4种拟除虫菊酯类农药在苎麻与土壤中的残留消解动态及最终残留研究

王 璞，何明远，刘 勇，张德咏，朱春晖，陈武瑛，杨 芳，李治军（.湖南农业大学植物保护学院，湖南 长沙 408；.湖南省植物保护研究所，湖南 长沙 405）



4种拟除虫菊酯类农药在苎麻与土壤中的残留消解动态及最终残留研究

王 璞1，何明远1，刘 勇2，张德咏2，朱春晖2，陈武瑛2，杨 芳2，李治军2
（1.湖南农业大学植物保护学院，湖南 长沙 410128；2.湖南省植物保护研究所，湖南 长沙 410125）

摘 要：建立了甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和溴氰菊酯4种拟除虫菊酯类农药在苎麻和土壤中的多残留分析方法，并通过田间试验研究了这4种农药在苎麻和土壤中的残留消解动态和最终残留量。样品采用乙腈提取，PSA、GCB分散固相萃取净化，经气相色谱仪-电子捕获检测器（GC-μECD）测定，外标法定量。在0.05、0.5和5 mg/kg添加水平范围内，4种农药在苎麻中平均回收率为86.5%～108.3%，相对标准偏差≤5.4%，最低检测浓度为0.05 mg/kg；在0.002、0.02和0.2 mg/kg添加水平范围内，4种农药在土壤中平均回收率为89.0%～106.7%，相对标准偏差≤5.9%，最低检测浓度为0.002 mg/kg。消解动态试验表明：4种农药在苎麻和土壤中的消解行为符合一级降解动力学方程，苎麻中半衰期在10.6～15.1 d之间，土壤中在11.0～23.2 d之间。最终残留结果表明，在15～112.5 g/hm2施药水平下，施药1～2次，施药间隔期5 d，收获期距末次施药间隔5、10、15、20 d时，4种农药在苎麻中的残留量在0.281～4.628 mg/kg之间，土壤中残留量在＜0.002～0.196 mg/kg之间。

关键词：苎麻；拟除虫菊酯类农药；消解动态；农药残留

苎麻（Boehmeria nivea）是我国特产的纤维作物之一，是纺织工业的重要原料。同时，由于苎麻的蛋白质含量较高，营养成分结构合理，年生物产量大，这使其成为一种重要的饲料来源。20世纪中叶国外就有相关研究表明苎麻是很理想的饲料或者补充饲料，其蛋白质含量和利用率都相对较高［1-3］。我国也有用苎麻叶饲喂牛、羊、猪等动物的历史，将苎麻粉混入其他饲料中喂猪养鸡，成本较低，经济效益较高［4］。近年来，苎麻逐渐成为产业化优质饲料的开发热点［5-6］。国内外对饲用苎麻品质营养成分和养殖应用上的研究报道较多［7-8］。

苎麻栽培过程中，主要通过施用有机磷和拟除虫菊酯类农药防治虫害［9-11］。周勇等［12］报道了有机磷类农药在苎麻及土壤中的残留研究，而拟除虫菊酯类农药在苎麻中的残留研究还未见报道。拟除虫菊酯类农药是一类广谱杀虫剂，由于其高效、低毒、低残留和易于降解等特点而被广泛应用于农林、卫生害虫防治等领域，但由于大量使用，以及农药的蓄积性仍会导致环境污染，甚至威胁人畜健康［13-14］。

畜禽产品中农药残留是危害人体健康的途径之一。畜禽体内农药残留主要来自于饲料中农药残留的转移［15］。蔡永瑞等［16］报道了承德地区的畜牧产品中六六六、滴滴涕和六氯苯残留主要来源于饲料。José等［17］对不同品牌牛奶进行检测，39.6%的样品检出了施用在饲料上的有机磷农药，其中8个样品中含有的农药超过最大残留限量。Rabinder等［18］研究表明家禽饲料是鸡和蛋中农药残留的主要来源。因此，当苎麻作为饲料时，准确检测其中的拟除虫菊酯类农药残留，并给出合理的施用建议，具有重要的现实意义。笔者选择甲氰菊酯等4种比较常见的拟除虫菊酯类农药作为研究对象，通过田间试验研究其在苎麻植株和土壤中的消解动态情况，以期为饲用苎麻的科学用药提供指导。

