噻蟲胺在水稻及其稻田環境中的消解動態研究

黃瑩瑩，郭正元

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

噻蟲胺屬新煙堿類殺蟲劑，由日本住友化學株式會社生產。噻蟲胺原藥及其50%水分散粒劑均屬低毒殺蟲劑[1]，適用于葉面噴霧、土壤處理使用[2]。該藥主要用于水稻、蔬菜、果樹及其他作物上防治蚜蟲、葉蟬、薊馬、飛虱等半翅目、鞘翅目、雙翅目和某些鱗翅目類害蟲，對刺吸式口器害蟲和其他害蟲均有效，具有高效、廣譜、用量少、毒性低、藥效持效期長、對作物無藥害、使用安全、與常規農藥無交互抗性等優點，有卓越的內吸和滲透作用，是替代高毒有機磷農藥的又一品種[3]。

2007年4月1日，日本福岡檢疫所檢出中國產加熱后食用的冷凍食品（冷凍前沒有加熱）菠菜中的噻蟲胺殘留量為0.04 mg/kg[1]，超出了食品衛生法第11條所規定的“食品、添加物等食品標準和一般成分食品標準殘留農藥成分物質（噻蟲胺）”規定量的上限（0.02 mg/kg）[2]。噻蟲胺的市場前景極為廣闊，但我國目前還沒有對這種農藥的使用進行限量控制及建立檢測標準。關于噻蟲胺在水稻中殘留動態方面的研究，國內鮮有報道。于2011～2012年研究了噻蟲胺在水稻和稻田環境中的殘留消解情況，以期全面準確地評價噻蟲胺在對水稻使用后的生態環境安全性，并為其科學使用提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

農藥：20%噻蟲胺懸乳劑（河北威遠生物化工股份有限公司生產）；作物：水稻。

1.2 儀器與試劑

Agilent Technologies1200型高效液相色譜儀（美國惠普公司生產，帶紫外檢測器及LCsolution工作站）；恒溫雙層培養搖床（KYC-1102C，上海福瑪實驗設備有限公司）；水浴恒溫振蕩器（THZ-82A，江蘇省榮華儀器制造有限公司）；旋轉蒸發儀（RE-2000，上海亞榮生化儀器廠）；低溫冷卻液循環泵（DLSB-5L/25，鞏義市予華儀器廠）；循環水式真空泵（SHZ-D（Ⅲ），鞏義市予華儀器有限責任公司）；電子天平（上海光正醫療儀器有限公司）；噻蟲胺標準品：純度98.9%，河北威遠生物化工股份有限公司提供；甲醇（色譜純）、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、丙酮、乙腈、氯化鈉、無水硫酸鈉、弗羅里硅土、活性炭（以上均為分析純）；噻蟲胺標準儲備液；1 112 mg/L甲醇溶液，于4℃條件下保存。根據需要，用甲醇稀釋上述標準儲備液，配置成不同濃度的標準應用液。

1.3 試驗設計

1.3.1 田間設計 試驗地點在湖南長沙、河北石家莊、貴州貴陽三市的郊區，按農藥殘留試驗準則要求設計試驗小區，小區面積30 m2，重復3次，隨機排列，小區間設保護帶。另設空白對照小區。

1.3.2 施藥方法 噴霧；施藥次數2～3次。推薦的施藥間隔期為7～10 d。20%噻蟲胺懸浮劑在水稻上推薦使用劑量：450～750 g/hm2（有效成分噻蟲胺90～150 g/hm2）；消解動態：按20%噻蟲胺懸浮劑1 125 g/hm2（有效成分噻蟲胺225 g/hm2）于水稻分蘗期時施藥。采樣時間：距離最后一次噴藥的間隔時間分別為 7、14、21 d。

1.4 測定方法

根據噻蟲胺在有機溶劑中的溶解特性，經試驗選定乙酸乙酯為水樣的提取劑；土壤、稻米和稻殼樣品均采用乙腈提取劑；植株樣品采用丙酮作提取劑。乙酸乙酯為萃取劑。經Florisil和Carb固相萃取柱凈化，濃縮近干后用色譜甲醇定容，用反相液相色譜柱分離，紫外檢測器測定。

1.5 試驗步驟

1.5.1 提 取 （1）稻田水：在50 mL稻田水樣品中加入50 mL石油醚和50 mL 18%的NaCl溶液，劇烈振蕩靜置分層，留取下層溶液。分別用50、30、30 mL乙酸乙酯萃取3次，合并萃取液，在旋轉蒸發儀（40℃）上濃縮至近干，用色譜甲醇定容至5 mL，過 0.45 μm 膜，待 HPLC 測定。（2）稻田土壤：稱取土壤樣品20.0 g，加入60 mL乙腈溶液，振蕩提取30 min，減壓抽濾過濾，往濾液中加入6 g NaCl，劇烈振蕩靜置，收集有機層的萃取液，后續試驗步驟同稻田水。（3）水稻植株：稱取水稻植株樣品10.0 g，加入60 mL丙酮溶液，振蕩提取30 min，減壓抽濾過濾，往濾液中加入石油醚和NaCl溶液（同稻田水），后續試驗步驟同稻田水。直至萃取液濃縮近干，用3 mL丙酮溶解殘渣，待殘渣完全溶解后，加入7 mL正己烷，混勻，待層析柱凈化。

