苯唑氟草酮在不同土壤中的移动性_韩宏博.pdf

农 药AGROCHEMICALS韩宏博,汪庆屹,程志加,等.苯唑氟草酮在不同土壤中的移动性J.农药,2023,62(7):499-503.doi:10.16820/j.nyzz.2023.2083收稿日期：2023-02-19，修返日期：2023-04-01基金项目：农业部行业标准制双炔酰菌胺胺在人参中的残留限量标准(14202008)项目资助作者简介：韩宏博(1998)，男，研究生，从事农药残留分析与环境毒理研究。E-mail：。苯唑氟草酮在不同土壤中的移动性韩宏博，汪庆屹，程志加，李万金，郑晓东，张雪峰，刘涵菊，李佳欣，侯志广，逯忠斌(吉林农业大学 植物保护学院，长春 130118)摘要：目的建立并验证基于HPLC-MS/MS测定不同土壤样品中苯唑氟草酮的分析方法，利用薄层层析法研究苯唑氟草酮在5种土壤上的移动特性。方法土壤样品经乙腈和0.2甲酸水混合溶液提取，无水MgSO4和N-丙基乙二胺吸附剂净化，经HPLC-MS/MS测定。结果苯唑氟草酮在5种土壤薄层层析板中主要分布在3060 mm处，通过Rf判断均为不易移动性农药。结论试验所建立的分析方法具有良好的准确度和精密度，适用于检测土壤中苯唑氟草酮含量，并且在正常条件下，苯唑氟草酮通过移动作用进入地下水从而造成污染的风险比较低。关键词：苯唑氟草酮；移动性；薄层层析法；HPLC-MS/MS中图分类号：TQ450.2文献标志码：A文章编号：1006-0413(2023)07-0499-05Movement characteristics of fenpyrazone in different soilsHAN Hongbo,WANG Qingyi,CHENG Zhijia,LI Wanjin,ZHENG Xiaodong,ZHANG Xuefeng,LIU Hanju,LI Jiaxin,HOU Zhiguang,LU Zhongbin(College of Plant Protection,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China)Abstract:Aims This study aims to establish and optimize the method for the determination of fenpyrazone residue indifferent soil samples by HPLC-MS/MS,and to study the movement characteristics of fenpyrazone in 5 kinds of soil bythin-layer chromatography.Methods Soil samples were extracted with mixture of acetonitrile and water containing0.2%formic acid,purified with anhydrous magnesium sulfate and N-propyl ethylenediamine adsorbent,and determinedby HPLC-MS/MS.ResultsInthe5soilthinlayerchromatographyplates,fenpyrazonewasmainlydistributedat30-60mm,and all of them indicated that fenpyrazone were not easily mobile pesticide according to Rf.Conclusions Theanalytical method established in the experiment has good accuracy and precision,and is suitable for detecting thecontent of fenpyrazone in soil.Under normal conditions,the risk of pollution caused by the movement of fenpyrazoneinto groundwater is relatively low.Key words:fenpyrazone;transfer;thin-layer chromatography;HPLC-MS/MS农药施用即进入生态环境中，从空气、土壤、水源等不同的方面对环境产生影响1。