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QuEChERS-高效液相色譜法分析稻田水及土壤中五氟磺草胺殘留及其消解動態(tài)研究

文檔作者：李叢荻1, 2, 何裕建2, 3, 袁龍飛1, 李莉1, 許瑞翔1, 李薇1 ( 文檔來源： 1. 中國科學(xué)院動物研究所農(nóng)業(yè)蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室 2. 中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 3. 北京大學(xué)天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月23日
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第8 卷 第2 期 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報 Vol. 8 No. 2
2017 年2 月 Journal of Food Safety and Quality Feb. , 2017
基金項目: 國家自然科學(xué)基金項目(31501667, 21272263)、國家重點研發(fā)計劃子課題項目(2016YFD0201200, 2016YFD0201207)、北京大學(xué)天
然藥物及仿生藥物國家重點實驗室開放基金項目(K20140204)、中國科學(xué)院大學(xué)課題基金項目(O8JT011J01)
Fund: Supported by the National Natural Science Foundation of China (31501667, 21272263), the National Key Research and Development
Program of China (2016YFD0201200, 2016YFD0201207), the State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs of Peking University
(K20140204) and the University of Chinese Academy of Sciences Grant (O8JT011J01)
*通訊作者: 袁龍飛, 博士, 助理研究員, 主要研究方向為農(nóng)藥殘留分析與食品安全。E-mail: yuanlongfei@ioz.ac.cn
何裕建, 博士, 教授, 主要研究方向為有機(jī)與生物分析化學(xué)。E-mail: heyujian@ucas.ac.cn
*Corresponding author: YUAN Long-Fei, Ph.D, Assistant Professor, State Key Laboratory of Integrated Management of Pest Insects and Rodents,
Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China. E-mail: yuanlongfei@ioz.ac.cn
HE Yu-Jian, Ph.D, Professor, School of Chemistry and Chemical Engineering, University of Chinese Academy of Sciences,
Beijing 101408, China. E- mail: heyujian@ucas.ac.cn
QuEChERS-高效液相色譜法分析稻田水及土壤中
五氟磺草胺殘留及其消解動態(tài)研究
李叢荻1, 2, 何裕建2, 3*, 袁龍飛1*, 李 莉1, 許瑞翔1, 李 薇1
(1. 中國科學(xué)院動物研究所農(nóng)業(yè)蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室, 北京 100101;
2. 中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院, 北京 101408; 3. 北京大學(xué)天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室, 北京 100191)
摘要: 目的 建立稻田水及土壤中五氟磺草胺殘留分析方法, 研究其消解動態(tài)和殘留水平。方法在安徽、
黑龍江及河南三地進(jìn)行農(nóng)藥殘留田間試驗。樣品采用乙腈提取并凈化濃縮, 再經(jīng)QuEChERS 前處理凈化, Agilent
HC-C18 色譜柱分離, 以乙腈-0.4%磷酸水為流動相進(jìn)行梯度洗脫, 利用高效液相色譜(high performance liquid
chromatography, HPLC)檢測。結(jié)果在 0.02～5 mg/kg 的添加水平下, 五氟磺草胺在稻田水中的平均回收率為
88.8%～95.2%, 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.0%～7.3%, 最低檢出濃度為0.02 mg/kg; 在0.02～2 mg/kg 的添加水平下, 五氟磺
