湖南清水湖高尔夫球场草坪土壤有机农药残留研究

姬承东，周芸芸，顾 跃

（1.湖南高尔夫旅游职业学院，湖南 常德 415900；2.湖南涉外经济学院体育学院，湖南 长沙 410205）

目前，全球共有超过32 000个高尔夫球场，占地面积达19 200～25 600km2［1］。中国高尔夫球场经过10年的发展，截止2010年底也达到了600个左右［2，3］。随着高尔夫产业和现代草坪业在国内迅速发展，草坪上农药的施用量也成倍增加，据报道，草坪农药的施用量是农作物的3～8倍［4］。在高尔夫球场的日常管理中，为了保持草坪的健康与美观，通常会施用大量的农药，包括杀灭危害虫和病菌的杀虫剂或杀菌剂，以及防除杂草的选择性除草剂（表1），对球场以及周边环境造成潜在的危害。施用的有机农药中有80%～90%直接进入土壤，10%～20%进入大气和附着在有害生物上，后者经过部分降解外，其余部分又会通过雨水淋溶作用和有害生物分解进入土壤［5，6］。康奈尔大学研究表明，全球每年使用的40×105t农药中，实际发挥作用的仅占1%，其余99%都在土壤、水体以及空气中残留和积聚，并在各环境要素间不断循环。国外从1983年就开始了高尔夫球场施用农药对环境影响的研究，经过30年的发展已经取得了一定的进展与成果［7］。国内相关研究起步较晚，尤其是针对高尔夫球场有机农药对环境影响的研究与报道较少，对高尔夫球场草坪土壤有机农药残留及其环境行为的研究较少［8－11］。由于有机农药对人体和环境产生的严重威胁和影响，因此进行土壤环境中有机农药的残留检测与环境行为研究，对合理使用农药，保护生态环境，保障人类健康，避免不必要的损失具有十分重要的意义。

1 材料和方法

1.1 试验球场概况

清水湖高尔夫俱乐部，位于湖南省常德汉寿县，E 112°12′45″，N 29°6′45″，属中亚热带向北亚热带过渡的季风湿润气候区，气候特征独具。年均降水量1 342.2mm，年均气温16.7℃，月平均气温有9个月在10℃以上，≥10℃的活动积温5 286.4℃，无霜期274d，年均日照1 688.4h，年均太阳辐射总量106.87 kcal／cm2，平均风速2.4m／s，年平均相对湿度82%。土壤类型为红壤，对草坪试验地0～20cm的土层取样，测试其土壤氨态氮、有效磷、有效钾含量及土壤酸碱度（表2）。

1.2 试验材料

试验所用的土壤样品于2013年8月采集自湖南省清水湖高尔夫球场草坪区域，采用对角线5点取样，每个样点分0～10cm和10～20cm土层取样，去除动、植物残体后风干。充分研磨后过60目筛，混匀后用四分法取500g存贮在干净的玻璃瓶中密封保存，供即时分析。用石英砂作为对照，过60目筛后在马弗炉700℃条件下灼烧4h，在干燥器中冷却后存贮备用［12－14］。

表1 高尔夫草坪有害生物及常用防治农药Table1 Main pest and commonly used pesticides in golf turf

表2 清水湖高尔夫球场土壤基本情况Table2 Soil properties of Qingshuihu golf course

仪器：Agilent6890A／5973N 气相色谱－质谱仪、Aglient7683自动进样器；DSY－Ⅱ型自动快速浓缩仪；DS－1高速组织捣碎机；RE－52旋转蒸发器；AS20500A超声波清洗器；LD5－2A高速离心机；调速多功能振荡器；SX－4－10马弗炉；玻璃层析净化柱等（2.4cm×30cm）。

试验试剂：正己烷、二氯甲烷、丙酮、甲醇、石油醚等均为分析纯，浓硫酸为优级纯，无水硫酸钠（分析纯，650℃灼烧4h），佛罗里土（650℃灼烧4h，130℃ 活化4h）。

有机农药标准品：敌敌畏、马拉硫磷、对硫磷、溴硫磷、三硫磷、倍硫磷、异丙威、抗蚜威、灭害威、禾草丹、除草通、灭螨猛；有机氯农药混合标准品（农业部环境保护额科研检测所研制，浓度为100μg／mL），包括α－六六六、β－六六六、γ－六六六、δ－六六六、p，p＇－滴滴伊、p，p＇－滴滴滴、p，p＇－滴滴涕、o，p＇－滴滴涕、七氯、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、联苯菊酯、甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、高氰戊菊酯。

