阿维菌素4种剂型中壬基酚聚氧乙烯醚与壬基酚的含量及其从外包装中的迁移

罗惠莉, 贺晓美, 周静如, 张舸帆

(湖南农业大学 资源环境学院，湖南省环境保护畜禽养殖与农业种植污染控制工程技术中心，长沙 410128)

壬基酚聚氧乙烯醚 (NPEOs) 和4-n-壬基酚 (以下简称NP) 是农药生产中常用的非离子表面活性剂，作为乳化剂或分散剂广泛用于农药乳油、微乳剂、水乳剂、悬浮剂或水分散粒剂等剂型中，占烷基酚聚氧乙烯醚 (APEOs) 产品的80%～85%[1]。NPEOs的代谢物NP属于环境激素，即内分泌干扰物，可与雌性激素受体结合[2]，进而影响人和动物的生殖、免疫、神经及心血管等系统的功能[3]。由于其存在环境影响和健康风险，2001年欧盟将NP列为“优先管理有害物质”，后又规定APEOs及APs (烷基酚) 含量高于0.1%的化学品及其制品不能用于杀虫剂和生物杀灭剂、纺织品和皮革加工、化妆品等[4]。2015年中国农业部《农药助剂禁限用名单》 (征求意见稿) 也将NPEOs和NP列为禁用助剂[5]，但在各类农药制剂中近年来仍时有检出报道。林琴等[6]测定了茶园中使用的51种农药制剂，NPEOs检出率90.2%，检出量为ND～32.1%，表明NPEOs在茶园用农药中应用普遍。江泽军等[7]测定了6类液体农药制剂中APs 及APEOs的含量，发现在乳油中NP和NPEOs均有检出，在悬浮剂和微乳剂中仅检出NPEOs，而在水剂、水乳剂及可溶液剂中均未检出；在除草剂、杀虫剂、杀菌剂以及植物生长调节剂中均有检出。

NPEOs和NP可在水体、土壤和作物上残留并经生物吸收累积。赵陈晨等[8]报道，其在土壤表层检出了含量为3.1 μg/kg的NP，而在污水处理厂底泥中检出了含量为35.0～159.3 μg/kg的NP。Luo等[9]检测了湖南省湖泊及河流的鱼类样品中NP的含量，结果其在ND～3.27 ng/g之间。Korsman等[10]研究了NP及其乙氧基酸盐在河口-海洋食物链中的生物累积和生物放大模型，发现其能在生物体中进行生物转化。

在菜地及蔬菜中NP等物质的检出往往与农药，特别是杀虫剂，以及灌溉水的使用有关。She等[11]测定了白菜、黄瓜、大豆和玉米中NP及壬基酚二氧乙烯醚 (NP2EO)的含量，结果分别为(9.70 ± 2.8)～(72.5 ± 1.9) μg/ kg和(0.11 ± 1.0)～(15 ±2.5) μg/ kg。Fang等[12]研究了NP在中国8省常见的韭菜和卷心菜中的残留量，发现在223个样品中，有43.50%的样品中检出了NP，含量高达51.90 μg/kg。Cai等[13]在珠江三角洲蔬菜农场的土壤和蔬菜中检出了NP，其在土壤中的含量为ND～7.22 μg/kg，蔬菜中的为1.11～4.73 μg/kg。吕岱竹等[14]的研究结果表明， NPEOs在香蕉及土壤中的消解半衰期分别为8.8～12 d 和 6.9～8.5 d，而其降解产物 NP 在香蕉及土壤中的半衰期为16～18 d和 24～26 d。

目前，NP及NPEOs在中国的塑料、印染、纺织等化工行业中仍被广泛使用。近年来，在塑料制品，尤其是食品包装中有关烷基酚的迁移和存在的潜在健康风险已有较多报道[15-17]。陈旭明等[16]检测出膨化食品包装袋有NP迁移，迁移量为0.067 mg/kg；马强等[17]分别测定了塑料、纸张及玻璃等30 种食品包装材料，发现有24个样品检出NP，含量最高达到3 374.32 μg/kg。