草胺在土壤中的平均回收率為77.2%～90.0%, 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8%～7.5%, 最低檢出濃度為0.02 mg/kg。實驗三
地的消解動態(tài)均符合一級動力學(xué)方程, 五氟磺草胺在稻田水和土壤中的半衰期分別為1.9～12 d 和3.5～18 d; 8%五
氟磺草胺油懸浮劑在三地水稻上以其推薦劑量的高值及其1.5 倍劑量噴霧施藥1 次, 在水稻收獲期采樣時測得稻
田土壤中的最終殘留量平均值均低于0.02 mg/kg。結(jié)論由于氣候、土壤類型等的不同, 五氟磺草胺在安徽及黑
龍江的消解半衰期存在一定差異, 該研究為五氟磺草胺在水稻上的安全使用提供了科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 五氟磺草胺; 殘留分析; 消解動態(tài); 稻田水; 土壤
Residue analysis and degradation dynamics of penoxsulam in water and soil
of rice field by QuEChERS-high performance liquid chromatography
LI Cong-Di1,2, HE Yu-Jian2,3*, YUAN Long-Fei1*, LI Li1, XU Rui-Xiang1,LI Wei1
(1. State Key Laboratory of Integrated Management of Pest Insects and Rodents, Institute of Zoology, Chinese
Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2. School of Chemistry and Chemical Engineering, University of
Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China; 3.State Key Laboratory of Natural and
Biomimetic Drugs, Peking University, Beijing 100191, China)
ABSTRACT: Objective To establish a method for penoxsulam residue analysis in water and soil of rice field, and
萬方數(shù)據(jù)
第2 期 李叢荻, 等: QuEChERS-高效液相色譜法分析稻田水及土壤中五氟磺草胺殘留及其消解動態(tài)研究 381
study the degradation dynamics and residue level. Methods Residual trials of penoxsulam were carried out in
Anhui, Heilongjiang and Henan Provinces. After extraction with acetonitrile and purification enrichment, the extract
was purified by QuEChERS method, separated by an Agilent HC-C18 column using acetonitrile and 0.4% phosphoric
acid water as mobile phase for gradient elution, and then detected by high performance liquid chromatography
(HPLC). Results The average recoveries of penoxsulam in field water were 88.8%～95.2% spiked at the levels of
0.02～5 mg/kg with RSDs of 4.0%～7.3%, and the limit of quantitation(LOQ)was0.02mg/kg. At the levels of 0.02～2
mg/kg, average recoveries of penoxsulam in soil were 77.2%～90.0% with RSDs of 2.8%～7.5% and LOQ of 0.02
mg/kg. Degradation dynamic equations all fitted the first order reaction dynamic equations with half-lives of 1.9～12 d
for field water and 3.5～18 d for soil. Final residues average values obtained in harvest time in rice filed soil were
below 0.02 mg/kg after spray pesticide with 1 and 1.5 times of recommended dose of 8%penoxsulamoil suspension
for 1 time. Conclusions The degradation dynamics of penoxsulam in water and soil of rice field in Anhuiand
