浅谈农药隐性成分的定性分析
2015-08-23毕富春吴国旭南开大学元素有机化学研究所天津30007天津渤海职业技术学院天津30040
毕富春,吴国旭(. 南开大学 元素有机化学研究所,天津 30007;. 天津渤海职业技术学院,天津 30040)
浅谈农药隐性成分的定性分析
毕富春1,吴国旭2
(1. 南开大学 元素有机化学研究所,天津 300071;2. 天津渤海职业技术学院,天津 300402)
介绍某些农药隐性成分的分析方法。剖析时主要使用高效液相色谱仪和气相色谱仪,并给出8个剖析实例。农药隐性成分剖析应和使用农药经验丰富者相结合,这样可大大缩小分析范围。
农药;定量分析;隐性成分;气相色谱;高效液相色谱
毕富春, 吴国旭. 浅谈农药隐性成分的定性分析[J]. 生物灾害科学, 2015, 38(4):354-357.
随着高毒农药的禁用和国家对农药登记管理日益严格,及农药国标日益和国际农药标准的接轨,加之国家对专利知识保护的强化,使得农药生产厂家遇到了极大困难,将来农药发展的趋势是,尽量淘汰那些生产规模小、作坊式的农药厂,改变目前我国约有数千家农药厂的不利局面。为了生存,许多厂家在已有登记证的产品上,为了增加药效,争夺市场,经常添加一些隐含成分,具不完全统计,和农药隐性成分有关的信息高达 120 条以上[1-4]。 而这些隐含成分主要有 3 类,即高毒农药、新药(未过专利期的保护品种)及一些对某种害虫具有特效的老品种。
最近几年作者经常收到农药经销商、棉农及农药厂送来的“特效”农药样品,请求剖析有效成分。通过对 100 多个农药样品的剖析,总结整理并撰写此文,以供农药管理部门、科研部门以及农药相关单位人员参考。
1 剖析农药隐性成分具备的条件
一般来说,有关人员送来的“特效”药样,都会具有鲜明特点,比如杀什么虫、防什么病、除什么草,这样就给出大致的剖析范围。作者就有这样的经历,有人送来 1个杀菌剂,经HPLC 分析,特征峰非常明显,而作者对杀菌剂使用知识知之甚少,加之对杀菌剂分析的色谱资料积累较少,所以对该杀菌剂未能给出定性。剖析人员首先需要具备丰富的经验,长期从事植物保护相关工作的经历,并奠定了基础应该掌握农药市场最新使用的新药,这对剖析隐含成分。其次最好对常用的大多数农药有过分析经验,能熟练使用气相色谱仪、液相色谱仪,了解质谱仪的基本知识。特别是当你分析过的样品越多,那你就越容易找出样品的分析条件,对样品的定性分析越快。在此方面也可参考一些作者论文[5-9]。
气相色谱仪、液相色谱仪、红外光谱仪能够配合使用。最后尽量具备大量的农药样品,最好具有目前市场上大多数销售的杀虫剂、除草剂和杀菌剂等标样。特别是市场上最新使用的农药标样,以利于剖析时参考。
2 对农药样品的要求
对于要求剖析的样品首先应提供价格,即每吨的价钱,这样就可把该样品在当前农药市场的地位给出一个初步定位:是不是新药,可能是哪一类的农药。
其次,应该提供防治对象,是用于杀虫的、除草的或杀菌的?杀虫是哪种害虫、哪种菌或哪种草?这样根据防治病虫草的类型,初判断的农药范围。例如是棉蚜,就可考虑那些杀蚜剂。如是杀棉铃虫(鳞翅目,夜蛾科),就要考虑那些杀鳞翅目好的杀虫剂,如氯虫苯甲酰胺等。
第三,农药的药效特点。不同类型的杀虫剂,有不同的中毒症状。首先根据害虫中毒症状,可初步判断农药的类型。如害虫中毒,卷曲,吐水,痉挛,该样品就可能是有机磷类杀虫剂。其次可根据杀虫速度,也是帮助鉴别杀虫剂类型的重要依据。如杀虫剂中,氨基甲酸酯类、拟菊酯类、有机磷类杀虫速度较快[8],而几丁质抑制剂,药效慢,需要 3 天才能见到效果。其次是杀虫剂的外观、气味等。如有机磷类有大蒜味、恶臭或硫黄味。拟菊酯类杀虫剂防治时会对人眼,皮肤有刺激。新烟碱类杀虫剂如啶虫脒等和阿维菌素对粘虫中毒的症状是麻醉、假死,不萎缩、不吐水,触之能动。以上特点可作为定性农药时的参考。
第四,结合简单的生物测定,辅以样品定性[7], 如果是杀虫剂可简单用粘虫、蚜虫和红蜘蛛3种害虫进行初步药效测定,根据药效就可大致判断出该样品的防治方向,再进行仪器分析定性。特别应注意的是,粘虫的胃毒试验结果应坚持4天,再计算死亡率,以防几丁质类杀虫剂漏掉。
