新烟碱类杀虫剂吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒及代谢物在水稻及非靶标水生生物中的痕量检测方法及其应用

常金鹤 李如男 董丰收 郑永权 张清明 李远播

摘要

為了阐明新烟碱类杀虫剂对水稻和非靶标水生生物的残留特性和安全性，建立了水稻、非靶标水生生物斑马鱼Danio rerio和大型溞Daphnia magna、水体中3种新烟碱类杀虫剂（吡虫啉、噻虫啉、啶虫脒）及其7种代谢物的痕量检测分析方法。采用QuEChERS方法进行样品前处理，高效液相色谱－串联质谱检测，目标化合物均采用外标法定量。结果表明：10种目标化合物的溶剂标准曲线和基质标准曲线在1～1 000 μg/kg范围内线性关系良好，决定系数为0.991～0.999;10种目标化合物在6种基质中的平均回收率为71.16%～118.57%，相对标准偏差为0.54%～18.04%，水稻、斑马鱼、营养液和水中10种目标化合物的定量限为10 μg/kg（大型溞中的定量限为50 μg/kg），满足残留分析方法的要求。运用所建立的方法探究了3种新烟碱类杀虫剂在水稻及非靶标水生生物（斑马鱼和大型溞）中的吸收累积和代谢行为，结果表明这3种农药在水稻中的转运系数均大于7，极易向地上部分迁移;在非靶标水生生物中的富集系数均小于2 mL/g，为低富集性农药。

关键词

新烟碱类杀虫剂; 代谢物; 水稻; 非靶标水生生物; 残留检测; 痕量分析

中图分类号：

S 481.8

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2023140

Trace determination of neonicotinoid insecticides imidacloprid， thiacloprid and acetamiprid and metabolites in rice and nontarget aquatic organisms and its application

CHANG Jinhe1，2， LI Runan2， DONG Fengshou2， ZHENG Yongquan1， ZHANG Qingming1， LI Yuanbo2*

（1. College of Plant Health and Medicine， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China;

2. Institute of Plant Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， State Key Laboratory for

Biology of Plant Diseases and Insect Pests， Beijing 100193， China）

Abstract

To investigate the residue properties and safety of neonicotinoid insecticides in rice and nontarget aquatic organisms， a trace detection and analytical method for three neonicotinoid insecticides （imidacloprid， thiacloprid and acetamiprid） and their seven metabolites in rice， nontarget aquatic organisms （Danio rerio and Daphnia magna） and water bodies was established. The samples were pretreated by QuEChERS method and detected by high performance liquid chromatographytandem mass spectrometry. The target pesticides and their metabolites were quantified by external standard method. The results indicated that the solvent standard calibration curves and matrix standard calibration curves of the 10 target compounds showed good linearity in the range of 1-1 000 μg/kg with the determination coefficients of 0.991-0.999. The average recoveries of the 10 compounds in the six matrices ranged from 71.16% to 118.57%， and the relative standard deviations were in the range of 0.54% to 18.04%. The limits of quantification of the 10 target compounds in rice， D.rerio， nutrient solution and water were 10 μg/kg （50 μg/kg for D.magna）， which satisfied the requirements of the residue analysis method. The established method was used to investigate the uptake， accumulation and metabolic behavior of three neonicotinoid insecticides in rice and nontarget aquatic organisms （D.rerio and D.magna）. The results showed that the transport factors of these three pesticides in rice were all greater than 7， which were easy to transport to aboveground parts， and the bioconcentration factors in nontarget aquatic organisms were all less than 2 mL/g， indicating these three pesticides were lowbioconcentration pesticides.

