辣椒及土壤中咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺的残留及消解动态研究

蒋梦云，巩文雯，刘庆菊，胡 彬，张婷婷 ，韩 平

（1.北京农业质量标准与检测技术研究中心，北京 100097；2.北京化工大学化学工程学院，北京 100029；3.北京市植物保护站，北京 100029）

辣椒味道鲜美、色泽光鲜，深受消费者喜欢。它既可食用，又具观赏性，是盆栽种植的良好品种，但在盆栽种植过程中经常会发生蚜虫、白粉虱、根腐病等病虫害，科学防治非常重要。在害虫防治中，喷雾法是最常用的施药方式。但叶面喷施农药易受温度与光照影响，喷施过程中药剂漂移不仅造成农药的浪费和环境的潜在污染，危害非靶标生物，还会增加操作者暴露风险［1］。灌根施药是一种应用较广的隐蔽施药法，该方法将杀虫剂、杀菌剂施于土壤中，使作物通过“生物抽提”方式将有效成分运输到植物地上部分，从而达到防治病虫害的目的［2］，这种施药方式具有针对性，可以有效保护天敌，减少环境污染［3］。He等［1］采用灌根方式，比较了温室和田间乐果在棉花中的分布及对二斑叶螨（Tetranychus urticae）的防治效果。宗建平等［2］采用喷雾和灌根两种施药方法，测定了吡虫啉在番茄植株中的分布动向及其对烟粉虱（Bemisia tabaci）的防效效果。李强等［4］比较了喷雾、灌根和埋药3种施药方式下溴氰虫酰胺对黄胸蓟马（Thrips hawaiiensis）的防治效果。此外，Dong等［5］研究了灌根施药方式下，噻虫啉在温室盆栽番茄中的残留消解及其对烟粉虱的防治效果。在施用农药防治病害时，其残留对环境和非靶标生物会产生一定影响，研究药剂残留和消解动态对于评价作物食用安全性具有十分重要的意义。目前关于喷雾施药方式下农药残留和消解的研究很多［6-9］，但关于灌根施药方式下作物食用安全性及农药消解动态和最终残留的报道仍较少。因此，本研究选择2种常用杀菌剂咯菌腈、精甲霜灵和1种杀虫剂溴氰虫酰胺为供试药剂，采用灌根施药方式处理温室大棚盆栽辣椒，结合QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）建立3种药剂在辣椒和土壤中残留的分析方法，研究3种药剂的消解动态及最终残留水平，以期为系统评价药剂的安全性提供理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

ACQUITY UPLC Xevo TQ高效液相色谱串联质谱仪，美国Waters公司；B-400匀浆机，瑞士Buchi公司；ME204E/02电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；ZWY-1102C恒温培养振荡器，上海智城分析仪器制造有限公司；Vortex-Genie2漩涡混合器，北京开源国创科技有限公司；3-30K台式冷冻离心机，德国Sigma离心机股份有限公司。

咯菌腈标准品（fludioxonil，99.0%）、精甲霜灵标准品（metalaxy-M，99.5%）、溴氰虫酰胺标准品（cyantraniliprole，99.2%）购于北京百灵威科技有限公司；精甲·咯菌腈（总有效成分含量62.5 g/L，咯菌腈含量25 g/L，精甲霜灵含量37.5 g/L），10%溴氰虫酰胺可分散油悬浮剂（美国杜邦公司）；乙腈、甲酸、甲醇为色谱纯；无水硫酸镁、氯化钠等均为分析纯。

1.2 残留消解试验设计

试验设计参照NY/T 788－2004《农药残留试验准则》进行，于2017年在北京顺义植保站基地温室内进行最终残留试验及消解动态试验。每个处理3次重复，每个重复30盆盆栽辣椒，同时设置空白对照。

