桃果套袋对6 种典型农药沉积分布和残留的影响

陈茜茜, 王晓珊, 赵洋洋, 邢天天, 张智超

(南开大学 农药国家工程研究中心，天津 300071)

桃Prunus persica(L.) Batsch 属蔷薇科李属桃亚属，味美芳香，营养丰富，广为人们所喜爱。我国的桃产量位居世界第一位，其总产量占世界桃总产量的54.0%[1]。桃在生产过程中主要病虫害为穿孔病、褐腐病、炭疽病、流胶病、食心虫、蚜虫、红蜘蛛和介壳虫等。化学农药施用是防治桃园病虫害的主要措施，但不合理使用易导致农药残留，如毒死蜱、吡虫啉、苯醚甲环唑和多菌灵等在桃中常有检出[1-2]。

据报道，果实套袋有助于降低苹果[3-6]、梨[7-8]、番茄和黄瓜[9]、香蕉[10]、芒果[11-12]、枇杷[13]中农药的原始沉积量及最终残留量；但也有研究结果表明，套袋可导致荔枝果实中甲氰菊酯和敌百虫残留量的增加[14]；此外，有研究表明，套袋会降低农药在水果中的降解速率，且与农药本身的性质有关[15-17]。然而，以上研究只关注了套袋对农药在可食部位上沉积和残留的影响，没有研究套袋对农药在作物叶片和土壤中沉积和残留的影响；同时，有关套袋对农药在桃园体系（桃叶、桃果和土壤）中沉积和残留的影响尚未见报道。因此，本研究选择用于桃树的6 种典型登记农药 (吡虫啉、嘧菌酯、腈苯唑、苯醚甲环唑、毒死蜱和β-氯氰菊酯) 为研究对象，开展桃果套袋和不套袋两种处理对6 种农药在桃园体系中沉积分布和残留的影响，旨在为果农合理用药及桃套袋技术提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent 1 290 Infinity Ⅱ UPLC-6470A MS/MS，超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用仪 (配有电喷雾离子源 (ESI)) 和 Agilent 7890B GC-7000C QQQ，气相色谱-三重四极杆质谱联用仪 (配有电子轰击离子源 (EI))(美国Agilent 公司)；TGL-15B 高速台式离心机 (上海安亭科学仪器厂)；CK2000 高通量组织研磨仪 (北京托摩根生物科技有限公司)；旋转蒸发系统 (德国Heidolph 公司)；涡旋仪 (北京大龙兴创实验仪器有限公司)；XPE105万分之一电子分析天平 (梅特勒-托利多集团)；SQP 百分之一电子分析天平 (北京赛多利斯仪器系统有限公司)；移液器 (德国Eppendorf 公司)。

吡虫啉 (99.82%，imidacloprid)、嘧菌酯 (99.23%，azoxystrobin)、腈苯唑 (99.90%，fenbuconazole)、苯醚甲环唑 (99.90%，difenoconazole)、毒死蜱(99.89%，chlorpyrifos) 和β-氯氰菊酯 (97.82%，βcypermethrin) 标准品，购于德国Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司；甲酸 (色谱纯) 购于上海安谱实验科技股份有限公司；乙腈和甲醇 (色谱纯)购于北京迪科马科技有限公司；高温蒸馏水购于广州屈臣氏食品饮料有限公司；N-丙基乙二胺 (PSA)、十八烷基键合硅胶 (C18) 和石墨化碳黑 (GCB, 40 μm)，购于天津博纳艾杰尔科技有限公司。

1.2 田间试验

试验于2019 年8 月下旬至9 月上旬在天津市静海区进行。供试桃树Prunus persica(L.) Batsch品种为当地主栽品种‘国庆王’，供试药剂为10%吡虫啉可湿性粉剂 (施药剂量为2 500 倍液，下同)、325 g/L 苯甲 • 嘧菌酯悬浮剂 (1 000 倍液)、522.5 g/L 氯氰 • 毒死蜱乳油 (1 000 倍液) 和24%腈苯唑悬浮剂 (1 600 倍液)。混合施药2 次，施药间隔期为7 d。每小区3 棵桃树，设套袋和不套袋两个处理，每处理3 个重复。对于套袋处理组，选择外黄内黑单层复合纸袋，并于果实套袋后开展施药，施药方式、浓度和时间与不套袋处理组相同。