Key words

neonicotinoid insecticide; metabolite; rice; nontarget aquatic organism; residue detection; trace analysis

水稻作为我国主要的粮食作物，在保证国民粮食供给中发挥重要作用。然而水稻在种植过程中常受到稻飞虱等害虫的为害［1］，为了保障水稻的产量，农药的使用必不可少。新烟碱类杀虫剂可以有效防治稻飞虱等害虫［2］，其主要作用于昆虫中枢神经系统的烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs），阻断昆虫中枢神经系统的正常传导，导致昆虫麻痹死亡［3］。目前登记在水稻上的新烟碱类农药有吡虫啉和噻虫啉等，单剂和复配剂的产品数量很多，且使用广泛。然而这也会使新烟碱类杀虫剂残留累积于水稻植株和稻田的非靶标水生生物中，通过食物链传递和富集对人体健康和生态环境安全造成威胁。因此探究新烟碱类杀虫剂及其主要代谢物在水稻种植体系及非靶标水生生物中的残留，对评估其施用后的安全性十分重要。虽然新烟碱类杀虫剂及代谢物在植物和环境中的残留分析方法已有报道，如吡虫啉和啶虫脒在水稻植株和水中的残留分析方法等［47］，但仅针对母体且基质较少。对于多种新烟碱类杀虫剂及主要代谢物在水稻和非靶标水生生物（斑马鱼和大型溞）及环境介质中同时检测的方法未见报道，为了更加全面地评估稻田中新烟碱类杀虫剂的应用风险，亟须建立新烟碱类杀虫剂及主要代谢物在水稻种植体系中的多残留分析方法。

本研究采用QuEChERS前处理方法结合高效液相色谱串联质谱法（UPLCMS/MS）检测技术，建立3种新烟碱类杀虫剂吡虫啉、噻虫啉、啶虫脒及其7种代谢物（5羟基吡虫啉、4，5二羟基吡虫啉、吡虫啉烯烃、吡虫啉脲、吡虫啉胍、噻虫啉酰胺和N去甲基啶虫脒）（图1）在稻田环境中的6种基质（水稻茎叶、水稻根、斑马鱼、大型溞、营养液和水）的多残留分析方法，旨在利用该方法明确吡虫啉、噻虫啉、啶虫脒及其主要代谢物在水培水稻体系及非靶标水生生物中的残留分布，为其安全合理施用及风险评价提供方法学及数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

标准品吡虫啉（纯度：98.2%），噻虫啉（纯度：98.5%），啶虫脒（纯度：99.3%），购自沈阳化工研究院农药检测实验室;代谢物标准品5羟基吡虫啉（纯度：99.7%），4，5二羟基吡虫啉（纯度：96.6%），吡虫啉烯烃（纯度：96.69%），吡虫啉脲（纯度：99.72%），吡虫啉胍（纯度：86.3%），噻虫啉酰胺（纯度：99.9%），N去甲基啶虫脒（纯度：99.29%），购自北京勤诚亦信科技开发公司。

分析纯乙腈、无水硫酸镁、氯化钠，北京北化精细化学品有限公司;色谱纯乙腈，德国Merck公司;色谱级甲酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司;500倍浓缩山崎氏营养液，苏州如风农业科技有限公司;N丙基乙二胺（PSA， 40～60 μm）、石墨化炭黑（GCB， 120～400 mesh）、弗罗里硅土（120～400 mesh），天津博纳艾杰尔科技有限公司; Filter Unit滤膜（0.22 μm），天津博纳艾杰尔科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 水稻、斑马鱼和大型溞的吸收和生物富集试验

水稻吸收试验：使用山崎氏营养液（pH 5.8）将水稻幼苗在实验室环境（温度：23～26℃;湿度：60%～70%;光周期L∥D=16 h∥8 h）下培养2个月，然后将水稻分别暴露在含有1 mg/L的吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒的1 L山崎氏营养液中，同时设置不含农药的对照组。有研究报道吡虫啉在生菜中的吸收和转运在暴露96 h时达到相对稳定状态［8］，为保证新烟碱类杀虫剂在水稻中尽可能达到吸收和转运相对稳定的状态，本试验对试验周期进行了延长，在192 h后进行样品采集，设置3个重复。用去离子水將水稻根部残留的药液冲洗干净后，用滤纸吸干根部表面水分后，将水稻植株分为茎叶部和根部，分别在-20℃下保存，同时采集1 mL营养液样品提取分析。

