气相色谱法测定噻虫嗪在稻田中的残留
2019-12-18郭明程郑尊涛聂东兴
郭明程，郑尊涛，聂东兴，汤 涛
（1.农业农村部农药检定所，北京 100125；2.浙江省农业科学院农产品质量标准研究所，杭州 310021）
噻虫嗪（thiamethoxam），化学名称为3-(2-氯-1,3-噻唑-5-基甲基)-5-甲基-1,3,5-二唑-4-亚基(硝基)胺，是由先正达公司开发的第二代新烟碱类杀虫剂，可选择性抑制昆虫乙酰胆碱酯酶受体，进而阻断中枢神经系统的正常传导，使昆虫麻痹死亡，主要用于水稻、棉花、蔬菜等作物，有效防治同翅目、双翅目、鞘翅目等害虫[1-3]。目前已报道的噻虫嗪在稻田系统相关基质中的残留检测方法较少[4-5]，而采用气相色谱法检测尚未见报道。本研究建立了气相色谱法测定糙米、谷壳、植株、土壤和稻田水中噻虫嗪残留量的分析方法，方法简便、快速，准确度和精密度高，适用于大量样品中噻虫嗪的残留检测。
1 材料与方法
1.1 仪器与试剂
GC-2010气相色谱仪（具ECD检测器），岛津公司；SPS402F电子天平（精确至0.01 g），奥豪斯公司；AB135-S电子天平（精确至0.1 mg），梅特勒-托利多公司；TYZD-IIA振荡器，天仪电子仪器有限公司；VTX-3000L涡旋仪，杭州雷琪实验器材公司；R-210旋转蒸发仪及V-700真空泵，瑞士Buchi公司。
噻虫嗪标准品（纯度99%），德国Dr.Ehrenstorfer公司；甲醇、乙腈（色谱纯），德国Merck公司；丙酮、石油醚、氯化钠、无水硫酸钠（分析纯），国药集团化学试剂有限公司；中性氧化铝（100～200目，5%水脱活），天津博纳艾杰尔科技有限公司；实验用水均为经Milli-Q超纯水器纯化的超纯水。
1.2 样品前处理
1.2.1 提取
糙米、谷壳、植株、土壤：称取样品10～20 g（糙米和土壤为20 g、谷壳和植株为10 g，精确至0.01 g），置于250 mL具塞三角瓶中，加入50.0 mL乙腈（谷壳和植株样品再加10.0 mL蒸馏水），振荡60 min，用布氏漏斗抽滤后，抽滤液转移至100 mL具塞量筒（已装约10 g氯化钠），振荡1 min，静置分层，吸取25.0 mL（糙米样品取10.0 mL）上清液至50 mL或100 mL平底烧瓶中，于40℃水浴锅中浓缩干，待净化。
稻田水：量取水样25.0 mL（精确至0.1 mL），置于100 mL具塞量筒中（已装有10 g氯化钠），加入50.0 mL乙腈，剧烈振荡1 min，静置分层，吸取40.0 mL上清液至100 mL平底烧瓶中，于40℃水浴锅中浓缩干，待净化。
1.2.2 净化
在玻璃层析柱中装填5.0 g中性氧化铝，10.0 mL石油醚预淋，用5.0 mL石油醚和丙酮（体积比1∶1）溶解平底烧瓶中的残留物并上柱，用25.0 mL石油醚和丙酮（体积比1∶1）淋洗，再用30.0 mL乙腈淋洗并收集淋洗液，于40℃水浴锅中浓缩干，用5.0 mL乙腈定容（水、糙米样品定容至2.0 mL），待气相色谱仪检测。
1.3 仪器检测条件
色谱柱：RXT-1701色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气：氮气，200 kPa（恒压模式）；进样口温度：260℃；检测器温度：300℃；程序升温：120℃，1 min，25℃ /min；250℃ ，3 min，30℃ /min；280℃ ，2 min；分流比：10∶1；进样量：1.0 μL。
1.4 标准曲线的绘制
将108 mg/L噻虫嗪标准溶液用乙腈稀释，得到0.010 8、0.021 6、0.054 0、0.108、0.216、0.540、1.08 mg/L系列标准溶液。在上述色谱条件下进行测定，以噻虫嗪标准溶液质量浓度为横坐标（x），标样峰面积为纵坐标（y）绘制标准曲线。
1.5 添加回收率的测定
分别在空白稻田水、土壤、糙米、植株和稻壳样品中添加3档不同浓度的噻虫嗪标样溶液，每档浓度重复5次，用上述分析方法测定回收率及变异系数。
2 结果与分析
2.1 提取剂的优化
