倍硫磷在新疆哈密瓜中的殘留檢測及其在土壤中的降解行為研究

步巖剛，錢宗耀

（1.新疆維吾爾自治區昌吉回族自治州農產品檢驗檢測中心，新疆昌吉 831100；2.滁州學院生物與食品工程學院，安徽滁州 239000）

殺蟲劑在農業生產中應用廣泛，而其在環境、食品等方面造成的污染也日益嚴重[1]。倍硫磷是一種有機磷類農藥，具有觸殺和胃毒作用，主要用于小麥、大豆、蔬菜等作物害蟲的殺滅[2]。倍硫磷可以通過生物轉化產生5種代謝產物，分別是倍硫磷砜、倍硫磷亞砜、倍氧磷、倍氧磷砜和倍氧磷亞砜。倍硫磷是一種神經毒劑，可在人體和動物體內蓄積，由倍硫磷及其衍生物毒性導致的死亡率比其他類別的殺蟲劑更高[3]。我國允許使用倍硫磷，但對其在食品中的最大殘留限量要求相對嚴格。因此，有必要分析倍硫磷及其代謝物在各種樣品中的殘留量。

作為哈密瓜的主產區之一，新疆地處干旱地區，氣候特征表現為晝夜溫差大，種植的哈密瓜色澤鮮艷美觀，氣味芳香，口感香甜[4]。在種植過程中，會使用不同種類的藥劑對哈密瓜病蟲害進行防治。GB 2763—2021《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》將瓜果蔬菜中的倍硫磷及其主要代謝產物倍硫磷砜的最大殘留限量（MRL）設置為0.05 mg/kg，因此在對其殘留量進行檢測時所采用的方法定量限應小于其最大殘留限量值。研究表明，農作物和果樹在種植過程中施用的農藥，只有少部分達到預期的病蟲害防治目標，其余部分農藥會通過滲透作用進入農作物體內，部分農藥會附著在農作物和農田土壤，通過降雨和地表徑流等途徑轉移到環境水體中，造成生態系統污染。農藥的降解規律與其在環境中的殘留量密切相關，殘留量也是影響農藥在環境中歸趨的重要指標。因此，綜合評價農藥在不同環境樣品中的殘留、遷移、轉化和降解規律，有利于評估相關地區的環境風險水平[5]。

目前，針對不同類型樣品中倍硫磷和倍硫磷砜殘留量的檢測方法主要有氣相色譜法[6-9]、氣-質聯用法和液-質聯用法[10-15]。本文選取新疆特色瓜果品種——哈密瓜為研究對象，使用氣-質聯用儀檢測并分析哈密瓜樣品及其產地環境樣品（土壤和水）中倍硫磷及其代謝產物倍硫磷砜的殘留量，同時對倍硫磷在土壤中的降解規律進行研究，旨在控制哈密瓜種植過程中農藥施用后的殘留水平，同時也為實現新疆特色瓜果的安全生產，以及農藥在不同樣品中的含量、分布、轉移以及降解程度的研究提供一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器與材料

氣相色譜-質譜儀7890A-5977C，Agilent公司；均質機T18，IKA公司；離心機LXJ-IIB，上海安亭公司；固相萃取裝置Visiprep DL SPE，Supelco公司；旋轉蒸發儀SB-1100，EYELA公司；萬分之一分析天平CP213，OHAUS公司；氮吹儀MD200，寧波新藝公司。乙腈、丙酮、甲苯，4 L農殘級，Merck公司；石墨化炭黑氨基柱GCB-NH2（600 mg/5 mL）、親水親脂平衡柱HLB（600 mg/5 mL），Waters公司；倍硫磷和倍硫磷砜標準品（1 000 mg/L），Sigma-Aldrich公司；其余試劑均為市售分析純。

在新疆地區選擇5個哈密瓜種植基地為試驗點，采集哈密瓜樣品、土壤樣品及灌溉水樣品。

1.2 標準溶液的配制

標準溶液（20.0 mg/L，丙酮配制）于-20℃避光儲存，試驗前使用丙酮稀釋到試驗所需的工作曲線濃度。

1.3 樣品的采集與處理

哈密瓜樣品：從種植基地采摘成熟的哈密瓜，每個試驗點隨機采集5個樣品。

土壤樣品：各試驗點隨機采集5份表層土壤（0～20 cm）樣品，將土樣運回實驗室，剔除土壤中的石塊、根系等雜質，對土壤樣品進行24 h凍干處理，再將其研磨成粉末狀供分析。