斑马鱼生物富集试验：将斑马鱼放置于室温28℃左右的玻璃缸中驯养2周以上（光周期L∥D=16 h∥8 h），每天喂食2次丰年虾卵，保持自然死亡率低于5%，采用静态法进行生物富集试验。试验中的饲养条件与驯养期间一致。将适量斑马鱼分别暴露在含有1 mg/L的吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒的5 L曝气自来水中。有研究报道新烟碱类杀虫剂噻虫胺在斑马鱼中达到吸收平衡的时间在48 h左右［9］，在本试验中，为保证新烟碱类杀虫剂在斑马鱼中达到吸收平衡，对试验周期进行了延长，在暴露72 h后采集鱼样，用清水冲洗鱼体表面残留药液后，于-20℃保存，同时采集3 mL水样提取分析。试验每个处理均设置3个重复，同时设置曝气自来水为空白对照，丙酮添加量不超过0.01%。

大型溞生物富集试验：将24 h龄的幼溞放置于光周期L∥D=16 h∥8 h，20℃的培养箱中培养，每周更换2～3次水以保持水质良好，喂食3次小球藻，待其生长2周后，将其暴露在含有1 mg/L噻虫啉的800 mL曝气水中进行生物富集试验，有研究报道吡虫啉在大型溞中达到吸收平衡的时间在12 h左右［10］，本试验中为保证大型溞对新烟碱类杀虫剂达到吸收平衡，在暴露72 h后采集大型溞样品（0.01 g）于1.5 mL离心管中，并冻存于-20℃备用，采集3 mL水样提取分析。试验每个处理均设置3个重复，同时设置曝气自来水为空白对照，丙酮添加量不超过0.01%。

1.2.2 样品前处理方法

水稻样品：样品均质后，分别准确称取2.0 g水稻茎叶部（精度±0.01 g）和1.0 g根部（精度±0.01 g）置于10 mL离心管中，每管加入2颗直径6 mm的钢珠后，加入1%甲酸乙腈（茎叶部：4 mL;根部：2 mL）进行提取，离心管涡旋（频率：2 500 r/min）提取10 min后，加入1 g氯化钠，再次涡旋5 min后，离心5 min（4 000 r/min），随后使用移液器准确移取上层乙腈提取液（茎叶部：1.5 mL;根部：1.2 mL），并转移至盛有净化剂的2 mL离心管中（茎叶部：50 mg PSA+10 mg GCB+150 mg 无水硫酸镁;根部：50 mg PSA+150 mg 无水硫酸镁），涡旋1 min，离心5 min（10 000 r/min）后，使用2 mL的注射器抽取上清液经0.22 μm有机滤膜过滤后注射至进样小瓶内，于-20℃贮存待测。

斑马鱼样品：准确称取1.0 g均质后的斑马鱼样品（精度±0.01 g）置于10 mL离心管中，每管中加入2颗直径6 mm的钢珠后，再加入2 mL乙腈和水混合溶液，乙腈∶水（V∶V）=8∶2（以下简称为乙腈水）进行提取，离心管涡旋（频率：2 500 r/min）提取10 min后，离心5 min（4 000 r/min），随后使用移液器准确移取上层提取液，将其转移至2 mL离心管中，并于-20℃条件下冷冻24 h，随后将冷冻后的2 mL离心管在4℃条件下低温离心5 min（10 000 r/min），然后准确移取1.2 mL上层提取液于盛有200 mg弗罗里硅土的2 mL离心管中，涡旋1 min，10 000 r/min离心5 min后，使用2 mL的注射器抽取上清液经0.22 μm 有机滤膜过滤后注射至进样小瓶内，于-20℃贮存待测。

大型溞样品：准确称取0.01 g的大型溞（精度±0.000 1 g）置于1.5 mL的离心管中，每管中加入3颗锆珠，然后加入150 μL的乙腈进行提取，涡旋10 min（频率：2 500 r/min）后，沿离心管壁加入100 μL乙腈，超声10 min，10 000 r/min离心5 min，将上清液移入新的1.5 mL离心管中并于-20℃冷冻24 h，然后低温（4℃）10 000 r/min离心5 min，使用1 mL的注射器抽取上清液经0.22 μm有机滤膜过滤后注射至进样小瓶内，于-20℃贮存待测。

