农药残留分析_中国农业大学_41页.pdf

1农药残留分析农药残留分析李重九中国农业大学农药残留问题农药残留分析技术农药是保证农业增产增收、提高人民生活水平的重要生产资料农药是保证农业增产增收、提高人民生活水平的重要生产资料农作物病虫害发生种类达农作物病虫害发生种类达1700多种。其中：病害多种。其中：病害720余种虫害余种虫害830余种杂草余种杂草100多种鼠害多种鼠害60余种发生较为严重的约余种发生较为严重的约100多种，年发生面积多种，年发生面积60亿亩次以上，如不进行防控，将给农业生产造成巨大的损失。亿亩次以上，如不进行防控，将给农业生产造成巨大的损失。农药残留和食品安全农药残留和食品安全2种植业、养殖业、食品工业快速发展 随着工业的发展，种植业和养殖业发生了重大变化 集约化、保护地反季节生产、打破了生态平衡，使病虫草害发生频率和危害程度加重为了提高生产效率，改善农副产品的商品性能.延长农产品儲存期，使用大量除草剂和各种生长调节剂农药总产量 我国农药总产量 1989年，突破了20万吨 1997年39.4万吨，2002年，85.31万吨 2003年，86.29万吨 2006年，129.6万吨02004006008001000120014000200400600800100012001400198919921995199820012004198919921995199820012004thousand tonsthousand tons32006年农药使用年农药使用农药使用量达农药使用量达 46万吨，万吨，农业防治面积达农业防治面积达 3.2 亿公顷亿公顷(次次)，同比增长，同比增长7%以上；以上；农业使用产品比例为：杀虫剂农业使用产品比例为：杀虫剂48；杀菌剂；杀菌剂17；除草剂；除草剂27；挽回农业直接经济挽回农业直接经济 损失损失800亿元以上亿元以上亚洲亚洲:25%澳洲澳洲北美北美:24%拉丁美洲拉丁美洲:17%欧洲欧洲:30%非洲非洲/中东中东:4%上升的市场稳定/下降的市场下降的市场2006年世界农药市场年世界农药市场4农药种类 杀虫剂、杀螨剂 杀菌剂 除草剂 植物生长调节剂 有机氯、有机磷、有机氮（氨基甲酸酯）拟除虫菊酯不溶于水正己烷中溶解性：8.5mg/ml(20)蒸汽压1.810-4mPa(20)热稳定（220 ）,在自然界和弱酸性条件下稳定，在河水中DT505d大鼠的经口毒性LD50：3200-7700mg/kg毒性级别：WHO 氯氰菊酯cypermethrin5涕灭威（aldicarb）铁灭克（Temik）水中溶解性：6g/L(25)，溶于大多数有机试剂 蒸汽压 13mPa(25)除强碱外，稳定 雌鼠的经口毒性LD50：0.84-0.93mg/kg毒性级别：WHOa代谢物：涕灭威亚砜（LD500.9mg/kg，33g/L）涕灭威砜（LD5025mg/kg ，8g/L）SNONHOSNONHOOOSNONHOO甲胺磷（methamidophos）:LD50:30mg/kg（鼠）；10-30mg/kg(兔)乙酰甲胺磷（acephate）LD50:866-945mg/kg（大 鼠）；361mg/kg(小鼠)6距施药后天数(d)甲胺磷 残留总量（C）mg/kg 甲胺磷 残留量（C1）mg/kg 乙酰甲胺磷代谢物甲胺磷残留量(C2)mg/kg C2/C 0 0.021 0.021 0.000 0 1 0.123 0.0129 0.110 0.895 3 0.159 0.0078 0.151 0.951 5 0.100 0.0047 0.095 0.953 7 0.042 0.0028 0.039 0.933 10 0.049 0.0013 0.048 0.973 14 0.006 ND 0.006 0.917 21 0.006 ND 0.006 1.000 28 0.002 ND 0.002 1.000 35 ND ND ND ND 乙烯利 水中溶解性：6g/L(25)，溶于大多数有机试剂 蒸汽压 13mPa(25)除强碱外，稳定 经口毒性LD50：3030mg/kg 经皮毒性LD50：1560mg/kg 7阿维菌素阿维菌素Streptomyces avermitilis产生的抗生素型杀虫杀螨剂。