蟲螨腈在稻田環(huán)境及水稻中的殘留分析方法

2013-09-24 07:53:28楊仁斌

湖南農業(yè)科學 2013年7期

任珂，楊仁斌，傅強

（湖南農業(yè)大學農業(yè)環(huán)保研究所，湖南長沙410128）

蟲螨腈（Chlorfenapyr）又名除盡、溴蟲腈，是一種新型取代芳基吡咯類殺蟲、殺螨劑[1]。主要通過作用于昆蟲體內多功能氧化酶（MFO）來抑制線粒體ADP向ATP轉化，由于其作用機理新穎，殺蟲譜廣、對常規(guī)農藥無交互抗性，近年來廣泛應用于防止水稻、棉花、蔬菜、柑桔、葡萄、大豆等作物的多種害蟲和害螨[2]。然而，研究表明蟲螨腈對人、鳥、魚、蠶低毒，同時對小鼠的肝、脾、腎細胞DNA會產生損傷[3]。因此，許多國家對蟲螨腈的殘留限量都進行了嚴格的規(guī)定，如美國國家環(huán)保署規(guī)定溴蟲腈在各種蔬菜、水果上的最大允許殘留量為1 mg/kg，日本規(guī)定在大豆、青花菜、小松菜、四季豆、大蔥、胡蘿卜等蔬菜產品上的MRL分別為0.05、3.0、3.0、0.05、3.0、0.1 mg/kg[4]。目前國內有關蟲螨腈在土壤、蔬菜、煙葉等農產品中的殘留分析方法已有不少研究，主要采用氣相色譜法（GC）和氣相色譜-負化學電離質譜法（GC-NCIMS）等[5-10]。氣相色譜法需要萃取和過柱2次凈化，操作步驟繁瑣；氣相色譜-負化學電離質譜法雖然準確度和靈敏度高，但儀器價格昂貴。試驗采用高效液相色譜法對稻田環(huán)境及水稻中蟲螨腈的殘留進行分析，旨在為高效液相色譜法在蟲螨腈殘留檢測中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

島津-LC-20AT型高效液相色譜儀（日本島津公司，帶紫外檢測器和工作站），KYC-1102C型恒溫雙層培養(yǎng)搖床（上海福瑪實驗設備有限公司），RE-2000型旋轉蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠），DLSB-5L/25型低溫水循環(huán)泵（鞏義市予華儀器廠），SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責任公司），F(xiàn)W80高速萬能粉碎機（北京市永光明醫(yī)療儀器廠），KQ-100E超聲波清洗器（昆山市超聲波儀器有限公司）等。

蟲螨腈標準品（純度98.61%，農藥檢定所）、甲醇（色譜純），丙酮、二氯甲烷、乙腈、氯化鈉、無水硫酸鈉、中性氧化鋁（均為分析純）、活性炭等。

1.2 試驗設計

1.2.1 樣品制備稻田水樣采用定性快速濾紙過濾；稻田土樣送回實驗室后去掉植物殘體、砂石，將樣品混勻，采用四分法縮分樣品，取出其中的1/4裝入樣品袋中，貯存在－20℃的冰箱中；水稻稻株剪碎成1 cm以下小段，混勻；再粉碎稻米和稻殼，分別將處理的稻株、稻米和稻殼樣品裝入樣品袋，放入－20℃冰箱中貯存，備用。

1.2.2 樣品提取水樣：準確量取100 mL待測水樣于250 mL分液漏斗中，依次用50、40、30 mL二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷相經(jīng)無水硫酸鈉干燥后，旋轉蒸發(fā)儀上（45℃）濃縮至近干。

土樣：準確稱取待測土樣20 g于250mL的具塞三角瓶中，用40 mL乙腈超聲提取15 min，轉入已加有5～8 g Nacl固體的100 mL具塞量筒中，劇烈振搖1 min后靜置分層，用移液管移出上層有機相20 mL于250 mL具塞三角瓶中，旋轉蒸發(fā)儀上（45℃）濃縮至近干。

