溴氰菊酯在煙葉中的降解機理研究

陳雪 喻會平 黃化剛 代園鳳 張承 李榮玉 龍友華 吳小毛

摘要：為了探明溴氰菊酯的殘留污染風險，在田間試驗條件下，采用氣相色譜-質譜法研究了溴氰菊酯在煙葉中的降解動態及機理。結果表明，溴氰菊酯在煙葉中的降解動態符合一級動力學方程，降解半衰期為5.3 d；溴氰菊酯在煙葉中的殘留量隨施藥劑量增加和收獲時間縮短而增高；溴氰菊酯在煙葉中的主要降解途徑是被水解、氧化，轉化成更為穩定的3，3-二甲基環丙烷-1，2-二甲酸和3-苯氧基苯乙酸。

關鍵詞：溴氰菊酯；煙葉；殘留；降解；機理

中圖分類號：S572：S481⁺.8 文獻標識號：A 文章編號：1001—4942（2016）03—0098—04

溴氰菊酯（Dehamethrin）化學名稱為右旋-順式-2，2-二甲基-3-（2，2-二溴乙烯基）環丙烷羧酸-（S）-α-氰基-3-苯氧基芐酯，屬擬除蟲菊酯類廣譜性殺蟲劑，具有觸殺和胃毒作用，對煙草上的煙青蟲有較好的防治效果。目前，關于溴氰菊酯殘留分析的方法有氣相色譜法、液相色譜法、氣質聯用法、液質聯用法、免疫分析法、熒光光度法、薄層色譜法、基質固相分散法。尚未見有關溴氰菊酯在煙葉中的降解與代謝轉化的相關報道。本研究采用氣相色譜一質譜分析方法對溴氰菊酯在烤煙上的降解動態和代謝產物進行了分析，旨在闡明溴氰菊酯在煙葉中的殘留污染風險，以期為烤煙種植中該殺蟲劑的合理使用提供科學依據。

1材料與方法

1.1藥劑與儀器

溴氰菊酯標樣（99.0%）（國家農藥質量監督檢驗中心）；2.5g/L溴氰菊酯乳油（德國拜耳作物科學公司）；石油醚、丙酮、氟羅里硅土、活性炭、無水硫酸鈉等試劑均為分析純。

HP 6890/5975C GC/MS聯用儀；HP-5石英毛細管柱（30 m×0.32 mm×0.25μm），AL104電子分析天平（瑞士梅特勒）；SHZ-82恒溫振蕩器（常州澳華儀器有限公司）；HIS10260D超聲波清洗機（天津恒奧科技發展有限公司）；RE-52A型旋轉濃縮蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）以及其它常用儀器設備。

1.2試驗設計

按照《農藥登記殘留田間試驗標準操作規程》，于2012年在貴陽市花溪區云煙85煙草田進行殘留試驗，包括降解動態試驗、最終殘留試驗。2.5g/L溴氰菊酯乳油在煙草上的推薦劑量為1000～2500倍液。小區面積30 m²，施藥時按每666.7m2對水60 L，采用工農16型手動噴霧器噴施。

1.2.1降解動態試驗 用2.5g/L溴氰菊酯乳油推薦使用高劑量的2倍量（500倍液），在煙草團棵期噴施，設清水為空白對照，每處理重復3次。分別于施藥后2 h及1、3、5、10、15、30、45 d采取煙葉。煙葉樣品為每小區隨機取上、中、下部煙葉，采樣量不少于1kg。煙葉樣品于-20℃冰箱中貯存，待測。

1.2.2最終殘留試驗 分別設施藥低劑量（1000倍液）和高劑量的2倍量（500倍液）2個處理，另設空白對照。小區隨機排列，重復3次。于煙草團棵期施藥1次，對水稀釋，均勻噴霧，于藥后10、20、30 d隨機取上、中、下部煙葉1kg，貯存-20℃冰箱中待測。

1.3殘留量分析方法

1.3.1樣品的提取 稱取鮮煙葉5.0 g，剪碎，置于250 mL具塞三角瓶中，加入50 mL石油醚/丙酮（2：1，V/V）作為提取劑；浸泡2 h，振蕩萃取30min；抽濾后將濾液轉移到250 mL分液漏斗中，加入2%硫酸鈉水溶液100 mL，振蕩后去丙酮及水溶性雜質；水相再用石油醚30 mL分配2次，合并3次有機相，用旋轉蒸發器濃縮至近干，待凈化。

1.3.2凈化 玻璃層析柱（15 mm×300 mm）中由下至上依次裝入2 cm高無水硫酸鈉、6.0 g弗羅里硅土和0.2 g活性炭的混合物及2 cm高無水硫酸鈉。先用10 mL石油醚淋洗，加入濃縮樣品，并用少量石油醚分3次洗滌濃縮瓶，使之完全轉移。打開活塞，棄去餾出液，用30 mL石油醚/丙酮（9：1，V/V）混合液淋洗，收集全部淋出液。減壓濃縮至近干，氮氣吹干，用丙酮定容5mL，待測定。

1.3.3氣相色譜-質譜條件 柱溫50℃（保留2 min），以6℃/min升溫至320℃，保持2 min；汽化室溫度250℃；載氣為高純He（99.999%）；柱前壓52.54 kPa，載氣流量1.0 mL/min；進樣量1μL；不分流，溶劑延遲時間：5 min。離子源為EI源；離子源溫度230℃；四極桿溫度150℃；電子能量70 eV；發射電流34.6μA；倍增器電壓1 124V；接口溫度280～C；質量范圍20～550 amu。

