噻虫嗪在棉花和土壤中的残留动态研究

梁旭阳， 刘新刚， 徐 军， 董丰收， 郑永权

（农业部作物有害生物综合治理重点实验室，中国农业科学院植物保护研究所，北京 100193）

噻虫嗪（thiamethoxam）是一种具有优异活性的新烟碱类杀虫剂，适用于水稻、大豆、水果、蔬菜和茶叶等农作物防治多种害虫，具有用量少、药效持久、对作物无药害等优点［1－4］。但是噻虫嗪在农作物上施用后容易造成地下水污染，并且Trevor Green等人已经证实噻虫嗪可以诱导小鼠肝脏肿瘤，对人类健康存在潜在风险［5－7］。目前，对噻虫嗪消解行为的研究主要集中于其在环境样品［2－4，6－8］，以及在蔬菜、茶叶和蜂蜜中的残留上。噻虫嗪在棉花上的消解动态研究，国内外尚属空白。

本文建立了超高效液相色谱－电喷雾串联质谱分析噻虫嗪在棉花植株和土壤中残留的方法，同时比较了单剂和复配剂中的噻虫嗪在棉叶植株及土壤中的降解动态规律，为该农药在棉花上的登记和合理使用提供了重要的科学依据。

1 试验方法

1.1 田间试验设计

试验药剂：25%噻虫嗪水分散粒剂和247g／L高效氯氟氰菊酯－噻虫嗪微囊悬浮剂（先正达（中国）投资有限公司）。

试验作物：棉花‘泗棉4号’。参照NY／T 788－2004《农药残留试验准则》，分别在山东、河南进行25%噻虫嗪水分散粒剂和247g／L高效氯氟氰菊酯－噻虫嗪微囊悬浮剂在棉花植株和土壤中的降解动态试验。试验设空白对照区和降解动态区。

棉花植株降解动态试验：在有代表性的棉花地设置试验小区，小区面积30m2。在棉花花铃期兑水喷雾施药1次，单剂施药剂量为22.5g／667m2（有效成分5.625g／667m2，为推荐最高剂量的1.5倍量），混剂施药剂量为15mL／667m2（有效成分3.7g／667m2，为推荐最高剂量的1.5倍量）。分别于施药前、施药后0（2h）、1、3、7、10、14、21、28、35d取棉叶样品。每次随机取3个样品，每个样品不少于1kg，缩分后留样200g，－20℃低温冷冻保存待测。

土壤降解动态试验：在有代表性的棉花地设置试验小区（不种棉花），小区面积30m2。兑水喷雾施药1次，单剂施药剂量为22.5g／667m2（有效成分5.625g／667m2，为推荐最高剂量的1.5倍量）。混剂施药剂量为15mL／667m2（有效成分3.7g／667m2，为推荐最高剂量的1.5倍量）。分别于喷药前、喷药后0（2h）、1、3、7、10、14、21、28、35d取土壤样品（0～10cm）。每次随机取3个样品，每个样品不少于1kg，去除杂草、石块等缩分后留样200g，－20℃低温冷冻保存待测。

1.2 试剂与仪器

噻虫嗪标准品（99.7%），购于百灵威公司；乙腈（色谱纯、分析纯）；水（Milli－Q 超纯水）；氯化铵（分析纯）。超高效液相色谱串联质谱（UPLC－MS／MS，Acquity－TQD，Waters公司）；Acquity UPLC BEH C18色谱柱（50mm ×2.1mm，1.7μm，Waters公司），XW－80A 漩涡混合器（美国Scientific industries公司）；TG16－WS台式快速离心机（长沙湘仪离心机仪器有限公司）；Filter Unit滤膜（0.22μm，Agela Technologies公司）。

1.3 分析方法

土壤：准确称取10g土壤样品于50mL离心管中，加入2mL 0.2%氯化铵缓冲溶液和20mL甲醇，涡旋提取5min，加入2g无水硫酸钠，涡旋1min，在5000r／min下离心5min，取1mL上清液过0.22μm滤膜，液质联用待测。

棉叶：准确称取10g棉叶样品于50mL离心管中，加入20mL甲醇，涡旋器提取5min，加入2g无水硫酸钠，涡旋1min，在5000r／min下离心5min，取1mL上清液过0.22μm滤膜，液质联用待测。

1.4 检测方法

采用超高效液相色谱－串联质谱（ACQUITY UPLC－TQD，Waters公司），三重四级杆检测器测定。BEH C18色谱柱（Waters公司）（2.1mm×50mm，1.7μm），采用二元梯度洗脱分离，梯度洗脱流动相见表1，流速为0.3mL／min，进样体积为3μL。质谱条件为：电喷雾离子源，正离子电离模式（ESI＋）；锥孔电压35V，碰撞能量12V；采用MRM多反应离子检测模式，以保留时间和母离子m／z 292，两个子离子 m／z 211、181进行定性分析，以母离子m／z 292和响应值最高的子离子m／z 211进行定量分析。噻虫嗪的保留时间为0.85min。采用外标法定量。

