超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法研究煙嘧磺隆在玉米和土壤中的降解動(dòng)力學(xué)及殘留

毛江勝，趙永紅，張廣霞，董嶄

(1. 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所/山東省食品質(zhì)量與安全檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(濟(jì)南)，山東 濟(jì)南 250100；2.濱州市農(nóng)業(yè)教育中心，山東 濱州 256656；3.濱州市蔬菜生產(chǎn)辦公室，山東 濱州 256656)

超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法研究煙嘧磺隆在玉米和土壤中的降解動(dòng)力學(xué)及殘留

毛江勝1，趙永紅2，張廣霞3，董嶄1

(1. 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所/山東省食品質(zhì)量與安全檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(濟(jì)南)，山東 濟(jì)南 250100；2.濱州市農(nóng)業(yè)教育中心，山東 濱州 256656；3.濱州市蔬菜生產(chǎn)辦公室，山東 濱州 256656)

為給煙嘧磺隆安全施藥提供依據(jù)，利用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法, 測(cè)定煙嘧磺隆在玉米及土壤中的消解和殘留動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明，煙嘧磺隆在玉米植株和土壤中的消解動(dòng)態(tài)均滿足一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)方程及其降解常數(shù)，半衰期分別為1.86～1.93 d 和5.59～6.27 d；煙嘧磺隆在玉米中的最終殘留均未檢出，低于我國規(guī)定的最大殘留限量值(0.1 mg/kg)。該分析方法操作簡(jiǎn)單，精密度、準(zhǔn)確度和靈敏度都符合農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于玉米和土壤中煙嘧磺隆殘留測(cè)定。建議80%煙嘧磺隆可濕性粉劑防治玉米病害，用藥次數(shù)1次, 使用劑量是50 g a.i./hm2。

煙嘧磺隆；超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法；降解；殘留；最大殘留限量值

農(nóng)藥在植物體和土壤中的降解行為是農(nóng)藥環(huán)境化學(xué)行為研究的重要部分,其殘留試驗(yàn)數(shù)據(jù)是按照風(fēng)險(xiǎn)分析原理制定農(nóng)藥殘留最大殘留限量(MRL)的基本數(shù)據(jù)之一，因此對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全意義重大。通過試驗(yàn)提出的“建議最大殘留限量(MRL)”及“安全間隔期(PHI)”也是建立良好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)范(GAP)的依據(jù)[1]。玉米是我國北方地區(qū)最主要的糧食作物，因此研究煙嘧磺隆在玉米和玉米種植區(qū)域內(nèi)土壤中的降解行為，為評(píng)估煙嘧磺隆在玉米中使用的安全性有著重要意義，為合理安全地開發(fā)和使用煙嘧磺隆、修復(fù)煙嘧磺隆污染土壤提供參考依據(jù)。煙嘧磺隆(nicosulfuron)又名玉農(nóng)樂、煙磺隆、氟草煙，屬于磺酰脲類高效玉米除草劑，低劑量芽后用，能有效地防除玉米田中多種一年生禾本科雜草等。其被葉和根迅速吸收，并通過木質(zhì)部和韌皮部迅速傳導(dǎo)，通過乙酰乳酸合成酶來阻止支鏈氨基酸的合成。玉米對(duì)該藥有較好的耐藥性，處理后出現(xiàn)暫時(shí)褪綠或輕微的發(fā)育遲緩，但一般能迅速恢復(fù)而且不減產(chǎn)。煙嘧磺隆的測(cè)定主要有高效液相色譜法(HPLC)和超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(UPLC-MS-MS)[3，5，6]。此前吳緒金等[4]利用HPLC法做過其在玉米中降解動(dòng)態(tài)研究，郭立群等[3]利用UPLC-MS-MS法檢測(cè)其在玉米中的殘留，但利用UPLC-MS-MS法對(duì)其在玉米和土壤中的降解行為和殘留研究尚未見報(bào)道。故本試驗(yàn)利用UPLC-MS-MS研究煙嘧磺隆在玉米和土壤中的降解動(dòng)力學(xué)和殘留消除規(guī)律，旨在為農(nóng)業(yè)合理用藥及確定休藥期提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1儀器與試劑