1.4數據處理

2結果與分析

2.1方法準確度、精密度和靈敏度

在上述氣相色譜一質譜條件下，溴氰菊酯在煙葉中能得到較好的分離，無雜質干擾。采用外標法峰面積定量，溴氰菊酯在煙葉中的最低檢出限為0.002 mg/kg。從表1中可知，溴氰菊酯在煙葉中的添加回收率為89.63%～97.25%，相對標準偏差為3.04%～5.26%，符合農藥殘留分析的要求。目前，煙草中溴氰菊酯的殘留分析方法為“煙草及煙草制品擬除蟲菊酯殺蟲劑、有機磷殺蟲劑、含氮農藥殘留量的測定（GB/T13595-2004）”。該方法采用混合有機相提取、凝膠滲透色譜凈化、氣相色譜檢測，能同時檢測分析包括溴氰菊酯在內的23種農藥殘留，但試劑耗費量大，過程繁瑣，成本高，不適宜溴氰菊酯單殘留的快速分析。結合煙草的特點及溴氰菊酯的特性，本研究建立的氣相色譜一質譜分析方法簡便快速、靈敏度高，適用于煙葉中溴氰菊酯殘留量的快速測定。

2.2溴氰菊酯在煙葉中的降解動態

溴氰菊酯在煙葉中的降解動態見圖1。溴氰菊酯在煙葉中的原始沉積量為5.46 mg/kg，施藥1～3 d降解較快，隨著時間的延長而逐漸下降。溴氰菊酯在1 d內的降解率為58.79%，3 d后為72.89%，10 d后為83.33%，30 d后達到了98.90%。回歸分析結果表明，溴氰菊酯在煙葉中的降解動態可用一級動力學方程C_t=3.022e^-0.13t（R=0.952）來擬合。根據降解速率常數，計算溴氰菊酯的降解半衰期為5.3 d。

為了防治病蟲草害，在煙田中施用農藥后，農藥殘留在煙株表面或因其親脂性而滲入葉和莖，煙葉是農藥吸收的主要途徑。一般來說，不同生態環境是造成農藥在植物中降解速率差異的主要原因，此外，還受到農藥化學性質的穩定性、植物生長過程的稀釋作用以及植物體內代謝作用的影響。因此，在本試驗中溴氰菊酯在煙葉中上的降解應該是上述因素綜合影響的結果。

2.3溴氰菊酯在煙葉中的最終殘留

最終殘留試驗結果如表2所示，隨施用劑量增大，溴氰菊酯在煙葉中的殘留量也相應增高。隨施藥間隔期的增加，煙葉樣品中溴氰菊酯的殘留量則相應降低。采用2.5g/L溴氰菊酯乳油按照有效成分1000和500倍液，施藥后10、20、30d采集煙葉樣品進行檢測，溴氰菊酯的殘留量均未超過我國煙草中最高殘留限量標準和CORES—TA指導性殘留限量標準規定的2.0 mg/kg。表明按推薦使用劑量施藥，煙葉的產品質量是安全的。

溴氰菊酯作為防治煙草煙青蟲的主要藥劑，在煙田中廣泛使用，進入植煙土壤后產生的環境效應、對土壤微生物種群和功能產生的影響等問題目前尚不十分清楚。因此，有關溴氰菊酯脅迫下植煙土壤的微生物生態效應還有待進一步研究。

2.4溴氰菊酯在煙葉中的降解機理

采用氣相色譜一質譜法測定溴氰菊酯在煙葉中的代謝產物。溴氰菊酯在煙葉中的代謝產物總離子流圖如圖2所示，根據總離子流圖上每個峰的保留時間及其相應的質譜圖，推測溴氰菊酯在煙葉中的代謝產物可能有A和B兩種，保留時間分別為19.45 min和36.42 min，代謝產物A的質荷比（m+2/z）為160，即該產物的分子量（MW）為158；代謝產物B的質荷比（m-1/z）為227，即該產物的分子量（MW）為228，其質譜圖和推測的分子結構見圖3。其他峰的質荷比（m/z）有的大于溴氰菊酯的相對質量505，有的則不合理。空白對照樣品的結果顯示，除了上述兩個代謝產物外，其余物質均為煙葉本身提取的物質。

根據溴氰菊酯代謝產物的分子結構及其母體的分子特征，解析并對比溴氰菊酯母體及其2種代謝產物的化學結構，可初步判斷，溴氰菊酯在煙葉中的主要代謝途徑是被水解、氧化，轉化成更為穩定的3，3-二甲基環丙烷-1，2-二甲酸和3-苯氧基苯乙酸。

3結論

（1）結合煙草的特點及溴氰菊酯的特性，建立了煙葉中溴氰菊酯殘留的氣相色譜一質譜分析方法，該法簡便快速，靈敏度高，適用于煙葉中溴氰菊酯殘留量的測定。（2）溴氰菊酯在煙葉中的降解與其理化特性、環境因子以及煙葉的吸收、代謝有關，符合一級動力學方程，降解半衰期為5.3d。（3）溴氰菊酯在煙葉中的殘留量與收獲期、施藥劑量有關，時間越短、劑量越高，殘留量越高。根據我國現行的MRL，按推薦使用劑量施藥，煙葉中溴氰菊酯在施藥10 d后殘留量不超標，煙葉的產品質量是安全的。（4）溴氰菊酯在煙葉中的主要降解途徑是被水解、氧化，轉化成更為穩定的3，3-二甲基環丙烷-1，2-二甲酸和3-苯氧基苯乙酸。