噻蟲嗪在棉花和土壤中的殘留動態研究

梁旭陽， 劉新剛， 徐 軍， 董豐收， 鄭永權

（農業部作物有害生物綜合治理重點實驗室，中國農業科學院植物保護研究所，北京 100193）

噻蟲嗪（thiamethoxam）是一種具有優異活性的新煙堿類殺蟲劑，適用于水稻、大豆、水果、蔬菜和茶葉等農作物防治多種害蟲，具有用量少、藥效持久、對作物無藥害等優點［1－4］。但是噻蟲嗪在農作物上施用后容易造成地下水污染，并且Trevor Green等人已經證實噻蟲嗪可以誘導小鼠肝臟腫瘤，對人類健康存在潛在風險［5－7］。目前，對噻蟲嗪消解行為的研究主要集中于其在環境樣品［2－4，6－8］，以及在蔬菜、茶葉和蜂蜜中的殘留上。噻蟲嗪在棉花上的消解動態研究，國內外尚屬空白。

本文建立了超高效液相色譜－電噴霧串聯質譜分析噻蟲嗪在棉花植株和土壤中殘留的方法，同時比較了單劑和復配劑中的噻蟲嗪在棉葉植株及土壤中的降解動態規律，為該農藥在棉花上的登記和合理使用提供了重要的科學依據。

1 試驗方法

1.1 田間試驗設計

試驗藥劑：25%噻蟲嗪水分散粒劑和247g／L高效氯氟氰菊酯－噻蟲嗪微囊懸浮劑（先正達（中國）投資有限公司）。

試驗作物：棉花‘泗棉4號’。參照NY／T 788－2004《農藥殘留試驗準則》，分別在山東、河南進行25%噻蟲嗪水分散粒劑和247g／L高效氯氟氰菊酯－噻蟲嗪微囊懸浮劑在棉花植株和土壤中的降解動態試驗。試驗設空白對照區和降解動態區。

棉花植株降解動態試驗：在有代表性的棉花地設置試驗小區，小區面積30m2。在棉花花鈴期兌水噴霧施藥1次，單劑施藥劑量為22.5g／667m2（有效成分5.625g／667m2，為推薦最高劑量的1.5倍量），混劑施藥劑量為15mL／667m2（有效成分3.7g／667m2，為推薦最高劑量的1.5倍量）。分別于施藥前、施藥后0（2h）、1、3、7、10、14、21、28、35d取棉葉樣品。每次隨機取3個樣品，每個樣品不少于1kg，縮分后留樣200g，－20℃低溫冷凍保存待測。

土壤降解動態試驗：在有代表性的棉花地設置試驗小區（不種棉花），小區面積30m2。兌水噴霧施藥1次，單劑施藥劑量為22.5g／667m2（有效成分5.625g／667m2，為推薦最高劑量的1.5倍量）。混劑施藥劑量為15mL／667m2（有效成分3.7g／667m2，為推薦最高劑量的1.5倍量）。分別于噴藥前、噴藥后0（2h）、1、3、7、10、14、21、28、35d取土壤樣品（0～10cm）。每次隨機取3個樣品，每個樣品不少于1kg，去除雜草、石塊等縮分后留樣200g，－20℃低溫冷凍保存待測。

1.2 試劑與儀器

噻蟲嗪標準品（99.7%），購于百靈威公司；乙腈（色譜純、分析純）；水（Milli－Q 超純水）；氯化銨（分析純）。超高效液相色譜串聯質譜（UPLC－MS／MS，Acquity－TQD，Waters公司）；Acquity UPLC BEH C18色譜柱（50mm ×2.1mm，1.7μm，Waters公司），XW－80A 漩渦混合器（美國Scientific industries公司）；TG16－WS臺式快速離心機（長沙湘儀離心機儀器有限公司）；Filter Unit濾膜（0.22μm，Agela Technologies公司）。

1.3 分析方法

土壤：準確稱取10g土壤樣品于50mL離心管中，加入2mL 0.2%氯化銨緩沖溶液和20mL甲醇，渦旋提取5min，加入2g無水硫酸鈉，渦旋1min，在5000r／min下離心5min，取1mL上清液過0.22μm濾膜，液質聯用待測。