3 农药定性依据
红外光谱仪的定性是我国现行农药标准中采用最多的方法,红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。但是由于仪器普及和样品制备上要求高,实际应用较少。还有核磁分析仪和质谱仪也可用于物质定性[2],但因其成本昂贵,在普及使用上尚有一定难度,所以本文仅涉及大量普及使用的气相色谱仪和高效液相色谱仪。
有效成分的定性,主要依据是同一化合物,在相同的条件下,具有相同的保留时间。一般认为,两个化合物的保留时间应不超过1.5%。用色谱数据处理系统,两个化合物色谱峰能很好重叠。
须知,两个化合物具有相同的保留时间,也不一定是同一化合物。如液相色谱分析时,使用的高含量有机溶剂的流动相(如 90+10 的甲醇水),对有一定水溶性的农药,如啶虫脒、噻虫嗪和吡虫啉等,在此条件下保留时间是相同的,这 3个农药是分离不开的,应改变流动相的溶剂配比,用50∶50 甲醇水就能把上述其中的 3个化合物分离。
用高效液相色谱仪定性时,对相同保留时间的样品,除用改变流动相的溶剂配比外,还可用改变流动相溶剂的方法( 用乙腈替换甲醇或换成正相色谱法),观 察保留时间是否相同,如 果保留时间发生改变,那么就不是同一化合物。
根据不同化合物具有不同最大吸收波长的特性,可考虑通过改变测试波长,观察两个样品光吸收值的变化(mv)是否一致[5]。 如果光吸收值变化太大,那么就不是同一物质。
在用气相色谱法定性时,对与标样具有相同保留时间的样品,一定要再换一根极性不同固定液的色谱柱进行进样分析,观察保留时间是否一致。一般来说,对于未知样品,开始宜选用弱极性固定液的色谱柱进行初步分析,如聚硅氧烷类的 OV-1,OV-101 等固定液的色谱柱较好。这类固定液的优点是,对大多数化合物的保留时间短,同时还具有很高使用温度范围,可用提高柱温的方法使样品加速出峰。
还应知道,某些化合物在气谱法分析用填充柱时会发生热分解,如辛硫磷、氧乐果及三氯杀螨醇等样品。有些农药在气谱分析时不能出峰,如几丁质抑制剂的除虫脲类杀虫剂和磺酰脲类除草剂。
4 农药隐性成分定性分析举例
(1)电热驱蚊片中缓释剂剖析。先用气相色谱找出特征色谱峰,然后用气质联用给出分子式及化合物是邻苯二甲酸二丁酯,但作者再用该化合物标品进行气相色谱法验正,和样品的特征峰保留时间并不相同,后来作者考虑到是否是异构体问题,再用邻苯二甲酸二异丁酯进行进样分析,得到了完全相同的保留时间,进而证明是异构体问题。
(2)棉蚜的“特效”乳油。此样品为种棉大户送来的产品,为三无产品。并告知该品种杀虫速度快。根据棉蚜防治经验,笔者认为可能添加高毒杀虫剂。经 HPLC 测定,其里边果然有克百威。
(3)棉田除草剂分析。河间国欣农研总会送来。样品三袋,一大袋,两小袋。其中大袋标为精喹禾灵,其余两小袋标为增效剂,防治对象是对禾本科和阔叶杂草。精喹禾灵仅对禾本科杂草有效,而对阔叶杂草效果不好,对棉花生长无影响。而其杀阔叶杂草的特性,应和磺酰脲类除草剂有关,经 HPLC 法分析,是一种磺酰脲类除草剂,另 1 小袋为渗透剂。
(4)防治潜叶蝇杀虫剂。河间国欣农研总会送来,标签是阿维菌素。根据作者的经验:阿维菌素本身就对潜叶蝇防效很好,应该还有机磷杀虫剂。经 HPLC 法分析,其中有 1 种有机磷杀虫剂。考虑到大多数机磷杀虫剂和阿维菌素复配时,阿维菌素发生分解,所以作者不提倡此两种农药混配。事实上,分析时已经证明阿维菌素发生了分解,含量达不到标定的含量[9]。
(5)杀棉铃虫的特效药——“两周闲”。棉花种植大户送来。因当时已知氯虫苯甲酰胺(康宽)对棉铃虫效果突出,另外根据所报价格也相符。经HPLC 法分析,证明就是康宽,但其含量却很低。
(6)防治棉盲蝽蟓长效药剂。标签有效成分为苏云金杆菌(BT),说明应该是套证生产,BT 根本就不治盲蝽蟓。实际分析是高含量的氟虫腈。
(7)一喷三防“氧乐果”乳油。其说明能同时防治麦蚜、白粉病、干叶。气相色谱法分析,使用大孔径毛细管柱时,可减少氧乐果分解。结果表明,氧乐果已分解含量很低,同时加入的杀菌剂粉锈宁也所剩无几。