表1 流动相梯度洗脱Table 1 Parameters of gradient elution

2 结果与讨论

2.1 方法的灵敏度、线性相关性、准确度及精密度

灵敏度分别以添加回收试验的最低添加浓度0.02mg／kg添加水平的色谱图中噪音信号的3倍和10倍确定，得出噻虫嗪在棉叶和土壤中的检出限（LOD）（S／N＝3）为0.36μg／kg，定量限（LOQ）（S／N＝10）为1.21μg／kg。

用电子天平准确称取噻虫嗪（99.7%）标样0.0103g（精确到0.0001g），使用色谱纯甲醇溶解并定容至100mL，配制成浓度为100mg／L的储备液，于4℃冰箱中保存。取适量储备液，分别用甲醇稀释成5、1、0.5、0.05、0.01mg／L系列浓度的标准品溶液在1.4条件下进样，以峰面积（Y）对标准品浓度（mg／L）（X）作图，得到噻虫嗪的标准曲线：y＝30793 x－3415.9，R2＝0.997。本方法的准确度及精密度用添加回收率和变异系数来衡量。在不含噻虫嗪的棉叶和土壤空白中添加噻虫嗪标准品，每个平行测定5次，计算添加回收率和变异系数。从表2结果可知，噻虫嗪在土壤中平均回收率为88.8%～97.9%，变异系数为3.1%～6.2%；噻虫嗪在棉叶中的平均回收率为84.4%～95.8%，变异系数为1.3%～5.2%，都符合残留量测定的要求［9］。

表2 土壤和棉叶中噻虫嗪的添加回收率（n＝5）Table 2 Recovery of thiamethoxam in soils and cotton leaves（n＝5）

2.2 噻虫嗪在土壤和棉叶中的残留消解动态

由图1可知，河南和山东两地单剂中噻虫嗪在棉叶上的原始沉积量为0.765mg／kg和0.521mg／kg，在土壤中的原始沉积量为为0.044mg／kg和0.070mg／kg。河南和山东两地混剂中噻虫嗪在棉叶上的原始沉积量为0.080mg／kg和0.114mg／kg，在土壤中的原始沉积量为小于0.02mg／kg。随时间的延长噻虫嗪的残留量逐渐下降，两地消解情况较为一致。混剂中噻虫嗪在棉叶和土壤中原始沉积量明显低于单剂噻虫嗪在棉叶中的原始残留量，是因为使用单剂中噻虫嗪的有效成分含量大于混剂中噻虫嗪的有效成分含量。噻虫嗪在棉叶及土壤中的残留量与施药后间隔时间成指数关系。棉叶样品的色谱图见图2。

噻虫嗪在棉叶及土壤中的降解动态符合一级动力学方程回归曲线C＝AeBt（见图1）。降解动态回归方程见表3。山东、河南单剂中的噻虫嗪在土壤中的降解半衰期为2.9～4.8d，在棉叶中的降解半衰期为1.4～1.9d。混剂中的噻虫嗪在棉叶中的降解半衰期为1.4～1.6d。单剂与混剂中的噻虫嗪在棉叶中的消解半衰期差异不显著（P＞0.05），说明噻虫嗪单独使用和与高效氯氟氰菊酯混合使用在棉叶中的降解规律几乎没有差异。尚妍妍等人在2010年研究报道了混剂中噻虫嗪在黑龙江、吉林和山东2年3地大豆田土壤中的半衰期为2.5～15.8d［2］。R.Karmakar等在2009年研究报道了噻虫嗪在印度农业研究所番茄土壤中的半衰期是9d［10］。本文研究结果与文献报道中的噻虫嗪在土壤中的半衰期有差异，这可能与土壤的有机质含量、pH、各地的气候、土壤微生物群落不同有关。

表3 噻虫嗪在土壤和棉叶中的消解动态回归方程Table 3 Regression equation of residual dynamics of thiamethoxam in soils and cotton leaves

3 结论

本文建立了超高效液相色谱－串联质谱快速检测噻虫嗪在棉叶和土壤中残留的分析方法。噻虫嗪在土壤中平均回收率为88.8%～97.9%，变异系数为3.1%～6.2%；噻虫嗪在棉叶中的平均回收率为84.4%～95.8%，变异系数为1.3%～5.2%；该方法简单快速、准确可靠，可满足农药残留分析要求，并可用于大量样品的快速检测。

山东、河南两地的田间降解试验数据表明：噻虫嗪在棉叶上的降解半衰期为1.4～1.9d，在土壤中的降解半衰期为2.9～5.9d，属于易降解农药。单剂噻虫嗪和混剂噻虫嗪在棉叶上的消解半衰期分别为1.4～1.9d和1.4～1.6d。说明噻虫嗪单独使用和与高效氯氟氰菊酯混合使用时在棉叶中的降解规律几乎没有差异。

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