王鑫宏，侯志廣，趙曉峰，逯忠斌

（吉林農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，吉林 長春 130118）

近年來，隨著人們對食品安全及環(huán)境問題關注度的逐漸提高，農(nóng)藥在環(huán)境及生物中的殘留問題也越來越引起人們的關注［1－3］.目前，世界各國已開始制定了各種農(nóng)藥在作物中的最大殘留限量標準，即MRL值（maximum residue limits），用以規(guī)范農(nóng)藥的應用，保障食品安全.同時，農(nóng)藥在環(huán)境中的殘留也會影響食品安全以及后茬作物的生長.

撲草凈（prometryn）是選擇性內(nèi)吸傳導型三氮苯類除草劑，殺草譜廣，主要用于防除與小麥、棉花、水稻、蔬菜等作物伴生的一年生禾本科雜草及闊葉雜草.中國作為水稻的主要生產(chǎn)國家［4］，稻田中應用的農(nóng)藥在環(huán)境中的消解規(guī)律以及最終殘留問題顯得尤為重要.目前，有關撲草凈的研究多集中于撲草凈的分析測定方法、在土壤中的吸附解吸規(guī)律以及生物降解等方面［5－7］，如Sergio等通過計算撲草凈等三嗪類除草劑的拉曼光譜范圍發(fā)現(xiàn)此類除草劑主要在芳環(huán)上N原子處發(fā)生反應［8］；Evgenidou等則研究了水相中撲草凈在紫外光下的降解特性［9］.國內(nèi)對于撲草凈的研究特別是其消解動態(tài)和最終殘留問題尚未見報道，我國也尚未制定撲草凈的MRL值.針對上述問題，本文研究了撲草凈在水稻田（田水和土壤）及水稻體內(nèi)的殘留變化趨勢并對其最終殘留量進行了分析，研究結果可為評價撲草凈的環(huán)境安全性和制定撲草凈在水稻中的MRL值等方面提供科學的依據(jù).

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A－5975CMSD氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀，DS－1型組織搗碎機，SHZ－88型恒溫水浴振蕩機，F(xiàn)W－100型谷物粉碎機，KQ－250DE型超聲波清洗器，BUCHI R－200型旋轉真空蒸發(fā)器；分液漏斗、具塞量筒等各種玻璃器皿.

撲草凈標準品（純度98.8%，Sigma公司出品）；乙腈、丙酮、正己烷、石油醚、無水硫酸鈉、弗羅里硅土、活性炭均為分析純；助濾劑為進口分裝.

1.2 田間試驗方法

選取吉林省長春市、黑龍江省海倫市、湖南省長沙市三地進行田間試驗，按照《農(nóng)藥殘留試驗準則》和《農(nóng)藥登記殘留田間試驗標準操作規(guī)程》設計試驗小區(qū)［10－11］.每個小區(qū)面積設定為30m2，試驗設3個處理，即25%撲草凈（WP）2.250kg／hm2（推薦田間施用劑量）、25%撲草凈（WP）3.375kg／hm2（1.5倍推薦劑量）和空白對照，每個處理3次重復.各小區(qū)之間設定1m寬的保護行，施藥方法為拌細土撒施.

在水稻分蘗期進行消解動態(tài)試驗，采取3.375kg／hm2的25%撲草凈（WP）作為施藥劑量，均勻撒施在保留3～5cm水層的水稻田.施藥后2h按0，1，3，5，7，14，20，30，40，60d及收獲期在每個小區(qū)取5個樣點采集稻田土壤、水和水稻植株樣品，混勻后四分法取樣.各樣品采集后均貯存于－20℃冰箱中待測.

最終殘留試驗采用2.250kg／hm2（推薦劑量）和3.375kg／hm2（1.5倍推薦劑量）兩個處理，在水稻收獲期分別采集土壤、水稻植株和籽粒樣品，施藥方式和樣品采集方法同消解動態(tài)試驗，其中籽粒樣品采集量為500g.

1.3 分析方法

稱取一定量的樣品（土壤50g，水稻植株、糙米和稻殼均為20g且需粉碎或搗碎）置于具塞三角瓶內(nèi)，加蒸餾水20mL和乙腈80mL振蕩提?。ㄖ仓陿悠穬H加100mL乙腈），提取時間為60min，在鋪有助濾劑的布氏漏斗中減壓抽濾，收集濾液轉移到裝有6g NaCl的具塞量筒中，振蕩后靜置，使水相和乙腈相充分分層.量取田水50mL，轉入分液漏斗.

土壤、植株、糙米及稻殼樣品分析：吸取上層清液40mL（植株50mL），于40℃下旋轉蒸發(fā)至近干，用2mL正己烷定容待凈化.用V石油醚／V丙酮＝9∶1的混合溶液60mL淋洗層析柱，收集全部淋洗液，在旋轉蒸發(fā)器上（40℃）減壓濃縮至干，土壤用正己烷定容至5mL，其余定容至2mL，待測.

水樣分析：在水中加入10%NaCl溶液20mL，然后用三氯甲烷萃取3次，于40℃下旋轉蒸發(fā)至干，用5mL正己烷定容，待測.