阿维菌素类农药因其超高的药效及安全、宽广的杀虫谱等优点[18-19]已成为农用和兽用的高效生物源杀虫剂[20]。据中国农药信息网记载，截至2018年底，登记的阿维菌素类农药共2 428种且以乳油为主。但对该类杀虫剂中NPEOs和NP含量的检测及其在外包装材料中的贡献分析少见报道，同时国内外对商品农药包装材料中NPEOs及NP向农药制剂中迁移情况也未见探索研究，对于包装产品有毒有害物质也未其规定限量。

鉴于此，本研究以有效成分为阿维菌素的4种主要剂型 (乳油、水乳剂、悬浮剂、微乳剂)的商品农药为研究对象，通过高效液相色谱-荧光法对制剂及其外包装材料中NPEOs和NP的含量和溶出迁移量进行检测，以甲醇为油基模拟物，分析外包装材料中NPEOs和NP的贡献率，旨在为阿维菌素类杀虫剂及农药中NPEOs和NP的限量使用及监管提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

LC-20AT 型高效液相色谱仪配RF-20A 荧光检测器 (日本岛津公司)；AUY220 电子天平 (精度0.000 1 g，日本岛津公司)；KQ5200 型数控超声波发生器 (昆山市超声仪器有限公司)。

4-n-壬基酚 (NP，99.9%，相对分子质量220.35)和壬基酚聚氧乙烯醚 (NPEOs，99.7%)，德国Dr. E 公司；甲醇 (色谱纯)，美国TEDIA公司。

1.2 农药样品及前处理

1.2.1 样品采集 43种阿维菌素类农药样品购自湖南长沙、益阳及常德等地农资市场，包括阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐及阿维菌素复配制剂。主要剂型为乳油 (EC)、水乳剂 (EW)、微乳剂 (ME) 和悬浮剂 (SC)，其中EC占65.12%，有效成分质量分数在0.1%～6.7% (表1)。

表1 阿维菌素类制剂样品信息Table 1 Information of abamectin samples

1.2.2 制剂样品前处理 准确称取 0.1 g (± 0.005 g)农药制剂样品于10 mL具塞玻璃试管中，用5 mL甲醇超声2 min，定容至10 mL。取上述试样0.5 mL，用甲醇定容至5 mL，再重复稀释1次，得到稀释10 000倍的分散液。取1 mL分散液，过0.22 μm滤膜，待分析。

1.3 外包装取样及处理

根据表1中样品检测结果，选取其中8个样品的外包装材料进行试验 (表2)。NPEOs和NP的迁移试验参考陈旭明等[16]的方法。塑料浸出方法依据相关国家标准[21-22]进行。将塑料包装袋 (瓶)剪成2 cm × 2 cm的方块，用水和甲醇反复清洗，再用适量甲醇超声清洗两次，每次5 min。晾干后放入锥形瓶中，加入25 mL甲醇浸泡，并将瓶口密封。分别于2 h和7、15、30 d取浸泡液1 mL，过0.22 μm滤膜，待分析。

表2 部分农药制剂外包装信息Table 2 Information of some packing samples

根据公式 (1) 计算外包装材料中NPEOs和NP迁移贡献率。

式中，Cn为贡献率，%；Q为外包装迁移量，油基模拟物为甲醇，μg/cm2；A为与制剂接触的外包装部分的面积，cm2；C为制剂样品检出量，%。

1.4 色谱检测条件

采用Agilent Poroshell 120 EC-C18色谱柱(4.6 mm × 100 mm，2.7 μm)；柱温 35 ℃；荧光检测器激发波长为260 nm，发射波长为296 nm；流动相为V(甲醇) :V(水) = 75 : 25；流速1.2 mL/min；进样量10 μL。保留时间30 min。

