烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯异辛酯及其代谢物在玉米和土壤中的残留分析

王 博，侯志广，刘良月，郭鸿莹，刘松健，逯忠斌

（吉林农业大学资源环境学院，长春 130118）

烟嘧磺隆为磺酰脲类除草剂，主要用于玉米，防除一年生禾本科杂草、阔叶杂草，对假高粱、偃麦草等多年生杂草也有效[1]621。莠去津为三嗪类除草剂，主要用于玉米、高梁、甘蔗等，防除一年生阔叶杂草和禾本科杂草[1]44。2甲4氯异辛酯为苯氧乙酸类除草剂，主要用于小麦、水稻、亚麻、马铃薯等，防除一年生禾本科杂草和阔叶杂草[2-3]。2甲4氯异辛酯主要代谢物为2甲4氯，其亦为苯氧乙酸类除草剂，常用于谷物、水稻、马铃薯等，防除一年生或多年生阔叶杂草[1]545。

目前国内外报道的烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯和2甲4氯异辛酯残留检测方法主要有高效液相色谱串联质谱法[4-7]、高效液相色谱法[8-9]、气相色谱串联质谱法[10-13]和气相色谱法[14-16]等。本试验建立了高效液相色谱-质谱/质谱法和气相色谱质谱法分别检测玉米植株、玉米和土壤中的烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯和2甲4氯异辛酯残留。并对2016—2017年山东省蓬莱市和黑龙江省海伦市的玉米样品进行检测。该方法可以为其他作物中以上4种农药的残留分析提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

安捷伦1260-6460液相色谱-质谱/质谱仪、安捷伦7890A-5975C MSD气相色谱质谱联用仪、DS-1型组织捣碎机、FW-100型谷物粉碎机、HZQ型振荡培养箱、IKA RV10型旋转蒸发器、SX4-4-10型马弗炉、30 cm×1.2 cm层析柱、KQ-250DE型超声波清洗器。

烟嘧磺隆标准品（质量分数99.0%），由Dr.Ehrenstorfer GmbH提供；莠去津标准品（质量分数98.9%），由ChemService公司提供；2甲4氯标准品（质量分数98.6%）、2甲4氯异辛酯标准品（质量分数100%），由DIKMA公司提供；36%2甲·烟嘧·莠可分散油悬浮剂，吉林金秋农业有限公司提供；甲醇、乙腈（色谱纯）；甲酸、氯化钠、正己烷、丙酮、石油醚、活性炭、无水硫酸钠、N-丙基乙二胺（PSA）、无水硫酸镁（分析纯）；弗罗里硅土（农残级）；助滤剂为进口分装。

1.2 检测条件

1.2.1 液相色谱条件

色谱柱：Agilent Zorbax RRHD Eclipse Plus C18（100 mm×2.1 mm，3.5 μm）；流动相：乙腈-水（0.1%甲酸＋5 mmol/L乙酸铵）；进样量：5 μL；流速：0.3 mL/min；柱温：25℃。梯度洗脱程序见表1。

表1 梯度洗脱条件

1.2.2 质谱条件

电离源模式：电喷雾离子化；电离源极性：正离子模式（ESI＋，烟嘧磺隆和莠去津）、负离子模式（ESI-，2甲4氯）；扫描方式：多反应监测（MRM）；雾化气：氮气；雾化气压力：2.1×105Pa；毛细管电压：3 500 V；干燥气温度：300℃；鞘气温度：300℃；干燥气流速：10L/min；鞘气流速：7L/min。其他参数见表2。

表2 质谱检测参数

1.2.3 气相色谱条件

色谱柱：HP-5MS弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度：260℃；载气类型：He；载气流速：1.0 mL/min；进样方式：脉冲不分流进样；进样量：1 μL。柱温采用程序升温：100℃保持1 min，以25℃/min升到260℃，保持13 min。

1.2.4 气相色谱质谱条件

四极杆温度：150℃；离子源温度：230℃；溶剂延迟3.75 min；扫描模式：选择离子扫描（SIM），以2甲4氯异辛酯的特征离子71.0、200.0、321.1组成离子组，定量离子为200.0。

1.3 样品提取与净化

1.3.1 提取

准确称取玉米植株样品20.0 g，放入组织捣碎机中，加入含有0.1%乙酸的乙腈80 mL、蒸馏水20 mL，组织捣碎约2 min；准确称取玉米样品20.0 g（或土壤样品50.0 g）于250 mL具塞三角瓶中，加入含有0.1%乙酸的乙腈80 mL、蒸馏水20 mL，在恒温水浴振荡培养箱中振荡提取1 h。减压抽滤，将全部滤液收集至装有5～7 g NaCl的100 mL具塞量筒中，剧烈振摇150次，静置1 min，再次振摇100次，静置1 h，以使乙腈相和水相充分分离，待净化。