色譜柱：HP－5MS彈性石英毛細管柱，30m×0.25mm×0.25μm；進樣口溫度：280℃；柱溫箱溫度：260℃.升溫程序為100℃保持1min，之后以25℃／min的速率升至180℃并保持10min，隨后仍以25℃／min的速率升至260℃并保持10min.載氣類型為He，載氣流速1.0mL／min，進樣量1μL.

質(zhì)譜條件：四極桿溫度150℃；離子源溫度230℃；選擇離子掃描（SIM）時以撲草凈的特征離子質(zhì)量數(shù)241.1，226.1，199.1，184.1組成離子組；開始分析時間3.75min；質(zhì)譜結束時間35.0min.

2 結果與討論

2.1 方法靈敏度、準確度和精密度

在上述設定條件下，測定了0.05，0.1，0.2，0.5，1.0μg／mL系列標準溶液，進樣量1μL，進樣濃度（X，μg／mL）與色譜峰面積Y線性相關，方程為Y＝75344 X－2958.3，相關系數(shù)為r＝0.9957.儀器最低檢出量（LOD）為1.5×10－11g，通過加標回收的方法測定的土壤、植株、糙米、稻殼和稻田水的最低檢出濃度（LOQ）為0.01mg／kg.

在0.01，0.05，0.5mg／kg三個濃度水平對土壤、稻田水、植株、糙米和稻殼中的撲草凈進行添加回收試驗，每個平行重復5次，結果見表1.從表1可以看出，在0.01～0.5mg／kg添加范圍內(nèi)，土壤中的平均回收率變化范圍為88.8%～101.5%，植株的平均回收率為78.3%～106.2%，稻田水的平均回收率為85.2%～103.6%，糙米的平均回收率為88.6%～102.6%，稻殼的平均回收率為92.2%～96.2%.精密度（以相對標準偏差RSD表示）范圍為2.6%～9.3%，符合農(nóng)藥殘留分析要求.

2.2 撲草凈的消解動態(tài)

撲草凈在土壤、植株及田水中的消解動態(tài)規(guī)律見圖1—3及表2.

由圖1可知，撲草凈在土壤中的原始沉積量分別為2.553mg／kg（吉林），1.250mg／kg（黑龍江）和1.599mg／kg（湖南）.施藥后第14天，吉林和黑龍江土壤中撲草凈的消解率均已超過85%，至第30天開始低于LOQ；而湖南土壤中的撲草凈至施藥后第40天消解率才達到86%，至第60天撲草凈含量低于LOQ.撲草凈在土壤中的消解半衰期（見表2）分別為4.9d（吉林），7.2d（黑龍江）和17.4d（湖南）.撲草凈在湖南土壤環(huán)境中的消解速率遠低于吉林和黑龍江.

表1 撲草凈的添加回收率（n＝5） %

圖1 撲草凈在稻田土壤中的消解動態(tài)

圖2 撲草凈在水稻植株中的消解動態(tài)

表2 撲草凈的消解規(guī)律

由圖2可知，撲草凈在植株中的原始沉積量分別為10.5mg／kg（吉林），1.54mg／kg（黑龍江）和9.4mg／kg（湖南）.從施藥后第5天開始，撲草凈的消解率均超過90%；至第20天，植株中撲草凈含量均低于LOQ.撲草凈在植株中的消解半衰期（見表2）分別為2.0，2.2，2.1d.三個試驗地區(qū)植株中撲草凈的消解速率均較快，且差異不明顯.

由圖3可知，撲草凈在稻田水中的原始沉積量分別為7.67mg／kg（吉林），1.58mg／kg（黑龍江）和1.43mg／kg（湖南）.在施藥后第7天，田水中撲草凈的含量已低于LOQ.撲草凈的消解半衰期（見表2）分別為1.9，0.7和0.9d.相對于土壤和植株，田水中的撲草凈消解速率最快，三個試驗區(qū)域的差異不明顯.

2.3 撲草凈降解的影響因素

撲草凈的降解速率與其自身的理化性質(zhì)、環(huán)境因素、氣候條件等密切相關，其中土壤性質(zhì)可能是導致其降解存在差異的主要原因.本試驗中，吉林省的土壤類型為草甸黑土，有機質(zhì)含量為2.8%；黑龍江省土壤類型為黑土，有機質(zhì)含量為3.5%；湖南省土壤類型為水稻土，有機質(zhì)含量為2.1%，土壤有機質(zhì)含量影響撲草凈的吸附和降解速率.楊煒春等研究了撲草凈在不同土壤中的吸附特性，結果表明土壤有機質(zhì)是影響撲草凈在土壤中吸附的主要因素，有機質(zhì)含量越高越有利于撲草凈在土壤中的吸附［6］.吉林和黑龍江的土壤類型同屬于黑土，有機質(zhì)含量明顯高于湖南的水稻土，在高有機質(zhì)含量的土壤中農(nóng)藥的降解速率往往高于有機質(zhì)含量低的土壤［12］，因此，有機質(zhì)含量低可能是湖南水稻土中撲草凈降解速率減緩的原因之一.另外，南北方氣候條件的差異也可能會影響撲草凈在土壤中的降解速率［13－14］.在植株和田水環(huán)境中，撲草凈的降解速率均較快，且三個區(qū)域的差別并不明顯，這表明在田水和植株中，撲草凈的降解受環(huán)境因素影響較小.