消解动态试验：按推荐剂量咯菌腈和精甲霜灵均为0.04 g/L（a.i.）、溴氰虫酰胺0.13 g/L（a.i）于辣椒半成熟期时灌根施药1次，每盆施药50 mL。分别于施药后0（2 h）、1、3、5、7、11、14、21 d随机采集辣椒样品，匀浆后按四分法留样200 g，同时采集土壤样品2 kg，去除杂物后四分法留样200 g。

最终残留试验：按推荐剂量和1.5倍推荐剂量分别于辣椒半成熟期时灌根施药1次，每盆施药50 mL，分别于施药后5、7、14 d随机采集辣椒样品，匀浆后按四分法留样200 g，同时采集土壤样品2 kg，去除杂物后四分法留样200 g。所有样品用塑料袋封装，贮存于-20℃冰箱内待测。

1.3 分析方法

1.3.1 提取 分别称取5.0 g充分匀浆的辣椒样品和土壤样品（过孔径0.60 mm筛）于50 mL圆底旋盖离心管中，加10 mL乙腈，振荡30 min，加入2.0 g无水硫酸镁和0.5 g氯化钠，涡旋振荡提取1 min，置于台式离心机中离心5 min（4℃，5 000 r/min），待进一步净化。

1.3.2 净化 辣椒样品：取1 mL上清液转移至2 mL QuEChERS净化管（50 mg PSA和150 mg无水硫酸镁）中，涡旋振荡1 min，4℃、10 000 r/min离心5 min，过0.22 μm有机滤膜，待UPLCMS/MS分析。

土壤样品：取1 mL上清液转移至装有2 mL QuEChERS净化管（50 mg PSA、50 mg C18填料和150 mg无水硫酸镁）中，涡旋振荡1 min，4℃、10 000 r/min离心5 min，过0.22 μm有机滤膜，待UPLC-MS/MS分析。

1.3.3 色谱与质谱条件 色谱条件：ACQUITY UPLC® BEH C18色谱柱（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）。流动相：A相为0.1%甲酸水溶液，B相为乙腈；流速为0.3 mL/min；运行时间5.0 min；柱温30 ℃。进样体积5 μL。流动相梯度洗脱程序：0～3.5 min，流动相A由70%线性变化至20%；3.5～4.0 min，流动相A由20%线性变化至0；4.0～5.0 min，流动相A由0线性变化至70%。

质谱条件：电喷雾正离子源模式（ESI+）；毛细管电压3.5 kV；离子源温度150℃，去溶剂温度450℃；去溶剂气和锥孔气均为高纯液氮，去溶剂气流速800 L/h，锥孔气流速40 L/h；碰撞气为高纯氩气；检测方式为多反应离子监测模式（MRM）。咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺的离子采集参数见表1，在此条件下3种物质的MRM色谱图见图1。

表1 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺的质谱采集参数

图1 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺的MRM色谱图

1.3.4 标准溶液配制 标准储备溶液配制：分别准确称取0.001 g咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺标准品于100 mL容量瓶中，用乙腈溶液配制10 mg/L的混合标准储备液，于4℃冰箱内保存。将标准储备液逐级稀释配制200、100、50、10、5、0.5 μg/L系列混合标准溶液，于4℃冰箱保存。

基质匹配标准溶液配制：称取一定量的辣椒和土壤空白基质样品，按1.3.1方法进行前处理，分别获得辣椒基质和土壤基质空白提取液，使用该提取液分别将标准储备溶液进行逐级稀释配制 200、100、50、10、5、0.5 μg/L基质匹配混合标准溶液，于4℃冰箱保存。

1.3.5 基质效应 基质效应（ME）是指除被测物外，样本中杂质对被测物定性、定量结果的影响［10］，计算公式［11］为：

1.3.6 添加回收试验 分别对空白辣椒样品和空白土壤样品设定3个添加水平，添加浓度为0.01、0.05、0.1 mg/kg，每个水平重复5次。按1.3.1和1.3.2方法进行提取、净化，按1.3.3条件进行测定，计算日内和日间平均回收率及相对标准偏差（RSD）。

