16%吡虫啉·噻嗪酮可湿性粉剂在水稻田中的残留动态研究

张永忠，刘 檀，任红波，陈国峰，张晓波，袁 赞

（1.东北农业大学理学院，哈尔滨 150030；2.农业部谷物及制品质量监督检验测试中心，哈尔滨 150086）

16%吡虫啉·噻嗪酮可湿性粉剂由两个有效成分组成（吡虫啉和噻嗪酮分别占2%和14%）。吡虫啉（Imidacloprid）属硝基亚甲基类内吸杀虫剂，干扰害虫运动神经系统，用于防治刺吸式口器害虫。噻嗪酮（Buprofezin）是二嗪类昆虫生长调节剂，干扰昆虫新陈代谢，可有效防治水稻上的叶蝉科和飞虱科[1－2]。两种农药长期单独使用，造成很高抗性；而16%吡虫啉·噻嗪酮可湿性粉剂可有效减缓抗药性，对于水稻稻飞虱有很好防治效果。

国外对两种农药在稻米中残留研究较少，对其在蔬菜和水果中残留关注较多，分析手段大多采用气相色谱质谱联用和液相色谱质谱联用[3－8]。吡虫啉在蔬菜上的使用较多，王明明等报道采用乙腈提取、氨基固相萃取小柱净化、高效液相色谱分离测定番茄中的吡虫啉的残留量[9]。殷春杭等采用二氯甲烷提取，并用C18柱净化，用高效液相色谱仪测定蔬菜中吡虫啉残留量。近年来随着吡虫啉在水稻上的使用量增加，其在稻米中的残留分析方法及消解动态研究也时见报道[10]。欧菊芳等建立以乙腈提取、GPC净化的高效液相色谱法测定稻米中吡虫啉残留量分析方法。研究乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯的提取效率，考查C18、活性炭、PSA、氟罗里硅土和GPC对稻米样品净化效果的影响[11]。吴声敢等采用高效液相色谱方法测定10%吡虫啉可湿性粉剂的残留量，得到吡虫啉在稻杆、田水和土壤中的半衰期分别为1.2～2.0，1.1～3.1和5.6～15.3 d[12]。胡莲英和高国文等用丙酮提取稻米中的噻嗪酮，提取液静置过夜后过滤，滤液经减压浓缩后用正己烷萃取3次，脱水，用气相色谱仪测定稻米中噻嗪酮的残留量[13－14]。该方法存在样品前处理步骤繁琐，提取和净化时间长的问题。本方法用乙腈作为吡虫啉和噻嗪酮的共同提取剂，用氟罗里硅土固相萃取小柱和氨基固相萃取小柱快速净化，分别采用反相HPLC－DAD和GC－μECD进行检测，建立吡虫啉和噻嗪酮残留的快速检测和监测方法，能满足大批量稻米样品快速检测和监测需要。

本试验在黑龙江省哈尔滨市、河南省郑州市、贵州省贵阳市进行16%吡虫啉·噻嗪酮可湿性粉剂在水稻田中消解动态试验和稻米最终残留试验，客观评价其在水稻田中消解动态，为该农药合理使用及环境评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent 1100高效液相色谱仪（DAD检测器）；Agilent 6890气相色谱仪（μECD检测器）；美国RE－52AA型氮吹仪；德国KQ－500B型振荡器；WH－851型旋涡混合器。

吡虫啉和噻嗪酮标准品（纯度≥99.0%，由农业部环境监督检验测试中心提供）；正己烷、乙腈、丙酮、甲醇和二氯甲烷均为色谱纯；氯化钠为优级纯；氟罗里硅土固相萃取小柱（规格500 mg，6 mL）；氨基固相萃取小柱（规格500 mg，6 mL）。

1.2 田间试验

1.2.1 供试药剂

16%吡虫啉·噻嗪酮可湿性粉剂由海南正业中农高科股份有限公司提供。推荐使用方法为：施药剂量为 22～25 g·667 m－2，施药次数为 1次和 2次，施药间隔为7 d，最后1次施药距采收间隔期为14 d。

1.2.2 田间试验设计

根据我国农药登记田间最终残留试验标准操作规程[15]和推荐的使用准则设计田间试验。共设41个试验小区，每个小区面积30 m2。稻米最终残留试验36个小区，水稻植株消解动态3个小区，另设土壤和田水动态试验小区1个，空白对照小区1个。