1.3 试验方法

1.3.1 气相色谱－质谱联用法测定有机磷农药残留样品提取：精确称取制备好的土壤样品3.000 0g置于50mL离心管中，加入丙酮－石油醚（4∶1）混合溶液5 mL，充分混匀后超声提取20min，在3 600r／min条件下离心5min，取上清液置于20mL离心管中，分别再用2mL的混合液重复提取2次，合并上清液，浓缩至2mL备用［15，16］。

提取液净化：层析柱自下而上填装1cm无水硫酸钠，4g佛罗里土，1cm无水硫酸钠。先用20mL正己烷对层析柱进行预淋洗，然后将制备好的浓缩溶液转移至层析柱中，以10mL正己烷－丙酮（4∶1）溶液分多次洗涤浓缩瓶后一并转入层析柱中。再分别用5mL丙酮、10mL正己烷－丙酮（4∶1）、5mL甲醇洗柱，收集洗脱液用旋转蒸发器在50℃水浴条件下浓缩至近干，用正己烷定容至1mL待测［17］。

测定条件：气相色谱柱为 HP－5MS毛细管柱为30m×250μm×0.25μm；升温程序为50℃保持1 min，以25℃／min的速度升温至150℃，保持2min，以2℃／min升温至180℃，以1℃／min升温至230℃，保持2min；进样体积为1μL，进样口温度为250℃，检测器温度为280℃；载气为高纯氦气，流速1 mL／min；溶剂切除时间5min；扫描范围50～500μ；离子源温度230℃，传输线温度150℃；EI电子能量为70ev。

回收率测定：为了验证气质联用法测定土壤中有机磷农药残留的准确性，分别在3.000 0g待测土壤中加入100μL和500μL有机磷农药混合标准品（1μg／mL），按照上述试验方法进行提取、净化和检测，通过定量检测2种添加水平下土壤有机磷农药的回收率，每个水平重复3次。

1.3.2 气相色谱－法测定有机氯与菊酯类农药残留样品提取：精确称取土壤样品5.000 0g置于50mL离心管中，加入丙酮－石油醚（1∶3）混合溶液5mL，充分混匀后超声提取30min，在3 600r／min条件下离心8min，取上清液置于20mL离心管中，分别再用2 mL的混合液重复提取2次，合并上清液，浓缩至2mL备净化。

提取液净化：在层析柱中自下而上填装1cm无水硫酸钠，4g佛罗里土，0.3g活性炭，1cm无水硫酸钠。先用20mL石油醚预淋洗，然后将制备好的浓缩溶液转移至层析柱中，以2mL石油醚溶液分3次洗涤浓缩瓶后一并转入层析柱中。用40mL丙酮－石油醚（1∶3）淋洗层析柱，收集洗脱液用旋转蒸发器在50℃水浴条件下浓缩至近干，用正己烷定容至1mL待测［18］。

测定条件：气相色谱柱为HP－1701毛细管柱（30 m×0.25mm×0.25μm）；升温程序为90℃保持2 min，以10℃／min的速度升温至270℃，保持20min；进样体积为1μL，进样口温度为240℃，检测器温度为300℃；载气为氮气，流速1.4mL／min。

回收率测定：在5.000 0g土壤中分别添加50、100和500μL有机氯农药混合标准溶液（1μg／mL），按上述方法进行提取、净化和检测，通过测定样品回收率判断试验的准确性，每个水平3次重复。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

将有机农药混合标准品分别配制成0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8以及1.0μg／mL 的稀释液，对有机农药别以峰面积（A）对浓度（C）建立标准曲线，得到有机农药的线性方程和相关系数（表3）。表明有机农药在0.01～1.0μg／mL线性关系良好。

表3 有机农药线性方程及其相关系数Table3 Linear equation and correlation coefficient of organic pesticide

续表3

2.2 检测方法回收率与精确度

表4、表5为试验涉及的有机农药检测方法的加标回收试验结果，按2种试验方法进行提取、净化和检测发现，2种方法的离子峰面积计算各种有机农药添加水平的回收率能够满足对农药残留分析的要求。

2.3 土壤有机农药残留

对湖南清水湖高尔夫球场土壤有机农药残留的分析结果可以看出，该球场土壤中检测的30种有机农药中，抗蚜威、禾草丹、溴硫磷、除草通、灭螨猛、δ－六六六、o，p＇－滴滴涕、七氯与异狄氏剂等9种有机农药未检出。其余农药在草坪土壤中均有残留，其中，异丙威、灭害威、马拉硫磷、狄氏剂以及氯菊酯等有机农药的检出率在90%以上，对硫磷、倍硫磷、α－六六六、p，p＇－滴滴伊、p，p＇－滴滴涕以及联苯菊酯等有机农药的检出率为100%（表6）。