Heilongjiang provinces were different due to different climates and soil types, which can provide scientific basis for
safe use of penoxsulam in rice.
KEY WORDS: penoxsulam; residue analysis; dissipation dynamics; field water; soil
1 引 言
五氟磺草胺, 英文通用名為penoxsulam, 化學(xué)名稱為
2-(2,2-二氟乙氧基)-N-(5,8-二甲氧基[1,2,4]三唑并(1,5-c)嘧
啶-2-基)-6-(三氟甲基)-苯磺酰胺, 屬于三唑并嘧啶磺酰胺
類除草劑[1,2]。其作用方式為苗后除草, 可有效防除眾多闊
葉雜草、異型莎草以及一些水生雜草等[3,4]。由于五氟磺草
胺具有除草高效、對水稻生長無不良影響等優(yōu)點, 已成為
了目前水稻田常用的除草劑[5,6]。
農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留分析的相關(guān)研究得到了人們的普
遍關(guān)注[7,8], 國內(nèi)外也已有五氟磺草胺農(nóng)藥殘留分析方法
的相關(guān)報道[9-13]。Tsochatzis 等[10]使用乙腈及活性氧化鋁提
取土壤中五氟磺草胺并利用高效液相色譜法(high
performance liquid chromatography, HPLC)檢測。Kaur 等[13]
比較了基質(zhì)分散固相萃取(matrix solid-phase dispersion,
MSPD)和液液萃取(liquid-liquid extraction, LLE)提取五氟
磺草胺并利用HPLC 檢測, 獲得了良好的結(jié)果。郝瑞辰等
[14]建立了稻田土壤中五氟磺草胺的固相萃取-HPLC 分析
方法, 該方法的最低檢出濃度為0.1 mg/kg。本研究建立了
基于QuEChERS 前處理結(jié)合HPLC 檢測五氟磺草胺的分析
方法, 并將其應(yīng)用于稻田水及土壤的消解動態(tài)和殘留水平
的研究。
2 材料與方法
2.1 儀器與試劑
Agilent 1200 型高效液相色譜儀(配有紫外檢測器, 美
國安捷倫科技有限公司); KQ-600 超聲波清洗器(昆山市超
聲儀器有限公司); EYELA OSB-2000 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(日本東
京理化器械株式會社); Thermo Scientific Heraeus Pico17 微
量臺式離心機(jī)(美國賽默飛世爾科技公司); OHAUS 電子天
平(美國奧豪斯儀器有限公司); Sartorius MA150 水分測定
儀: MA150 型(德國賽多利斯集團(tuán))。
五氟磺草胺標(biāo)準(zhǔn)品(純度96.9%, 美國SigmaAldrich 公
司); 乙腈 (HPLC 級, 美國SigmaAldrich 公司);
PSA(BondesilPSA40μm,美國安捷倫科技有限公司); 乙腈、
甲苯、磷酸、氯化鈉、甲酸(均為分析純,北京化工廠)。
試驗農(nóng)藥: 8%五氟磺草胺油懸浮劑(聯(lián)保作物科技有
限公司)。
2.2 田間試驗
2.2.1 試驗地點
試驗地點分別為安徽省、黑龍江省以及河南省。按農(nóng)
藥殘留試驗準(zhǔn)則要求設(shè)試驗小區(qū), 小區(qū)面積30m2, 重復(fù)3
次, 隨機(jī)排列, 小區(qū)間設(shè)保護(hù)帶。另設(shè)對照小區(qū)。
2.2.2 消解動態(tài)
選一塊30 m2 的地塊, 單獨施藥, 施藥濃度為制劑量
1.25 mL/m2 (999.6 g a.i./hm2)。施藥前灌水淹沒土壤表層,
試驗過程中始終保持土壤的淹沒狀態(tài)及表層田水與施藥時
高度一致(4～6cm)。噴霧施藥后2 h、1、3、5、7、10、14、
21、30、45 和60 d 采樣, 另設(shè)清水空白對照。采樣時, 應(yīng)
先采集田水后采集土壤。
在稻田水樣本的采集時, 每次采樣前應(yīng)觀察水位, 若
水深不足應(yīng)補(bǔ)足并待地面上的水混合均衡后取樣。隨機(jī)取
點10 個, 共采集2 kg 水樣, 倒入盆中混合均勻后, 縮分為
500 kg 2 份, 裝入塑料瓶中, 加蓋密封, 貼好標(biāo)簽, 貯存于
-20℃冰柜中保存。剩余水樣倒回試驗小區(qū)中。稻田水樣本
保持冷凍狀態(tài)直到分析測試時解凍。
隨機(jī)取點5～10 個, 用土鉆采集0～10 cm 的土壤1～2
kg, 除去土壤中的碎石、雜草和植物根莖等雜物, 混勻后
萬方數(shù)據(jù)
382 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報 第8 卷
采用四分法留樣500 g, 裝入樣本容器中, 貼好標(biāo)簽, 貯存
于-20℃冰柜中保存。
2.2.3 最終殘留
共設(shè)置低劑量和高劑量2 個施藥劑量; 低劑量為制劑
量375 mL/hm2(30 g a.i./hm2), 高劑量為制劑量562.5
mL/hm2 (45 g a.i./hm2)施藥。于水稻插秧7 d 后施藥1 次, 每
個處理設(shè)3 次重復(fù), 小區(qū)面積30 m2, 水稻成熟時采樣。另