(8)防治白粉虱乳油。河间国欣农研总会棉花种植基地送来,说防治白粉虱效果好。经 HPLC 法分析,有效成分为啶虫脒、烯定虫胺和阿维菌素3 种农药。
5 杀虫剂剖析参考
杀虫剂剖析参考表只是作者剖析的经验小结,并不能涵盖所有杀虫剂。由于作者对除草剂、杀菌剂知之甚少,所以没能给出剖析参考,只是抛砖引玉,望有关专家补充指正。
表1 杀虫剂剖析参考
表中没有给出具体的分析条件,有关更多杀虫效果的杀虫剂可参考作者以前发表的有关论文[5-8],可帮助确定剖析样品的定性范围。
6 小结
本文剖析的示例配方,绝无推荐之意,有的配方不仅定性分析也做了定量分析,为了免除误解将含量隐去。而更重要的是这些配方均属于违规产品,同时有很多配方,两种成分是不稳定的,不宜混配[9],如阿维菌素和有机磷杀虫剂混配就会使 2种有效成分分解。农药隐性成分剖析最好是植物保护相关专业人员和长期从事农药分析人员,定性分析与定量分析相结合后进行。
[1] 孔志英, 张强. 农药产品中隐性成分的危害与治理对策[J]. 农药科学与管理, 2014, 5(10):11-14.
[2] 乔成奎, 黄玉南, 罗静, 等. HPLC-MS/MS 法检测农药产品中30种隐性成分[J]. 农药, 2015,54(5): 340-342.
[3] 孔志英, 吴志凤, 董记萍. 浅议通过标签内容查找农药隐性成分[J]. 农药科学与管理,2014, 35(11):16-18.
[4] 徐火照, 徐永, 寿林飞, 等. 农药隐性成分监督抽查案例分析[J].农药科学与管理,2015,36(6):16-18
[5] 毕富春, 吴国旭, 翟立红. 农药高效液相色谱法分析中紫外吸收波长的选择[J]. 农药科学与管理, 2009, 30(7):41-45.
[6] 毕富春, 吴国旭. 44种有机磷杀虫剂的气相色谱分析[J]. 化学工业与工程, 2001, 18(3):156-160.
[7] 毕富春, 王文丽. 粘虫的微量筛选及对75种农药的评价[J]. 天津农林科技, 1990(3):35-36.
[8] 毕富春, 熊丽霞, 徐东永, 等.18种杀虫剂对绿盲蝽蟓的击倒活性[J]. 生物灾害科学,2013,36(1):39-41.
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Qualitative Analysis of Hidden Components of Pesticides
BI Fu-chun1, WU Guo-xu2
(1. Research Institute of Organic Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China; 2. Bohai College of Professional Technology, Tianjin 300402, China)
This paper introduced some methods for the analysis of the hidden components of pesticides. The liquid chromatography with high performance and the gas chromatography were used, and 8 analysis examples were offered here. The combination of the analysis of hidden components of pesticides with the experienced users of pesticides could greatly reduce the scope of analysis.
pesticides; qualitative analysis; hidden components; GLC; HPLC
TQ450.7
A
2095-3704(2015)04-0354-04
2015-08-11
毕富春,高级工程师,主要从事农药分析和生物测定工作,E-mail:bifuchun@nankai.edu.cn。