1.3.2 净化

1.3.2.1 烟嘧磺隆、莠去津和2甲4氯的净化

吸取上层清液4 mL至装有50 mg PSA和100 mg无水硫酸镁的5 mL离心管中，5 000 r/min离心5 min，过0.22 μm有机滤膜，待液相色谱-质谱/质谱仪检测。

1.3.2.2 2甲4氯异辛酯的净化

吸取上层清液40 mL于250 mL平底烧瓶中，40℃水浴旋转蒸发至近干，氮气吹干，正己烷定容至2 mL，待弗罗里硅土柱净化。

在层析柱（30 cm×1.2 cm）中依次装入高度为1 cm的无水硫酸钠、5.0 g弗罗里硅土和1 cm的无水硫酸钠。先用30 mL石油醚预淋洗层析柱，待液面接近上层无水硫酸钠时，加入溶有样品的正己烷液；采用V（石油醚）∶V（丙酮）=7∶3的混合溶液100 mL分3次淋洗层析柱，淋洗液收集至250 mL平底烧瓶中，40℃水浴旋转蒸发至近干，氮气吹干。玉米植株和玉米样品用正己烷定容至2 mL，土壤样品用正己烷定容至5 mL，待气相色谱质谱联用仪检测。

1.4 田间试验

2016—2017年于山东省蓬莱市北沟镇刘家村（2016年）、山东省蓬莱市北沟镇下朱潘村（2017年）、黑龙江省海伦市建城乡连城村（2016年、2017年）进行田间残留试验。试验设2个施药剂量：低剂量（1 800 mL/hm2，有效成分用量648 g/hm2）、高剂量（2 700 mL/hm2，有效成分用量972 g/hm2）。茎叶喷雾施药1次，每个处理设3次重复，小区面积30 m2。收获时分别采集植株、玉米和土壤样本，另设清水空白对照，处理间设保护带。

2 结果与讨论

2.1 样品提取溶剂的选择

研究了丙酮、乙酸乙酯和乙腈3种溶剂的提取效果。试验结果表明：当以丙酮为提取溶剂时，由于丙酮与水难分层，难以用盐析方法分出其中的水分，而且丙酮提取的杂质较乙腈多，对质谱测定的基质影响较大；乙酸乙酯在提取玉米等油脂含量较高的样品时，可将一些非极性亲脂性杂质提取出来，相同条件下提取出的杂质较乙腈多。以乙腈为提取溶剂时，基质干扰较小，且所测4种农药的回收率、灵敏度、精密度均能满足农药残留分析的要求。而2甲4氯结构中含有羧基，加入乙酸可以抑制2甲4氯在溶液中电离形成离子的速度；在pH值2～7时，酯类农药遇水不会迅速水解，从而提高了回收率。因此，最终选择以含有0.1%乙酸的乙腈为提取溶剂。

2.2 仪器条件优化

研究了乙腈-水、乙腈-水（0.1%甲酸）、乙腈-水（0.1%甲酸＋5 mmol/L乙酸铵）3种流动相对3种农药峰形、分离度及保留时间的影响。结果显示：以乙腈为有机相，在水相中加入0.1%甲酸可提高化合物离子化效率，加入少量的缓冲盐乙酸铵可以保证3种化合物的分离度、峰形及保留时间适宜。因此，选择乙腈-水（0.1%甲酸＋5 mmol/L乙酸铵）为流动相，并通过优化其梯度洗脱程序使烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯得到较好分离。

分别配制1 mg/L的烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯标样溶液，在电喷雾正离子模式（ESI＋，烟嘧磺隆和莠去津）和负离子模式（ESI-，2甲4氯）下，通过全扫描（scan）模式找出母离子，在离子扫描（SIM）模式下对源内碎裂电压进行优化，采用二级扫描的方式根据母离子确定特征离子，以响应值最大的碎片离子为定量离子，次级响应离子为定性离子，在多反应监测（MRM）模式下对其碰撞能量进行优化，得到质谱条件（见表2）。标样溶液色谱图见图1。

图1 烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯混合标样溶液色谱图

在上述条件下，烟嘧磺隆、莠去津和2甲4氯在液相色谱质谱联用仪上的相对保留时间分别约为7.78 min、8.82 min和8.57 min。

2甲4氯异辛酯的特征离子为71.0、200.0、312.1，选择相对丰度比高、质荷比高的分子离子200.0为定量离子，71.0和312.1为定性离子。标准品色谱图见图2。