1.5.2 凈 化 水稻植株：制備層析柱（由下至上依次為：少許脫脂棉+2 cm無水硫酸鈉+4 g弗羅里硅土和0.05 g活性炭+2 cm無水硫酸鈉），用20 mL 丙酮-正己烷混合液（3∶7，V∶V）預淋洗，將濃縮的樣品定量轉移至層析柱中，再用50 mL丙酮-正己烷混合液（1∶1，V∶V）淋洗，收集淋洗液，于旋轉蒸發儀上濃縮近干，用甲醇定容至5.0 mL，過0.45 μm膜，待HPLC測定。

1.6 色譜條件

色譜柱（不銹鋼柱）：XB-C18柱（4.6 mm×250 mm）；柱溫：40℃；流速：0.9 mL/min；紫外檢測波長：265 nm；進樣量：20 μL；流動相為甲醇∶水=45∶55（V/V，水稻植株、稻田土壤、稻田水）。

2 結果與分析

2.1 添加回收率與精密度

采用外標法定量（峰面積）進行分析：將噻蟲胺的進樣量（x）和對應的峰面積（y）進行回歸處理，得到回歸方程y=184.28 x-1.127 9，相關系數r=0.999 9。當添加濃度分別為 0.01、0.1、1.0 mg/kg的噻蟲胺標準品時，按照試驗方法操作，測得平均回收率為85.1%～104.1%，符合衛生檢驗對準確度的要求[4]；相對標準偏差為1.1%～12.1%。

2.2 檢出限及最低檢出濃度

在上述條件下，噻蟲胺的最低檢出量為2.0×10-10g。根據添加回收率試驗，在上述液相色譜條件下噻蟲胺最低檢出濃度在水稻植株、稻田土壤、稻田水中為0.01 mg/kg。

2.3 噻蟲胺在水稻環境中的殘留動態

2.3.1 稻田水 噻蟲胺在稻田水中的消解是一個快速降低的過程（圖1、圖2）。在施藥14 d后，噻蟲胺在稻田水中的消解率基本達90%以上。噻蟲胺在稻田水中的消解半衰期為：河北8.18 d>貴州6.57 d>湖南4.0 d，平均消解半衰期為6.24 d。對降解動態數據進行統計分析，降解動態曲線符合一級化學反應動力學方程（表1）。

圖1 2011年噻蟲胺在稻田水中的消解動態曲線

圖2 2012年噻蟲胺在稻田水中的消解動態曲線

表1 噻蟲胺在稻田水、稻田土壤及水稻植株中的消解動力學方程和相關系數

2.3.2 稻田土壤 試驗結果顯示，噻蟲胺在稻田土壤中的消解也是一個快速降低的過程（圖3、圖4）。在施藥28 d后，噻蟲胺在稻田土壤中的消解率大部分在80%以上。噻蟲胺在稻田土壤中消解的半衰期為：河北11.99 d>貴州9.92 d>湖南7.99 d，平均消解半衰期為9.96 d。對降解動態數據進行統計分析，降解動態曲線符合一級化學反應動力學方程（表1）。

圖3 2011年噻蟲胺在稻田土壤中的消解動態曲線

圖4 2012年噻蟲胺在稻田土壤中的消解動態曲線

2.3.3 水稻植株 試驗結果顯示，噻蟲胺在水稻植株中的消解同樣是一個快速降低的過程（圖5、圖6）。在施藥21 d后，噻蟲胺在水稻植株中的消解率大部分在72.92%～97.58%之間。噻蟲胺在水稻植株中消解的半衰期為：河北15.51 d>貴州11.68 d>湖南5.77 d，平均消解半衰期為10.98 d。對降解動態數據進行統計分析，降解動態曲線符合一級化學反應動力學方程（表1）。

圖5 2011年噻蟲胺在水稻植株中的消解動態曲線

圖6 2012年噻蟲胺在水稻植株中的消解動態曲線

3 結論

（1）研究結果顯示，稻田環境中噻蟲胺的最小檢出量是2.0×10-10g，最低檢測濃度為0.01 mg/kg；當添加濃度在0.01～1.00 mg/kg時，噻蟲胺在不同水稻樣品中的平均回收率為85.1%～104.1%，相對標準偏差為1.1%～12.1%。以上分析噻蟲胺的方法準確性高、精確性好、靈敏度高，均達到了農藥殘留分析檢測的技術要求，可應用到噻蟲胺分析檢測的試驗中去。

（2）有效成分噻蟲胺在稻田水、稻田土壤和水稻植株中的消解遵循一級化學反應動力學方程，其消解速度稍有差異但不是很大。這說明稻田所在區域的環境條件和土壤類型等因素對噻蟲胺消解速度的影響不大。噻蟲胺在稻田水、稻田土壤和水稻植株上平均消解半衰期分別為6.24、9.96、10.98 d。

[1]王黨生.新煙堿類殺蟲劑烯啶蟲胺、噻蟲胺合成的研究[D].濟南：山東大學，2007.

[2]程志明.殺蟲劑噻蟲胺的開發[J].世界農藥，2004，26（6）：1-3，22.

[3]王黨生，隋衛平，譚曉軍.噻蟲胺的合成方法[J].農藥，2003，42（9）：l5-16.

[4]鄧 勃.分析測試數據的統計處理方法[M].北京：清華大學出版社，1997.248.