天然发酵产物共有八个组分，其中B1a的杀虫活性最强，LD50 10mg/kg黄曲霉毒素 不但具有细胞毒性、而且是致癌物质、食饵中黄曲霉毒素浓度为5 mg/kg时,大鼠RNA、DNA合成障碍，活性AFB1代谢物（AFB1-8，9-oxide）与鸟嘌呤的N7结合在靶细胞中生成加合物导致GT颠换，DNA修复，损伤、变异以至于肿瘤的发生。此外，它可破坏凝血机制，生成脂质过氧化物对肝细胞构成损伤，抑制环核苷酸二酯酶。在亚洲、非洲都曾发现黄曲霉毒素的急性中毒，死亡率在10-60之间，但问题更大的是长期慢性中毒。长期的慢性的食饵性暴露，可引起肝细胞癌。8 15ug/kg为无害剂量，30-50为低毒，50-100为中毒，100-1000为高毒。1993年黄曲霉毒素被世界卫生组织的癌症研究机构划定为1类致癌物。国际贸易技术壁垒：0.70.50.020.5蔬菜二嗪农15（园葱）0.2(大葱）50（土豆）15（园葱）蔬菜抑芽丹0.020.2果菜乙酰甲胺磷0.01ND蔬菜甲胺磷0.010.050.051叶菜毒死蜱美国日本欧盟CAC中国农副产品0.70.50.020.5蔬菜二嗪农15（园葱）0.2(大葱）50（土豆）15（园葱）蔬菜抑芽丹0.020.2果菜乙酰甲胺磷0.01ND蔬菜甲胺磷0.010.050.051叶菜毒死蜱美国日本欧盟CAC中国农副产品9农药的发展 一.天然药物时代：古代：硫磺、白砒 17世纪后：烟草、除虫菊、鱼藤 无机合成农药时代：1851：M.Grison 石硫合剂 1882：P.M.A.Millarted 波尔多液 1894：砷酸铅、1906：砷酸钙 1905：法国农药管理法 1910：美国 农药登记农药的发展 二、有机合成农药时代（20世纪40年代至今）1.前期（40年代中-60年代末）有机氯农药DDT：1914 O.Zeidler合成，1939 P.Muller 广谱杀虫活性六六六（BHC、HCH）1925 M.Farady合成1942 杀虫活性毒杀芬、氯丹、狄氏剂、艾氏剂10有机磷农药有机磷农药40年代初期：有机磷神经毒剂氨基甲酸酯氨基甲酸酯50年代研制，60年代达发展盛期杀螨剂杀螨剂,仿生杀虫剂仿生杀虫剂,生物杀虫剂生物杀虫剂,昆虫信息素昆虫信息素杀菌剂杀菌剂,农用抗生素农用抗生素,除草剂除草剂,植物生长调节剂植物生长调节剂杀鼠剂杀鼠剂2.当代有机农药时期 1963“寂静的春天”问题，病虫草害的再增猖獗农药残留人畜中毒，植物药害抗药性、生态平衡 引起社会及各国政府对保护环境的重视 加强对农药管理 1970 美国 EPA 农药审批登记工作农药的慢性毒性 及对环境的影响 1990 撤消登记，停止使用31种：DDT、BHC、杀虫醚、氟乙酰胺、2,4,5-T,毒杀芬,除草醚11高效化1973 M.Elliot 拟除虫菊酯:氯菊酯,磺酰脲类除草剂农药的安全评价 急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性、致畸,致癌,致突变作用12农药的安全评价联合国推荐农药急性毒性分级标准联合国推荐农药急性毒性分级标准102-102大鼠吸入1000-2000200-1000200大鼠经皮200-250050-20030mg/L）水解半衰期 半年 光解半衰期 3天 土壤降解半衰期 2-3周 代谢物毒性19有机磷 甲胺磷，乙酰甲胺磷，甲拌磷，对硫磷，对硫磷甲基 水胺硫磷，甲基异柳磷，特丁硫磷氨基甲酸酯 灭多威，异丙威，甲萘威，克百威，涕灭威20灭鼠剂 氟乙酰氨，氟乙酸钠查询2122 乙酰胺（解氟灵）为氟乙酰胺、氟乙酸钠中毒的特效解毒剂。成人每次2.55.0g,每日24次，肌注，或每日0.10.3g/kg，分24次，肌注，持续用药5天。