1.2.3 消解动态试验

植株动态：16%吡虫啉·噻嗪酮可湿性粉剂以37.5 g·667 m－2（有效成分：吡虫啉0.75 g·667 m－2，噻嗪酮5.25 g·667 m－2）的剂量施药1次，施药2 h、1、3、5、7、10、14、21、28、45 d后采集植株样品。

土壤和田水动态：用同一个处理小区，以375.2 g·667 m－2（有效成分：吡虫啉7.5 g·667 m－2，噻嗪酮52.5 g·667 m－2）的剂量施药1次，施药2 h、1、3、5、7、10、14、21、28、45 d后采集土壤和田水样品。

1.2.4 稻米最终残留试验

在水稻生长期分别以25 g·667 m－2（有效成分：吡虫啉0.5 g·667 m－2，噻嗪酮3.5 g·667 m－2）和37.5 g·667 m－2的剂量施药2次和3次，施药7、14、21 d后，采集稻米样品。

1.2.5 田间试验样本的采集和制备

随机多点采集植株样品约2 kg，土壤样品约1 kg，稻米样品约2 kg，田水样品约3 000 mL。植株剪成1 cm以下的小段，土壤过40目筛，田水用纱布过滤，稻米脱壳。低温（－20℃）保存、备用。

1.3 分析方法

1.3.1 样品的提取

称取土壤、植株和稻米样品各10.0 g，分别置于具塞三角瓶中，加20 mL蒸馏水和50 mL乙腈，振荡30 min，过滤到盛有氯化钠的量筒中，待滤液全部过滤完毕，盖上塞子剧烈振摇后静上分层（直至上层清晰透明）。量取田水样品10 mL，置于50 mL具塞三角瓶中，加50 mL乙腈，振荡1 h，过滤到盛有氯化钠的量筒中，振荡分层。

准确吸取第一份上层乙腈相10 mL，在氮吹仪上吹干，用甲醇∶二氯甲烷（V/V为5/95）溶解残渣待净化，用于测定吡虫啉。准确吸取第二份上层乙腈相10 mL，在氮吹仪上吹干，用少量正己烷溶解残渣后待净化，用于测定噻嗪酮。

1.3.2 样品的净化

用甲醇∶二氯甲烷（V/V为5/95）活化氨基固相萃取小柱，将第一份待净化液倒入氨基固相萃取小柱，用甲醇∶二氯甲烷（V/V为5/95）淋洗，收集淋洗液约15 mL，氮气吹干，用甲醇定容至2 mL，供高效液相色谱仪（DAD检测器）测定吡虫啉。

用丙酮∶正己烷（V/V为10/90）活化氟罗里硅土固相萃取小柱，将第二份待净化液倒入氟罗里硅土固相萃取小柱，用丙酮∶正己烷（V/V为10/90）淋洗，

图1 吡虫啉标准样品液相色谱Fig.1 HPLC chromatogram of imidacloprid standard

按上述仪器测定条件确定吡虫啉的最小检出量为5×10－10g，噻嗪酮的最小检出量均为2×10－11g。吡收集淋洗液约15 mL，氮气吹干，用正己烷定容至2 mL，供气相色谱仪（μECD检测器）测定噻嗪酮。

1.4 色谱分析条件

1.4.1 吡虫啉液相色谱分析条件

色谱柱：Waters－C18，4.6 mm×150 mm，填料粒径 5 μm；动相：乙腈/水=20/80（V/V）；流速：1 mL·min－1；检测波长：270 nm；柱温箱温度：35℃；进样量：10 μL。保留时间为6.2 min。

1.4.2 噻嗪酮气相色谱分析条件

色谱柱：DB1－30 m×0.25 mm弹性石英玻璃毛细管柱；载气：氮气；载气流速：1.0 mL·min－1；进样口温度：200℃；检测器温度：300℃；柱温：初始150℃保持1 min，6℃·min－1升到250℃保持10 min；进样量：1 μL。保留时间为14.5 min。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

准确称取10.0 mg吡虫啉标准品，用甲醇配制成浓度为100 mg·L－1的储备液，再用甲醇逐级稀释成0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mg·L－1的标准溶液。准确称取10.0 mg噻嗪酮标准品，用正己烷配制成浓度为100 mg·L－1的储备液，再用正己烷逐级稀释成0.05、0.1、0.3、0.5、1.0 mg·L－1的标准溶液。在上述色谱条件下测定，以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线，其线性方程分别为Y=99.196x－2.7613，γ=0.9997；Y=32187x－1138，γ=0.9998。标准曲线呈良好的线性关系。获得两种农药的标准样品色谱图见图1、2。虫啉在植株、稻米、土壤和田水中的最低检出浓度为0.05 mg·kg－1，噻嗪酮在植株、稻米、土壤和田水中的最低检出浓度为0.02 mg·kg－1。

