溴蟲腈在稻田環境中的消解動態研究

劉 斐，郭正元，劉慧琳，石 卿

（湖南農業大學農業環境保護研究所，湖南 長沙 410128）

溴蟲腈（chlorfenapyr），學名為 4-溴-2-（4-氯苯基）-1-乙氧甲基-5-三氟甲基吡咯-3-腈，又名除盡、蟲螨腈，是通過對芳基吡咯類抗生素的化學結構改造而開發成功的一種芳基取代的吡咯化合物殺蟲劑。目前，已有研究表明溴蟲腈對水生生物和鳥類有一定程度的影響[1]。美國國家環保署規定溴蟲腈在各種蔬菜、水果上的最大允許殘留量（Maximum Residue Limit，MRL）為 1 mg/kg[2]。日本的“肯定列表制度”規定在菜用大豆、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[3]。溴蟲腈在我國應用研究比較多[4]：孫國強等[5]發現溴蟲腈在土壤中降解時間可長達半年；曹永松等[6]比較了溴蟲腈TiO2和摻鐵TiO2制備的懸浮劑的光穩定性；陳文團等[7]研究了土壤中溴蟲腈的殘留降解動態。上述研究結果表明，在最佳萃取條件下，溴蟲腈添加量為 10、100、200 μg時，回收率分別是 105.00%、80.33%、102.33%。

關于溴蟲腈在作物及其環境土壤中的殘留動態已有一些研究，但在水稻中的的殘留動態和最終殘留的研究尚未見報道。在水稻田中施用15%溴蟲腈水乳劑后，對溴蟲腈在土壤、田水和植株中的降解動態進行研究，旨在為農藥的合理使用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑及試驗地點

供試藥劑為15%溴蟲腈水乳劑（青島奧迪斯生物科技有限公司）；試驗于2011年分別在湖南農業大學試驗基地和浙江杭州浙江農科院試驗基地進行。

1.2 儀器與試劑

Agilent-6890N型氣相色譜儀（帶電子捕獲檢測器，美國Agilent公司），ZHWY-2102雙層大容量全溫度恒溫培養振蕩器（上海智城分析儀器制造有限公司），TP-220A電子天平，SHZ-D（Ⅲ）循環水式真空泵（浙江黃巖求精真空泵廠），RE-2000A旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠），梨形抽濾瓶，玻璃層析柱（20×1.5 cm），具塞三角瓶，分液漏斗，布式漏斗等常用玻璃儀器。

溴蟲腈標準品 100 μg/mL（SB05-172-2008），無水硫酸鈉，中性氧化鋁（用前130℃烘4 h），活性炭，石油醚（60~90℃），二氯甲烷，乙酸乙酯，丙酮，乙腈，正己烷（試劑均為分析純）。

1.3 田間試驗設計

選擇未施用過溴蟲腈的水稻田2 668 m2，筑埂做成面積為30 m2的試驗小區，每小區設3個平行，小區間設有保護行，同時設置空白對照區。

水稻植株施藥：于水稻分蘗期，用溴蟲腈15%水乳劑1 012 g/hm2（有效成分151.8 g/hm2，下同）對水稀釋，對水量為750 L/hm2，噴霧施藥1次（施藥后保持小區水深約 3 cm），于施藥后 2 h，1、3、5、7、10、14、21、28、35、42 d，分別在小區內隨機選擇 12點取水稻植株（地上部分全株）1 kg左右，于實驗室低溫（-20℃）冰柜中儲存備用。

田水和土壤施藥：和水稻植株消解動態試驗同時進行，選擇面積為30 m2未插秧的水稻田小區，用溴蟲腈15%水乳劑1 012 g/hm2對水稀釋，對水量為750 L/hm2，噴霧施藥1次（施藥后保持小區水深約 3 cm），于施藥后 2 h，1、3、5、7、10、14、21、28、35、42 d，分別在小區內隨機12點取稻田水樣2 L左右，12點取土壤（用土壤取樣器取0～10 cm深稻田土樣）樣品2 kg左右，于實驗室低溫（-20℃）冰柜中儲存備用。

1.4 分析方法

1.4.1 樣品提取與凈化 （1）稻田土壤：準確稱取土壤樣品20 g于250 mL具塞三角瓶內，加入50 mL丙酮，于水浴恒溫振蕩器上振蕩約40 min，用布式漏斗減壓抽濾，每次用10 mL丙酮清洗布氏漏斗，洗滌2次，合并濾液。將提取液轉移到裝有50 mL 2%硫酸鈉水溶液的250 mL分液漏斗中，分次加入50、40、30 mL二氯甲烷振搖3次，靜置分層，收集合并二氯甲烷相，在45℃水浴旋轉蒸發儀上濃縮至近干，用正己烷定容至5 mL，待GC-ECD檢測。（2）稻田水：用量筒準確量取水樣100 mL，置于250 mL分液漏斗中，加入10 g氯化鈉，搖勻，再分別用50 mL、30 mL、20 mL二氯甲烷萃取3次，合并二氯甲烷萃取液，經無水硫酸鈉脫水后，用旋轉蒸發器在40℃下減壓濃縮至近干，用正己烷定容至5 mL，待GC-ECD檢測。（3）水稻植株：準確稱取切碎的水稻植株10 g，置于250 mL具塞三角瓶中，加入50 mL乙腈振蕩40 min，用布氏漏斗減壓抽濾，再用10~20 mL乙腈洗滌殘渣，合并濾液，轉移到裝有50 mL 2%硫酸鈉水溶液的250 mL分液漏斗中，分次加入50、40、30 mL二氯甲烷振搖1 min，萃取三次，靜置分層后收集二氯甲烷相，在45℃水浴旋轉蒸發儀上濃縮至1~2 mL，待柱層析凈化。在玻璃層析柱（20×1.5 cm）中從下至上依次裝入1.5 cm厚的無水硫酸鈉、2 g中性氧化鋁、0.2 g活性炭、1.5 cm厚的無水硫酸鈉，輕輕敲實，用10 mL的石油醚∶乙酸乙酯 =1∶1（V/V）混合溶劑預淋，棄去預淋液，加入待凈化樣品，再用60 mL淋洗液淋洗，收集淋洗液，在45℃水浴旋轉蒸發儀上濃縮至近干，用正己烷定容至5 mL，待GC-ECD檢測。