1　材料与方法

1.1试剂和仪器

1.1.1试验药剂 标准品：甲氰菊酯（99.0%），高效氯氟氰菊酯（98.0%），高效氯氰菊酯（98.0%），溴氰菊酯（99.5%），均购于Dr Ehrenstorfer GmbH。农药：20%甲氰菊酯乳油（浙江省东阳市金鑫化学工业有限公司），2.5%高效氯氟氰菊酯水乳剂（安徽省国家农药剂型工程技术中心），4.5%高效氯氰菊酯乳油（河北华灵农药有限公司），25 g/L溴氰菊酯乳油（德国拜耳作物科学公司）。试剂：乙腈（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），乙酸乙酯（色谱纯，德国默克公司），氯化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），PSA、GCB（天津博纳艾杰尔科技有限公司）。1.1.2 试验仪器 GC6890N型气相色谱仪（配电子捕获检测器，美国安捷伦科技有限公司）；飞利浦搅拌机，HR2006（飞利浦电子香港有限公司）；漩涡混合器，XW-80A（上海精科实业有限公司）；电子天平，CPA225D（德国赛多利斯股份公司）；微量移液器（法国吉尔森公司）；低速台式离心机，TDL-40B（上海安亭科学仪器厂）；高速离心机，Centrituge5424（德国艾本德公司）；数显水浴恒温振荡器，SHA-C（江苏金坛市亿通电子有限公司）。

1.2田间试验方法

1.2.1试验设计 选择未施用过甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯且长势良好的苎麻地划分小区，每小区30 m2，小区之间设保护行。共设低、高两种施药剂量，以农药产品的最大推荐使用剂量为4种农药施药低剂量，分别为：20%甲氰菊酯乳油75 g/hm2（有效成分剂量，下同），2.5%高效氯氟氰菊酯水乳剂15 g/hm2，4.5%高效氯氰菊酯乳油22.5 g/hm2，25 g/L溴氰菊酯乳油15 g/hm2；以低剂量的1.5倍为施药高剂量，分别为：20%甲氰菊酯乳油112.5 g/hm2，2.5%高效氯氟氰菊酯水乳剂22.5 g/hm2，4.5%高效氯氰菊酯乳油33.75 g/hm2，25 g/L溴氰菊酯乳油22.5 g/hm2。同时设空白对照小区。各小区每次施药用水量为2.25 L，4种农药在药箱中对水混合均匀后用电动喷雾器喷施，空白对照喷施等量清水。

1.2.2消解动态试验 苎麻：设3个重复小区，高剂量药液施药一次，均匀喷施在植株表面。每小区于施药后2 h、1 d、2 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d、28 d、35 d、45 d，在随机分散的10个点采集不小于150 g的苎麻叶。土壤：在试验地选择一块无植被的30 m2平整地块，高剂量药液施药一次，均匀喷至土壤表面。于施药后2 h、1 d、2 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d、28 d、35 d、55 d在随机分散的10个点采集0～10 cm深土壤约2 kg，混匀过筛后留样200 g。

1.2.3最终残留试验 设4个处理：低剂量施药1次、2次，高剂量施药1次、2次，两次施药处理的施药间隔期为5 d，每个处理3个平行小区。施药时均匀喷施在植株表面，不特意对土壤进行喷施。每小区分别于末次施药后5、10、15、20 d在随机分散的10个点采集不小于300 g的苎麻叶和0～15 cm深土壤约2 kg，土壤混匀过筛后留样200 g。

1.3分析方法

1.3.1样品预处理与提取、净化 （1）苎麻：将采集的苎麻田间样品放入搅拌机中并掺入适量干冰进行低温粉碎，制备成实验室样品；称取经过粉碎后的苎麻样品5 g于50 mL离心管中，加入25 mL乙腈涡旋提取2 min，再加入0.5 g 氯化钠和2 g无水硫酸镁，涡旋1 min后4 000 r/min离心5 min；取上清液2 mL于50 mL的烧杯中，在65℃水浴条件下蒸至近干，用2 mL乙酸乙酯洗脱，取洗脱液约1 mL至装有40 mg PSA和20 mg Carb的2 mL微量离心管中，涡旋30 s；12 000 r/min离心5 min；上清液过0.22 µm有机系滤膜于自动进样瓶中，待测。（2）土壤：称取土壤样品10 g于100 mL离心管中，加入10 mL蒸馏水涡旋混匀，加入20 mL乙腈涡旋提取2 min，再加入2 g氯化钠和4 g无水硫酸镁，涡旋1 min后4 000 r/min离心5 min；取上清液2 mL于50 mL的烧杯中，在65℃水浴条件下蒸至近干，用2 mL乙酸乙酯洗脱，取洗脱液约1 mL至装有40 mg PSA的2 mL微量离心管中；12 000 r/min离心5 min；上清液过0.22 µm有机系滤膜于自动进样瓶中待测，外标法定量。

