨勢(shì)，可能的原因是：隨著環(huán)境溫度逐漸接近于降解農(nóng)藥的微生物的最適溫度，微生物體內(nèi)各種酶的活性不斷增強(qiáng)，加快了微生物的代謝活動(dòng)，從而加速了農(nóng)藥的降解；當(dāng)土壤溫度由30 ℃升至35 ℃時(shí)，噻蟲(chóng)胺的降解速率開(kāi)始下降，這可能是因?yàn)楫?dāng)溫度過(guò)高時(shí)，土壤微生物體內(nèi)的酶活性受到抑制，使噻蟲(chóng)胺的降解速率下降。

(2)隨著土壤中噻蟲(chóng)胺的添加濃度從0.1倍增加到2.0倍，其在土壤中的降解速率均逐漸下降。

(3)滅菌土壤的試驗(yàn)結(jié)果反映了非生物消解作用(包括水解、化學(xué)降解等)對(duì)農(nóng)藥降解的影響，而未滅菌土壤的試驗(yàn)結(jié)果反映了非生物消解和土壤微生物消解的共同作用。本試驗(yàn)中的噻蟲(chóng)胺在滅菌土壤中的降解半衰期均遠(yuǎn)大于在未滅菌土壤中的降解半衰期，說(shuō)明土壤微生物對(duì)農(nóng)藥降解起主要作用。

綜上所述，當(dāng)溫度在30～35 ℃，農(nóng)藥濃度適宜時(shí)，土壤微生物的活性最強(qiáng)，土壤中的噻蟲(chóng)胺降解最快。