取样：1) 桃果及桃叶。分别于第2 次施药后2 h 及1、3、7、14 和21 d 采用随机取样法，在试验小区 (树) 的不同方向及上、中、下、里、外等不同部位采集12 个以上 (不少于2 kg) 生长正常、无病害、成熟的桃果实 (不少于12 个桃) 以及生长正常、新鲜的桃叶 (不少于0.5 kg)；2) 土壤。在桃树的树冠覆盖范围内，采用随机取样法，选择9 个采样点 (地表以下10 cm)，每个小区每次采集土壤样本不少于2 kg。

采集的桃叶、桃果 (去除柄和果核) 和土壤样品分别制备成实验室样品，于 −20 ℃条件下保存。其中，桃果的检测部位为去除果核后的整个果实，但残留量计算为包括果核在内的整个果实。

1.3 样品前处理

1.3.1 样品提取 准确称取一定量的样品 (桃叶5.0 g、桃果10.0 g、土壤10.0 g) 于50 mL 聚乙烯离心管中，加入10.0 mL 体积分数为0.2% 的甲酸-乙腈溶液 (土壤样品另加入3.0 mL 蒸馏水)，振荡提取5 min，加入1.0 g 氯化钠和4.0 g 无水硫酸镁，振荡3 min 后于4 000 r/min 下离心5 min，取上清液，待净化。

1.3.2 样品净化 准确移取3.0 mL 上述上清液于25 mL 圆底烧瓶中，先在35 ℃的水浴温度和10 kPa 左右的真空度下旋转蒸发至干，再用1.5 mL 的V(丙酮) :V(异辛烷) = 1 : 1 溶液复溶后，转移至装有一定量净化剂 (桃叶：20.0 mg GCB+40.0 mg PSA+150.0 mg 无水硫酸镁；桃果和土壤：50.0 mg PSA+150.0 mg 无水硫酸镁) 的2 mL 离心管中，涡旋1.5 min 后于8 000 r/min 下离心5 min；取上清液，过0.22 μm 有机滤膜，待GC-MS/MS 测定毒死蜱和β-氯氰菊酯含量；另从离心后的50 mL 聚乙烯离心管中移取1.5 mL 上清液至另一个装有一定量净化剂 (桃叶：20.0 mg GCB+40.0 mg PSA+150.0 mg 无水硫酸镁；桃果和土壤：50.0 mg C18+150.0 mg 无水硫酸镁) 的2 mL 离心管中，涡旋1.5 min 后于8 000 r/min 下离心5 min；取上清液，过0.22 μm 有机滤膜，待UPLC-MS/MS 测定吡虫啉、嘧菌酯、腈苯唑和苯醚甲环唑含量。

1.4 仪器分析条件

1.4.1 超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用仪(UPLC-MS/MS) 色谱条件：Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱 (2.1 mm × 50 mm，1.8 μm)；流动相A 为乙腈溶液，流动相B 为体积分数为0.2%的甲酸水溶液。梯度洗脱程序为：0 min 时20% A-80% B，0.50～1.50 min 为65% A-35% B，1.60 min 时变为90% A-10% B，保持到3.00 min，3.10 min 时恢复到初始流动相比例 (20% A-80%B)；流速为0.4 mL/min；柱温35 ℃；进样量5 μL。

质谱条件：带有安捷伦喷射流技术的电喷雾离子源 (AJS ESI)，正离子扫描；多反应监测(MRM) 模式；毛细管电压4.0 kV；雾化气压力1.7 × 105Pa；干燥气流量10 L/min，温度325 ℃；鞘气流量11.0 L/min，温度350 ℃；离子源温度325 ℃；质谱参数见表1。