1.3.2气相色谱仪器条件 HP-5色谱柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）；电子捕获检测器（μ-ECD）；进样口温度220℃；检测器温度300℃；柱温箱程序升温：初始温度120℃，保持1 min，以20℃/min的速度升到200℃，再以10℃/min的速度升到280℃，保持10 min，共运行23 min。载气为高纯氮（纯度≥99.999%）；恒流模式1 mL/min；自动进样体积为1 μL，不分流。

1.3.3标准工作曲线 分别称取标准品甲氰菊酯10.10 mg、高效氯氟氰菊酯10.20 mg、高效氯氰菊酯10.20 mg、溴氰菊酯10.05 mg（精确到0. 01 mg），用乙酸乙酯准确定容至10 mL，制成1 000 mg/L的母液。再用乙酸乙酯稀释成浓度分别为0.5、0.1、0.05、0.01、0.005、0.001 mg/L的系列混合标准溶液。按1.3.2节的仪器条件进样检测。以进样的浓度为X轴、响应值为Y轴得出标准工作曲线。

1.3.4检测方法可靠性 取苎麻和土壤空白对照样品，添加3个系列浓度的混合标准溶液，每个浓度重复5次，测定回收率。

2　结果与分析

2.1方法灵敏度及线性范围

在该研究条件下，4种农药的仪器最小检出量均为1×10-3ng。在0.001～0.500 mg/L的质量浓度范围内，线性方程和相关系数见表1。由表1可知，4种拟除虫菊酯类农药在0.001～0.500 mg/L的质量浓度范围内，仪器响应值与质量浓度呈良好的线性关系。高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯的测得值均为异构体之和。

表1　4种农药检测时的保留时间、线性方程及相关系数

2.2方法的准确度、精密度与最低检测浓度

结果如表2所示，在0.05～5.00 mg/kg添加水平下，4种农药在苎麻中的平均回收率为86.5%～108.3%，相对标准偏差≤5.4%，最低检测浓度为0.05 mg/kg；在0.002～0.200 mg/kg添加水平下，4种农药在土壤中的平均回收率在89.0%～106.7%之间，相对标准偏差≤5.9%，最低检测浓度为0.002 mg/kg。这说明该方法的准确度和精密度都较好，相关色谱图见图1。

表2　苎麻和土壤中4种农药的平均添加回收率及相对标准偏差（n=5）

表3　苎麻和土壤中4种农药的残留动态　（mg/kg）

2.3消解动态试验

消解动态试验结果（表3）表明，所选4种拟除虫菊酯类农药在苎麻和土壤中的残留量随着时间的延长而呈降低趋势。

对试验结果数据进行回归分析，得到消解动态方程、相关系数和半衰期（表4）。由表4可知，甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和溴氰菊酯在苎麻中的半衰期分别为10.6、13.6、15.1和14.6 d，在土壤中的半衰期分别为12.0、23.2、11.0和12.4 d。

图1　4种农药在苎麻和土壤中的色谱图

表4　4种农药在苎麻中的消解动态方程、相关系数及半衰期

2.4最终残留试验

由最终残留试验结果（表5）可得出：4种拟除虫菊酯类农药在苎麻和土壤中的残留量与施药剂量、施药次数呈正相关，与采收间隔期呈负相关。低剂量、高剂量分别施药1次、2次时，甲氰菊酯在苎麻中的残留量为0.773～3.981 mg/kg之间，在土壤中的残留量为0.004～0.196 mg/kg之间；高效氯氟氰菊酯在苎麻中的残留量在0.281～2.474 mg/kg之间，在土壤中的残留量在0.002～0.045 mg/kg之间；高效氯氰菊酯在苎麻中的残留量在0.419～3.372 mg/kg之间，在土壤中的残留量在0.001～0.045 mg/kg之间；溴氰菊酯在苎麻中的残留量在0.464～2.679 mg/kg之间，在土壤中的残留量在0.001～0.040 mg/kg之间。土壤中的残留量相比苎麻中的要低很多，主要原因是由于最终残留小区施药时没有对土壤进行专门的喷施。