水樣：采集各試驗點附近灌溉使用水，每個試驗點采集4 L，于-4℃低溫避光保存。

1.4 樣品的前處理

1.4.1 土壤樣品

稱取1.00 g土樣于錐形瓶中，加入10 mL乙腈溶液，超聲提取25 min，抽濾，濾液在40℃金屬浴條件下使用氮氣吹至近干，再加入丙酮定容至2.00 mL，過0.45 μm濾膜，待測定。

1.4.2 哈密瓜樣品

稱取25.0 g樣品放入燒杯中，加入50 mL乙腈，使用組織搗碎機高速勻漿2 min，過濾至具塞量筒中，加入10.0 g氯化鈉使濾液水相飽和，待靜置分層后，取上層液體10.0 mL于濃縮瓶中，旋轉蒸發濃縮至約5 mL，待凈化。使用石墨化炭黑氨基柱凈化提取液，加入5 mL乙腈＋甲苯（體積比3∶1）活化萃取柱后，立即轉移提取液至萃取柱中，收集洗脫液。再用10 mL乙腈＋甲苯淋洗萃取柱，最后將洗脫液蒸發濃縮至近干，用丙酮定容至2.0 mL，將液體過0.45 μm濾膜后待測定。

1.4.3 水樣

在HLB柱中依次加入5 mL乙腈、5 mL水，使HLB柱活化后將1 L水樣過柱富集，用6 mL乙腈洗脫，再用氮氣將洗脫液吹至近干，然后使用乙腈定容至2.0 mL，將液體過0.45 μm濾膜后待測定。

1.5 降解試驗

在采集的土壤中進行倍硫磷降解規律的研究。假設農藥在設定時間內的最高降解率在90%以上，結合該方法的檢測限，試驗設置倍硫磷初始質量分數為0.5 mg/kg。在250 mL錐形瓶中加入準確稱量的20.0 g土樣，每個處理3次重復，同時以不加農藥的土壤作為空白對照，保存在恒溫（20℃）光照箱中，定期補充水分至初始含水量（20%）。與此同時，選擇一組避光保存，以此對比光照對農藥降解的影響，測定加入農藥7、14、21、28、35 d后土壤中倍硫磷含量。

1.6 色譜和質譜儀器條件

色譜柱：HP-5MS（5% Phenyl-Methyl-Siloxane；30 m×0.25 mm，0.5 μm）；進樣量和進樣模式：1.00 μL，不分流進樣（高純氦氣含量≥99.999%，流速1.5 mL/min）；進樣口：250℃；柱溫箱程序升溫設定：100℃保持1 min，以10℃/min的速率升至280℃，保持15 min；離子源（EI模式，70eV）和傳輸線溫度分別為230℃和270℃；四級桿溫度為170℃；掃描方式為選擇離子掃描監測模式。

2 結果與討論

2.1 質譜條件優化

將倍硫磷和倍硫磷砜標樣溶液（2.0 mg/L）進樣分析，采用全離子掃描模式（m/z，50～450）分析目標化合物并確定保留時間及其質譜圖，選擇豐度較高的碎片離子進行定性和定量分析，相關參數見表1。

表1 倍硫磷和倍硫磷砜的質譜條件

2.2 方法學參數

在上述儀器條件下，對不同質量濃度（0.10、0.20、0.50、1.0、2.0 mg/L）的倍硫磷和倍硫磷砜標樣溶液進行分析，每個質量濃度的標樣溶液分析5次。在此范圍內，將進樣濃度設定為橫坐標，以定量離子的色譜峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，得到線性方程，其相關系數r2均大于0.999。由此可見，倍硫磷和倍硫磷砜在該質量濃度范圍內具有較好的線性關系，圖1為倍硫磷和倍硫磷砜標準工作曲線圖。

圖1 倍硫磷和倍硫磷砜標準曲線圖

在不含目標化合物的空白樣品（土壤和哈密瓜）中分別添加低、中、高3個濃度水平的倍硫磷和倍硫磷砜標準溶液（具體添加量見表2）進行添加回收試驗。按確定的提取和凈化步驟進行前處理，用GC-MS測定，每個添加樣品均測定6次，計算平均回收率。結果表明，倍硫磷和倍硫磷砜在土壤樣品中的平均回收率為82.3%～93.3%，在哈密瓜樣品中的平均回收率為83.2%～104.1%，相對標準偏差（RSD）為1.3%～7.9%。該方法的準確度和精密度均能滿足農藥殘留檢測標準要求[16-17]。在上述分析方法檢測條件下，將檢出限（LOD）以3倍信噪比（S/N）表征，將最低檢測濃度（LOQ）以10倍信噪比（S/N）表征，結果見表2。

