氟唑磺隆與炔草酯在小麥及土壤中的降解動力學研究

毛江勝，陳子雷，郭長英，李慧冬，方麗萍，張文君，丁蕊艷

（山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質量標準與檢測技術研究所／農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質量監(jiān)督檢驗測試中心（濟南）／山東省食品質量與安全檢測技術重點實驗室，山東 濟南 250100）

研究農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品上的殘留降解行為，對減少或消除農(nóng)藥使用帶來的環(huán)境污染和對人們的飲食健康有重要指導作用。氟唑磺隆（flucarbazone-sodium）是磺酰脲類內(nèi)吸型高效小麥田除草劑，通過雜草的根和莖葉吸收，可抑制雜草體內(nèi)乙酰乳酸合成酶活性，破壞雜草正常的生理生化代謝［1，2］。炔草酯（clodinafop-propargyl）屬芳氧苯氧丙酸類除草劑，能有效抑制類酯的生物合成，為乙酰輔敏A羥化酶抑制劑，能防治小麥田禾本科雜草［3-5］。小麥是我國主要糧食作物，研究氟唑磺隆和炔草酯在小麥和土壤中的降解行為，評估其安全性，可以合理安全地開發(fā)使用這類藥劑，為修復污染土壤提供技術支撐。我國農(nóng)藥單一制劑少，混劑較多，對農(nóng)藥的研發(fā)更有現(xiàn)實意義。

目前國內(nèi)尚沒有對氟唑磺隆、炔草酯及其代謝物混劑降解行為的研究報道，只有關于此類藥劑單組分在作物中的殘留量及測定方法的研究。目前炔草酯的測定方法有液相色譜-串聯(lián)質譜法［6-8］、液相色譜法［9-12］等，氟唑磺隆的分析方法有液質聯(lián)用法［13-15］、液相色譜法［16-18］。本試驗利用高效液相色譜分析方法和田間試驗法，研究兩種藥劑在小麥和土壤中的降解規(guī)律，可為氟唑磺隆和炔草酯合理使用及用藥安全間隔期的提出提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑

13%氟唑磺隆·炔草酯可分散油懸浮劑（市場購買）；氟唑磺隆純品（含量≥98%，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所提供）；炔草酯、炔草酸純品（含量≥99%，德國Dr.）；乙腈、甲醇（色譜純，美國Thermo Fisher）；二次蒸餾水（自制）；氯化鈉（分析純，中國國藥集團）；純凈水（中國娃哈哈）。

1.2 試驗方法

試驗地點為山東省濟南市和河南省鄭州市，試驗時間為2018年11月—2019年6月，試驗地土壤質地均為壤土。本試驗設計依據(jù)《農(nóng)藥殘留試驗準則》［19］和《農(nóng)藥登記殘留田間試驗標準操作規(guī)程》［20］進行，每小區(qū)30 m2，每處理重復3次，小區(qū)間設保護帶，另設空白對照。

噴藥濃度為117 g a.i.／hm2（1.5倍推薦劑量），于小麥分蘗期至拔節(jié)前，對小麥植株均勻噴霧，每666.7m2噴霧量為45 L，施藥一次。采樣間隔期為施藥后2 h及1、3、5、7、14、21、30、45、60 d。隨機采集6～8株生長正常、無病害的小麥植株，剪成小段，混勻，四分法縮分樣品，取200 g裝瓶，于-20℃冰柜中保存?zhèn)溆谩Ａ磉x空白地進行土壤降解試驗，施藥濃度為351 g a.i.／hm2，采樣時間同小麥植株。采集0～10 cm土壤1～2 kg，隨機分取6～12個土壤采集點。除去土壤中植物根、雜物后，過20目篩。充分混勻后按四分法保留200 g裝瓶，于-20℃冰柜中保存?zhèn)溆谩Ｍ瑫r采集植株和土壤空白樣品。

1.3 樣品前處理

小麥植株樣品：稱取樣品20 g于廣口瓶中，加入乙腈100 mL，高速勻漿后過濾，濾液轉入裝有NaCl的具塞量筒中，振蕩搖勻，靜置20 min，待分層后移取20 mL上清液到250 mL旋轉蒸發(fā)瓶里，旋轉蒸發(fā)濃縮至近干，加入5 mL甲醇，渦旋后轉入離心管，以10 000 r／min高速離心5 min，取上清液上機檢測。

土壤樣品：稱取20 g土樣，置于250 mL具塞三角燒瓶中，加入水10 mL，搖勻，然后加入乙腈50 mL，室溫下以150 r／min水浴振蕩提取1 h，過濾后轉入裝有NaCl的具塞量筒中，后同小麥植株處理。

1.4 色譜分析

Waters 2695型液相色譜儀，配2479型紫外檢測器，Agilent C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：V（pH＝4的磷酸水溶液）∶V（乙腈）＝35∶65；流速：1.0 mL／min；進樣量：10μL；波長：240 nm；柱溫：30℃；3種組分在基質中的保留時間：5.3 min左右（氟唑磺隆）、6.5 min左右（炔草酸）、14.1 min左右（炔草酯）（圖1）。13%氟唑磺隆·炔草酯可分散油懸浮劑有效成分含量6.5%∶6.5%，檢測成分為氟唑磺隆、炔草酯及代謝物炔草酸。

1.5 標準曲線繪制

配制3種組分100μg／mL的標準溶液，分別稀釋為50.0、20.0、10.0、5.0、2.0、1.0μg／mL，按1.4色譜條件進樣分析。以質量濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線（圖2）。