水稻稻株、稻米、稻殼：稱取稻株、稻米、稻殼樣品10 g，于250 mL的具塞三角瓶中，稻株樣品用80 mL丙酮超聲提取15 min（稻米和稻殼用80 mL甲醇提?。?，經(jīng)過布氏漏斗減壓抽濾，用20 mL丙酮（甲醇）分3次洗滌殘渣和抽濾瓶，合并抽濾液入250 mL具塞三角瓶中，旋轉蒸發(fā)儀上（45℃）濃縮至近干。

1.2.3 樣品凈化稻田水樣、土樣、稻米樣品：樣品較干凈（無需凈化），直接用5 mL色譜甲醇定容，待測。

稻株和稻殼樣品：在2 g中性氧化鋁+0.5 g活性炭的層析柱中，先用20 mL二氯甲烷和甲醇（體積比7∶3）混合溶液預淋，再用60 mL二氯甲烷和甲醇（體積比7∶3）混合溶液轉移濃縮提取液，收集。于旋轉蒸發(fā)儀上（45℃）濃縮近干，再用5.0 mL色譜甲醇定容，待測。

1.2.4 高效液相色譜檢測條件色譜柱為Inertsil ODS-SP色譜柱，5μm，250 mm×4.6 mm（i.d.）；流動相為甲醇-水（體積比83∶17）；流速1.0 mL/min；柱溫30℃；紫外檢測波長260 nm；進樣量20μL；在上述色譜條件下，蟲螨腈的相對保留時間為8.280 min；外標法定量。

1.2.5 加標回收試驗依據(jù)國外制定的蟲螨腈在水稻上的最大殘留限量，設置了0.1、1.0、5.0 mg/kg 3個添加水平，進行空白樣品加標回收試驗。分別量取100 mL水、稱取20 g土壤、10 g稻株、稻米、稻殼空白樣品，設置5組平行處理，加入一定量的蟲螨腈標準溶液，使空白樣品中蟲螨腈的質量濃度為0.1、1.0、5.0 mg/kg，按上述方法進行提取、凈化和液相色譜檢測。

2 結果與分析

2.1 樣品前處理條件優(yōu)化

2.1.1 樣品提取溶劑的選擇添加1 mg/L的蟲螨腈標樣到稻株、稻米和稻殼中，分別加入乙腈、甲醇、丙酮80mL超聲15min進行比較。結果表明：在水稻稻株中用乙腈和甲醇為提取劑其回收率為40.07%～53.69%；若在稻米中，選用乙腈和丙酮提取，空白有較大峰，回收率偏低且有雜質峰干擾；在稻殼中選用丙酮其回收率為44.29%，均不符合要求，用乙腈做提取劑樣品中有雜質干擾，回收率偏高（見表1）。因此選擇丙酮提取稻株中的蟲螨腈，甲醇提取稻殼和稻米中的蟲螨腈。

表1 不同提取劑對水稻稻株、稻米、稻殼中蟲螨腈回收率的影響

2.1.2 樣品提取方法的確定振蕩1 h和超聲15 min提取方法的比較結果表明，無論低濃度還是高濃度加標試樣，2種提取方法回收率都能達80%以上。相比振蕩提取，該方法縮短了提取時間，節(jié)約了能源。

2.2 樣品凈化方法的篩選

2.2.1 層析柱的確定稻株和稻殼樣品用丙酮和甲醇超聲提取后，色素深，雜質多，不能直接測定，故需要進一步凈化，分別選取中性氧化鋁-活性炭和弗羅里硅土作為吸附劑。從凈化結果來看，兩者去色素效果均較好，都可應用于樣品凈化。但弗羅里硅土柱農藥峰受雜質干擾。因此，試驗選擇中性氧化鋁-活性炭為吸附劑。

2.2.2 淋洗劑的確定由于蟲螨腈易溶于丙酮、乙腈和醇類，根據(jù)化學溶劑的極性強弱，配置石油醚∶乙酸乙酯、二氯甲烷∶乙酸乙酯、甲醇∶乙酸乙酯三種淋洗劑。但通過蟲螨腈與稻株和稻殼中的分離情況，最終確定選用甲醇∶乙酸乙酯。再進行柱淋洗試驗，通過測定加標回收率（見表2），確定最佳的淋洗劑組成為甲醇∶二氯甲烷=30∶70。