表2 方法學參數

基質效應是影響定量分析準確性的一個重要因素，尤其是在有機磷農藥的檢測過程中[18]。一般來說，基質效應源于樣品中內源性物質（如色素和脂肪酸）去除不充分，雜質與有機磷農藥的共存會減弱或增強目標化合物的響應。與此同時，有機磷類農藥因其含有P=O或P=S基團，較易在氣相色譜儀進樣口內襯管的活性位點吸附，影響其最終的響應峰面積[19]。通過比較在純溶劑中制備的已知濃度標樣（S）和哈密瓜空白提取物中制備的工作標樣（M）的斜率，評估得到倍硫磷和倍硫磷砜的基質效應［（M-S）/S］分別為3.3%±0.24%和5.8%±0.15%，當基質效應在-10%～＋10%可被忽略不計[20]。

2.3 樣品測定

以往的研究側重于食品、農產品和水產品中有機磷類農藥的檢測，而本文的檢測方法則側重于特定農產品——哈密瓜中的倍硫磷及倍硫磷砜的殘留量，試驗結果見表3。在不同產地的灌溉水和哈密瓜樣品中未檢測到倍硫磷（低于檢出限），但在土壤樣品中檢測到少量的倍硫磷殘留。不同地區的土壤，農藥的殘留消解各不相同，其主要影響因素有農藥施用期間的環境因素如溫度、水分、土壤類型等[21]。由于倍硫磷的化學穩定性高、遷移率低，施用該類農藥在管理措施不當的情況下，其殘留可能會對農作物和環境產生不良的影響，因此需要根據實際的病蟲害情況，在合理的范圍內調整倍硫磷的施用量及頻次。本次試驗果實樣品和環境水樣中均未檢出倍硫磷農藥殘留，可見新疆地區種植的哈密瓜無健康風險。

表3 倍硫磷和倍硫磷砜在不同采樣點樣品中的殘留量（n=5）

2.4 倍硫磷降解規律

倍硫磷在土壤中的殘留量、降解率等隨時間變化規律見圖2。

圖2 倍硫磷在土壤中的降解規律

加入農藥后7、14、21、28和35 d，倍硫磷在土壤中的降解率分別為34.1%、48.9%、74.8%、88.7%和91.1%，而避光處理的降解率分別為17.7%、25.0%、40.8%、55.1%和70.6%。倍硫磷在土壤中的降解符合對數方程，在光照和避光條件下相關系數分別為0.974和0.966，說明實測值與方程模擬值擬合較好。相關文獻表明[5,22]，有機磷農藥在土壤中的降解速率明顯高于在純水體系中，其主要原因是農藥進入土壤后能夠被土壤有機質吸附或與土壤礦物質金屬離子絡合，進而加速催化農藥發生水解反應。本次試驗發現，避光處理的降解率明顯低于光照處理組，這也與有機磷農藥對光的敏感程度有關[22-23]。農藥分子在光照的作用下可以形成激發態，進一步加速農藥的降解速率，由此表明，光降解或許是倍硫磷在土壤環境中轉化的重要途徑之一。

3 結論

本文測定了不同樣品（哈密瓜、土壤和水樣）中倍硫磷和倍硫磷砜的殘留，通過方法學考察，得到的相關系數r2均大于0.999，表明倍硫磷和倍硫磷砜在0.1～2.0 mg/L范圍內有較好的線性關系。從不同樣品和加標回收率試驗結果看，平均回收率為82.3%～104.1%，相對標準偏差在1.3%～7.9%，計算得到倍硫磷和倍硫磷砜的檢出限滿足農藥殘留量檢測及定量準確性的要求。對不同產地的土壤、灌溉水和哈密瓜樣本進行了分析，結果發現僅土壤樣品中有少量倍硫磷殘留；對倍硫磷在土壤中的降解行為研究發現，35 d后90%以上的倍硫磷降解。本文建立的測定方法操作簡單高效，可為農業發展、食品安全以及環境保護等方面提供具有參考性的分析依據，為合理施用農藥提供準確的科學依據。