胥亞慶，陳 文＊，覃 凡

（1．成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川成都610059；2．四川省礦產(chǎn)資源化學(xué)高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

吡蟲(chóng)啉（Imidacloprid，IMI）是第一代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑的代表，因其含有6－氯－3－吡啶甲基（6－Chloro－3－pyridylmethyl）［1－2］，能夠與位于害蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)后突觸的乙酰膽堿受體直接作用，具有效期長(zhǎng)、殺蟲(chóng)種類(lèi)多、不容易揮發(fā)、水溶解性好以及在土壤中有著較好穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)［3－4］。吡蟲(chóng)啉對(duì)刺吸式口器害蟲(chóng)有著很好的防治效果，例如粉虱、飛虱、蚜蟲(chóng)，對(duì)一些鞘翅目害蟲(chóng)也有著較高的防治效果，可用于小麥、水稻、玉米、果樹(shù)、蔬菜、甜菜、馬鈴薯、棉花等作物，是目前農(nóng)業(yè)上用來(lái)防治蚜蟲(chóng)的主要農(nóng)藥［5］。因?yàn)檫料x(chóng)啉價(jià)廉易得，其濫用的情況也時(shí)有發(fā)生，故而會(huì)造成農(nóng)作物及土壤的污染，因此，建立一個(gè)簡(jiǎn)便、快速測(cè)定農(nóng)作物及土壤中吡蟲(chóng)啉殘留的方法具有十分重要的意義。

目前檢測(cè)吡蟲(chóng)啉殘留的方法主要有高效液相色譜法［7］、氣相色譜法［8－9］、液相色譜－質(zhì)譜法［10－11］以及電化學(xué)方法［12］等。電化學(xué)方法快速、靈敏、準(zhǔn)確，適用于微、痕量組分分析，近年來(lái)在有機(jī)分析領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如：黃志英等［13］對(duì)吡蟲(chóng)啉在玻碳電極上的電化學(xué)行為及其測(cè)定進(jìn)行了研究；鄭修文等［14］建立了單掃描極譜測(cè)定吡蟲(chóng)啉含量并對(duì)電極反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，但是該研究只針對(duì)吡蟲(chóng)啉原藥而未針對(duì)農(nóng)作物以及土壤殘留等進(jìn)行分析。

本研究利用吡蟲(chóng)啉可以在Na2HPO4－NaH2PO4緩沖溶液（PBS，pH＝8．0）中，在滴汞電極上產(chǎn)生一個(gè)靈敏的還原峰，而陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉（SDS）對(duì)峰電流具有較好的增敏作用，據(jù)此建立了一種測(cè)定吡蟲(chóng)啉的極譜分析新方法。本文方法較文獻(xiàn)報(bào)道的方法具有更低的檢出限和更寬的線(xiàn)性檢測(cè)范圍，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)吡蟲(chóng)啉殘留量的測(cè)定，因此具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1．1 儀器與試劑

JP－303型極譜儀（成都儀器廠），三電極體系：滴汞電極為工作電極，鉑微電極（1mm直徑；南京驕遠(yuǎn)分析儀器有限公司）為輔助電極，飽和甘汞電極（單鹽橋，上海雷磁儀器廠）為參比電極；pXS－1＋型離子活度計(jì)（成都世紀(jì)方舟科技有限公司）；數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；電子分析天平（上海舜宇恒平科技儀器有限公司）。

吡蟲(chóng)啉原藥（97%，拜爾作物科學(xué)（中國(guó)）有限公司）；吡蟲(chóng)啉原藥（10%，浙江海正化工股份有限公司）。吡蟲(chóng)啉標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1．0×10－3mol／L）：準(zhǔn)確稱(chēng)取0．0659g吡蟲(chóng)啉原藥（97%），加入25mL甲醇溶解后，轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中并用蒸餾水定容［15］，濃度為1．0×10－4mol／L，1．0×10－5mol／L的標(biāo)準(zhǔn)溶液可由上述儲(chǔ)備液稀釋而得。十六烷基三甲基溴化銨（TMAB）、十二烷基磺酸鈉（SDS）、聚乙二醇（成都科龍化工試劑廠）；Triton X－100（HONG KONG FARCO CHEMICAL SUPPLIES）；聚乙烯吡咯烷酮k90（天津博迪化工股份有限公司）。Na2HPO4－NaH2PO4緩沖溶液（PBS）、克拉克－魯布斯（C－L）緩沖溶液、伯瑞坦－羅比森（B－R）緩沖溶液、NH3－NH4Cl緩沖溶液，pH均為8．0。實(shí)驗(yàn)所用的試劑均為分析純，水均為一次蒸餾水。