Waters QUATTRO ULTIMA PT四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀(美國Waters公司)；UPLC超高效液相色譜儀(美國Waters公司)；美國Heidolph Laborota 4000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；德國IKA T-25 basic高速勻漿機(jī)；美國SIGMA 3K30高速離心機(jī)。煙嘧磺隆純品(含量>98%)；甲醇(色譜純)；磷酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、乙酸(優(yōu)級(jí)純)；甲醇(分析純)；殘留提取劑：磷酸緩沖液(pH 7.8)∶甲醇=80∶20(V∶V)等。

標(biāo)準(zhǔn)溶液：甲醇配制標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(100 μg/mL)，根據(jù)檢測(cè)要求用流動(dòng)相稀釋成相應(yīng)濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。純凈水(中國娃哈哈)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及采樣[8]

1.2.1 消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn) 根據(jù)廠家推薦，80%煙嘧磺隆可濕性粉劑作為除草劑，推薦使用劑量為40～50 g/hm2(有效使用量)，施藥次數(shù)為1次。按照《農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》要求，于2012—2013年在濟(jì)南對(duì)其進(jìn)行殘留試驗(yàn)。設(shè)置試驗(yàn)小區(qū)面積為40 m2，每處理重復(fù)3個(gè)，小區(qū)間設(shè)保護(hù)帶。土壤消解動(dòng)態(tài)單獨(dú)設(shè)置未種植玉米小區(qū)。另設(shè)空白對(duì)照小區(qū)(不噴藥)。試驗(yàn)小區(qū)按照用藥量由低到高的順序排列。設(shè)置煙嘧磺隆施藥劑量為高低兩個(gè)濃度，低劑量為50 g a.i./ hm2，高劑量為75 g a.i./hm2。

玉米植株中煙嘧磺隆消解動(dòng)態(tài)：在玉米3葉期左右，按高劑量對(duì)水施藥1次，于施藥后2 h及1、3、7、10、14、21、30 d，隨機(jī)采集玉米植株6～12株，加貼標(biāo)簽。土壤中煙嘧磺隆消解動(dòng)態(tài)：施藥和采樣時(shí)間同植株動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，隨機(jī)采集0～10 cm土壤，每小區(qū)采樣不少于10個(gè)點(diǎn)(1～2 kg)，加貼標(biāo)簽。樣品立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，制備成待測(cè)樣品。

1.2.2 最終殘留試驗(yàn) 在玉米3葉期左右，分別按高低兩個(gè)施藥劑量，對(duì)水噴施莖葉1次，于收獲前14 d和收獲期，兩次隨機(jī)采集青玉米穗、玉米穗、植株和土壤樣品。采集玉米穗6～12個(gè)，植株6～8株；在植株下方隨機(jī)采集0～15 cm土壤樣品，不少于1 kg，加貼標(biāo)簽。同時(shí)采集空白對(duì)照樣品。樣品立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，制備成待測(cè)樣品。

1.3樣品處理

1.3.1 玉米植株、籽粒樣品 稱取植株或玉米籽粒樣品10.0 g于50 mL離心管中，加入殘留提取劑15 mL，以10 000 r/min高速勻漿1 min，4 000 r/min離心5 min。提取步驟重復(fù)2次，每次提取液均為15 mL。合并兩次提取并離心后的上清液，并入50 mL離心管，用磷酸調(diào)節(jié)pH值至2.5，待凈化。

1.3.2 土壤樣品 稱取土壤樣品10.0 g于50 mL離心管，加入殘留提取劑15 mL，劇烈旋渦1 min，然后在超聲波儀超聲提取5 min，4 000 r/min離心5 min。提取步驟重復(fù)2次，每次提取液均為15 mL。合并兩次提取并離心后的上清液，并入50 mL離心管，加入磷酸調(diào)節(jié)pH值至2.5，待凈化。

1.3.3 凈化 用甲醇5 mL、水5 mL依次預(yù)洗C18固相萃取柱，當(dāng)溶劑液面流至吸附填料表面時(shí)，立即加入樣品，全部過完后，抽真空10 min。最后用甲醇+水(9∶1，V∶V)3 mL洗脫，收集洗脫液，0.22 μm濾膜過濾，待測(cè)。