图2 噻嗪酮标准样品气相色谱Fig.2 GC chromatogram of buprofezin standard

2.2 方法的准确度和精密度分析

在土壤、稻米、植株和田水空白对照样本中添加不同浓度吡虫啉和噻嗪酮标准溶液，在上述色谱条件进行回收率测定，在 0.02～0.5 mg·kg－1范围内，各种样本的添加回收率均在89.2%～106.4%，变异系数在1.7%～13.2%。添加回收率和变异系数结果见表1。

稻米空白样本及添加吡虫啉和噻嗪酮样本的色谱图见图3～6。

表1 吡虫啉和噻嗪酮添加回收率及变异系数Table 1 Average recovery and coefficient of variation of imidacloprid and buprofezin(n=5)

图3 稻米空白样本液相色谱Fig.3 HPLC chromatogram of blank rice sample

图4 稻米空白样本气相色谱Fig.4 GC chromatogram of blank rice sample

图5 稻米样本添加0.05 mg·kg-1吡虫啉液相色谱Fig.5 HPLC chromatogram of rice sample with imidacloprid of 0.05 mg·kg-1

图6 稻米样本添加0.02 mg·kg-1噻嗪酮气相色谱Fig.6 GC chromatogram of rice sample with buprofezin of 0.02 mg·kg-1

2.3 消解动态试验

吡虫啉在哈尔滨、郑州和贵阳三地水稻田中的消解动态见表2，植株中降解方程分别为：C哈=8.3373e－0.3293x（γ=－0.9826），C郑=7.5883e－0.3165x（γ=－0.9466），C贵=4.7054e－0.4138x（γ=－0.9967）；土壤中降解方程分别为：C哈=3.087e－0.2513x（γ=－0.9705），C郑=1.2362e－0.3051x（γ=－0.9906），C贵=1.5782e－0.2619x（γ=－0.9612）；田水中降解方程分别为：C哈=0.9576e－0.5155x（γ=－0.9974），C郑=0.8995e－0.339x（γ=－0.9879），C贵=0.5402e－0.4718x（γ=－0.9700）。

噻嗪酮在哈尔滨、郑州和贵阳三地水稻田中的消解动态见表3。植株中降解方程分别为：C哈=0.6393e－0.2372x（γ=－0.9807），C郑=0.3009e－0.2647x（γ=－0.9028），C贵=0.4849e－0.2976x（γ=－0.9939）；土壤中降解方程分别为：C哈=0.8625e－0.0545x（γ=－0.9495），C郑=0.9839e－0.0738x（γ=－0.9811），C贵=4.7054e－0.2463x（γ=－0.9563）；田水中降解方程分别为：C哈=0.2045e－0.3011x（γ=－0.9765），C郑=0.1768e－0.3855x（γ=－0.9731），C贵=0.1875e－0.3290x（γ=－0.9911）。

表2 吡虫啉在水稻田中的消解动态残留量Table 2 Dynamic degradation of imidacloprid in rice field (mg·kg-1)

表3 噻嗪酮在水稻田中的消解动态残留量Table 3 Dynamic degradation results of buprofezin in rice field (mg·kg-1)

2.4 稻米最终残留试验

将16%吡虫啉·噻嗪酮可湿性粉剂以25和37.5 g·667 m－2的剂量在水稻田水分别喷施2次和3次，末次施药7、14、21 d后，哈尔滨、郑州和贵州三地吡虫啉在稻米中残留量皆＜0.05 mg·kg－1，噻嗪酮在稻米中残留量皆＜0.3 mg·kg－1。

3 讨论与结论

吴声敢等用二氯甲烷振荡提取法提取稻杆和田水中的吡虫啉，用甲醇索氏提取法和甲醇振荡提取法提取土壤和稻米中的吡虫啉[12]。而提取稻米中噻嗪酮的传统方法则是用丙酮作为提取溶剂。本试验优化前处理条件，用乙腈可同时提取植株、土壤、田水和稻米中的吡虫啉和噻嗪酮，提高提取效率。采用氟罗里硅土固相萃取小柱和氨基固相萃取小柱快速净化，节省前处理时间，满足大批量稻米样品快速检测和监测需要。