1．2 實(shí)驗(yàn)方法

在25mL比色管中，依次準(zhǔn)確加入一系列吡蟲(chóng)啉的標(biāo)準(zhǔn)溶液或適量樣品溶液，12．0mL PBS（pH＝8．0），0．55mL SDS溶液（1．0×10－3mol／L），用水稀釋至刻度，搖勻。取適量倒入10mL小燒杯中，設(shè)置儀器條件為：起始電位－0．40V（vs．SCE），掃描速率700mV／s、靜止時(shí)間10s、汞柱高度為50cm，掃描次數(shù)4次，量程2～10×104nA，于常溫下進(jìn)行測(cè)定，記錄其二階導(dǎo)數(shù)波峰的峰電位與峰電流。

2 結(jié)果與討論

2．1 極譜行為

在已經(jīng)確定的儀器條件下，在－0．40～－1．20V電位范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，各溶液的極譜圖見(jiàn)圖1。由圖1可以看出，PBS（曲線(xiàn)a）、SDS（曲線(xiàn)b）、SDS＋3．2×10－5mol／L IMI（曲線(xiàn)d）、PBS＋SDS（曲線(xiàn)e）和3．2×10－5mol／L IMI（曲線(xiàn)g）在－0．40～－1．20V范圍內(nèi)均無(wú)峰，而PBS＋3．2×10－5mol／L IMI（曲線(xiàn)c）在－1．104V處有一還原峰，該峰是吡蟲(chóng)啉的還原峰。PBS＋SDS＋3．2×10－5mol／L IMI（曲線(xiàn)f）在－1．110V處有一個(gè)還原峰。通過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)曲線(xiàn)c、f的峰形相同，但是后者的峰電流大于前者的峰電流，說(shuō)明SDS對(duì)峰電流有增敏作用。

2．2 底液的選擇

2．2．1 pH值的確定 分別配制1．0×10－5mol／L（低濃度）和6．0×10－5mol／L（高濃度）的吡蟲(chóng)啉標(biāo)準(zhǔn)溶液，均不加任何試劑，用稀HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為2～12，然后按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，pH對(duì)高、低濃度的吡蟲(chóng)啉峰電流的影響趨勢(shì)大致相同，堿性范圍的峰電流均要高于酸性范圍。綜合考慮各個(gè)因素，本實(shí)驗(yàn)選擇pH＝8．0作為反應(yīng)體系的最佳pH值。

圖1 二階導(dǎo)數(shù)極譜圖Fig．1 Second－order derivate polarogramsa．PBS；b．SDS；c．PBS＋3．2×10－5 mol／L IMI；d．SDS＋3．2×10－5 mol／L IMI；e．PBS＋SDS；f．PBS＋SDS＋3．2×10－5 mol／L IMI；g．3．2×10－5 mol／L IMI．

圖2 pH值對(duì)峰電流的影響Fig．2 Effect of pH on peak current

2．2．2 緩沖溶液及其用量的選擇 實(shí)驗(yàn)考察了加入量均為10mL的pH＝8．0的NH3－NH4Cl緩沖溶液、C－L緩沖溶液、B－R緩沖溶液、PBS對(duì)峰電流的影響。結(jié)果顯示吡蟲(chóng)啉在PBS中的峰電流響應(yīng)最好，因此本實(shí)驗(yàn)選擇PBS為最佳反應(yīng)介質(zhì)。配制1．0×10－5mol／L（低）和6．0×10－5mol／L（高）的吡蟲(chóng)啉溶液，分別加入不同體積的PBS，考察緩沖溶液用量對(duì)峰電流的影響。結(jié)果顯示：PBS的用量對(duì)低濃度吡蟲(chóng)啉溶液影響不大，加入量于8～15mL時(shí)，峰電流都較穩(wěn)定；高濃度的吡蟲(chóng)啉溶液的峰電流在PBS用量為10～15mL時(shí)趨于穩(wěn)定。綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)選擇最佳緩沖溶液用量為12mL。

2．2．3 表面活性劑的種類(lèi)及用量的選擇 分別考察了CTMAB、SDS、Triton X－100、聚乙烯吡咯烷酮k90和聚乙二醇等對(duì)峰電流的影響。結(jié)果表明陰離子表面活性劑SDS對(duì)峰電流的增敏作用最大。配制1．0×10－5mol／L（低）和6．0×10－5mol／L（高）的吡蟲(chóng)啉溶液，考察SDS用量對(duì)峰電流的影響。結(jié)果顯示：對(duì)于高濃度吡蟲(chóng)啉溶液，用量為0．5～0．8mL時(shí)，隨用量的增加峰電流趨于穩(wěn)定；對(duì)于低濃度吡蟲(chóng)啉溶液，用量為0．4～0．6mL時(shí)峰電流比較穩(wěn)定。綜合考慮，實(shí)驗(yàn)選擇SDS的用量為0．55mL。

