新型農藥助劑在大蒜及土壤中的殘留

潘波 杜章留 張慶忠 李正 劉迎 姜蕾 林勇

摘 要 為研究新型助劑醇醚磷酸酯型助劑在環境中的殘留降解性，通過對大蒜施用新型農藥助劑和傳統助劑配制農藥進行應用試驗，采用硫氰酸鈷法和液相色譜法分別檢測了采收后大蒜及其種植土壤中的乙氧基型表面活性劑和降解產物壬基酚的殘留量。結果顯示：施用3種新型農藥助劑配制農藥后的大蒜樣品中乙氧基型表面活性劑的殘留量分別為220.223、217.086、185.721 mg/kg，土壤樣品的殘留量分別為61.798、46.816、48.689 mg/kg，均低于施用傳統助劑配制農藥后的大蒜和土壤樣品；使用傳統助劑的土壤和大蒜樣品中壬基酚的檢出率高于新型綠色助劑。研究表明，新型農藥助劑的降解性能及其對環境的安全性均優于傳統助劑。

關鍵詞 新型農藥助劑 ；傳統助劑 ；壬基酚 ；殘留量 ；大蒜 ；土壤

中圖分類號 S19 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.07.018

幾乎所有農藥原藥都不能直接使用，必須經過添加各種助劑才能加工成能夠使用的農藥制劑，農藥助劑能夠提高農藥藥效、改善藥劑性能、穩定其質量等作用。目前，中國農藥助劑使用的品種非常多，約4 000多種[1]，使用量非常巨大，約每年40～50萬t。一般農藥產品中1%～90%的成分為各種農藥助劑和溶劑[2]，研究發現，部分農藥助劑在進入環境后，在微生物的作用下發生降解，其降解產物具有比母體化合物更強的毒性，甚至能擾亂內分泌系統[3-4]。張燦光等[5]通過蚯蚓的急性毒性試驗發現，壬基酚聚氧乙烯醚系列表面活性劑中TX-5和TX-10毒性較高；劉紅玉等[6]發現，一些低濃度的表面活性劑進入水環境后，能夠對大藻（Pistia stratiotes L.）、稀脈浮萍（Lemna paucicostata L.）、水綿（Spirogyra）等水生植物的細胞結構造成損傷，但是對其生理活動影響較小；龔寧[7]研究發現，當表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉（SDBS）、十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）和吐溫80（TW-80）濃度大于0.5 mg/L時，能顯著抑制小白菜、韭菜、胡蘿卜等蔬菜種子的萌發。大量研究表明，壬基酚類表面活性劑能對一些水生生物產生較大影響，并且最終降解產物毒性增加，并具有雌性激素效應[8-11]。所以農藥助劑如果不具備良好的降解性能，其伴隨農藥一起進入環境以后大部分將殘留于土壤、水體及大氣環境中，污染水體和土壤，對環境生物及人類健康造成影響，所以研發對環境友好的易降解綠色助劑已成為農藥助劑開發的熱點。

脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯助劑是近些年開發的一種新型環境友好型助劑，廣泛應用于日用化工、紡織工業等行業，該助劑對非靶標動物毒性低，親水性強，在自然中易于降解，對人體刺激性低，是一類綠色環保產品。傳統助劑壬基酚聚氧乙烯醚應用也相當廣泛，但是其降解產物NP1EO、NP2EO、NP等短鏈降解產物具有親脂性、難降解性和生物積累性，并且在生物體內能產生雌激素效應。李正等[12-13]通過蚯蚓和食蚊魚的急性毒性試驗發現，這種新型助劑對環境生物的毒性較傳統助劑壬基酚聚氧乙烯醚低。而通過田間試驗比較傳統助劑壬基酚聚氧乙烯醚與這種新型助劑助劑在土壤和大蒜中的殘留降解性能尚未見報道。由于醇醚磷酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚都含有乙氧基，所以采用GB/T 15818-2006中的方法檢測這2種助劑的殘留[14]。本研究以新型助劑和傳統助劑配制的3種農藥制劑為研究對象，檢測了施藥后大蒜和土壤中的乙氧基型表面活性劑和壬基酚的殘留，為新型助劑的發展提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

恒溫振蕩器；水果攪拌機；旋轉蒸發儀；Alltech固相萃取裝置；Waters氨基固相萃取小柱；島津紫外分光光度計；KL512型氮吹儀；Waters 600E型液相色譜，2475熒光檢測器，Empower色譜工作站。乙腈、氯化鈉、甲醇、二氯甲烷、硫酸鈷（六水合物）、硫氰酸銨、苯、三氯甲烷，均為分析純；40%新型助劑（中國農業科學院環境與可持續發展研究所提供）；40%毒死蜱乳油，5%啶蟲脒可濕性粉劑，40%辛硫磷乳油（河北盛世基農生物科技有限公司）；甲醇（色譜純）；壬基酚（標準品）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