农药在施用时就会喷洒在土壤表面，除了会对土壤浅层生物产生影响外2，还可能通过淋溶作用进入地下水并造成污染，最终通过生物富集到人体内，对人类的健康产生影响3-4。农药在土壤中的移动性是评价地下水安全指标的重要影响因素，移动性不但受农药本身性质的影响，也跟土壤环境息息相关5-6。农药在土壤环境中的残留受其移动性直接影响，移动性弱则会残留在表层土壤中，对周遭环境以及地下水的污染风险降低，移动性强则容易扩散流失，造成大范围的污染7。苯唑氟草酮(fenpyrazone，授权公告号CN105503728B，CAS号1992017-55-6)是由山东青岛清原化合物有限公司研发的新型吡唑酮类内吸传导型除草剂。苯唑氟草酮属于HPPD(对羟苯基丙酮酸双氧化酶)抑制剂，通过抑制HPPD的活性，影响类胡萝卜素的生物合成，引起植物组织白化，破坏植物体正常的光合作用，从而导致植株死亡8。目前苯唑氟草酮在我国仅在玉米上进行了登记，作为新研发农药，苯唑氟草酮具有广阔的发展空间和良好的应用前景，而对于苯唑氟草酮的研究主要见于玉米田上的除草活性以及安全性方面9，并未涉及苯唑氟草酮的环境行为。因此，本文对苯唑氟草酮在不同土壤中的移动性进行模拟试验，通过试验结果对苯唑氟草酮对地下水的安全性进行评估。本试验建立并优化土壤中苯唑氟草酮的检测方法，在实验室用土壤薄层层析板模拟土壤环境，比较了5种不同土壤中苯唑氟草酮的移动性，为说明苯唑氟草酮在土壤中的环境行为以及预防其复合性污染第62卷第7期2023年7月Vol.62,No.7Jul.2023农 药 AGROCHEMICALS第卷62提供数据支持10。1材料与方法1.1试剂仪器Agilent 1260-6470高效液相色谱-串联质谱仪(美国Agilent公司)；金坛市医疗仪器厂水浴恒温振荡器：SHZ88(金坛市医疗仪器厂)；分析天平：LE204E型(上海梅特勒-托利多仪器有限公司)；百分之一天平：JJ500型；离心机：YXJ-A型；超声波清洗器：KQ-500型(昆山市超声仪器有限公司)；旋转真空蒸发器：RV 10旋转蒸发仪(德国IKA集团)。94.00%苯唑氟草酮标准品，山东青岛清原化合物有限公司。色谱纯：甲醇、乙腈和乙酸铵；分析纯：甲酸、丙酮、乙酸乙酯、N-丙基乙二胺吸附剂(PSA)、十八烷基硅烷吸附剂(C18)、石墨化碳黑(GCB)、氯化钠和无水MgSO4。1.2供试土壤试验所用土壤均购自中国农业科学院植物保护研究所，供试土壤的理化性质均由该单位提供，具体理化性质见表1。表1土壤的基本理化性质土壤类型pH有机质含量/(g kg-1)阳离子交换量/(cmol(+)kg-1)机械组成采样地点黏粒粉粒沙粒红壤土4.558.319.344.334.221.5湖南省长沙市黑土7.4433.427.439.341.719.2吉林省长春市褐土6.4313.314.520.746.832.5河北省唐山市水稻土6.1237.817.229.367.53.3浙江省绍兴市潮土8.5617.219.740.445.214.6河北省廊坊市1.3色谱条件色谱柱：Angilent InfinityLab Poroshell 120 EC-C18100 mm3 mm1.9 m；流动相A为水(0.1甲酸+5 mmoL乙酸铵)，B为乙腈；流速：0.3 mL/min；梯度洗脱程序：02 min，60%A；23.5 min，30%A并持续1.5 min；3.54.5 min，10%A并持续1.5 min；4.510 min，30%A并持续5.5 min；1015 min，60%A持续5 min；柱温：30；进样量：5 L。1.4质谱条件电离源模式：电喷雾离子化；离子化方式：正离子模式(ESI+)；扫描方式：多反应监测(MRM)；雾化气：氮气；毛细管电压：3500 V；干燥气温度：300；干燥气流速：7 L/min；其余参数见表2。1.5标准溶液的配制分析天平称取苯唑氟草酮标准品0.0106 g，用乙腈配制成1000 mg/L质量浓度的标准母液，在4 条件下存储。用乙腈和土壤空白基质提取溶液将其稀释成0.001、0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1 mg/L质 量 浓度的系列标准溶液和基质匹配标准溶液，在上文色谱条件下检测，以质量浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，拟合标准曲线。