2．3 儀器最佳條件的確定

分別配制1．0×10－5mol／L（低）和6．0×10－5mol／L（高）的吡蟲(chóng)啉溶液，在最佳底液條件下，采用單因素變量法，分別考察了掃描速率、起始電位、靜止時(shí)間、汞柱高度對(duì)峰電流的影響。在0．1～1．0V／s范圍改變掃描速率，在0．1～－0．9V范圍改變起始電位，在1～14s內(nèi)改變滴汞靜止時(shí)間，在25～52cm范圍改變汞柱高度，最終選擇的最佳儀器條件為：掃描速率700mV／s；起始電位－0．4V；靜止時(shí)間10s；汞柱高度50cm。

2．4 溫度與穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

從0～50℃改變溫度，考察溫度對(duì)吡蟲(chóng)啉峰電流的影響。結(jié)果表明隨著溫度的升高，高、低濃度吡蟲(chóng)啉峰電流的變化趨勢(shì)一致，均隨著溫度升高而減小，這是吸附波又一特點(diǎn)之一。隨著溫度的升高，吸附于電極表面的吡蟲(chóng)啉脫附，造成峰電流下降的結(jié)果。綜合考慮高、低濃度吡蟲(chóng)啉峰電流的變化，在室溫范圍內(nèi)測(cè)定吡蟲(chóng)啉可以滿(mǎn)足分析要求。考察高、低濃度的吡蟲(chóng)啉標(biāo)準(zhǔn)溶液在敞開(kāi)和密閉情況下的穩(wěn)定性。結(jié)果表明在密閉的情況下，對(duì)高、低濃度的吡蟲(chóng)啉在2h內(nèi)分析測(cè)定均能得到穩(wěn)定的結(jié)果。

2．5 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)與檢出限

配制一系列不同濃度的吡蟲(chóng)啉標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定其峰電流，以吡蟲(chóng)啉濃度為橫坐標(biāo)，峰電流為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。吡蟲(chóng)啉在2．0×10－6～2．8×10－5mol／L濃度范圍線(xiàn)性方程為：Ip″（×103nA）＝－1．2734＋0．5465c（×10－6mol／L）（R2＝0．9931）；吡蟲(chóng)啉在2．80×10－5～1．24×10－4mol／L濃度范圍線(xiàn)性方程為：Ip″（×103nA）＝－10．6105＋0．9163c（×10－6mol／L）（R2＝0．9941）。配制濃度為2．0×10－6mol／L的吡蟲(chóng)啉溶液，進(jìn)行10次連續(xù)測(cè)定，得出該方法的檢出限為1．02×10－7mol／L。

按照上述實(shí)驗(yàn)方法，分別配制6份相同高濃度（6．0×10－5mol／L）、低濃度（1．0×10－5mol／L）的吡蟲(chóng)啉溶液，進(jìn)行平行測(cè)試，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n＝6）分別為1．30%、1．44%。

2．6 共存物質(zhì)的影響

在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，考察了一些常見(jiàn)離子，兩種常見(jiàn)的農(nóng)藥以及甲醇、淀粉、葡萄糖等物質(zhì)對(duì)濃度為6．0×10－5mol／L吡蟲(chóng)啉溶液測(cè)定的影響。在允許誤差±5%的范圍內(nèi)，確定干擾物質(zhì)的最大濃度（mol／L），實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。按照地表水中上述離子的濃度，采用0．01mol／L EDTA進(jìn)行掩蔽。多菌靈、氟蟲(chóng)腈對(duì)測(cè)定的干擾也比較嚴(yán)重，但是按照一般農(nóng)藥施用的方式，兩者均難以到干擾的倍數(shù)，所以可以忽略。