试验数据采用Excel和Origin软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 方法的线性范围及基质效应

本研究同时绘制了纯溶剂标准曲线和3辣椒及土壤基质匹配标准曲线，考察基质效应对检测结果的影响。ME值大于115%则有增强效应，小于85%则具有抑制效应。由表2可知，辣椒和土壤基质对咯菌腈有增强效应，分别为135%和128%；对精甲霜灵和溴氰虫酰胺则具有明显的抑制效应。因此，采用基质匹配标准曲线进行定量。

以峰面积（y）对农药质量浓度（x）作线性回归，咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在0.5～200 μg/L浓度范围内呈现良好的线性关系（决定系数R2＞0.9962），线性方程见表2。

表2 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺的线性方程及基质效应

2.2 准确度、精密度及定量限

咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在辣椒和土壤中的日内和日间平均回收率及相对标准偏差（RSD）测定结果见表3。表3显示在0.01、0.05、0.1 mg/kg 3个添加水平下，3种农药在所有样品中的平均添加回收率分别为93.4%～111.6%、86.9%～108.8%和82.0%～106.4%；日内（n=5）和日间（n=15）的RSD值范围分别为1.3%～8.2%和2.6%～6.8%，结果均符合农药残留检测的要求。通过添加实验确定，咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在辣椒和土壤中残留分析方法的定量限（LOQ）为0.0005 mg/kg。

2.3 3种农药在辣椒和土壤中的残留消解动态

咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺3种农药在辣椒和土壤中的残留消解方程及半衰期见表4，消解动态曲线见图1和图2。结果表明，精甲霜灵和溴氰虫酰胺药后1～5 d，在辣椒中的残留量逐渐增加，药后5 d残留量达到最大值，分别为0.06 mg/kg和0.05 mg/kg，随后残留量随时间延长呈降低趋势。这是由于采用灌根施药方式，施药后药液随植株汁液传导至叶片及果实需要一定的时间，植株中的残留量会呈现先增高后降低的趋势［2，4］。咯菌腈在辣椒中的残留量随时间延长而逐渐降低，但其在所有辣椒样品中的残留量均极低，最大残留量仅为0.007 mg/kg，分析原因可能是由于咯菌腈是一种非内吸性新型吡咯类广谱杀菌剂。分别以3种农药在辣椒中的最高残留量为原始沉积量对数据进行拟合，得到咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在辣椒中的消解方程，分别为Ct= 0.0074e-0.129t（R2= 0.952）、Ct= 0.0658e-0.08t（R2= 0.897） 和Ct= 0.058e-0.05t（R2= 0.951），均符合一级动力学方程，降解半衰期分别为5.4、8.7、13.9 d，属于易降解农药（t1/2＜30 d）。由表4和图2可知，3种农药在土壤中的残留量均随施药后取样时间的延长而逐渐降低，半衰期分别为10.2、5.0、6.5 d。

表3 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在辣椒和土壤中的平均回收率及相对标准偏差

图1 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在辣椒中的消解动态曲线

图2 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺的在土壤中的消解动态曲线

表4 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在辣椒和土壤中的消解动态方程

本研究中，3种农药在辣椒果实中的半衰期与已报道的在葡萄、黄瓜、番茄等其他作物喷雾处理方式下得到的半衰期存在一定的差异（表5）。分析原因除了与农作物、试验地气候和土壤等因素有关外，与施药方式也有很大关系。喷雾处理方式下，风吹、雨淋、光照等外部气候条件对药剂的影响较为明显，而种子处理及灌根施药方式处理下，施用农药在作物植株内的消解动态主要与药剂在植株内的传导效率、植株的生长代谢以及土壤中微生物丰富度等因素有关［12-14］。例如，宗建平等［2］比较了喷雾法和灌根法吡虫啉叶部内吸作用，发现喷雾后药液只存在于植物叶片表面而未渗进叶片表皮以内，而根部施药后药液随植株汁液传导至叶片及果实。李强等［4］分析了灌根施药后溴氰虫酰胺在香蕉植株中的传导效率，发现施药后1 d溴氰虫酰胺在香蕉果实和花瓣中的浓度达到最高，而本研究所得灌根施药后5 d溴氰虫酰胺在辣椒中的残留量达到最大，表明溴氰虫酰胺在不同植株内传导速率有所差异。