1.6样品制备1.6.1土壤处理将5种土壤样品分别去除植物碎片、岩石颗粒等杂物后，风干研磨，过0.25 mm筛，置于干燥避光处保存。1.6.2土壤薄层层析板制备试验参照 化学农药环境安全评价试验准则 第5部分：土壤淋溶试验11，分别称取10 g红壤土、黑土、褐土、水稻土和潮土，加入7.5 mL去离子水，将土壤搅拌为泥浆。把5种土的泥浆均匀涂在玻璃板上，然后将玻璃板置于避光处阴干。于制备的土壤薄层层析板下部中心点样(1000 mg/L苯唑氟草酮溶液)10 L，待乙腈挥发后，将土壤薄板放在装有蒸馏水的层析槽(水面高为0.5 cm)上展开，待展开剂到达土壤薄板尾部1 cm处后，取出5种土壤薄板，仍置于避光处阴干，后将每块土壤薄板分别分成6段，测定各段土壤中苯唑氟草酮的含量，每种土壤设置3次重复。1.6.3样品提取将分段后5种土壤样品分别放入250 mL具塞三角瓶，加入40 mL乙腈和10 mL蒸馏水(含0.2%甲酸)，放入恒温水浴中振荡1 h，后经过布氏漏斗减压抽滤，将滤液收集在底部装有67 g NaCl的100 mL具塞量筒中，左右振摇量筒150次，静置1 min待有机相和水相分层，重复振摇100次，静置1 h，在乙腈相和水相充分分离后即可进行净化步骤。1.6.4样品净化使用移液枪吸取上清液2.5 mL于装有10 mg PSA和100 mg无水MgSO4的5 mL离心管中左右振摇1 min，涡旋化合物保留时间/min母离子子离子源内碎裂电压/V碰撞能/eV苯唑氟草酮6.026563.2231.210025563.2123.3*10045表2苯唑氟草酮的串联质谱测定参数注：*标为定量离子。500第7期韩宏博，等：苯唑氟草酮在不同土壤中的移动性30 s，使提取液和净化剂充分混匀，然后离心5 min，取上清液过滤膜，上机检测。1.7添加回收试验准确称取5种空白土壤样品(红壤土、黑土、褐土、水稻土和潮土)10.0 g，以0.01、0.10、0.5 mg/kg质量分数的3个添加水平，各水平5次重复，测定苯唑氟草酮在不同土壤中的添加回收率，计算相对标准偏差。1.8数据处理通过各段土壤中苯唑氟草酮的含量计算Rf值：Rf=ZiMiZwMi式中：Zi为第i段土壤距离层析点的距离(cm)，Zw为展开剂的移动距离(cm)，本试验中为18 cm，Mi为第i段土壤中的苯唑氟草酮含量。2结果与讨论2.1色谱条件的优化试验对比了4种不同流动相水相(a.乙腈-纯水、b.乙腈-0.1%甲酸水、c.乙腈-5 mmol/L的乙酸铵水溶液和d.乙腈-0.1%甲酸+5 mmol/L乙酸铵水溶液)，试验结果见图1。c和d响应值无显著差别，但加入甲酸可以降低pH，增加目标化合物的离子化率，提高响应值12-13。a和b响应值较低，所以选择d.乙腈-0.1%甲酸+5mmol/L乙酸铵水溶液作为水相。2.2提取剂的优化2.2.1提取剂有机相的优化试验选用4种有机溶剂(乙腈、丙酮、乙酸乙酯和甲醇)混合纯净水(10 mL)对土壤中的苯唑氟草酮进行提取，比较提取结果，如图2所示，苯唑氟草酮在4种试剂中平均回收率分别为97.1%、17.5%、93.8%、83.1%。乙腈作为有机相时，回收率最高，而且盐析也可以将部分水溶性较好的杂质从乙腈中分离14，丙酮作提取剂时回收率不符合残留分析试验标准15；乙酸乙酯和甲醇做提取剂时，回收率达到标准但低于乙腈，因此选择乙腈混合纯净水(10 mL)作为提取剂。2.2.2提取剂水相中甲酸含量的优化试验比较了使用乙腈混合0.1%、0.2%、0.3%甲酸水溶液作为提取剂对红壤土、黑土、褐土、水稻土和潮土中苯唑氟草酮添加回收率的影响，结果见图3。图1不同流动相对响应值的影响图2不同提取剂对土壤添加回收率的影响图3提取剂中甲酸含量对土壤添加回收率的影响501农 药 AGROCHEMICALS第卷623种条件下的平均回收率分别为92.6%、100.8%以及97.1%，乙腈混合0.2%甲酸水溶液做提取剂时回收率最高，5种土壤的平均添加回收率分别为101.2%、101.2%、100.7%、100.6%和100.2%，所以选择乙腈和0.2%甲酸水混合溶液作为提取剂。2.2.3提取溶剂用量的优化试验比对了20、40、60、80 mL 4种提取剂有机相中乙腈的体积对苯唑氟草酮回收率的影响，结果表明：当提取剂采用不同体积的乙腈作为有机相时，苯唑氟草酮的回收率分别为142%、95.2%、105%、109.7%，使用20 mL时，回收率不满足残留分析试验标准，当乙腈用量为40、60、80 mL时，回收率皆满足要求，为了减少有机溶剂对人体的伤害以及节省材料，选择40 mL乙腈作为提取剂中的有机相。