設(shè)清水空白對照, 處理間設(shè)保護(hù)帶。
采樣方法與消解動態(tài)中采樣方法相同。
2.3 實驗方法
2.3.1 樣品前處理
量取10 g 稻田水, 準(zhǔn)確加入20 mL 乙腈, 搖勻, 超聲
15 min, 再加入6 g 氯化鈉, 劇烈振蕩1 min, 以3000 r/min
離心5 min, 移取10 mL 上層乙腈相到100 mL 茄形瓶中,
35℃旋蒸至近干, 放置干后用2 mL 乙腈定容, 取1.5 mL
到預(yù)先稱入50 mgPSA 的2 mL 離心管中, 渦旋1 min,
10000 r/min 離心1 min, 經(jīng)0.22 μm 濾膜過濾后待測。
稱取土壤樣品10 g, 加入5 mL 水及20 mL 乙腈, 搖
勻, 超聲15 min, 再加入6 g 氯化鈉, 劇烈振蕩1 min, 3000
r/min 離心5 min, 移取10 mL 上層乙腈相到100 mL 茄形
瓶中, 35℃旋蒸至近干, 放置干后用2 mL 乙腈定容, 取1.5
mL 到預(yù)先稱入50 mgPSA 的2 mL 離心管中, 渦旋1 min,
10000 r/min 離心1 min, 經(jīng)0.22 μm 濾膜過濾后待測。
2.3.2 色譜條件
色譜柱: Agilent HC-C18 色譜柱(250 mm×4.6 mm, 5
μm); 柱溫: 30℃; 流速: 1 mL/min; 運行時間: 20 min; 進(jìn)
樣量: 20 μL; 檢測波長: 285 nm; 流動相: A 為色譜純乙腈,
B 為0.4%磷酸水; 梯度洗脫條件如表1 所示。在此條件下,
五氟磺草胺的保留時間為6.5 min 左右。
表1 梯度洗脫條件
Table 1 Gradient elution conditions
時間(min) 流速(mL/min) 乙腈(%) 0.4%磷酸水(%)
0
7
8
13
1
1
1
1
55
90
90
55
45
10
10
45
2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制
用乙腈溶解五氟磺草胺標(biāo)準(zhǔn)品, 制備濃度約為200
mg/kg 標(biāo)準(zhǔn)儲備液, 用流動相逐級稀釋成濃度為5、2、1、
0.5、0.2、0.1、0.05 mg/L 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液, 在上述液相色譜
條件下進(jìn)行測定。以五氟磺草胺標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度(X)為橫坐標(biāo),
峰面積(Y)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2.3.4 回收率測定
分別在稻田水和土壤空白樣品中添加不同濃度的五
氟磺草胺標(biāo)準(zhǔn)溶液, 使得其在稻田水中的添加水平為
0.02、0.2 和5 mg/kg, 在土壤中的添加水平為0.02、0.2 和
2mg/kg。將上述試驗樣品提取后進(jìn)行進(jìn)樣測定, 在每個水
平重復(fù)測定5 次并計算添加回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。
2.3.5 計算公式
五氟磺草胺的殘留消解動態(tài)反應(yīng)動力學(xué)方程按照式
(1)進(jìn)行計算, 降解半衰期則按照公式(2)進(jìn)行計算。
Ct=C0e-KT (1)
T1/2=ln2/K (2)
式(1)Ct 為五氟磺草胺在時間T 時的殘留濃度, C0 為五氟
磺草胺的初始濃度, T 為施藥及采集樣品之間的時間間
隔; K 為降解速率常數(shù); 式(2)中T1/2 為五氟磺草胺的降解
半衰期[16]。
3 結(jié)果與討論
3.1 線性范圍、回收率及定量限
在0.05～5 mg/L 濃度范圍內(nèi), 標(biāo)準(zhǔn)曲線峰面積(Y)與五
氟磺草胺濃度(X) 具有很好的線性關(guān)系, 方程為
Y=21.13X-0.0046, 相關(guān)系數(shù)為r=0.995。上述結(jié)果表明, 該
方法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度, 在不同基質(zhì)中的添加回
收樣品典型色譜圖如圖1 所示, 平均添加回收率及相對標(biāo)
準(zhǔn)偏差結(jié)果見表2。
表2 五氟磺草胺在稻田水和土壤中的添加回收率(n=5)
Table 2 Recoveries of penoxsulam added in field water and soil
matrix (n=5)
樣品基質(zhì)添加濃度(mg/kg) 平均回收率(%) 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)
稻田水
0.02 95.2 7.3
0.2 88.8 4.0
5 94.2 4.9
土壤
0.02 86.8 2.8
0.2 90.0 7.5
2 77.2 4.5
根據(jù)添加回收試驗, 在上述實驗條件下, 五氟磺草胺
最低檢出量為1.0 ng。最低檢測濃度(limit of quantification,
LOQ)指的是試驗方法能檢測出的待測物在樣品中的最低
含量(以mg/kg 表示)[15]。由于在逐漸減小添加濃度的條件