营养液样品（或水样）：将1 mL营养液（或3 mL水样）（精度±0.01 mL）置于10 mL的离心管中，加入2 mL（或3 mL）的1%甲酸乙腈后2 500 r/min涡旋提取10 min，随后加入1 g（或3 g）氯化钠，再次涡旋5 min后，4 000 r/min离心5 min，使用2 mL的注射器抽取上清液经0.22 μm有机滤膜过滤后注射于进樣小瓶内，于-20℃贮存待测。

1.2.3 液相色谱和质谱检测条件

采用高效液相色谱串联质谱仪AB Sciex Qtrap 5500 plus LCMS/MS（美国SCIEX公司）进行样品检测。液相色谱条件：选用00B4622Y0苯基色谱柱（2.6 μm， 50 mm， 100 ， Phenomenex Kinetex Biphenyl），进样量设为3 μL，流速为0.3 mL/min，柱温设定为40℃，样品室温度设定为4℃。0.1%甲酸乙腈（A）和0.1%甲酸水（B）作为流动相进行二元梯度洗脱分离，洗脱时间为6 min：0～1 min时，10% A;1～1.5 min时，10% A→90% A;1.5～4 min时，90% A;4～4.1 min时，90% A→10% A;4.1～6 min时，10%A。质谱条件：电喷雾离子源，正离子电离模式;采用多反应监测模式（MRM）进行分析;碰撞气为氮气;气帘气（CUR）40 psi;喷撞气（CAD）9 psi; 离子化电压5 500 V;离子源温度 500℃;喷雾气（GS1）40 psi; 辅助加热气（GS2）50 psi;碰撞室入口电压（EP）10 V; 碰撞室出口电压（CXP）10 V;其他质谱参数见表1。

1.3 方法确证

参考欧盟委员会SANTE/11312/2021指南，针对特异性、线性度、基质效应（matrix effect， ME）、正确度、精确度和定量限（limit of quantitation， LOQ）等參数对分析方法进行验证。在10～1 000 μg/L 浓度范围内，通过溶剂标准溶液及基质标准溶液的线性回归分析，评价了在试验浓度范围内目标化合物的质量浓度与对应的峰面积之间的线性关系。当决定系数（R2）大于0.99时，表示线性符合要求。通过在相同条件下分析各基质的空白样品，以保证目标分析物在接近保留时间内不存在干扰物质，从而确定其方法特异性。各基质的基质效应（ME）由公式（1）计算。添加回收试验验证方法的正确度和精密度。分别在3个浓度水平［10、100 μg/kg和1 000 μg/kg（大型溞添加浓度为：50、500 μg/kg和1 000 μg/kg）］配制5个重复的加标样品。通过计算平均添加回收率和相对标准偏差（relative standard deviation， RSD）来评估正确度和精密度。目标化合物在各基质中的最低加标浓度确定了定量限（LOQ）用于验证方法的灵敏度。添加回收率应为70%～120%，RSD≤20%。

基质效应（ME）=基质标准曲线斜率溶剂标准曲线斜率-1×100%

1.4 实际样品应用

将建立的优化方法应用于“1.2.1”部分所获得的样品，进一步探究新烟碱类杀虫剂在水稻体系和相关水生非靶标生物中的吸收累积分布和代谢情况。

1.5 数据分析

新烟碱类杀虫剂在水稻中的富集程度，用根部富集系数（root concentration factor， RCF）和转运系数（translocation factor， TF）来表示：

RCF=C根部C营养液

（2）

TF=C茎叶部C根部

（3）

其中，C根部、C茎叶部和C营养液（μg/kg或μg/L）分别为水稻根部、茎叶部和营养液中的农药浓度。

生物富集系数（bioconcentration factor，BCF）表示化合物可被生物浓缩在生物体内的程度指标。

BCF=C非靶标水生生物C水

（4）

其中，C非靶标水生生物和C水（μg/kg或μg/L）分别为非靶标水生生物（斑马鱼或大型溞）和水中的农药浓度。

2 结果与分析

2.1 仪器检测条件的优化

对10种目标化合物在电喷雾离子源中进行扫描监测母离子，确定母离子并优化锥孔电压，以使母离子获得最高的响应值。在子离子扫描模式下选择两个响应较高且稳定的子离子，优化碰撞能量，得到子离子响应最高的最佳质谱条件参数（表1）。