2.3净化剂的优化QuEChERS法在2002年由Lehotay等16-17首次提出，在2003年发表详细的方法，分为提取和净化2个部分，净化步骤是将净化剂与样品提取液充分混合，利用基质分散固相萃取原理去除分析干扰物质，离心后取上层清液用于分析18。PSA和GCB可以去除有机酸，糖类以及色素等干扰物质；C18对去除非极性有机物能力较强，常用于脂类的去除；无水MgSO4用于吸附样品中多余的水分19。GCB对含苯环官能团的化合物有较强的吸附作用20，所以选用C18和PSA结合无水MgSO4对土壤提取液进行净化，使用不同质量的C18以及PSA(10、30、50、100、200 mg)进行添加回收试验。由图4可知：PSA和C18质量大于50mg时就会对苯唑氟草酮产生吸附，PSA用量为10 mg时回收率最好，所以选择10 mg PSA组合100 mg无水MgSO4作为净化剂。2.4线性关系如表3结果显示：在0.0011.0 mg/L质量浓度范围内苯唑氟草酮的质量浓度和峰面积呈良好的线性关系。2.5方法的准确度和精密度在上述的试验步骤以及色谱条件下，进行苯唑氟草酮在红壤土、黑土、褐土、水稻土和潮土5种土壤中不同水平的添加回收试验(0.01、0.1、0.5 mg/kg的质量分数)，结果见表4。2.6苯唑氟草酮在5种土壤中的移动性通过薄层层析法模拟试验研究苯唑氟草酮在红壤土、黑土、褐土、水稻土和潮土中的移动特性，苯唑氟草酮在土壤薄层层析板的分布见图5。图4不同净化剂对土壤添加回收率的影响基质线性关系(y=)R2乙腈1.3107x-69 0920.9990红壤土7.7106x+12 6570.9989黑土7.8106x-35 6950.9997褐土7.8106x-31 5510.9998水稻土7.9106x-28 7020.9998潮土8.3107x-30 4520.9997表3苯唑氟草酮在不同基质中的线性方程土壤类型添加质量分数/(mg kg-1)平均回收率/%RSD/%红壤土0.0189.19.50.196.31.20.5100.53.2黑土0.0198.16.60.199.32.20.599.60.5褐土0.0195.10.80.196.22.60.596.72.1水稻土0.0189.04.20.198.30.40.5100.76.6潮土0.0199.06.20.199.05.20.591.71.5表4苯唑氟草酮在土壤中的添加回收率及相对标准偏差(n=5)图5苯唑氟草酮在土壤薄层层析的分布502第7期结果表明：苯唑氟草酮在土壤薄板中主要停留在3060 mm处，计算出的Rf值见表5，根据 化学农药环境安全评价试验准则(见表6)，得出在本试验的条件下，苯唑氟草酮在红壤土、黑土、褐土、水稻土和潮土中均属于不易移动农药。3结论试验基于QuEChERS法，建立了5种土壤中苯唑氟草酮的分析检测方法。优化了提取剂、净化剂和流动相等条件。该方法操作简单、方便、快速，可用于检测土壤中的苯唑氟草酮。试验通过薄层层析法，模拟土壤环境研究苯唑氟草酮在红壤土、黑土、褐土、水稻土和潮土中的移动性，通过Rf值判断苯唑氟草酮在以上5种土壤中均属于不易移动农药，通过移动作用进入地下水导致污染的概率较低。参考文献：1张瑾,闫书军.农药在土壤中淋溶迁移影响因素研究进展J.安徽建筑工业学院学报,2008,16(4):38-45.2ZHANG Peng,REN Chao,SUN Hongwen,et al.Sorption,desorptionand degradation of neonicotinoids in four agricultural soils and theireffect on soil microorganismsJ.Science of the Total Environment,2018,615(15):59-69.3李菊颖,严伟强,何健,等.戊唑醇在环境中的降解迁移和生物富集性研究J.生态毒理学报,2017,4(12):310-318.4BOIVIN A,CHERRIER R,PERRIN-GANIER C,et al.Time effecton bentazone sorption and degradation in soilJ.Pest ManagementScience,2004,60(8):809-814.5李璇,冯岩,王娇,等.