表5 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在不同作物中的半衰期

2.4 种农药在辣椒和土壤中的最终残留量

精甲·咯菌腈（62.5 g/L）悬浮种衣剂和10%溴氰虫酰胺可分散油悬浮剂按推荐剂量和1.5倍推荐剂量分别于辣椒半成熟期时灌根施药1次，最终残留结果表明，药后14 d，高剂量处理下3种农药在辣椒中的残留量均明显上升，约为低剂量处理的2.8～4.6倍（表6）。但高、低两种剂量处理下，3种农药在辣椒中的最大残留量均较低、小于0.1 mg/kg。由于盆栽蔬菜的施药是特殊场景，目前我国尚未对相关农药在盆栽蔬菜上的合理使用制定相关标准。参照CAC规定咯菌腈在甜椒中MRL值（0.5 mg/kg）以及我国规定精甲霜灵和溴氰虫酰胺在露天栽种辣椒中MRL值（分别为0.5 mg/kg和1 mg/kg，GB 2763－2016《食品中农药最大残留限量》），施药后1～14 d各处理的残留量均符合该标准规定。值得注意的是，在试验采摘期（1～14 d）内，高剂量处理溴氰虫酰胺在辣椒中的残留量呈上升趋势，从食品安全的角度考虑仍有一定风险，因此建议采用推荐剂量对盆栽辣椒进行灌根施药。

一般认为，农药在土壤中的残留和降解除了与农药本身的理化性质有关外，还主要与土壤中有机质含量、pH、湿度、温度和植物根系分泌物等多种因素有关。有研究表明，温室大棚中土壤湿度以及温度接近于微生物生长的最适温度，能够促进农药的快速降解［14］。由表6可知，高、低两种剂量处理下，随着采样间隔时间的延长，3种农药在土壤中的最终残留量呈下降趋势。药后14 d，3种农药在土壤中的残留量分别为2.50 mg/kg和0.49 mg/kg、0.62 mg/kg和0.49 mg/kg、7.49 mg/kg和2.33 mg/kg。从本试验结果可以发现，随着施药剂量的增加，3种农药在土壤中的残留累积量均明显增加，当施药剂量增加为1.5倍时，3种农药在土壤中溴氰虫酰胺的最高累积量分别增加5.1、6.6、3.2倍。

表6 咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在辣椒和土壤中的最终残留量

3 结论

本研究建立了同时测定辣椒和土壤中咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺残留量的QuEChERS-UPLC-MS/MS分析方法，研究了3种农药在辣椒和土壤中的消解动态及最终残留量，结果表明该方法简单快捷，灵敏度、准确度和精密度较高，实用性强；按推荐使用剂量灌根施药1次，3种农药在辣椒和土壤中的消解动态方程均符合一级动力学方程，其在辣椒中的降解半衰期分别为5.4、8.7、13.9 d，土壤中的半衰期分别为10.2、5.0、6.5 d；按推荐剂量和1.5倍推荐剂量灌根施药后1～14 d内，3种农药在辣椒中的最大残留量均低于规定的MRL值，但农药残留量与施药剂量呈正相关，高剂量处理下辣椒和土壤中的农药残留累积量均明显增加。

本研究初步评估了灌根施药方式下咯菌腈、精甲霜灵和溴氰虫酰胺在盆栽辣椒中的残留动态及其施用安全性，结果可为了解灌根施药方式下3种农药的持效期及其在盆栽辣椒上合理使用相关标准的制定提供理论依据，但关于相同条件下不同施药方式、环境因素差异等对结果的影响还有待进一步研究。