吡虫啉和噻嗪酮在水稻植株、土壤和田水中的消解为逐渐降低过程，均符合一级反应动力学方程。吡虫啉和噻嗪酮的半衰期均小于30 d，都属于易降解农药，在水中降解较快，在土壤中降解稍慢。由于哈尔滨、郑州和贵阳三地气候、降雨和土壤等因素不同，造成农药在三地的降解速率不同。这与农药本身的水解和光解行为有关[16－17]。

本试验分别采用反相HPLC－DAD和GC－μECD检测水稻植株、土壤、田水和稻米中吡虫啉和噻嗪酮农药残留量，提取方法简单、易操作。该方法添加回收率为89.2%～106.4%，变异系数为1.7%～13.2%。在检测灵敏度、准确度和重现性等方面均符合农药残留检测技术要求。吡虫啉在植株、土壤和田水半衰期分别为1.7～2.2、2.3～2.8和1.3～2.0 d，噻嗪酮在植株、土壤和田水半衰期分别为2.3～2.9、9.4～12.7和1.8～2.3 d。确定16%吡虫啉·噻嗪酮可湿性粉剂按照推荐使用准则，收获稻米中吡虫啉最终残留量均未超我国NY/T 1500.5.1－2007规定稻米中MRL值0.05 mg·kg－1[18]。收获稻米中噻嗪酮最终残留量均未超我国GB/T 14970－1994规定稻米中MRL值0.3 mg·kg－1[19]。

[1]化工部农药信息总站.国外农药品种手册[M].沈阳:化工出版社,1996:299,328.

[2]韩熹莱.中国农业百科全书.农药卷[M].北京:农业出版社,1993.

[3]Obama H,Okihashi M,Akutsu K,et al.Determination of acetamiprid,imidacloprid and nitenpyram residues in vegetables and fruits by high－performance liquid chromatography with diodearray detection[J].Journal of Agric Food Chem,2002,50:4464－4467.

[4]Di Muccio A,Fidente P,Attard Barbini D,et al.Application of solid－phase extraction and liquid chromatography－mass spectrometry to the determination of neonicotinoid pesticide residues in fruit and vegetables[J].Journal of Chromatography A,2006,1108(1):1－6.

[5]Mol H,Van Dam R.Determination of polar organophosphorus pesticides in vegetables and fruits using liquid chromatography with tandem mass spectrometry:Selection of extraction solvent[J].Journal of Chromatography A,2003,1015(1/2):119－127.

[6]Pareja L,Cesio V,Heinzen H,et al.Analytical methods for pesticide residues in rice[J].Trends in Analytical Chemistry,2011,30(2):270－291.

[7]Schenck F J,Howard K V.Rapid solid phase extraction cleanup for pesticide residues in fresh fruits and vegetables[J].Bull Environ Contam Toxicol,1999,63:277－281.

[8]Blasco C,Fernandez M,Pico Y,et al.Simultaneous determination of imidacloprid,carbendazim,methiocarb and hexythiazox in peaches and nectarines by liquid chromatography－mass spectrometry[J].Analytic Chimica Acta,2002,461(1):109－116.

[9]王明明,龚艳,陈浩,等.吡虫啉在番茄中的残留动态及残留去除方法[J].食品科学,2010,31(19):133－136.

[10]殷春杭,钱允辉,张琰.蔬菜中吡虫啉农药残留分析方法[J].中国测试技术,2008,34(3):98－100.

[11]欧菊芳,陈铭学,支建梁,等.凝胶渗透色谱净化液相色谱法测定稻米中吡虫啉的残留量[J].分析试验室,2008(5):279－282.

[12]吴声敢,吴俐勤,徐浩地,等.10%吡虫啉在水稻中残留动态研究[J].农药,2006,44(1):25－27.

[13]胡莲英.气相色谱法测定噻嗪酮在水稻中的残留量[J].农药,1998,27(1):43.

[14]高国文,张滢,童洁,等.噻嗪酮在稻谷中残留检测的2种方法比较[J].农药科学与管理,2005,26(8):11－12,14.

[15]农业部农药检定所.农药登记残留田间试验标准操作规程[M].北京:中国标准出版社,2007:3－5.

[16]刘维屏.农药环境化学[M].北京:化学工业出版社,2006.

[17]欧晓明.农药在环境中的水解机理及其影响因子研究进展[J].生态环境,2006,15(6):1352－1359.

[18]中华人民共和国农业部.NY/T 1500.5.1－2007[S].北京:农业出版社,2007.

[19]中华人民共和国卫生部,中国国家标准化管理委员会.GB/T 14970－1994[S].北京:中国标准出版社,1986.