1.5 标准溶液配制及标准曲线绘制

分别准确称取NPEOs和NP标准品10 mg (精确至 0.000 1 g) 于100 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容，得到100 mg/L的储备液，再用甲醇稀释成0.05，0.1、0.5、1、2、5、10及20 mg/L标准工作溶液。按1.4节条件检测。以目标物质量浓度 (x) 为横坐标，以相应的峰面积响应值 (y) 为纵坐标，绘制标准曲线并建立线性回归方程。

1.6 添加回收试验

随机选取各种供试农药制剂样品各一个进行添加回收试验。样品编号分别为A17 (5%阿维菌素EC)，A28 (1%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐EW)，A20 (1.8%阿维菌素ME)，A22 (2%阿维菌素SC)。NPEOs和NP添加水平均为0.5、5和20 mg/g，每个水平3次重复。计算平均添加回收率及相对标准偏差。

2 结果与分析

2.1 检测方法的建立

2.1.1 标准曲线 在1.4节色谱检测条件下，NPEOs和NP在0.05～20 mg/L范围内的响应值与对应的质量浓度间线性关系良好。线性方程及相关系数r分别为：y= 1.13 × 105x+ 3 749.5，r= 0.998 4；y= 9.99 × 104x− 2 513.4，r= 0.998 3。以3倍信噪比确定方法的检出限 (LOD) 为0.05 mg/L。

2.1.2 添加回收率 由表3可知：在0.5、5和20 mg/g添加水平下，NPEOs的回收率为79%～108%，RSD 为1.4%～11%，NP的回收率为82%～106%，RSD为1.1%～14%，满足分析的要求。以最低添加水平 (0.5 mg/g) 为定量限。典型色谱图见图1。

表3 NPEOs和NP在不同样品中的添加回收率及相对标准偏差 (n = 3)Table 3 Mean recoveries and relative standard deviation (RSD) for NPEOs and NP spiked in different samples (n = 3)

2.2 制剂样品中NPEOs和NP的含量及分布

样品中NPEOs及NP的检出量分布见如图2所示。图中纵坐标以质量分数 (%) 表示，平均值及中位数为检出量的统计数据，均不包括未检出样品 (LOQ为0.5 mg/g，对应样品中含量即0.05%)；同时，未检出样品以1/2 LOQ记值并标识在图中。结果表明，43个样品中有31个样品检出NPEOs或NP，其中NPEOs的检出率为60.47%，NP检出率为62.79%，检出量分别为0.06%～6.83%及0.06%～8.41%。

4种剂型制剂样品中均有NPEOs和NP检出：EW中NPEOs和NP检出率最高，均为75%；其次为EC，NPEOs和NP的检出率分别为68.97%和72.41%；而SC中NP和NPEOs的检出率最小，均为20%。同时，复配制剂中NPEOs和NP检出率分别为91.66%和75%，分别高于单剂检出率48.39%和58.06%。该结果表明，在阿维菌素类EW、EC以及复配制剂的制备中使用非离子表面活性剂NPEOs及NP较普遍，这也验证了多年来非离子型表面活性剂不仅是乳油中乳化剂的主要组成，也是水基型制剂专用助剂的主要组成[23-24]。

43个制剂样品中同时检出NPEOs和NP的样品数为22，占比51.16%。其中，EW中两者同时检出率为75%，EC中为62.07%，ME中为20%，而SC中没有样品同时检出NPEOs和NP，表明在水乳剂和乳油制剂中NPEOs和NP均被添加使用的情况较多，或NPEOs的添加量较高，导致其代谢产物NP被检出。

EC样品中NPEOs和NP的最高检出量分别为6.83% (A26)和8.41% (A9)，也是所测样品中的最大值。NPEOs和NP检出量的平均值分别为1.44%和1.01%，中位数分别为0.32%和0.30%。高于平均值的NPEOs检出样品数占比为40%，含量在1.77%～6.83%；而高于平均值的NP检出样品数占比为19.05%，含量在1.05%～8.41%。其次检出量较高的是EW，NPEOs检出量的平均值为0.96%，中位数为1.08%；NP检出量的平均值为0.38%，中位数为0.25%。