2 結果與分析

2.1 線性范圍及檢出限

分析結果表明，在質量濃度1.0～50.0μg／mL范圍內(nèi)，峰面積與質量濃度呈線性關系，回歸方程分別為Y＝12162X＋6034.80，r＝0.9995（氟唑磺隆）；Y＝13637X-368.74，r＝1.0000（炔草酯）；Y＝14868X-274.65，r＝1.0000（炔草酸）。該方法檢出限為0.01 ng。最低檢測濃度：氟唑磺隆為0.01 mg／kg；炔草酯、炔草酸均為0.02 mg／kg。

2.2 回收率及精密度

分別在小麥植株和土壤空白樣品中加入0.01、0.20、1.00 mg／kg的氟唑磺隆標樣和0.02、0.20、1.00 mg／kg的炔草酯、炔草酸標樣。小麥植株中氟唑磺隆平均回收率為95.5%～104.9%，相對標準偏差為2.1% ～5.5%；炔草酯平均回收率為93.5%～96.0%，相對標準偏差為1.1%～4.8%；炔草酸平均回收率為87.4%～97.4%，相對標準偏差為2.2%～5.2%。土壤中氟唑磺隆平均回收率為93.0%～98.6%，相對標準偏差為2.7%～4.3%；炔草酯平均回收率為85.8%～101.0%，相對標準偏差為0.9% ～1.0%；炔草酸平均回收率為87.5% ～97.4%，相對標準偏差為0.3%～4.1%（表1）。均符合農(nóng)藥殘留試驗準則中對殘留檢測方法要求。由代表圖譜（圖3）可知，目標峰附件無其他雜峰，前處理效果較好，可保證結果的準確性。

表1 小麥植株和土壤中氟唑磺隆和炔草酯、炔草酸的回收率

2.3 降解動力學特征

農(nóng)藥在大田環(huán)境下的降解是一個復雜的過程，通常采用一級動力學方程描述其降解規(guī)律，以半衰期T1／2表示農(nóng)藥在土壤和植物體中的降解程度。采用指數(shù)函數(shù)模型c＝c0e-kT（c0，k為待估參數(shù)），運用回歸分析統(tǒng)計方法，建立殘留量預測模型。以施藥后的時間為橫坐標，以殘留量為縱坐標繪制指數(shù)曲線。炔草酸結果均以炔草酯計。

氟唑磺隆在兩地植株中的原始沉積量分別為0.45、3.19 mg／kg，施藥后5 d降解率達到70%，14 d時達到90%，21 d時殘留量未檢出，半衰期分別為2.5、2.9 d。兩地降解速率相差不大，河南地區(qū)原始沉積量稍高于山東地區(qū)（表2，圖4）。

氟唑磺隆在兩地土壤中的原始沉積量分別為1.56、1.78 mg／kg，施藥后3 d降解率超過60%，7 d均超過80%，14 d時達到90%，21 d時殘留量未檢出，半衰期分別為4.4、2.9 d（表2，圖4）。

炔草酯在兩地植株中的原始沉積量分別為0.44、3.65 mg／kg，施藥后5 d降解率達到60%，14 d時達到90%，21 d時殘留量未檢出，半衰期分別為3.4、3.0 d（表2，圖5）。受多種因素影響，河南原始沉積量較大。

炔草酯在兩地土壤中的原始沉積量均為1.58 mg／kg，施藥后7 d降解率達到60%，14 d時達到90%，半衰期分別為5.0、3.4 d（表2，圖5）。由于天氣和土壤類型不同，河南地區(qū)降解速率較快。

試驗結果顯示，回歸方程相關系數(shù)（r）均大于0.9900（表2），屬顯著線性相關，較準確地模擬了農(nóng)藥降解過程。該模型預測結果與試驗數(shù)據(jù)較吻合。

表2 氟唑磺隆、炔草酯在植株和土壤中的降解動力學方程及其相關參數(shù)

3 討論與結論

中國規(guī)定炔草酯和炔草酸在小麥中的最大殘留限量（MRL）值為0.1 mg／kg［21］，日本規(guī)定小麥中炔草酯MRL為0.08 mg／kg。Roy等［10］采用液相色譜法測定炔草酯和炔草酸，檢出限為0.25 mg／kg，顯然已不能滿足目前的要求。

馬新生等［8］分別研究了麥田和室內(nèi)土壤中炔草酯的殘留降解動態(tài)，結果表明，炔草酯在室內(nèi)土壤中的半衰期（2.5 d）小于田間試驗的半衰期（6.3 d）。Roy等［10］報道了炔草酯在土壤中的半衰期為3.4 d。

本研究分析了炔草酯和氟唑磺隆在植株和土壤中的降解動態(tài)，選擇了兩個不同氣候區(qū)，分別進行了大田試驗。結果表明，氟唑磺隆在植株和土壤中的半衰期為2.5～4.4 d，炔草酯在植株和土壤中的半衰期為3.0～5.0 d。氟唑磺隆和炔草酯在山東、河南兩試驗地的小麥和土壤中半衰期均為10 d以內(nèi)，屬易降解農(nóng)藥。地域降解差異不大，施藥14 d后，降解率均達到90%以上。

在小麥植株、土壤中的檢出限氟唑磺隆為0.01 mg／kg，炔草酯為0.02 mg／kg。方法檢測精密度、準確度和靈敏度均符合農(nóng)藥殘留標準要求。本研究結果可為小麥中氟唑磺隆和炔草酯最大殘留限量值（MRL）的制定提供參考。