选择合适的提取溶剂，有利于目标化合物由基质向提取溶剂转移，从而提高目标化合物的提取效率。常用的提取溶剂有乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯等，本研究选取乙腈、乙酸乙酯和甲醇作为提取溶剂，对比各提取溶剂对糙米、谷壳、植株、土壤和稻田水等5种基质中噻虫嗪的提取效果，结果见图1。乙腈、乙酸乙酯、甲醇的回收率分别为88%～102%、65%～74%、81%～92%，变异系数分别为1.0%～6.8%、2.7%～10.3%、9.4%～16.3%。乙腈和甲醇的提取效果均较好，但乙腈提取平行性更佳。因此，最终选择乙腈作为提取溶剂。
图1 提取溶剂对5种基质中噻虫嗪的提取效率的影响
2.2 净化材料的选择
基质中的其他杂质可干扰噻虫嗪的检测，为消除干扰，选择5.0 g弗罗里硅土（2%水脱活）、5.0 g弗罗里硅土（2%水脱活）＋0.1 g活性炭、5.0 g中性氧化铝（5%水脱活）、5.0 g中性氧化铝（5%水脱活）＋0.1 g活性炭作为层析净化材料，并对比其净化效果，结果见图2。
图2 净化材料对5种基质中噻虫嗪的提取效率的影响
弗罗里硅土（2%水脱活）、弗罗里硅土（2%水脱活）＋活性炭、中性氧化铝（5%水脱活）、中性氧化铝（5%水脱活）＋活性炭的回收率分别为85%～110%、79%～97%、85%～106%、77%～105%，变异系数分别为3.5%～11.8%、3.1%～11.3%、5.1%～9.4%、5.9%～10.2%。4组净化材料均满足提取噻虫嗪的要求，但考虑到弗罗里硅土的价格较高和实验操作的便利性，最终选择5.0 g中性氧化铝（5%水脱活）作为层析净化材料。
2.3 方法线性范围、检出限与定量限
噻虫嗪的峰面积与其质量浓度在0.010 8～1.08 mg/L范围内呈良好的线性关系，其标准曲线方程为y=444 293x-3 162.5，相关系数为0.999 8。以3倍信噪比（S/N）计算，噻虫嗪的检出限为1.1×10-11g，以低档添加水平为准，噻虫嗪在稻田水中的定量限为0.005 4 mg/L，在糙米、土壤中的定量限均为0.011 mg/kg，在稻壳、植株中的定量限均为0.054 mg/kg。
2.4 添加回收率和精密度
在优化的仪器条件和样品前处理条件下，采用空白基质进行加标回收试验，结果见表1。噻虫嗪在植株中添加0.054～2.2mg/kg时，平均回收率为96%～107%，变异系数为1.4%～7.5%；土壤中添加0.011～1.1 mg/kg时，平均回收率为93%～100%，变异系数为3.8%～4.4%；稻田水中添加0.005 4～0.22 mg/kg时，平均回收率为92%～100%，变异系数为2.5%～5.1%；糙米中添加0.011～1.1 mg/kg时，平均回收率为86%～97%，变异系数为0.6%～2.7%；谷壳中添加0.054～2.2 mg/kg时，平均回收率为83%～102%，变异系数为4.0%～9.8%。图3～图11为噻虫嗪标样、土壤空白、土壤添加、植株空白、植株添加、稻田水添加、糙米添加和谷壳添加噻虫嗪的色谱图。回收率和精密度均满足检测稻田基质中噻虫嗪的方法要求。
表1 噻虫嗪在植株、土壤、稻田水、糙米和谷壳中的添加回收率及变异系数
图3 噻虫嗪溶剂标样色谱图（0.108 mg/L）
图4 噻虫嗪溶剂标样色谱图（1.08 mg/L）
图5 土壤空白色谱图
图6 土壤添加噻虫嗪（0.1 mg/L）色谱图
图7 植株空白色谱图
图8 植株添加噻虫嗪（0.2 mg/L）色谱图
图9 稻田水添加噻虫嗪（0.2 mg/L）色谱图
图10 糙米添加噻虫嗪（0.1 mg/L）色谱图
图11 谷壳添加噻虫嗪（2 mg/L）色谱图
3 结论
本研究建立了糙米、谷壳、植株、土壤和稻田水中噻虫嗪残留量的检测方法。在优化条件下，噻虫嗪在各基质中的回收率为83%～107%，变异系数为0.6%～9.8%，噻虫嗪在稻田水中的定量限为0.005 4 mg/L，在糙米、土壤中的定量限均为0.011 mg/kg，在谷壳、植株中的定量限均为0.054 mg/kg。方法的重复性好、灵敏度高，符合农药残留检测要求，适用于稻田样品中噻虫嗪残留量的检测。