比较阿维菌素EC和EW两类制剂中NPEOs和NP检出率及检出量，可以看出，NPEOs的使用比NP更普遍，使用量也更大。其中EC中以添加NPEOs为主，而EW中两者均使用。

在26个有NPEOs检出的样品中有22个同时检出了NP，占NP检出样品总数的81.48%，两者检出量的相关系数为0.284 8 (p＞ 0.05)。高于NPEOs检出量中位数 (0.30%) 的样品有12个同时检出了NP，其中有11个样品中NP的检出量高于中位数 (0.25%)，此时两者的相关系数为0.073 0(p＞ 0.05)。表明样品中NPEOs和NP检出量并不呈显著相关，尤其在检出量较高的样品中，相关性更差，表明NP更多来源于农药制剂中添加或外包装材料，而不是NPEOs降解或未反应的底物残余。

在NPEOs检出样品中，低于其检出量中位数(0.30%) 的检出含量范围在0.06%～0.28%，其中＜ 0.10%的有5个；而低于NP检出量中位数(0.25%) 的检出含量范围在0.06%～0.22%，其中＜ 0.10%的有4个。由于样品中低浓度的NP可能来自于合成过程中未反应的底物或NPEOs的降解，也可能来源于外包装材料溶出、迁移，因此需进一步源解析。

2.3 外包装材料中NPEOs和NP的迁移及贡献率分析

2.3.1 外包装材料中NPEOs和NP的迁移分析

目前国内商品化农药制剂的包装材料多为塑料制品，而NPEOs和NP系列产品在塑料加工过程中广泛使用。NP不溶于水，易溶于丙酮、乙醇和三氯甲烷等有机溶剂，而20.5 ℃时，NPEO1-4在水中的溶解度为3.02～9.48 mg/L[3]。由于农药EC、EW和ME等制剂中含大量有机溶剂，因此在贮藏期农药塑料包装中的NP和NPEOs存在向制剂中迁移的可能。

结果 (图3) 表明：包装材料经甲醇浸泡后2 h，NPEOs和NP的迁移量分别为0.16～49.34和0.19～18.05 μg/cm2，标准偏差分别为17.03和6.29；处理30 d NPEOs和NP的迁移量分别为0.76～66.48和2.84～137.79 μg/cm2，标准偏差分别为21.89和46.79。7 d时外包装样品NPEOs和NP的迁移量分别占30 d迁移量的39.91～97.37%和16.10～87.65%；而15 d时这一差异缩小，NPEOs和NP的迁移量分别占30 d迁移量的46.64～100.82%和46.89～102.03%。

各包装样品中NP和NPEOs的迁移速率均在2 h内达到最大值，特别是A27和A9样品中NP的迁移速率分别高达223.65 μg/(cm2·d)和94.17 μg/(cm2·d)；同时，NPEOs 2 h迁移速率也较大，分别为614.76 μg/(cm2·d)和56.48 μg/(cm2·d)。7 d时NPEOs和NP的迁移速率均大幅降低，为2 h迁移速率的0.05%～40.97%和0.67%～40.98%。在2 h迁移量及迁移速率均较大的样品A27包装样品中NPEOs和NP迁移速率降幅最大，分别降低99.33%和99.95%。7 d后各样品溶出迁移趋于稳定，30 d时虽然各样品中NPEOs和NP的迁移量相比15 d时仍有增加，但迁移速率变化不大，在0.01～0.30 μg/(cm2·d)和0.01～2.28 μg/(cm2·d)。表明塑料外包装材料中的NPEOs和NP均易于溶出并迁移至农药制剂中。NPEOs在试验初期 (＜ 7 d) 已基本溶出并迁移，但含NP较多的样品则随浸泡时间延长而逐渐溶出NP。