表1 吡虫啉、嘧菌酯、腈苯唑和苯醚甲环唑的质谱条件参数 (UPLC-MS/MS)Table 1 Mass spectrometry parameters for imidacloprid, azoxystrobin, fenbuconazole and difenoconazole (UPLC-MS/MS)

1.4.2 气相色谱-三重四极杆质谱联用仪 (GCMS/MS) 色谱条件：DB-17MS 色谱柱 (30 m ×250 μm，0.25 μm)；载气为氦气，柱流速1.3 mL/min；进样口温度250 ℃；分流进样，分流比5 : 1；进样量1 μL；柱升温程序为初始温度120 ℃，以20 ℃/min 升至290 ℃，保持8 min。

质谱条件：电子轰击离子源 (EI)；多反应监测 (MRM) 模式；四极杆温度150 ℃；离子源温度230 ℃；传输线温度280 ℃；碰撞气为高纯氮气，流速1.5 mL/min；淬灭气为高纯氦气，流速2.25 mL/min；溶剂延迟6.0 min；质谱参数见表2。

表2 毒死蜱和β-氯氰菊酯质谱条件参数 (GC-MS/MS)Table 2 Mass spectrometry parameters for chlorpyrifos and β-cypermethrin(GC-MS/MS)

1.5 方法确证

按照《农作物中农药残留试验准则》[18]要求，通过线性范围、添加回收试验 (准确度和精密度)以及检出限进行分析方法验证。

1.5.1 标准溶液配制及标准曲线绘制 1) 分别准确称取一定量的吡虫啉、嘧菌酯、腈苯唑和苯醚甲环唑标准品，用乙腈溶解，配制成质量浓度为1 000 mg/L 的混合标准母液。2) 分别准确称取一定量的毒死蜱和β-氯氰菊酯标准品，用异辛烷溶解，配制成质量浓度为1 000 mg/L 的混合标准母液。用溶剂或经提取净化后的空白基质溶液稀释上述混合标准母液，配成0.01、0.05、0.1、0.5、1、2 和5 mg/L 的系列标准工作溶液，按1.4 节的条件测定。以目标化合物质量浓度为横坐标 (x，mg/L)，对应峰面积为纵坐标 (y) 绘制标准曲线。

1.5.2 基质效应 对于质谱，由于共同洗脱杂质的干扰影响电喷雾接口的离子化效率，从而引起离子化抑制或增强，导致出现假阴性或假阳性或不精确的定量，因此基质效应是质谱分析时方法验证的重要参数[19]。按1.5.1 节所述，绘制溶剂匹配标准曲线和基质匹配标准曲线，按照公式 (1) 计算基质效应 (Me)。当Me的绝对值小于20% 时，认为可以忽略基质效应；反之，则应考虑消除基质增强或减弱效应[20-21]。

式中：A和B分别表示溶剂标准溶液曲线和基质匹配标准溶液曲线的斜率。

1.5.3 添加回收试验 分别向空白桃叶、桃果及土壤样品中添加6 种农药标准溶液。GB 2763—2019[22]规定，吡虫啉、嘧菌酯、腈苯唑、苯醚甲环唑、毒死蜱和β-氯氰菊酯在桃中的最大残留限量 (MRL) 分别为0.5、2、0.5、0.5、3 和1 mg/kg。根据上述规定，本研究设置了0.05、0.5 及5 mg/kg(桃果中为2 mg/kg) 3 个添加水平，每个水平5 个重复，另设空白对照。添加后混匀静置30 min后进行提取测定，计算平均添加回收率及相对标准偏差 (RSD)。

此外，本研究还增加了桃叶中10 mg/kg (吡虫啉、嘧菌酯、腈苯唑、苯醚甲环唑) 和20 mg/kg(毒死蜱和β-氯氰菊酯) 的添加回收试验，以覆盖桃叶样品检测的最高残留量。