可与普鲁卡因混合使用,以减轻局部疼痛。毒鼠强中毒无特效解毒剂。对不能排除氟乙酰胺中毒的患者，可在严密观察下试用乙酰胺，以免延误治疗S-氰戊菊酯2324有机氯农药林丹（六六六）不溶于水；溶于芳香有机物蒸汽压0.025mPa(20)对光照，大气中极稳定，至180C稳定，DT50(22)191d(pH7),11d(pH9),碱性、高温易分解大鼠的经口毒性LD50：113-118mg/kg毒性级别：WHO 使用历史长。25有机氯农药滴滴涕DDT 不溶于水；溶于芳香有机物蒸汽压0.025mPa(20)在环境中持久 碱性、高温易分解大鼠的经口毒性LD50：113-18mg/kg毒性级别：WHO 使用历史长，已停用。但部分三氯杀螨醇中含有DDT.水中溶解性：50mg/L(25)蒸汽压85mPa(25)水中易光解；pH5-7易水解DT503.2d(pH7),3.9d(pH9),DT50（土壤）2-14d(Koc543)雌鼠的经口毒性LD50：1.6mg/kg毒性级别：WHOa代谢物：甲拌磷砜和亚砜毒性强有机磷农药甲拌磷phorate26敌敌畏(dichlorvos)(DDVP)水中溶解性：18g/L(25)蒸汽压1.6Pa(20)热稳定，水中及酸性介质中水解缓慢，碱性条件下快速分解。DT5031.9d(pH4),2.9d(pH7),2.0d(pH9)(22),DT50（土壤）1d(生物原因)，非持久性雌鼠的经口毒性LD50：1.6mg/kg毒性级别：WHOa 敌百虫（560-630mg/kg）碱解形成敌敌畏水中溶解性：250mg/L(20)蒸汽压46.66mPa(20)酸性稳定大鼠的经口毒性LD50：340mg/kg毒性级别：WHO 代谢物：4-氯邻甲苯胺杀虫脒chlordimeform27涕灭威（aldicarb）铁灭克（Temik）水中溶解性：6g/L(25)，溶于大多数有机试剂 蒸汽压 13mPa(25)除强碱外，稳定 雌鼠的经口毒性LD50：0.84-0.93mg/kg毒性级别：WHOa代谢物：涕灭威亚砜（LD500.9mg/kg，33g/L）涕灭威砜（LD5025mg/kg ，8g/L）SNONHOSNONHOOOSNONHOO28有机磷农药 甲胺磷，乙酰甲胺磷，甲拌磷，对硫磷，对硫磷甲基 水胺硫磷，甲基异柳磷，特丁硫磷 氨基甲酸酯农药 灭多威，异丙威，甲萘威，克百威，涕灭威不溶于水正己烷中溶解性：8.5mg/ml(20)蒸汽压1.810-4mPa(20)热稳定（220 ）,在自然界和弱酸性条件下稳定，在河水中DT505d大鼠的经口毒性LD50：3200-7700mg/kg毒性级别：WHO 氯氰菊酯cypermethrin29抑芽丹 游离酰肼游离酰肼 1ppm 农药残留分析技术 多类多残留方法 Mulit-class multi-residue analysis methods 排除干扰 灵敏度ppm-ppt 快速30农药残留分析技术 样品的提取-彻底 样品的制备-宽泛、去除干扰物 样品的检测-排除干扰、准确 数据后处理-从干扰基质 中找出有效数据1.提取（1）提取溶剂的选择?原则：结构相似相溶原理原则：结构相似相溶原理脂溶性强农药-石油醚、正己烷、或丙酮、乙腈等。水溶性强农药-极性溶剂如氯仿、丙酮或含水脂溶性强农药-石油醚、正己烷、或丙酮、乙腈等。水溶性强农药-极性溶剂如氯仿、丙酮或含水31依极性由强到弱顺序排列的常用溶依极性由强到弱顺序排列的常用溶剂剂水、乙腈、甲醇、乙酸、乙醇、异丙醇、丙酮、二氧六环、正丁醇、正戊醇、乙酸乙脂、乙醚、硝基甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、正己烷（石油醚）、正庚烷。花生油环己烷水花生油环己烷水中等分子农药小分子农药（2）农药的蒸气压也影响浓缩回收率，例如，百菌清和五氯硝基苯的饱和蒸气压常温下分别为1.5和1.8pa,因此回收率较低；（3）溶剂会影响农药的回收率受的。