下, 本方法所能檢出的五氟磺草胺在稻田水及土壤中的最
低含量均為0.02 mg/kg, 故依照上述定義, 本方法定量限
為添加回收最低濃度0.02 mg/kg。
3.2 五氟磺草胺在稻田水和土壤中的消解動態(tài)
五氟磺草胺在稻田水和土壤中的消解動態(tài)見表3, 如
表3 所示, 2012 年五氟磺草胺在安徽和黑龍江稻田水中消
萬方數(shù)據(jù)
第2 期 李叢荻, 等: QuEChERS-高效液相色譜法分析稻田水及土壤中五氟磺草胺殘留及其消解動態(tài)研究 383
圖1 五氟磺草胺及其加標(biāo)樣品的色譜圖
Fig. 1 Chromatograms of penoxsulam and samples added penoxsulam
(A) 五氟磺草胺標(biāo)準(zhǔn)品0.5 mg/L; (B) 稻田水添加五氟磺草胺0.2 mg/kg; (C) 土壤添加五氟磺草胺0.2 mg/kg
(A) 0.5 mg/L penoxsulam standard; (B) field water matrix added 0.2 mg/kg penoxsulam; (C) soil matrix added 0.2 mg/kg penoxsulam
解半衰期分別為4.1 d 和5.8 d; 2013 年五氟磺草胺在安徽
和黑龍江稻田水中半衰期分別為12 d 和1.9 d, 消解動態(tài)均
符合一級動力學(xué)方程。2012 年五氟磺草胺在安徽和黑龍江
稻田土壤中半衰期分別為10 d 和3.5 d, 消解動態(tài)均符合一
級動力學(xué)方程; 2013 年五氟磺草胺在安徽和黑龍江稻田土
壤中半衰期分別為18 d 和4.6 d, 黑龍江稻田土壤中殘留量
數(shù)據(jù)點較少, 消解動態(tài)僅供參考。
由于安徽屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候, 試驗地土壤類
型為沙質(zhì)潮土, pH 值為7.1; 而黑龍江屬北溫帶季風(fēng)性氣
候, 試驗地土壤為粘土, pH 值為5.66～6.25。由于兩地間氣
候、土壤類型等自然條件的差異, 五氟磺草胺在安徽和黑
龍江兩地的消解半衰期存在一定差異。
3.3 五氟磺草胺在稻田土壤中的最終殘留
2012～2013 年8%五氟磺草胺油懸浮劑在安徽、黑龍
江和河南三地水稻上以其推薦劑量的高值375 mL/hm2(30
g a.i./hm2)及其1.5 倍劑量562.5 mL/hm2(45 g a.i./hm2)噴霧,
施藥次數(shù)1 次。在水稻收獲期采樣時測得稻田土壤中的五
氟磺草胺最終殘留量平均值均低于0.02 mg/kg。
萬方數(shù)據(jù)
384 食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報 第8 卷
表3 五氟磺草胺在稻田水和土壤中的消解動態(tài)
Table 3 Dissipation in penoxsulam in field water and soil
試驗?zāi)攴?樣品基質(zhì) 試驗地點 消解方程 相關(guān)系數(shù) 半衰期(d)
2012
稻田水 安徽 C=1.2e-0.17T 0.8233 4.1
黑龍江 C=3.4e-0.12T 0.9517 5.8
土壤 安徽 C=0.33e-0.069T 0.8859 10
黑龍江 C=1.1e-0.20T 0.9668 3.5
2013
稻田水 安徽 C=0.77e-0.058T 0.9835 12
黑龍江 C=3.1e-0.36T 0.9604 1.9
土壤 安徽 C=0.14e-0.038T 0.8868 18
黑龍江 C=1.4e-0.15T 0.8108 4.6
4 結(jié) 論
本研究建立了基于QuEChERS-HPLC 檢測稻田水及
土壤中五氟磺草胺殘留分析的方法。本方法在稻田水和土
壤中的最低檢測濃度為0.02 mg/kg。本實驗研究了五氟磺
草胺通過施藥噴霧的方法在稻田水和土壤中的消解動態(tài)及
最終殘留, 結(jié)果表明, 由于氣候、土壤類型等的不同, 五氟
磺草胺在安徽及黑龍江兩地的消解半衰期存在一定差異;
在三地水稻收獲期采樣時測得稻田土壤中的最終殘留量平
均值均低于0.02 mg/kg。相較其他處理方法, 本方法更為
快速、簡便, 且具有良好的準(zhǔn)確度和精密度, 可滿足我國
農(nóng)藥殘留試驗準(zhǔn)則相關(guān)要求, 可作為相關(guān)農(nóng)藥企業(yè)及質(zhì)量
檢測機(jī)構(gòu)農(nóng)藥質(zhì)量檢測分析的參考方法。本研究可為五氟
磺草胺在水稻上的安全使用提供科學(xué)依據(jù)。
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(責(zé)任編輯: 姚 菲)
作者簡介
李叢荻, 碩士, 主要研究方向為農(nóng)藥
殘留分析與食品安全。
E-mail: libralicongdi@163.com
袁龍飛, 博士, 助理研究員, 主要研
究方向為農(nóng)藥殘留分析與食品安全。
E-mail: yuanlongfei@ioz.ac.cn
何裕建, 博士, 教授, 主要研究方向
為有機(jī)與生物分析化學(xué)。
E-mail: heyujian@ucas.ac.cn

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