1.4.2 GC-ECD檢測條件 色譜柱：HP-5彈性石英毛細管柱（5%Phenyl Methyl Siloxane，30.0 m×360 μm×0.25 μm）；氮氣 （99.999%）流速：2.0 mL/min；進樣口溫度：250℃；柱溫：230℃；檢測器溫度：300℃；柱+尾吹總流量：55 mL/min；分流比：20；進樣量：1 μL。在上述條件下溴蟲腈的保留時間為3.0 min左右。

1.5 標準曲線繪制

用外標標準曲線法進行定量分析。準確稱取溴蟲腈標準品，采用系列稀釋法，用正己烷配制成濃度（x，mg/L）分別為 0.005、0.01、0.05、0.1、0.5 mg/L的溴蟲腈標準工作溶液，并在選定的氣相色譜檢測條件下檢測，測定出溴蟲腈標準工作溶液的濃度（x，mg/L）所對應色譜峰的峰面積（y）。

1.6 添加回收率測定

用未施用過溴蟲腈的稻田土壤、水和植株樣品，進行3個濃度的添加回收率試驗，3個濃度分別為：稻田土壤 0.05、0.50、1.00 mg/kg；稻田水0.01、0.05、0.10 mg/kg；水稻植株 0.05、0.10、0.50 mg/kg。按1.4中所述方法進行提取、凈化和色譜分析，測定樣品添加回收率。

2 結果與分析

2.1 樣品中溴蟲腈含量的測定

經統計分析和處理得到溴蟲腈標準工作溶液的回歸方程式為：y=2867 3 x-16.33，相關系數（R2）為0.999 9，達到了試驗所需要求。而且，溴蟲腈標準工作溶液的濃度與其相對應的色譜峰面積在所選的濃度范圍內呈良好的線性關系，完全可以用來進行樣品中溴蟲腈殘留量的定量分析與測定。樣品測定結果表明：樣本的溴蟲腈的最小檢出量為2.0×10-12g，土壤、田水、植株中溴蟲腈的最低檢出濃度分別是0.000 5 mg/kg、0.000 1 mg/L、0.001 mg/kg。

2.2 測定方法的準確度與精密度

從表1中可以看出：溴蟲腈在土壤中的平均添加回收率為90.0%~108.0%，變異系數為8.7%~10.6%；在田水中的平均添加回收率為96.2%~105.0%，變異系數為9.7%~10.9%；在植株中的平均添加回收率為87.9%~105.0%，變異系數為5.6%~10.0%。這表明該方法在準確度、精密度及靈敏度方面均符合農藥殘留分析要求。

2.3 溴蟲腈在稻田環境中的消解動態

從表2中可以看出，溴蟲腈在稻田環境中的消解動力學符合Ct=C0e-kt一級動力學方程，濃度與時間呈指數函數顯著相關。試驗結果表明，溴蟲腈在稻田水中消解最快，水稻植株中其次，稻田土壤中消解最慢。這可能是因為田水中微生物對溴蟲腈的消解作用較大，而植株葉片生長正處分蘗旺期，對附著其上的溴蟲腈有生長稀釋作用等原因所造成。

表1 溴蟲腈在稻田土壤、稻田水和水稻植株中的添加回收率

表2 溴蟲腈在稻田土壤、稻田水和水稻植株中的消解方程和半衰期

3 結論

建立了稻田土壤、田水和水稻植株樣品中溴蟲腈殘留分析方法。樣品以丙酮（或乙腈）提取，二氯甲烷萃取，中性氧化鋁+活性炭純化，氣相色譜檢測，方法簡便，易于操作。溴蟲腈在稻田土壤、稻田水和水稻植株中的平均添加回收率分別為90.0%~108.0%、96.2%~105.0%和87.9%~105.0%，變異系數分別為8.7%~10.6%、9.7%~10.9%、5.6%~10.0%。研究了溴蟲腈在稻田土壤、稻田水和水稻植株中的消解動態，得出了溴蟲腈在湖南、浙江兩試驗地的稻田土壤中消解動態方程分別為Ct=0.045 8 e-0.0819t、Ct=0.029 5 e-0.2030t，半衰期分別為 8.46 d、13.88 d；在田水中的消解方程分別為Ct=0.048 4 e-0.1907t、Ct=0.014 7 e-0.1026t，半衰期分別為 3.63 d、6.75 d；在水稻植株中的消解方程分別為Ct=0.672 7 e-0.1231t、Ct=0.461 7 e-0.1002t，半衰期分別為 5.63 d、6.92 d。

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