表1 共存物質(zhì)的干擾Table 1 Interference of coexisting substances

2．7 樣品分析

2．7．1 樣品前處理 （1）吡蟲(chóng)啉原藥：準(zhǔn)確稱(chēng)取吡蟲(chóng)啉原藥（10%）0．6392g于100mL燒杯中，用10mL甲醇溶解后，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用水定容，搖勻。濃度為2．5×10－4mol／L，待用。（2）土壤：向5g土壤樣品（取自成都理工大學(xué)珙桐園附近土地）中噴灑20mL 1．0×10－4mol／L吡蟲(chóng)啉標(biāo)準(zhǔn)溶液。噴灑過(guò)后在陰涼處放置1d。將樣品放入小燒杯中，加10mL甲醇，超聲振蕩30min，離心分出濾液，重復(fù)3次，合并濾液，轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中，用水定容，靜置［13］。（3）花生和大豆：向約5g的花生和大豆樣品中噴灑20mL 1．0×10－4mol／L吡蟲(chóng)啉標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于陽(yáng)光下1h，然后在陰涼處放置1d。將樣品粉碎過(guò)60目篩后，置小燒杯中，加10mL甲醇，超聲振蕩30min，用0．45μm膜過(guò)濾，用10mL甲醇洗滌過(guò)濾裝置和小燒杯3次，合并濾液［13］，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用水定容，靜置。

2．7．2 樣品分析及回收率 分別取吡蟲(chóng)啉原藥（10%）、土壤樣品、花生及大豆樣品溶液各10．0mL，置于25mL比色管中，在最佳底液和儀器條件下進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定3次。結(jié)果見(jiàn)表2。此方法測(cè)定吡蟲(chóng)啉的回收率在92．7%～109．2%之間，說(shuō)明單掃描極譜法測(cè)定樣品中吡蟲(chóng)啉含量，方法有較好的準(zhǔn)確度。

表2 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)（n＝3）Table 2 The recovery for the spiked experiments（n＝3）

2．8 電極反應(yīng)物的確定

對(duì)2．1節(jié)所述7種溶液進(jìn)行紫外－可見(jiàn)光譜分析（圖略），發(fā)現(xiàn)在250～300nm波長(zhǎng)內(nèi)有一特征吸收峰。結(jié)果表明，PBS、SDS、PBS＋SDS均在250～300nm波長(zhǎng)范圍無(wú)吸收峰。PBS＋3．2×10－5mol／L IMI、SDS＋3．2×10－5mol／L IMI、PBS＋SDS＋3．2×10－5mol／L IMI、3．2×10－5mol／L IMI在此波長(zhǎng)內(nèi)有一吸收峰，峰形相同且最大吸收峰位置一樣，說(shuō)明加入表面活性劑后，未生成新的絡(luò)合物，該吸收峰就是吡蟲(chóng)啉的吸收峰，這與極譜機(jī)理討論結(jié)果一致。

2．9 電極反應(yīng)機(jī)理

2．9．1 掃速與峰電流和峰電位的關(guān)系 按照實(shí)驗(yàn)方法，配制6．0×10－5mol／L吡蟲(chóng)啉標(biāo)準(zhǔn)溶液，在電位0．1～0．8V／s范圍內(nèi)改變掃描速率，測(cè)定峰電流Ip和峰電位Ep，考察峰電流及峰電位隨掃描速率的變化關(guān)系。結(jié)果顯示：吡蟲(chóng)啉在0．1～0．8V／s掃速范圍內(nèi)峰電位與掃速的自然對(duì)數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性回歸方程為：Ep（V）＝－1．0487－0．0235lnv（V／s）（R2＝0．9428），說(shuō)明體系為受吸附控制的不可逆體系。而在此掃速范圍內(nèi)，峰電流與掃速的平方根不呈線(xiàn)性關(guān)系，進(jìn)一步說(shuō)明其電極反應(yīng)受吸附控制。

2．9．2 pH對(duì)極譜波的影響 按照2．2．1項(xiàng)下，考察pH值的變化對(duì)極譜波峰電位的影響，從而確定電極反應(yīng)過(guò)程中是否有質(zhì)子參與［14］。結(jié)果顯示，吡蟲(chóng)啉的極譜峰電位在pH＝6．52～9．93的范圍內(nèi)隨著pH的增加而呈現(xiàn)正移的趨勢(shì)，由此說(shuō)明在此pH范圍內(nèi)電極反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有質(zhì)子參加。

綜上所述，吡蟲(chóng)啉的極譜波為不可逆吸附還原波。

3 結(jié)論

本文對(duì)單掃描極譜法測(cè)定吡蟲(chóng)啉的方法進(jìn)行研究，在最佳條件下，吡蟲(chóng)啉濃度分別在2．0×10－6～2．8×10－5mol／L和2．8×10－5～1．24×10－4mol／L范圍與峰電流呈線(xiàn)性關(guān)系，檢出限為1．02×10－7mol／L。該方法具有較高的精密度和穩(wěn)定性，用于實(shí)際樣品分析，結(jié)果滿(mǎn)意。