試驗在山東省萊蕪市萊城區寨里鎮魏王許村開展，選用分別由傳統壬基酚聚氧乙烯醚和新型助劑配制的毒死蜱、啶蟲脒、辛硫磷，新型助劑配制的農藥制劑與傳統助劑配制的農藥制劑有效成分含量相同。設空白對照共7個處理，每個處理3次重復，共設21個小區，每小區面積為25 m2。分別于病蟲害用藥高峰期進行2次施藥，2次施藥間隔2周，每個小區每次施用傳統啶蟲脒制劑5 g，新型助劑啶蟲脒依據原藥用量相等的原則，吸取對應量的懸濁液進行稀釋噴施。傳統辛硫磷、傳統毒死蜱及其相對應的新型助劑農藥每次每小區用量筒抽取20 mL，然后稀釋后噴施。施藥后2周采集樣品，土壤樣品采用土鉆采集0～10 cm土層土樣，每個重復采集5個點，然后混成一個土樣；每個小區隨機采集5顆大蒜樣品，每顆取出一部分，混合組成約200 g大蒜樣品。

1.2.2 土樣與大蒜樣品的保存與預處理

大蒜樣品放入-20℃冰箱冷凍保存，使用時取出解凍，切碎放入水果攪拌機中，以18 000 r/min高速勻漿1 min，待測。

1.2.3 大蒜和土壤中乙氧基型表面活性劑的測定[15]

土壤樣品的前處理：取土壤樣品2.000 g，分別使用40、20、20 mL甲醇恒溫振蕩提取1 h，合并3次濾液于圓底燒瓶中，旋蒸濃縮近干，待測。

大蒜樣品的前處理：取勻漿過的大蒜樣品20.000 g，加入6～7 g氯化鈉，50 mL乙腈恒溫振蕩提取1 h后靜置，取上清液（乙腈相）20 mL，旋蒸濃縮。甲醇-二氯甲烷（體積比1∶99）2.0 mL溶解殘渣，待凈化。

大蒜樣品的凈化：將氨基小柱用4.0 mL甲醇-二氯甲烷（體積比1∶99）洗脫液預洗條件化，當溶劑液面到達柱吸附層時，立即加入上述帶凈化溶液，收集洗脫液，用2.0 mL洗脫液過柱，并重復1次。氮吹蒸發至近干，待測。

樣品的檢測：分別用5、3、2 mL甲醇將前處理后的樣品洗至250 mL分液漏斗中，依次加入90 mL蒸餾水、15 mL硫氰酸鈷銨溶液，35.5 g氯化鈉，振蕩1 min，靜置后加入三氯甲烷15 mL萃取3次，取三氯甲烷層定容50 mL，混勻。用紫外分光光度計于波長319、10 mm比色池，以空白參比液做參比，測定試液的吸光度。

標準曲線的繪制：準確移取0.1 g/L乙氧基型表面活性劑溶液0（空白參比液）、10、20、40 mL，按照上述乙氧基型表面活性劑的測定方法測定，以表面活性劑質量（mg）為橫坐標，凈吸光值為縱坐標，繪制標準曲線y=0.105 8 x-0.012 4，相關系數R2=0.995 5。

1.2.4 大蒜和土壤中壬基酚的測定[16-17]

土壤樣品的前處理：稱取土壤樣品5.00 g。移取30.0 mL甲醇-二氯甲烷（體積比1∶4），超聲提取50 min后離心，取上清液旋蒸，用2.0 mL乙腈分2次將其洗出待凈化。

大蒜樣品的前處理：稱取5.00 g樣品，依次加入3～5 g氯化鈉，50.0 mL乙腈恒溫振蕩提取1 h，取20 mL上清液旋蒸，用2.0 mL乙腈分2次將其洗出待凈化。

樣品的凈化：取氨基凈化小柱，5.0 mL的甲醇-二氯甲烷（體積比1∶4）洗脫液活化小柱，當溶劑液面到達吸附層表面時，立即加入待凈化溶液，收集洗脫液，再用10 mL洗脫液分2次洗柱，收集洗脫液，氮吹蒸發近干，并用色譜純甲醇定容至2.0 mL。過0.45 μm濾膜，待測。

液相色譜條件，色譜柱：Waters C18 3.9 mm×150 mm Column；流動相：甲醇-水（體積比85∶15）；流速：1.0 mL/min；柱溫：25 ℃；進樣量：20 μL；熒光檢測條件：熒光激發波長Ex=275 nm，發射波長Em=308 nm。

標準曲線的繪制：將儲備液用甲醇稀釋成質量濃度0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 mg/L的標準溶液，分別進行測定，以峰面積y對標準品濃度x繪制標準曲線，其線性方程為y=1.825×105x-4 009，相關系數R2=0.999 6。相關色譜峰見圖1～3。

方法的回收率：取空白無污染的土壤做添加回收試驗。稱取5.00 g樣品按照上述試驗方法分別進行3個質量濃度的添加回收試驗。每個質量濃度重復3次。結果見表1，可知土壤和大蒜樣品壬基酚回收率在80%左右，符合農殘檢測要求。