对于A18样品，30 d时NP的迁移量和迁移速率是15 d时的2.16倍，这可能是由于包装材料中NPEOs逐渐溶出及降解，导致NP检出量增加。

2.3.2 外包装材料中NPEOs和NP的贡献率分析以试验初期2 h和后期30 d平均迁移量计算的外包装材料中NPEOs和NP贡献率见表4。

表4 外包装材料中NPEOs和NP贡献率Table 4 Contribution rate of NPEOs and NP from packing material

除A9、A15和A36样品2 h NP的贡献率外，各外包装材料中NP的贡献率均比NPEOs高，2 h NP贡献率是NPEOs的7.52～97.94倍；NPEOs的贡献率在0.000 2～0.179%，而NP的贡献率在0.000 5～1.347%。30 d时NP贡献率是NPEOs的1.66～107.51倍。NPEOs的30 d贡献率在0.004%～0.241%，NP的30 d贡献率为0.007%～2.568%。NP贡献率均值 (2 h：0.226%；30 d：0.941%) 和中位数 (2 h：0.086%；30 d：0.352%) 均大于NPEOs的均值 (2 h：0.041%；30 d：0.098%) 和中位数 (2 h：0.009%；30 d：0.067%)。

2 h时NP贡献率与NPEOs贡献率的相关系数为 0.857 9 (p＜ 0.05)，两者显著相关。表明外包装材料中NPEOs和NP均易于溶出并迁移至制剂中，这也与2.3.1节中迁移速率的分析相符；而30 d时NP贡献率与NPEOs贡献率的相关系数为0.372 6(p＞ 0.05)，两者相关性不显著。由于制剂外包装中的NPEOs在试验初期 (＜ 7 d) 已基本溶出并迁移，而其中NP含量比NPEOs高，包装材料中NP随浸泡时间延长而逐渐溶出，导致NP贡献率增大。从包装材料类型分析，塑料袋中NP贡献率比塑料瓶中的大。

虽然NPEOs在土壤[25]和水中的降解已有相关研究[26]，但仍缺乏其在有机溶剂中储存或降解性能参数。本研究按照1.3节与样品处理同期设置10 mg/L的NPEOs和NP在甲醇中的添加空白组，于2 h～30 d同步进行检测，发现NPEOs及NP含量变化在0.91%～4.16%和3.13%～3.41%之间，表明NPEOs及NP在油基模拟液甲醇中均较稳定。因此NP与NPEOs贡献率的相关性在试验后期增强，并不是因为NPEOs的分解，而是随浸泡时间延长NPEOs逐渐溶出导致。虽然目前认为NPEOs先分解为短链，然后进一步降解为小分子的NP1EO和NP2EO，最终降解为NP；NP由于其苯环结构稳定，很难降解[27-28]，但在EW中，尤其A18样品仍需考虑NPEOs在水中溶出并降解的可能。

3 结论

通过高效液相色谱-荧光法对阿维菌素类杀虫剂EC、EW、ME和SC 4种制剂中的NPEOs和NP含量进行了检测。结果表明，各剂型制剂中均检出NPEOs和NP，其中EW和EC中检出率高，SC中检出率低，复配制剂中NPEOs和NP的检出率高于单剂。按检出量均值及中位数由大到小的制剂为EC ＞ EW ＞ ME ＞ SC。NPEOs和NP的最高检出量6.83%和8.41%出现在EC样品中。EC中NPEOs的含量多于NP，而在EW中两者相当。

以甲醇为油基模拟物浸泡外包装材料，试验初期NPEOs溶出并迁移即达到相对稳定，而NP随浸泡时间延长而逐渐溶出。30 d时外包装塑料中NP贡献率是NPEOs的1.66～107.51倍，且塑料袋中NP贡献率比塑料瓶中的大。NP最大贡献率为2.568%，而NPEOs的为0.241%，表明农药外包装用塑料中NP相对较多，但在检出量较高的制剂中，NPEOs和NP主要来源仍是在制剂生产中添加。本研究通过分析阿维菌素类主要剂型制剂及其外包装材料中NPEOs及NP的含量和来源，为该类农药生产中NPEOs和NP的使用监管及其施用环境影响提供了技术依据。