1.6 数据处理

原始沉积量为所测得的各介质中原始沉积浓度，结合桃园种植体系中对应介质的生物量数据得到。其中，每棵桃树上桃叶、桃果的总重估值分别以8 420 g 和12 000 g 计；土壤以每棵树周边半径1 m、深度为10 cm、土壤容重为1.2 g/cm3的土壤重量计。

对同一种农药在两种处理下的残留量数据，采用SPSS Statistics 17.0 软件进行差异显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 方法验证

2.1.1 线性范围及基质效应 在0.01～1 mg/L 范围内，吡虫啉、嘧菌酯、腈苯唑、苯醚甲环唑、毒死蜱和β-氯氰菊酯的质量浓度与对应的峰面积间呈良好线性关系，R2在0.987 3～1.000 之间。其中，6 种农药在桃叶和土壤基质中的|Me|分别为48%～173%和29%～125%，基质效应明显；在桃果基质中，嘧菌酯、腈苯唑和苯醚甲环唑的|Me|<7%，基质效应不明显，而其余3 种农药的|Me|均大于20%，基质效应明显。考虑到基质效应及定量分析的需求，本研究采用基质匹配标准溶液进行校正定量分析。

2.1.2 方法的准确度和精密度 在0.05～20 mg/kg(桃叶)、0.05～2 mg/kg (桃果) 和0.05～5 mg/kg (土壤) 添加水平下，6 种农药在桃叶、桃果和土壤样品中的平均回收率在72%～111% 之间，RSD 在0.90%～18%之间 (n= 5)，可满足农药残留检测的要求[18]。以添加回收试验的最低添加水平作为分析方法的定量限 (LOQ)，则6 种农药的LOQ 均为0.05 mg/kg。

2.2 套袋对6 种农药在桃叶、桃果及土壤中沉积分布规律的影响

分别测定6 种农药在桃叶、桃果和土壤样品中的原始沉积量。结果 (表3) 表明：桃果套袋后，6 种农药在桃果上的原始沉积量大大降低，除毒死蜱外，其余5 种农药的原始沉积量均低于定量限；土壤中的原始沉积量升高，但两种处理下毒死蜱和β-氯氰菊酯在0.05 水平上差异不显著(P<0.05)、嘧菌酯在0.01 水平上差异不显著 (P<0.01)，其余3 种农药在两种处理下均有极显著差异 (P<0.01)；对于桃叶，除苯醚甲环唑在两种处理下差异显著 (P<0.05) 外，其余5 种农药的原始沉积量均无显著差异 (P<0.05)。表明套袋可以有效隔离农药与果实接触，从而减少了农药在果实上的原始沉积量，这与已有的文献报道[5,8-9,13]相符。

表3 套袋和不套袋处理下6 种农药在桃叶、桃果及土壤中的原始沉积量Table 3 The initial deposition contents of six pesticides in peach leaf, peach fruit and soil with fruit bagging and non-bagging

6 种农药在桃叶、桃果及土壤中原始沉积量的占比规律见图1。结果表明，不套袋处理下，农药喷施后沉积量占比顺序为桃叶 (56.7%～69.4%)>土壤 (25.3%～39.2%)>桃果 (3.3%～6.5%)(图1A)。套袋后，苯醚甲环唑在土壤中的沉积量占比最大，其沉积量占比顺序为土壤>桃叶>桃果；而其余5 种农药的主要沉积部位依然为叶片，但桃叶和桃果中的沉积量占比明显降低，土壤中的沉积量占比相对升高，分别为47.8%～64.3%、< 1% 和34.9%～52.2% (图1B)。这可能是因为果袋的物理隔离作用不仅可以减少桃果与农药的直接接触而降低桃果中农药的残留量，而且可能会影响农药在叶片上的原始沉积。套袋后叶片上的沉积量均有一定程度的下降 (4%～14%)，在施药或采样过程中的系统误差可能造成苯醚甲环唑在桃叶中的沉积量显著降低，从而影响其沉积量占比顺序。