为获得良好的色谱峰峰形，分别对不同的流动相组合进行优化筛选，包括乙腈水;0.1%甲酸乙腈0.1%甲酸水。对比试验结果，流动相中加入酸后峰形得到优化改善，而且目标化合物的响应值升高，最终选择以体积分数为0.1%甲酸乙腈和0.1%甲酸水作为流动相，各目标色谱峰峰形良好，且在保留时间附近无干扰。目标化合物的典型色谱图如图2所示。

2.2 前处理方法优化

为了减少基质干扰和离子源污染，需使用合适的净化剂来处理基质。常用的净化剂包括PSA、C18、GCB及弗罗里硅土等。PSA能有效去除各种极性成分，如脂肪酸和极性色素;C18通常用于吸附非极性和中极性组分;GCB主要用于去除色素等化合物［1112］;弗罗里硅土主要用于脂肪含量相对较高的样品的净化［13］。根据水稻含有脂肪酸和色素等物质的特点［14］，本试验选择PSA和GCB作为水稻样品的净化剂，其中50 mg PSA+10 mg GCB+150 mg MgSO4用于水稻茎叶部，50 mg PSA+150 mg MgSO4用于水稻根部。根据斑马鱼含有脂肪的特点［15］，选择弗罗里硅土作为斑马鱼的净化剂。由于大型溞生物量过小，本试验中未对其使用净化剂，采取冷冻处理来减少基质干扰。

乙腈是农药残留分析中常用的提取溶剂，适用于从基质中提取多种极性农药，一些非极性杂质不能与农药一起提取，如叶绿素［16］，本试验以乙腈为主要溶剂进行萃取。对水稻茎叶部、水稻根部和斑马鱼基质，采用了3种提取剂［乙腈水（V∶V=8∶2），乙腈，1%甲酸乙腈］，对其回收率进行优化;对营养液采用了2种提取剂（乙腈，1%甲酸乙腈）对其回收率进行优化。如图3a所示，对于水稻茎叶部，只有1%甲酸乙腈作为提取剂时，吡虫啉胍的回收率满足分析方法的要求且相对标准偏差较小，所有目标化合物的回收率均可达到要求，在70.82%～108.49%之间，且相对标准偏差在2.57%～10.77%之间，因此选择1%甲酸乙腈作为水稻茎叶部的提取剂。如图3b所示，对于水稻根部，3种提取剂处理组中，10种化合物只有在1%甲酸乙腈中的回收率达到试验要

求（目标化合物在各基质中的回收率在71.13%～101.34%之间，相对标准偏差在1.66%～4.29%之

图3 不同提取剂对10种目标化合物（100 μg/kg）回收率的影响

Fig.3 Effects of different extractants on the recoveries of 10 compounds at 100 μg/kg spiked levels （n=3）

间），因此选择1%甲酸乙腈作为水稻根部的提取剂。如图3c所示，在斑马鱼中，3种提取剂处理组中，10种化合物只有在乙腈水（V∶V=8∶2）中的回收率达到试验要求（目标化合物在各基质中的回收率在86.16%～102.20%之间，相对标准偏差在6.33%～15.70%之间），因此选择乙腈水（V∶V=8∶2）作为斑马鱼的提取剂。如图3d所示，在乙腈中吡虫啉胍的回收率小于70%，而在1%甲酸乙腈中，10种化合物的回收率均达到试验要求（目标化合物在各基质中的回收率在78.06%～105.11%之间，相对标准偏差在0.90%～3.64%之间），因此选择1%甲酸乙腈作为营养液的提取剂，水样也使用1%甲酸乙腈作为提取剂。