1.4儀器分析條件

1.4.1 色譜條件 色譜柱：ACQUITY UPLC BEH C18(50 mm×2.1 mm i.d. 1.7 μm)；柱溫：40℃；樣品室溫度10℃；進(jìn)樣體積：5.0 μL；流動(dòng)相A：0.1 mmol/L乙酸；流動(dòng)相B：甲醇。流速：0.2 mL/min，色譜分離梯度條件見表1。

表1 UPLC色譜分離梯度條件

1.4.2 質(zhì)譜條件 大氣壓電噴霧離子源(ESI)，正離子模式；毛細(xì)管電壓：3.2 kV；離子源溫度：110℃，脫溶劑氣溫度：400℃；錐孔氣流量：82 L/Hr，脫溶劑氣流量：520 L/Hr；光電倍增器電壓：650 V；碰撞室真空度：1.28 e-3(mbar)，質(zhì)量分析器真空度：2.95 e-5(mbar)。定性離子對(duì)、定量離子對(duì)、碰撞電壓和錐孔電壓等質(zhì)譜條件參數(shù)詳見表2。

表2煙嘧磺隆檢測(cè)的MRM質(zhì)譜條件參數(shù)

檢測(cè)組分母離子(m/z)子離子(m/z)停頓時(shí)間(s)錐孔電壓(V)碰撞能量(eV)煙嘧磺隆411.06213.18182.17*0.100.1050451715

注：*代表定量離子。

2 結(jié)果與分析

2.1線性范圍和檢出限

在上述儀器條件下，注射1、5、10、20、100、200 μg/L標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，以煙嘧磺隆進(jìn)樣量(X，ng)為橫坐標(biāo)、以定量離子的色譜峰面積Y為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸計(jì)算，線性方程為Y=588362X-5549.55，相關(guān)系數(shù)r=0.9998。以引起3倍基線噪音(S/N≥3)的藥物濃度為最低檢測(cè)限。在植株、玉米籽粒、土壤中的最低檢測(cè)濃度均為 0.01 mg/kg。

2.2方法回收率和精密度

對(duì)空白植株、玉米籽粒、土壤樣品在0.01、0.1、0.2 mg/kg三個(gè)濃度水平上進(jìn)行添加，每個(gè)平行重復(fù)5次，測(cè)定其回收率。植株中的回收率為91.84%～95.38%，玉米籽粒中回收率為91.31%～96.96%，土壤中回收率為92.16～99.16%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.18%～4.98%(表3、圖1)。

表3 煙嘧磺隆在玉米籽粒、植株和土壤中的回收率(n=5)

2.3消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

農(nóng)藥在大田環(huán)境下的降解是一個(gè)復(fù)雜過程，通常采用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程描述其降解規(guī)律，以半衰期T1/2表示農(nóng)藥在土壤和植物體中的消解程度。以施藥后的時(shí)間t為橫坐標(biāo)，以殘留量CT為縱坐標(biāo)，繪制指數(shù)曲線。根據(jù)兩年的煙嘧磺隆消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，繪制消解方程：在植株中2009年按CT=1.2066e-0.3598T，T1/2=1.93 d；2010年按CT=1.1685e-0.3722T，T1/2=1.86 d；在土壤中2009年按CT= 0.7321e-0.1239T，T1/2=5.59 d；2010年按CT=0.2383e-0.1106T，T1/2=6.27 d(圖2)。

2.4最終殘留試驗(yàn)結(jié)果

兩年的最終殘留試驗(yàn)，在玉米收獲前14 d及收獲期，采集的青玉米穗、玉米穗、植株和土壤樣本，殘留分析檢測(cè)結(jié)果顯示，煙嘧磺隆在樣品中的殘留量均為未檢出(<0.01 mg/kg)。我國規(guī)定煙嘧磺隆在玉米中的最大殘留限量值(MRL值)為0.1 mg/kg，試驗(yàn)結(jié)果均符合要求。

圖1 煙嘧磺隆在玉米籽粒(a)、植株(b)、土壤(c)中添加的總離子流及選擇離子的離子流圖

圖2 煙嘧磺隆在玉米植株、土壤中的消解曲線

3 結(jié)論

3.1煙嘧磺隆在植株和土壤中的消解速率評(píng)價(jià)