2.3 套袋对6 种农药在桃中消解行为的影响

2.3.1 6 种农药在桃叶中的消解规律 套袋和不套袋两种处理下，6 种农药在桃叶上的消解规律均符合一级反应动力学模型，其半衰期在4.8～26.7 d之间。其中，嘧菌酯和腈苯唑的半衰期相对较长，均大于20 d。此外，6 种农药在套袋和不套袋两种处理下的半衰期接近，表明桃果套袋对农药在桃叶上的消解行为无影响 (表4)。

2.3.2 6 种农药在桃果中的消解规律 套袋处理下，毒死蜱在桃果中的残留量为0.06～0.1 mg/kg，其余5 种农药的残留量均低于LOQ (0.05 mg/kg)；但6 种农药的消解动态试验数据不规律，因此无法得到套袋处理下6 种农药的消解动态曲线。

不套袋处理下，第2 次施药后6 种农药的残留量随时间呈明显下降趋势，亦符合一级反应动力学方程。除毒死蜱的半衰期为9.4 d 外，其余5 种农药的消解速率均较慢，半衰期在19.3～36.5 d之间 (表4)。与已有的文献报道[23-26]相比，本研究中6 种农药在桃果上的半衰期相对较长。究其原因：一方面，作物品种以及作物的生长时期会影响农药的半衰期，本试验开展期间桃果处于成熟前的慢速生长期，可能会导致农药消解速率慢；另一方面，可能还受试验年份的不同气候条件及环境条件等的影响。

表4 6 种农药在桃叶和桃果中的消解动态Table 4 Dissipation dynamics of 6 pesticides in peach leaf and fruit

2.4 套袋对6 种农药在桃果上最终残留量的影响

由表5 可知，套袋和不套袋两种处理下，第2 次施药后14 和21 d 时6 种农药在桃果中的最终残留量均低于我国规定的MRL 值[22]，但与不套袋相比，套袋后6 种农药在桃果上的残留量均显著降低 (p<0.05)。套袋后，除毒死蜱在第2 次施药后14 和21 d 的残留量分别为 (0.09 ± 0.01) mg/kg和 (0.06 ± 0.02) mg/kg 外，另外5 种农药均未检出。这与前人关于套袋后毒死蜱[5]、苯醚甲环唑[23]在苹果中残留，氯氰菊酯在翠冠梨[8]、黄瓜和番茄[9]中残留的研究结论一致；而王建武等[14]、李胤均等[11]的研究结果表明，采取套袋前施药的方式，套袋处理组的荔枝果肉和芒果中农药残留量增加，施药方式的不同导致农药残留结果的差异。

表5 套袋处理对6 种农药在桃果中最终残留量的影响Table 5 The effect of bagging on the terminal residues of six pesticides in peach fruit

3 结论

本研究建立了利用超高效液相色谱/气相色谱-串联质谱 (UPLC-MS/MS 或GC-MS/MS) 测定桃叶、桃果和土壤中吡虫啉、嘧菌酯、腈苯唑、苯醚甲环唑、毒死蜱和β-氯氰菊酯6 种农药残留的分析方法，该方法的平均回收率、相对标准偏差以及定量限均可满足农药残留检测的要求。

从沉积分布结果来看，果实套袋后施药可以极大地降低农药在桃果上的原始沉积量，6 种农药在各介质中的沉积分布占比顺序为桃叶>土壤>桃果，其中苯醚甲环唑可能因为施药及采样过程中的系统误差造成了其沉积量占比顺序不一致。从消解行为来看，6 种农药在桃叶和桃果上的消解规律均符合一级反应动力学模型，在桃叶上消解半衰期为4.8～26.7 d，桃果中的消解半衰期为9.4～36.5 d；果实套袋对农药在桃叶中的消解行为无影响，但显著降低了6 种农药在桃果上的残留量，除毒死蜱外均低于LOQ。从最终残留量 (第2 次药后14 d 和21 d) 来看，套袋和不套袋两种处理下6 种农药在桃果中的残留量均低于我国规定的MRL 值。