图2 2甲4氯异辛酯标准品色谱图

2.3 线性方程

分别准确称取烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯标准品0.010 1 g、0.010 2 g、0.010 2 g，用甲醇定容至10 mL，配制成1 000 mg/L标样母液，于-18℃避光保存。使用时先用甲醇将其稀释成10 mg/L的混合标样储备液，再分别用空白玉米植株、玉米和土壤样品的基质提取液逐级稀释，配制成0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mg/L系列基质标样溶液。按照上述液相色谱-质谱/质谱条件进行测定，以进样质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯的线性回归方程分别为y=987 106 x-10 339、y=7×106x＋125 675、y=401581x-8165.9，相关系数分别为0.9993、0.9980、0.997 2。在质量浓度为0.002～1.0 mg/L，烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯标样溶液的质量浓度与峰面积呈良好的线性关系。

准确称取2甲4氯异辛酯标准品0.010 1 g，用甲醇定容至10 mL，配制成1 000 mg/L标样母液，于-18℃避光保存。取适量标样母液，先用丙酮稀释成10 mg/L的标样储备液，再用正己烷逐级稀释成0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1 mg/L标样工作溶液。按照上述气相色谱质谱条件进行测定。以进样质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。2甲4氯异辛酯的线性回归方程为y=284 801 x-7 643.2，线性相关系数为0.997 5。在质量浓度为0.02～1.0 mg/L，2甲4氯异辛酯的质量浓度与峰面积呈良好的线性关系。

2.4 方法的灵敏度

在上述检测条件下，烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯、2甲4氯异辛酯最小检出量分别为4.0×10-3、7.0×10-5、2.0×10-3、5.0×10-3ng。根据添加回收率试验，烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯异辛酯和2甲4氯在玉米植株、玉米和土壤中的最低检测质量浓度为0.01 mg/L。

2.5 方法的准确度和精密度

分别取空白玉米植株20.0 g、玉米20.0 g、土壤50.0 g，进行5次平行添加试验，烟嘧磺隆添加水平为0.01、0.1、0.5 mg/L，莠去津、2甲4氯、2甲4氯异辛酯添加水平为0.01、0.05、0.5 mg/L。按照上述前处理方法和仪器条件进行测定，并计算该方法的回收率和相对标准偏差（RSD）。

试验结果见表3。在0.01、0.1、0.5 mg/L添加水平下，烟嘧磺隆的平均回收率为71.4%～103.2%，相对标准偏差为1.8%～13.2%。在0.01、0.05、0.5 mg/L添加水平下，莠去津的平均回收率为81.8%～106.9%，相对标准偏差为1.3%～6.0%；2甲4氯的平均回收率为84.7%～108.2%，相对标准偏差为0.8%～19.1%；2甲4氯异辛酯平均回收率为75.1%～98.1%，相对标准偏差为2.3%～12.8%。

表3 方法的平均回收率和相对标准偏差（n=5）

2.6 最终残留试验结果

2016—2017年在山东省蓬莱市北沟镇、黑龙江省海伦市建城乡的2年残留试验结果表明：36%2甲·烟嘧·莠可分散油悬浮剂制剂用量为1 800～2 700 mL/hm（2有效成分用量648～972 g/hm2），在玉米3～5叶期采用茎叶喷雾施药1次，收获期玉米植株、玉米中烟嘧磺隆的最终残留量均小于0.01 mg/L；收获期土壤中烟嘧磺隆的残留量≤0.021 mg/L。收获期玉米植株、玉米中莠去津的残留量均小于0.01 mg/L；收获期土壤中莠去津的最终残留量≤0.063 mg/L。收获期2甲4氯异辛酯和2甲4氯（以2甲4氯异辛酯计）在玉米植株中的残留量之和≤0.014 mg/L；两者在玉米中的残留量之和小于0.01 mg/L；在土壤中的残留量之和≤0.017 mg/L。

3 结论

本试验通过对提取溶剂、液相色谱流动相梯度洗脱条件、质谱参数以及气相色谱质谱参数的优化，最终选择以含有1%乙酸的乙腈提取玉米植株、玉米和土壤样品中烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯和2甲4氯异辛酯。烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯经过PSA净化，液相色谱-质谱/质谱法进行检测，2甲4氯异辛酯经弗罗里硅土柱层析净化，气相色谱质谱联用法进行检测。采用该方法对2016—2017年山东省和黑龙江省玉米植株、玉米和土壤样品进行检测，该方法操作简单快捷，灵敏度、准确度、精密度均符合农药残留分析的要求，在实际检测中具有较强的可行性和实用性，该方法同样也可为其他农产品中烟嘧磺隆、莠去津、2甲4氯、2甲4氯异辛酯的残留检测提供参考。