兩年的消解動(dòng)態(tài)殘留試驗(yàn)結(jié)果表明，煙嘧磺隆在土壤和植株中的消解速率較快，在玉米植株、土壤中的半衰期分別為1.86～1.93 d和5.59～6.27 d，在土壤中的消解速率(T1/2為6 d)略慢于玉米植株(T1/2為2 d)中。煙嘧磺隆屬易降解農(nóng)藥，消解規(guī)律符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，用藥10 d后，煙嘧磺隆的殘留值已較低，對(duì)環(huán)境安全；在施藥21 d后，消解量均達(dá)到90%以上，煙嘧磺隆殘留穩(wěn)定性較低。

3.2煙嘧磺隆在植株和土壤中的殘留評(píng)價(jià)

最終殘留試驗(yàn)結(jié)果表明，在收獲期，煙嘧磺隆在玉米籽粒、植株和土壤中均未檢出，低于最大殘留限量值。

3.3殘留分析方法

由于樣品中農(nóng)藥殘留量較低，HPLC法檢測(cè)限較高，不能滿足檢測(cè)要求，因此選用UPLC-MS-MS。經(jīng)試驗(yàn)，UPLC-MS-MS法操作簡(jiǎn)單，精密度、準(zhǔn)確度和靈敏度都符合農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于玉米和土壤中的煙嘧磺隆殘留測(cè)定。

3.4合理使用建議

建議80%煙嘧磺隆可濕性粉劑在玉米上的使用量為50 g a.i./hm2，在玉米3葉期左右對(duì)水噴霧施藥1次。

[1] 農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所.農(nóng)藥登記殘留田間試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程[M]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2] 董曉雯，王金信，畢建杰，等.不同玉米品種對(duì)煙嘧磺隆的敏感性差異[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào), 2007，34(2):182-186.

[3] 郭立群， 徐軍， 董豐收，等.分散固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)玉米及其土壤中煙嘧磺隆、莠去津及氯氟吡氧乙酸殘留[J]. 農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào),2012，14(2):177-184.

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StudyonDegradationKineticsandResidueofNicosulfuroninCornandSoilbyUPLC-MS-MS

Mao Jiangsheng1, Zhao Yonghong2, Zhang Guangxia3, Dong Zhan1

(1.InstituteofQualityStandardsandTestingTechnologyforAgo-Products,ShandongAcademyofAgriculturalSciences/ShandongProvincialKeyLaboratoryofFoodQualityandSafetyTestingTechnology/RiskAssessmentLaboratoryofAgo-ProductsQualityandSafety(Jinan),Jinan250100,China; 2.BinzhouAgricultureEducationCenter,Binzhou256656,China; 3.BinzhouVegetableProductionOffice,Binzhou256656,China)

A Ultra performance liquid chromatography (UPLC) - tandem mass spectrometric(MS/MS) method was adopted for investigating the degradation and residue of nicosulfuron in corn and soil in field. It could provide basis for securely spraying nicosulfuron. The results showed that the degradation of nicosulfuron in corn plants and soil both met the first-degree dynamics matrix and constant. The half-life of nicosulfuron in corn plants and soil was 1.86～1.93 days and 5.59～6.27 days. The residue in corn was not detected and lower than the maximum residue limit(0.1 mg/kg). This method was easy to operate. Its precision, accuracy and sensitivity could meet the pesticide residue standard requirement. It was appropriate for detecting the nicosulfuron in corn and soil. We suggested that 80% nicosulfuron WP was used to control the corn diseases with the dosage of 50 g a.i./hm2for spraying 1 time.

Nicosulfuron; UPLC-MS-MS; Degradation; Residue; Maximum residue limit

S481+.8+S482.4+6

A

1001-4942(2017)10-0121-05

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.026

2016-07-07；

2017-08-31

農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥殘留試驗(yàn)項(xiàng)目“80%煙嘧磺隆可濕性粉劑在玉米上的殘留試驗(yàn)”(2009H140)

毛江勝(1977—)，男，碩士，副研究員，研究方向?yàn)樯V質(zhì)譜技術(shù)開展復(fù)雜基質(zhì)下的微量有機(jī)化合物的分析及食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。E-mail：maojiangsheng@163.com