2 結果與分析

2.1 大蒜和土壤中乙氧基型表面活性劑的測定

由于醇醚磷酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚都含有乙氧基，所以采用GB/T 1581-2006中的方法檢測這2種助劑的殘留，大蒜樣品中檢測結果見表2。2組樣品均能檢出乙氧基型表面活性劑的殘留。新型助劑配制的啶蟲脒、毒死蜱和辛硫磷在大蒜中殘留的乙氧基型表面活性劑量在185.721～220.223 mg/kg，在土壤中的殘留量在46.816～61.789 mg/kg；傳統助劑壬基酚聚氧乙烯醚配制的啶蟲脒、毒死蜱和辛硫磷在大蒜中殘留的乙氧基型表面活性劑量在195.131～241.394 mg/kg，在土壤中的殘留量在54.307～56.180 mg/kg，可見新型助劑配制的啶蟲脒、毒死蜱和辛硫磷在大蒜和土壤中的殘留量小于由傳統助劑。但空白土壤樣品中乙氧基型表面活性劑檢測濃度為16.854 mg/kg，空白大蒜樣品中乙氧基型表面活性劑檢測濃度為73.198 mg/kg，特別是大蒜樣品，可以利用這種方法定性比較土壤和大蒜中乙氧基型表面活性劑含量。

2.2 大蒜和土壤中壬基酚的測定

土壤及大蒜中壬基酚的殘留量檢測結果見表3。

由表3可以看出，由新型助劑配制的啶蟲脒、毒死蜱和辛硫磷在土壤中壬基酚的檢出率為33.33%，在0.075 8～0.147 9 mg/kg；而使用傳統助劑土壤中壬基酚的檢出率為66.7%，在0.070 2～0.190 8 mg/kg，檢出率明顯高于新型助劑。使用新型助劑配制農藥的大蒜樣品中啶蟲脒中一個樣品檢出壬基酚含量為0.060 1 mg/kg，其他均為檢出壬基酚；使用傳統助劑配制的農藥大蒜樣品中，辛硫磷全都檢出壬基酚，在0.100 1～0.110 6 mg/kg，其它樣品均未檢出壬基酚，檢出率明顯高于新型助劑。表明傳統助劑比新型助劑更易降解出壬基酚。

3 結論與討論

隨著環境保護得到越來越廣泛的關注，世界各國對農藥及農藥助劑實施了日益嚴格的管理和限制。為了解我國幾種常用農藥助劑的殘留降解性能，加強我國農藥助劑的環境管理，加快傳統農藥制劑向綠色環保農藥制劑的研發方向轉變，課題組通過田間試驗比較農藥制劑中傳統助劑與新型助劑在土壤和大蒜中的降解性能。由檢測結果可知，傳統烷基酚聚氧乙烯醚助劑在土壤和大蒜中的殘留量顯著大于新型助劑的殘留量。這可能與其本身理化性質有關，醇醚磷酸酯型助劑是由醇醚型化合物與磷酰化劑酯化而成，而醇醚化合物含有易被生物降解的羥基基團，使得這種新型助劑也擁有良好的降解性，并最終被微生物降解為磷酸根離子和二氧化碳[15]。而傳統的烷基酚聚氧乙烯醚型助劑由不同聚合度的環氧乙烷與烷基酚發生聚合反應而成，其結構上的含有比較穩定的苯環和烷基基團，致使進入環境中的烷基酚聚氧乙烯醚很難降解成對環境無害的小分子化合物[18]。

由于烷基酚聚氧乙烯醚廣泛應用于日常生活和化學農藥殺蟲劑的配方中，大部分通過各種途徑進入環境，進入環境中的烷基酚聚氧乙烯醚經過光解、水解、微生物降解等作用，轉化為短鏈的壬基酚聚氧乙烯醚、壬基酚等主要代謝產物[19]，研究發現，這些物質能在環境中廣泛分布，并且化學性質穩定，難降解，具有疏水性、脂溶性[20]和生物積累性等特點，因而具有比母體更強的毒性，進入生物體后能產生很強的內分泌干擾活性和生殖毒性[21-23]。美國和歐盟已經對烷基酚聚氧乙烯醚類表面活性劑采取了比較嚴格的管理措施。使用HPLC法測定土壤和大蒜中壬基酚的結果顯示，傳統助劑土壤樣品中壬基酚的檢出率達66.7%，新型助劑中均壬基酚檢出率為33.3%，大蒜樣品中傳統助劑的壬基酚的檢出率高于新型農藥助劑，可見這種新型農藥助劑是一種環境友好型助劑，其降解性能及對環境的影響均優于傳統助劑。

綜上所述，由于傳統的烷基酚聚氧乙烯醚型助劑難生物降解，并且具有環境毒害作用，已經成為我國農業產地環境與大部分農產品的重要污染源。開發新型綠色助劑替代傳統的有害助劑，是我國環境安全與農業環保事業發展的必然要求。新型醇醚磷酸型助劑脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯具有很多獨特的性能和用途，并且生物降解性好，對人體刺激低，毒性低，對魚類也很安全，再加上其合成原料簡單，合成技術不復雜，是一類比較有前途的新型綠色表面活性劑。

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