例如，对于百菌清，丙酮和乙酸乙酯中的百菌清回收率65%，而环己烷中百菌清回收率90%。农药在不同溶剂中的浓缩回收率30405060708090100110120甲胺磷速灭磷残杀威氯苯胺磷氯硝胺五氯硝基苯六六六百菌清六六六敌稗七氯抑菌丹甲基硫环磷杀扑磷硫丹异狄氏剂三唑磷克瘟散苯硫磷定菌磷二氯苯醚菊酯氰戊菊酯溴氰菊酯回收率乙腈乙酸乙酯丙酮二氯甲烷丙酮33提取溶剂对目标农药提取效率（1）乙腈对氯硝胺、西玛津、特丁磷、百菌清的提取效率低；（2）乙酸乙酯对敌稗、抑菌丹、甲基硫环磷、三唑磷和乙基谷硫磷的提取效率低。将各种提取溶剂相比较，乙腈亲水性强、亲油性弱；乙酸乙酯油性强、亲水性和穿透力弱，所以前者对非极性或弱极性农药的提取效率低，后者对极性农药的提取效率低。相比之下，丙酮/二氯甲烷即表现了很好的亲水性和穿透力，总体上对所有目标农药表现满意的提取回收率值。不同溶剂对目标物的提取效率405060708090100110120甲胺磷乙酰甲胺磷氯苯胺磷西玛津六六六抗蚜威敌稗毒死蜱甲基硫环磷丁草胺异狄氏剂伐灭磷苯硫磷乙基谷硫磷氰戊菊酯提取回收率乙腈乙酸乙酯丙酮/二氯甲烷不同提取溶剂的比较大分子类物质多，基线漂移均相，容易转移33居中，慢，容易去除水居中乙酸乙酯均相，容易转移有固体不易转移。均相，容易转移析出，浓缩后形态结论：选定丙酮/二氯甲烷做提取溶剂本底底30居中，快，容易去除水多丙酮/二氯甲烷本底低35少，慢，很难去除水少乙腈30多，慢，很难去除水最多丙酮GC-MS结果浓缩温度Na2SO4用量色素提取提取方法34（2）最常用的提取方法?索氏提取法-索氏提取法-最常用的方法，提取效率高，操作简单，但提取时间太长。最常用的方法，提取效率高，操作简单，但提取时间太长。?捣碎法（匀浆、均质）-提取效率高，AOAC农残分析方法中，大部分采用捣碎提取法。捣碎法（匀浆、均质）-提取效率高，AOAC农残分析方法中，大部分采用捣碎提取法。?振荡法-样品+提取溶剂放在一带塞容器，置于振荡器上振荡。广泛用于提取食品中的农残成分。振荡法-样品+提取溶剂放在一带塞容器，置于振荡器上振荡。广泛用于提取食品中的农残成分。?浸渍、漂洗法-将样品浸渍在提取溶剂中或用提取剂漂洗样品。浸渍、漂洗法-将样品浸渍在提取溶剂中或用提取剂漂洗样品。?超临界萃取法超临界萃取法蒸馏提取杀虫脒+碱4氯邻甲苯胺35结合残留 棉籽中克百威的提取净化 10g棉籽，加150mL 0.25mol 盐酸，回流提取1h，冷却后过滤，用0.25mol 盐酸调节体积至200mL 分取100mL，用2mol NaOH调节pH为4，低温下沉淀 过滤除去沉淀，加3mL浓盐酸，加20mL4%NaSO4水溶液，用3 X 50 mL二氯甲烷提取，浓缩转移至乙酸乙酯中不同PH条件下的水溶液提取效率比较图一 不同PH条件水溶液下提取效率比较00.20.40.60.8102468101214PH值提取效率不同PH水溶液条件下提取效率相对比较不同PH水溶液条件下提取效率绝对比较NNNNHCH2CH3CLNHCH(CH3)236不同蔬菜提取液的GC-MS总离子流色谱图油菜、番茄、尖椒、韭菜和胡萝卜;提取溶剂:丙酮/二氯甲烷(4:4,V/V)干扰物的确定M.W:1803M.W:2202分子量200;保留时间:8-15min称为小分子干扰物。M.W：1501归类检索结果质谱图序号OHC(CH3)3OHC(CH3)3C(CH3)3OHC(CH3)3OCH3表 1-1 蔬菜中干扰物的分类37表1-1 续三十六碳烯M.W.:4107M.W.:2586脂肪酸M.W.:2805分子量400保留时间：30-40min称为大分子类干扰物。色素豆固油脂M.W.45611菜油甾醇M.W.41410谷甾醇M.W.4009辣椒素M.W.3058归类检索结果质谱图序号(CH2)5CONHH3COOHOHOHOO38结 论各种蔬菜中所含的基质干扰物主要包括：1.