表2 柱層析凈化中不同淋洗劑對稻株和稻殼中蟲螨腈回收率的影響

2.2.3 淋洗液用量確定淋洗曲線（圖1）表明，采用0.10 mg/L添加水平時所需的體積為60 mL。

圖1 蟲螨腈淋洗曲線

2.3 標準曲線與色譜圖

圖2 蟲螨腈標準色譜圖

蟲螨腈標準色譜峰見圖2，其相對保留時間為8.280 min。在1.2.4儀器檢測條件下，蟲螨腈峰面積與進樣質量在1～40 ng范圍內線性關系良好，線性回歸方程為：y=37 284 x+303.79，相關系數(shù)為：R2=0.9999。

2.4 方法靈敏度

在上述色譜條件下，蟲螨腈的最低檢出質量為1.0×10-9g（S/N=3），通過最低濃度添加試驗得到樣品在稻田水、土、稻株、稻米、稻殼中的最低檢出濃度分別為0.005、0.05、0.1、0.1、0.5、0.01mg/kg。

2.5 方法的回收率和精密度

在空白樣品中的加標回收試驗結果見表3。由表3可知：方法的準確度和精密度均符合國家農藥行業(yè)標準—《農藥殘留實驗準則（NY/T788-2004）》的要求，能夠用于實際樣品的殘留檢測分析。

表3 蟲螨腈在水稻及稻田環(huán)境中的方法回收率

2.5.1 稻田水中蟲螨腈加標回收用50、40、30 mL二氯甲烷萃取3次，能去除雜質。蟲螨腈在稻田水樣中的平均加標回收率為93.56%～96.77%，標準差為1.43～2.76，變異系數(shù)為1.48%～2.95%?？瞻姿畼雍图訕?mg/kg蟲螨腈樣品色譜峰見圖3、圖4。

2.5.2 稻田土壤中蟲螨腈加標回收適量的乙腈能很好的從土壤中提取出蟲螨腈，經(jīng)過固液萃取，可省去繁瑣的過柱操作。蟲螨腈在稻田土樣中的平均加標回收率為93.22%～99.96%，標準差為1.42～2.79，變異系數(shù)為1.52%～2.79%?？瞻淄翗雍图訕? mg/kg蟲螨腈樣品色譜峰見圖5、圖6。

圖3 水樣空白色譜圖

圖4 水樣添加蟲螨腈色譜圖

圖5 土樣空白色譜圖

圖6 土樣添加蟲螨腈色譜圖

2.5.3 稻田稻株中蟲螨腈加標回收適量的丙酮能有效的提取水稻稻株中的蟲螨腈，且經(jīng)中性氧化鋁-活性炭過柱后，不影響蟲螨腈的檢測。蟲螨腈在水稻稻株中的平均加標回收率為103.21%～109.22%，標準差為1.88～3.35，變異系數(shù)為1.82%～4.41%?？瞻淄翗雍图訕?mg/kg蟲螨腈樣品色譜峰見圖7、圖8。

圖7 稻株空白色譜圖

圖8 水稻稻株添加蟲螨腈色譜圖

2.5.4 稻米中蟲螨腈加標回收樣品經(jīng)甲醇提取后能很好的去除雜質，不需要繁瑣的過柱操作。蟲螨腈在稻米中的平均加標回收率為91.41%～98.46%，標準差為0.65～3.75，變異系數(shù)為0.68%～3.81%?？瞻淄翗雍图訕?mg/kg蟲螨腈樣品色譜峰見圖9、圖10。

2.5.5 稻殼中蟲螨腈加標回收樣品經(jīng)甲醇提取后，需經(jīng)中性氧化鋁-活性炭層析住過柱去除雜質。蟲螨腈在稻殼中的平均加標回收率為103.84%～112.33%，標準差為1.43～4.16，變異系數(shù)為1.38%～4.01%?？瞻淄翗雍图訕? mg/kg蟲螨腈樣品色譜峰見圖11、圖12。