由于大型溞生物量过小，在尽可能少损失提取液的前提下，对其方法进行了优化，通过进行超声和冷冻等方式进行提取［10，17］。通过比较以下3种提取方式进行方法优化。首先，称取0.01 g的大型溞，加入20 μL的500 μg/L的混合标准溶液，开盖静置30 min后，加入3颗锆珠，涡旋2 min （频率：2 500 r/min）后，再次静置10 min。然后进行3种不同的提取方式。方法1为加入250 μL去离子水，250 μL乙腈，涡旋10 min，加入0.25 g氯化钠，涡旋5 min后，10 000 r/min离心5 min，将上清液移入新的1.5 mL离心管中并于-20℃冷冻24 h，再次低温（4℃）10 000 r/min离心5 min，抽取上清液待测。方法2为加入250 μL的乙腈，涡旋10 min，加入250 μL的MgSO4/NaCl水溶液（286/71.4 mg/mL），涡旋5 min，10 000 r/min离心5 min， 将上清液移入新的1.5 mL离心管中并于-20℃冷冻24 h，再次低温（4℃）10 000 r/min离心5 min，抽取上清液待测。方法3见“1.2.2样品前处理方法”中大型溞样品的前处理方法。试验结果如图3e所示，在方法3中对样品同时进行涡旋和超声提取后，回收率明显提高，可能是因为这2种提取方式下产生的机械效应和空化效应，使大型溞组织和细胞被研磨提取得更加彻底，从而提高了对目标化合物的回收率。只有方法3中所有目标化合物的添加回收率均在70.97%～98.41%，相对标準偏差均在0.81%～14.43%，满足分析方法要求，因此选择方法3作为大型溞的前处理方法。

2.3 方法学确证

2.3.1 线性与基质效应

在本研究所建立的残留分析方法下，10种目标化合物在1～1 000 μg/kg浓度范围内的线性方程，基质效应的结果如表2所示，R2值在0.991～0.999之间，均满足线性要求。10种化合物在6种基质中的基质效应为-69.53%～19.29%，其中吡虫啉、4，5二羟基吡虫啉、吡虫啉烯烃及噻虫啉酰胺在大型溞中，吡虫啉脲、5羟基吡虫啉、吡虫啉烯烃在水稻根中，4，5二羟基吡虫啉在营养液和水中均表现出轻微的基质增强效应（≤20%），基质效应为3.33%～19.29%。其余化合物在基质中均表现为基质抑制效应，基质抑制程度从轻微的基质抑制效应（≤-20%）到较强的基质抑制效应（≥-50%）不等，基质效应范围为-69.53%～-2.40%。因此，采用基质校准曲线来定量不同基质中的目标化合物浓度。

2.3.2 正确度、精确度和定量限

如表3所示，10种化合物在6种基质（水稻茎叶、水稻根、斑马鱼、大型溞、营养液和水）中的平均添加回收率为71.16%～118.57%，RSD均小于19%。结果表明，10种目标化合物在6种基质中所建立的分析方法均具有满意的灵敏度、回收率和精密度，符合残留分析方法要求。在此基础上，10种目标化合物在不同基质中的定量限分别为各自的最低添加浓度，为10 μg/kg（大型溞定量限为50 μg/kg）（表3）。