棉葉：準確稱取10g棉葉樣品于50mL離心管中，加入20mL甲醇，渦旋器提取5min，加入2g無水硫酸鈉，渦旋1min，在5000r／min下離心5min，取1mL上清液過0.22μm濾膜，液質聯用待測。

1.4 檢測方法

采用超高效液相色譜－串聯質譜（ACQUITY UPLC－TQD，Waters公司），三重四級桿檢測器測定。BEH C18色譜柱（Waters公司）（2.1mm×50mm，1.7μm），采用二元梯度洗脫分離，梯度洗脫流動相見表1，流速為0.3mL／min，進樣體積為3μL。質譜條件為：電噴霧離子源，正離子電離模式（ESI＋）；錐孔電壓35V，碰撞能量12V；采用MRM多反應離子檢測模式，以保留時間和母離子m／z 292，兩個子離子 m／z 211、181進行定性分析，以母離子m／z 292和響應值最高的子離子m／z 211進行定量分析。噻蟲嗪的保留時間為0.85min。采用外標法定量。

表1 流動相梯度洗脫Table 1 Parameters of gradient elution

2 結果與討論

2.1 方法的靈敏度、線性相關性、準確度及精密度

靈敏度分別以添加回收試驗的最低添加濃度0.02mg／kg添加水平的色譜圖中噪音信號的3倍和10倍確定，得出噻蟲嗪在棉葉和土壤中的檢出限（LOD）（S／N＝3）為0.36μg／kg，定量限（LOQ）（S／N＝10）為1.21μg／kg。

用電子天平準確稱取噻蟲嗪（99.7%）標樣0.0103g（精確到0.0001g），使用色譜純甲醇溶解并定容至100mL，配制成濃度為100mg／L的儲備液，于4℃冰箱中保存。取適量儲備液，分別用甲醇稀釋成5、1、0.5、0.05、0.01mg／L系列濃度的標準品溶液在1.4條件下進樣，以峰面積（Y）對標準品濃度（mg／L）（X）作圖，得到噻蟲嗪的標準曲線：y＝30793 x－3415.9，R2＝0.997。本方法的準確度及精密度用添加回收率和變異系數來衡量。在不含噻蟲嗪的棉葉和土壤空白中添加噻蟲嗪標準品，每個平行測定5次，計算添加回收率和變異系數。從表2結果可知，噻蟲嗪在土壤中平均回收率為88.8%～97.9%，變異系數為3.1%～6.2%；噻蟲嗪在棉葉中的平均回收率為84.4%～95.8%，變異系數為1.3%～5.2%，都符合殘留量測定的要求［9］。

表2 土壤和棉葉中噻蟲嗪的添加回收率（n＝5）Table 2 Recovery of thiamethoxam in soils and cotton leaves（n＝5）

2.2 噻蟲嗪在土壤和棉葉中的殘留消解動態

由圖1可知，河南和山東兩地單劑中噻蟲嗪在棉葉上的原始沉積量為0.765mg／kg和0.521mg／kg，在土壤中的原始沉積量為為0.044mg／kg和0.070mg／kg。河南和山東兩地混劑中噻蟲嗪在棉葉上的原始沉積量為0.080mg／kg和0.114mg／kg，在土壤中的原始沉積量為小于0.02mg／kg。隨時間的延長噻蟲嗪的殘留量逐漸下降，兩地消解情況較為一致。混劑中噻蟲嗪在棉葉和土壤中原始沉積量明顯低于單劑噻蟲嗪在棉葉中的原始殘留量，是因為使用單劑中噻蟲嗪的有效成分含量大于混劑中噻蟲嗪的有效成分含量。噻蟲嗪在棉葉及土壤中的殘留量與施藥后間隔時間成指數關系。棉葉樣品的色譜圖見圖2。