圖3 撲草凈在稻田水中的消解動態(tài)

2.4 最大殘留量分析

撲草凈的最終殘留檢測結果見表3.由表3可知，撲草凈在土壤、植株、糙米和稻殼中的含量均低于檢出限，這表明撲草凈在作物生長期內(nèi)能夠完全降解（特別是在水稻體內(nèi)，包括植株和籽粒），且不易在環(huán)境中富集.根據(jù)國家環(huán)?？偩帧痘瘜W農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則》以及POPs國際公約的相關劃分規(guī)定，依據(jù)農(nóng)藥的半衰期將農(nóng)藥降解性劃分為5個等級，劃分依據(jù)見表4.根據(jù)撲草凈的半衰期及劃分依據(jù)，由上述結果可知，在本試驗劑量范圍內(nèi)，撲草凈屬于環(huán)境友好型農(nóng)藥，在保證藥效的同時殘留量低，對環(huán)境和作物安全.

表3 撲草凈的最終殘留量

表4 農(nóng)藥降解性劃分等級

3 結論

本試驗采用的前處理及分析測定方法，具有良好的選擇性，靈敏度高，且能夠降低基質(zhì)的干擾并滿足撲草凈的殘留分析要求，可為撲草凈在不同環(huán)境介質(zhì)及作物中的殘留分析提供依據(jù)和參考.

吉林、黑龍江和湖南三地的試驗結果表明，撲草凈在稻田水和水稻植株中的降解速率較快，半衰期較短；在土壤中的降解速率較慢，半衰期長.在最終殘留結果中均未檢出撲草凈的存在，結果遠低于日本規(guī)定的撲草凈在水稻中的MRL值（0.05mg／kg），因此，在推薦劑量下施用撲草凈，不會對環(huán)境和作物形成污染和損害，可據(jù)此建立撲草凈在水稻中MRL標準限值.

［1］MA JIANYI，WANG SHUFENG，WANG PINWEI，et al.Toxicity assessment of 40herbicides to the green algaRaphidocelis subcapitata［J］.Ecotoxicol Environ Safe，2006，63：456－462.

［2］楊金川，胡德禹，張鈺萍，等.烯啶蟲胺在水稻和稻田環(huán)境中的殘留及消解動態(tài)［J］.農(nóng)藥學學報，2012，14（5）：521－526.

［3］鄒容，楊仁斌，傅強，等.惡草酮在水稻及其環(huán)境中的殘留分析方法［J］.農(nóng)藥，2013，52（5）：363－365.

［4］ZHANG XIAO，SHEN YAN，YU XIANGYANG，et al.Dissipation of chlorpyrifos and residue analysis in rice，soil and water under paddy field conditions［J］.Ecotoxicol Environ Safe，2012，78：276－280.

［5］ZHOU QINGXIANG，XIAO JUNPING，DING YUJIE.Sensitive determination of fungicides and prometryn in environmental water samples using multiwalled carbon nanotubes solid－phase extraction cartridge［J］.Analytica Chimica Acta，2007，602（2）：223－228.

［6］楊煒春，劉維屏，馬云，等.撲草凈和撲滅通在土壤中吸附及其與色譜熱力學函數(shù)的相關性［J］.土壤學報，2002，39（5）：693－698.

［7］周際海，孫向武，胡鋒，等.撲草凈降解菌的分離、篩選與鑒定及降解特性初步研究［J］.環(huán)境科學，2013，34（7）：2894－2898.

［8］SERGIO BONORA，ENRICO BENASSI，ASSIMO MARIS，et al.Raman and SERS study on atrazine，prometryn and simetryn triazine herbicides［J］.Journal of Molecular Structure，2013，1040：139－148.

［9］EVGENIDOU E，BIZANI E，CHRISTOPHORIDIS C，et al.Heterogeneous photocatalytic degradation of prometryn in aqueous solutions under UV－Vis irradiation［J］.2007，68（10）：1877－1882.

［10］中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準NY／T 788－2004.農(nóng)藥殘留試驗準則［S］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.

［11］農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所.農(nóng)藥登記殘留田間試驗標準操作規(guī)程［M］.北京：中國標準出版社，2007.

［12］石利利，單正軍，蔡道基.三唑磷農(nóng)藥在土壤中的降解與吸附特性研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2006，25（3）：733－736.

［13］KANRAR B，BHATTACHARYYA A.Photolysis of the herbicide bispyribac sodium in aqueous medium under the influence of UV and sunlight in presence or absence of sensitizers［J］.J EnvironSci Heal B，2009，44（8）：788－797.

［14］BHAGIRATH SINGH CHAUHAN.Crowfootgrass（Dactyloctenium aegyptium）germination and response to herbicides in the Philippines［J］.Weed Sci，2011，59（4）：512－516.