2.4 新烟碱类杀虫剂在水稻种植体系及非靶标水生生物中的吸收累积分布和代谢情况

利用建立的分析方法探究了新烟碱类杀虫剂吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒及7种代谢物在水稻种植体系及非靶标水生生物中的吸收累积分布和代谢情况。如表4所示，试验进行192 h后，吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒在水稻茎叶部的累积量可达13 361.60、10 346.99 μg/kg和17 974.50 μg/kg，而在根部的累积量分别为1 132.27、1 329.13 μg/kg和672.94 μg/kg，吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒在水稻茎叶部的累积量分别是水稻根部相应的累积量的11.80、7.78倍和26.71倍，表明这3种新烟碱类杀虫剂主要累积分布于水稻的茎叶部。另外，在水稻茎叶部共检测到4种吡虫啉的代谢物，分别为5羟基吡虫啉、吡虫啉烯烃、吡虫啉胍和吡虫啉脲，浓度为100.95～706.79 μg/kg，其中5羟基吡虫啉的浓度最高，然而，吡虫啉的代谢物在水稻根部均低于定量限;噻虫啉的代谢物噻虫啉酰胺在水稻茎叶部和根部均可被检测到，其在水稻茎叶部的浓度（344.88 μg/kg）比根部浓度（32.29 μg/kg）高10.68倍;同时，啶虫脒的代谢物N去甲基啶虫脒仅在茎叶部（1 587.08 μg/kg）被检出，其在根部低于定量限，表明吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒的代谢物主要分布于水稻茎叶部，这与吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒主要累积分布于水稻茎叶部有关。吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒在水稻不同部位的富集和转运能力由根部富集系数和转运系数来表征。如表5所示，吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒的根部富集系数分别为1.09、1.67 mL/g和0.47 mL/g，吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒的转运系数分别为11.80、7.88和27.97，均大于1，表明3种农药在水稻中极易向上迁移，可能与它们的logKow（0.57、1.26和0.8）较小，具有较强的水溶性（610、184 mg/L和2 950 mg/L），可以通过木质部的蒸腾作用向茎叶部转运有关［18］，同时也可能与其分子量有关，这3种农药的分子量（255.66、252.72 g/mol和222.67 g/mol）均小于300 g/mol，分子尺寸较小，易向水稻茎叶部迁移［19］。综上所述，吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒在水稻中均易向上迁移，进而累积于茎叶部，其代谢物也主要分布在茎叶部。由于部分代谢物的毒性可能与农药母体相当或更高，如5羟基吡虫啉等，因此可能会因新烟碱类杀虫剂及代谢物主要累积于茎叶部的原因，给食品安全带来一定的风险。

对非靶标水生生物斑马鱼和大型溞中的吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒及其代谢物进行了检测，并对其生物富集系数进行了分析，以探究吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒在斑马鱼和大型溞中的生物富集和代谢转化情况。如表4所示，暴露72 h后，在斑马鱼中吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒的浓度分别为424.41、1 113.77 μg/kg和898.78 μg/kg，然而仅检测到吡虫啉的代谢物5羟基吡虫啉（85.63 μg/kg）和啶虫脒的代谢物N去甲基啶虫脒（54.09 μg/kg）。另外，吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒在暴露72 h的斑马鱼样品中的生物富集系数分别为0.41、0.95 mL/g和0.56 mL/g（表5），均小于1，表明这3种农药在斑马鱼中为低富集性农药。同时对大型溞进行72 h的生物富集试验后，在大型溞中仅检测到了噻虫啉（1 299.60 μg/kg）（表4），未检测到其代谢物。72 h时，噻虫啉在大型溞中的生物富集系数为1.20 mL/g（表5），表明噻虫啉在大型溞中为低富集性农药。新烟碱类杀虫剂在水生生物斑马鱼和大型溞中的低富集性，可能是因为新烟碱类杀虫剂的logKow低，不易在水生生物中富集［9］。但是由于新烟碱类杀虫剂的大量使用和频繁检出，其本身和代谢产物对水生无脊椎生物产生严重威胁，导致其数量减少，进而影响着整个水生食物链［2021］，因此应对非靶标水生生物进行监测以更加全面的评估新烟碱类杀虫剂的应用安全性。

3 结论

本研究基于QuChERS前处理方法结合HPLCMS/MS检测方法，建立了吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒及其代谢物（5羟基吡虫啉、4，5二羟基吡虫啉、吡虫啉烯烃、吡虫啉脲、吡虫啉胍、噻虫啉酰胺和N去甲基啶虫脒）共10种目标化合物在水稻茎叶部、水稻根部、斑马鱼、大型溞、营养液和水样中的多残留分析方法，该方法具有良好的灵敏度、正确度及精密度，可满足水稻及非靶标水生生物（斑马鱼和大型溞）中上述目标化合物的检测需要，利用该方法探究了吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒在水稻及非靶标水生生物（斑马鱼和大型溞）中的吸收累积分布和代谢情况，明确了吡虫啉、噻虫啉、啶虫脒及其代谢物在水稻、斑马鱼和大型溞中的分布特点，为新烟碱类杀虫剂在稻田中的安全性评价提供了方法学基础和数据支撑。

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（責任编辑：田 喆）