3　结论与讨论

研究建立了一种同时测定4种拟除虫菊酯类农药在苎麻和土壤中残留量方法，相比于一些国标方法［19-20］操作简便，没有诸如石油醚分次提取、过净化柱等繁琐步骤，易于批量操作。

试验结果表明：在对甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯的检测分析中，检测方法的灵敏度、线性范围、准确度、精密度与最低检测浓度均符合农药残留分析要求［21］。

消解动态试验结果表明，4种农药在苎麻上的残留量呈降解趋势，各消解曲线符合一级动力学方程。甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和溴氰菊酯在苎麻中的半衰期分别为10.6、13.6、15.1和14.6 d，在土壤中的半衰期分别为12.0、23.2、11.0和12.4 d。

对于饲料用途的作物和成品饲料及辅料，我国还没有专门的标准来限定其中的农药残留含量，仅《饲料卫生标准》［22］中规定了六六六和滴滴涕在一些饲料当中的限量。参照《食品中农药残留最大限量》［23］中4种拟除虫菊酯类农药在其他作物上的最大残留限量值，建议作为饲料用途的苎麻中甲氰菊酯的最大残留限量暂定为1 mg/kg，高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯均为0.5 mg/kg。以在苎麻中的残留量低于所建议的最大残留限量为准，结合试验的最终残留量数据推荐4种农药的安全间隔期、施用剂量和次数如下：甲氰菊酯75 g/hm2施药1次，安全间隔期20 d；高效氯氟氰菊酯15 g/hm2施药1次，安全间隔期15 d；高效氯氰菊酯22.5 g/hm2施药1次，安全间隔期20 d；溴氰菊酯15 g/hm2施药1次，安全间隔期20 d。

表5　4种农药在苎麻和土壤中的最终残留

参考文献：

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（责任编辑：成 平）

Residual Dynamics and Final Residues of 4 Pyrethroids Pesticides in Ramie and Soil

WANG Pu1，HE Ming-yuan1，LIU Yong2，ZHANG De-yong2，ZHU Chun-hui2，CHEN Wu-ying2，YANG Fang2，LI Zhi-jun2
（1.College of Plant Protection ， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC；2. Hunan Institute of Plant Protection， Changsha 410125， PRC）

Abstract：A method for the determination of 4 pyrethroids pesticides （fenpropathrin， lambda-cyhalothrin， beta-cypermethrin and deltamethrin） residues in ramie and soil had been established. Residual decline and final residues in ramie and soil samples under field conditions were determined. The samples were extracted with acetonitrile， cleaned up with PSA and GCB， and then determined by GC-μECD and external standard method. The average fortified recoveries of 4 pesticides in ramie were 86.5% ～ 108.3% and the relative standard deviation （RSD） was equal to or less than 5.4% at 3 spiked levels （0.05， 0.5 and 5 mg/kg）. The limit of quantification of 4 pesticides was 0.05 mg/kg in ramie. The average fortified recoveries in soil were 89.0%～106.7% and the RSD was equal to or less than 5.9% at 3 spiked levels （0.002， 0.02 and 0.2 mg/kg）. The limit of quantification of 4 pesticides was 0.002 mg/kg in soil. The study of residue dynamics indicated that the curve of decline accorded with the first-order kinetics equation， and the half-life of 4 pesticides in ramie and soil were 10.6～15.1 d and 11.0～23.2 d， respectively. The final residues study showed that when spraying for 1～2 successive times at application dosage of 15～112.5 g/hm2at interval time of 5 d， the final residues of 4 pesticides were in a range of 0.281～4.628 mg/kg in ramie and below 0.002～0.196 mg/kg in soil at 5， 10， 15， 20 d after the last spray.

Key words：ramie； pyrethroids pesticides； residue dynamics； pesticide residue

中图分类号：TQ450.263

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）03-0085-05

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.03.026

收稿日期：2016-01-12

基金项目：国家麻类产业技术体系线虫与病毒防控岗位资助项目（CARS-19-E11）

作者简介：王 璞（1989-），男，湖南常德市人，硕士研究生，主要从事农药残留研究。

通讯作者：张德咏