氨唑酮在土壤中的降解、吸附与淋溶特性J.农药,2017,56(10):757-759,774.6吴文铸,何健,李菊颖,等.除草定在土壤中的降解和迁动特性研究J.生态毒理学报,2017,12(3):705-709.7胥亚庆,陈文,林泳茵,等.吡虫啉在七种土壤中的吸附-解吸及迁移特性研究J.西华师范大学学报(自然科学版),2020,41(2):190-199.8赵李霞,叶非.HPPD抑制剂的机理与应用进展J.植物保护,2008,30(5):12-16.9黄义召.苯唑氟草酮除草活性及对玉米安全性研究(硕士论文)D.泰安:山东农业大学,2018.10 程冰峰,杨倩文,束兆林,等.异菌脲在土壤中的降解和移动性研究J.生态毒理学报,2019,14(6):304-310.11 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 31270.52014.化学农药 环境安全评价试验准则 第5部分:土壤淋溶试验S.北京:中国标准出版社,2014.12 李捷,杨方,卢声宇,等.超高效液相色谱-电喷雾串联质谱法测定茶叶中敌草快和百草枯残留J.分析试验室,2014(5):537-541.13 李启,雷永良,宋瑞强,等.超高效液相色谱串联三重四极杆质谱法快速测定生活饮用水中百草枯J.中国卫生检验杂志,2016,26(14):1995-1999.14 孙晓伟,陆铭,朱宗利,等.硝磺草酮在马铃薯中的残留分析J.农药,2021,60(6):428-431,445.15 中华人民共和国农业部.农作物中农药残留试验准则:NY/T7882018S.北京:中国农业出版社,2018.16 MICHELANGELO A,LEHOTAY S J,TAJNBAHER DARINKA,et al.Fast and easy multiresidue method employing acetonitrileextraction/partitioning and“dispersive solid-phase extraction”for thedetermination of pesticide residues in produceJ.Journal of AoacInternational,2003,86(2):412-431.17 LEHOTAY S J,KOK A D,HIEMSTRA M,et al.Validation of afast and easy method for the determination of residues from 229pesticidesinfruitsandvegetablesusinggasandliquidchromatography and mass spectrometric detectionJ.Journal of AoacInternational,2005,88(2):595-614.18 于辉.农产品中农药残留检测前处理技术研究进展J.淮阴工学院学报,2020,29(3):66-70.19 陈秋华,张天闻,傅红,等.超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法快速筛查水产品中16种激素残留J.食品科学,2018,39(20):337-343.20 岳晓静.HPLC-MS/MS检测血浆百草枯浓度的方法建立与临床应用(硕士论文)D.新乡:新乡医学院,2016.责任编辑：李新韩宏博，等：苯唑氟草酮在不同土壤中的移动性编号分段距离/mm检测值/(mg kg-1)红壤土黑土褐土水稻土潮土10300.13620.10320.15120.19940.0969230600.11220.11900.12990.07810.0399360900.00220.01740.04180.00630.00354901200.00030.00780.00120.00200.000551201500.00010.00850.00030.00180.001761501800.00010.00660.00020.00100.0005Rf0.160.190.170.100.11表5苯唑氟草酮在各段土壤中的检测值等级Rf移动性0.90Rf1.00极易移动性0.65Rf0.90可移动0.35Rf0.65中等移动性0.10Rf0.35不易移动Rf0.10不移动表6农药移动等级划分503