小分子干扰物:(烷基酚类)出峰时间分别为8-15min；M.W200，含量较小,分布不集中,会对分子量较小的农药产生干扰（如有机磷）。2.脂肪酸：出峰时间15-30min、200M.W400，含量大,分布集中,会对大多数农药产生干扰。3.大分子干扰物：(色素、醇类和酯类化合物)30-40min之间，分子量分别为、M.W400，含量大,分布不集中会干扰菊酯类农药的检测。同时由于沸点高、难以气化会对仪器造成污染。2.样品的净化样品的净化（1）液液分配法原理：利用待测农药与干扰杂质在两种互不相溶的溶剂中溶解度（分配系数）的差异达到分组净化的目的。方法：采用极性溶剂与非极性溶剂配成溶剂对进行多次分配。乙腈/水正己烷（石油醚）常用于有机氯和部分有机磷农药乙腈/水（二氯甲烷）三氯甲烷常用于有机磷农药丙硐/水石油醚（正己烷）常用于有机氯农药 丙硐/水二氯甲烷用于多种农药39液液分配 K=p/q K：分配系数 p:非极性溶剂中存在的农药份数 q：极性溶剂中存在的农药份数 p+q=1 p=0.1,q=0.9,K=0.11 p=0.99,q=0.01,K=99一些农药的p值0.02-代森锌0.380.73艾氏剂0.020.02甲萘威0.230.41五氯硝基苯0.0290.044对硫磷0.0840.38PP-DDT0.0150.042马拉硫磷0.120.33狄氏剂0.0120.022甲基对硫磷甲基对硫磷0.0520.12-六六六六六六异辛烷/DMF正己烷/乙腈农药异辛烷/DMF正己烷/乙腈农药40P值的应用 溶剂对的选择 分配提取的次数1.等体积提取极性溶剂对非极性溶剂中农药的多次提取E非=pn，E极性=1-pnE非：非极性溶剂中农药的份数；E极性：极性溶剂中农药的份数正己烷中六六六用乙腈提取3次E非=pn=0.123=0.001728，E极性=1-pn=1-0.123=1-0.001728=0.998272经过预处理的样本提取液由进样口注入分馏管的内管中；残留农药在一定温度下气化，随载气（氮气）经装有硅烷化玻璃珠的外管进入装有吸附剂弗罗里硅土的收集管中，而油脂等高沸点物质则留在分馏管外管的玻璃珠上；取下收集管，用适当淋洗剂将农药淋洗下来，经浓缩即可测定经过预处理的样本提取液由进样口注入分馏管的内管中；残留农药在一定温度下气化，随载气（氮气）经装有硅烷化玻璃珠的外管进入装有吸附剂弗罗里硅土的收集管中，而油脂等高沸点物质则留在分馏管外管的玻璃珠上；取下收集管，用适当淋洗剂将农药淋洗下来，经浓缩即可测定41（6）磺化法）磺化法利用脂肪、蜡质等杂质与浓硫酸的磺化作用，生成极性很大的物质而与农药进行分离，一般来说，不被浓硫酸分解的农药是可以用磺化法净化的。所以此法通常用于有机氯农药的净化，也可以用于部分菊酯类农药样品（水、土、植株）的净化。遇酸易分解或起反应的有机磷、氨基甲酸酯和菊酯类农药，则不能使用此法利用脂肪、蜡质等杂质与浓硫酸的磺化作用，生成极性很大的物质而与农药进行分离，一般来说，不被浓硫酸分解的农药是可以用磺化法净化的。所以此法通常用于有机氯农药的净化，也可以用于部分菊酯类农药样品（水、土、植株）的净化。遇酸易分解或起反应的有机磷、氨基甲酸酯和菊酯类农药，则不能使用此法。（7）凝结剂沉淀法凝结剂沉淀法使用凝结剂将杂质沉淀的净化方法。对于极性较强，在水中有一定溶解度的农药，如有机磷、氨基甲酸酯或其他含氮农药，可用此法。凝结剂由氯化铵与磷酸按一定比例配制而成，可使样本中蛋白质等杂质沉淀。测定时将样品提取液浓缩后，溶于一定浓度的丙酮水溶液中，加入凝结剂，使干扰物质沉淀，过滤除去。其他沉淀剂如醋酸铅等亦可使用。使用凝结剂将杂质沉淀的净化方法。对于极性较强，在水中有一定溶解度的农药，如有机磷、氨基甲酸酯或其他含氮农药，可用此法。凝结剂由氯化铵与磷酸按一定比例配制而成，可使样本中蛋白质等杂质沉淀。测定时将样品提取液浓缩后，溶于一定浓度的丙酮水溶液中，加入凝结剂，使干扰物质沉淀，过滤除去。其他沉淀剂如醋酸铅等亦可使用。