表4 有机农药回收试验结果Table4 Results of organic phosphorus pesticide recovery tests

表5 有机氯与菊酯类农药回收试验结果Table5 Results of organic chlorine pesticide recovery tests

表6 清水湖高尔夫草坪土壤有机磷农药残留Table6 Organic pesticide content in soil of Qingshuihu golf turf

续表6

3 讨论

我国面临着日益严重的土壤污染压力，尤其是重金属污染和有机污染最为严重，有机农药污染是目前我国影响范围最广的一种土壤污染［19］。土壤是农药在环境中的“贮藏库”与“集散地”，已有许多研究结果表明，农田和草坪中施用的农药大部分残留在土壤介质中，并不断从土壤中向外扩散而导致水体、大气以及生物的污染与危害［20，21］。有机农药在土壤的吸附作用下，由于存在的形态发生改变，其迁移转移能力与生理毒性也会随之改变。土壤的吸附可以在一定程度上起到净化和解毒的作用，然而吸附作用是一个可逆的过程，因此土壤的净化作用是不稳定的，也是很有限的［22］。有机农药在土壤中经过气体迁移、水分迁移和生物降解后会不断减少，但仍有一部分残留在土壤中，残留的数量和时间取决于农药的化学性质、分解的难易度、药剂量、土壤的理化性质以及耕作条件等众多因素。

近年来，国内外针对有机农药在浅层土壤中残留情况的研究较多。在有机氯农药方面，总体上我国北方土壤中的有机氯农药残留普遍较高，而中部地区略高于南方地区，整体高于西藏等洁净区域土壤中的农药残留［25，26］。李长亮等［25］研究表明，土壤有机氯农药的残留最大值为271.72mg／kg，而有机氯农药残留主要集中于土壤表层（0～20cm）和亚表层（20～40cm），含量远高于深层［23］。赵娜娜等［26］报道，土壤表层的滴滴涕含量高达104mg／kg，含量随着土壤深度的增加而迅速降低。目前的研究结果表明，有机氯农药在土壤中的迁移和降解能力较差。针对湖南清水湖高尔夫球场土壤中的18种有机氯残留进行了检测分析，检测出六六六、滴滴涕、滴滴伊等14种有机氯农药残留，进一步论证了以上结论，尽管有机氯农药已经禁用，但在高尔夫球场土壤中依然存在一定的含量，但此次的研究高尔夫球场土壤中有机氯农药的残留量较低。

有机磷农药是目前世界上实用最广泛的农药之一，我国使用的杀虫剂中有70%以上是有机磷农药。高尔夫球场由于对草坪的景观和功能要求较高，因此会比农田施用更多的杀虫剂、杀菌剂和除草剂等，目前国内高尔夫球场施用的有机磷农药具有高效、降解快、低残留、残毒低等特点，但低残留和高效降解并不意味着有机磷农药彻低降解，有很大一部分农药会与土壤形成结合残留物，大量的使用有机磷农药必然会对高尔夫球场的环境带来不可估量的危害。在对湖南清水湖高尔夫球场草坪土壤中的有机磷农药进行了检测，检测出了敌敌畏、异丙威、马拉硫磷等7种有机磷农药，但所有农药的含量均较低。然而，随着国家相关政策的限制和公众舆论对高尔夫球场对环境可能污染的密切关注，化肥及农药的科学施用和管理成为低碳环保球场认证中的重要指标［27，28］。作为草地环境农药的替代品，植物源农药、农用抗生素和利用害虫天敌将是较为理想的选择［29］。

4 小结

截止目前，我国还没有出台高尔夫球场土壤及水体有机农药残留标准，也没有相关农药残留的限制值。参考金克林等［9］对土壤有机农药残留研究过程中借鉴使用《中华人民共和国地表水环境质量标准》与《城市供水水质标准》等相关质量标准的方法，本次试验的检测结果表明，清水湖高尔夫球场土壤的有机农药残留低于相关规定，表明该球场在使用有机农药的过程中没有对球场草皮土壤环境产生污染，这与球场的土壤条件、气候条件以及草坪养护管理具有密不可分的关系。

研究只是针对湖南省清水湖高尔夫球场草坪土壤的局部区域进行了取样分析，要彻底查明高尔夫球场土壤的有机农药残留问题，探索高尔夫球场施用农药对土壤、大气以及水体环境的影响，还需要进一步进行深入的研究分析。

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