噻蟲嗪在棉葉及土壤中的降解動態符合一級動力學方程回歸曲線C＝AeBt（見圖1）。降解動態回歸方程見表3。山東、河南單劑中的噻蟲嗪在土壤中的降解半衰期為2.9～4.8d，在棉葉中的降解半衰期為1.4～1.9d。混劑中的噻蟲嗪在棉葉中的降解半衰期為1.4～1.6d。單劑與混劑中的噻蟲嗪在棉葉中的消解半衰期差異不顯著（P＞0.05），說明噻蟲嗪單獨使用和與高效氯氟氰菊酯混合使用在棉葉中的降解規律幾乎沒有差異。尚妍妍等人在2010年研究報道了混劑中噻蟲嗪在黑龍江、吉林和山東2年3地大豆田土壤中的半衰期為2.5～15.8d［2］。R.Karmakar等在2009年研究報道了噻蟲嗪在印度農業研究所番茄土壤中的半衰期是9d［10］。本文研究結果與文獻報道中的噻蟲嗪在土壤中的半衰期有差異，這可能與土壤的有機質含量、pH、各地的氣候、土壤微生物群落不同有關。

表3 噻蟲嗪在土壤和棉葉中的消解動態回歸方程Table 3 Regression equation of residual dynamics of thiamethoxam in soils and cotton leaves

3 結論

本文建立了超高效液相色譜－串聯質譜快速檢測噻蟲嗪在棉葉和土壤中殘留的分析方法。噻蟲嗪在土壤中平均回收率為88.8%～97.9%，變異系數為3.1%～6.2%；噻蟲嗪在棉葉中的平均回收率為84.4%～95.8%，變異系數為1.3%～5.2%；該方法簡單快速、準確可靠，可滿足農藥殘留分析要求，并可用于大量樣品的快速檢測。

山東、河南兩地的田間降解試驗數據表明：噻蟲嗪在棉葉上的降解半衰期為1.4～1.9d，在土壤中的降解半衰期為2.9～5.9d，屬于易降解農藥。單劑噻蟲嗪和混劑噻蟲嗪在棉葉上的消解半衰期分別為1.4～1.9d和1.4～1.6d。說明噻蟲嗪單獨使用和與高效氯氟氰菊酯混合使用時在棉葉中的降解規律幾乎沒有差異。

［1］ Wang P，Yang X，Wang J，et al.Multi－residue method for determination of seven neonicotinoid insecticides in grains using dispersive solid－phase extraction and dispersive liquid－liquid micro－extraction by high performance liquid chromatography［J］.Food Chemistry，2012，134（1）：1691－1698.

［2］ 尚妍妍，侯志廣，王思威，等.247g／L高效氯氟氰菊酯·噻蟲嗪微囊懸浮劑在大豆田土壤中殘留動態研究［J］.安徽農業科學，2010，38（25）：13777－13779.

［3］ 樓正云，湯富彬，陳宗懋，等.高效液相色譜法檢測茶葉中噻蟲嗪殘留量［J］.分析試驗室，2009，28（S1）：82－84.

［4］ 孫娟，陳冠華，王坤，等.毛細管電泳在線電推掃測定蔬菜中3種氯 化 煙 堿 類 農 藥 殘 留 ［J］.分 析 化 學，2010，38（8）：1151－1155.

［5］ Kristensen M，Jespersen J B.Thiamethoxam induced mouse liver tumors and their relevance to humans part 1：Mode of action studies in the mouse［J］.Pest Management Science，2008，86（1）：36－47.

［6］ Zhou Q，Ding Y，Xiao J，et al.Sensitive determination of thiamethoxam，imidacloprid and acetamiprid in environmental water samples with solid－phase extraction packed with multiwalled carbon nanotubes prior to high－performance liquid［J］.Analytical and Bioanalytical Chemistry，2006，385（8）：1520－1525.

［7］ Campbell S，Chen L，Yu J，et al.Adsorption and analysis of the insecticides thiamethoxam and indoxacarb in Hawaiian soils［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53（13）：5373－5376.

［8］ 李維，劉國光，鄭立慶，等.土壤中噻蟲嗪農藥殘留分析方法［J］.農業環境科學學報，2007，26（2）：739－742.

［9］ 農業部農藥檢定所.農藥殘留實用檢測方法手冊（第三卷）［M］.北京：中國農業出版社，2005：385－387.

［10］Karmakar R，Kulshrestha G.Persistence，metabolism and safety evaluation of thiamethoxam in tomato crop［J］.Pest Management Science，2009，65（8）：931－937.