文章信息
- 赵琳, 张晓波, 任红波, 金海涛, 马文琼, 陈国峰, 刘峰
- ZHAO Lin, ZHANG Xiao-bo, REN Hong-bo, JIN Hai-tao, MA Wen-qiong, CHEN Guo-feng, LIU Feng
- 高效液相色谱-串联质谱法测定水稻植株和田水中盐酸吗啉胍消解动态
- Degradation Behavior of Moroxydine Hydrochloride in Rice Plant and Field Water Using High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry
- 农业资源与环境学报, 2014, 31(5): 482-486
- Journal of Agricultural Resources and Environment, 2014, 31(6): 513-520
- http://dx.doi.org/10.13254/j.jare.2014.0090
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文章历史
- 收稿日期:2014-04-08
盐酸吗啉胍(moroxydine hydrochloride)又名病毒 灵,化学名为N-(2-胍基-乙亚氨基)-吗啉盐酸盐, 化学分子式为C6H14ClN5O,CAS 号:3160-91-6。盐酸 吗啉胍原药为无嗅微苦的白色结晶粉末,熔点206~ 212 ℃,是一种医药和农业生产过程中常用的抗病 毒制剂,用于防治人畜病毒性感冒[1]和烟草、番茄病毒 病[2]、水稻条纹叶枯病[3]等。目前对于盐酸吗啉胍的 研究多集中在药物分析方法的开发[4, 5, 6, 7, 8]以及番茄[9]、烟 草[10]、动物性组织[11]等农畜产品中残留分析,而对盐酸 吗啉胍在环境中的降解行为研究较少,仅见郑海香 等[10]对盐酸吗啉胍在烟草上的降解行为开展研究。盐 酸吗啉胍在水稻植株和田水中的降解动态研究未见 相关报道。本文对复配剂中盐酸吗啉胍在水稻植株及 田水中的降解动态规律进行研究,为该农药的生态安 全性评价提供科学依据。 1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 仪器设备
Waters Acquity Ultra Performance LC 超高效液相 色谱仪,Waters TQD 三重四极杆质谱仪,配电喷雾离 子源(ESI);固相萃取装置;氮吹仪。 1.1.2 试剂
三氯乙酸、庚烷磺酸钠、甲醇均为分析纯;乙腈为 色谱纯;水为超纯水。Oasis HLB 固相萃取柱(Waters 公司,3 mL,60 mg)。盐酸吗啉胍标准样品:纯度为 98.0%。20%吗胍·乙酸铜可湿性粉剂:盐酸吗啉胍 10%、乙酸铜10%,天津市绿亨化工有限公司。0.5 mol·L-1庚烷磺酸钠溶液配制方法:称取10.1 g庚烷 磺酸钠用水定容至100 mL。 1.2 样品前处理
采用赵琳等[12]研究的盐酸吗啉胍在植株中残留 的测定方法称取切碎的水稻植株样品5.0 g 于250 mL 三角瓶中,加入40 mL 5%三氯乙酸,震荡提取60 min,上清中加入0.5 mol·L-1庚烷磺酸钠溶液0.5 mL 混匀,于4 000 r·min-1 离心10 min,取8.0 mL 离心后 的上清液,待净化。
Oasis HLB 柱(3.0 mL,60 mg)使用前分别加3.0 mL甲醇和3.0 mL 水平衡保持湿润,将离心后的上清 液过柱,待全部通过后,用3 mL 甲醇/水(5/95,V/V) 淋洗柱,弃去,抽干柱,用6.0 mL 甲醇洗脱被测物,洗 脱液于45 ℃水浴中氮吹浓缩至干,1.0 mL 5%三氯乙 酸溶解残渣,过0.22 μm滤膜待测。
水稻田水样品直接过0.22 μm水性滤膜待测。 1.3 仪器条件
色谱柱:AcquityUPLC®BEHC18(100mm×2.1 mm, 1.7μm);柱温:35℃;进样量:2.0μL;流速:0.2mL·min-1, 运行时间:3 min。梯度洗脱条件见表 1。
离子源:ESI(+);毛细管电压:4.0 kV;离子源温 度:120 ℃;脱溶剂气温度:350 ℃;锥孔反吹气流量: 50 L·h-1;脱溶剂气流量:650 L·h-1;检测方式:多反应 监测扫描模式(MRM),见表 2。
以外标标准曲线法定量,为减小基质效应对定量 准确性的影响,采用基质配制工作标准溶液作标准曲 线,并且保证所测化合物响应在仪器线性范围之内。 残留量计算公式如下:
R=C×V/W
式中:R 为样品中农药残留量(mg·kg-1),C 为根据标 准曲线计算的农药浓度(μg·mL-1),V 为样品溶液定 容体积(mL),W 为称样重量(g)。 1.5 田间试验设计2011—2012 年连续2 年7 月—10 月在黑龙江省 肇东市东发乡、河南省原阳县祝楼乡、江苏省句容市 华阳镇开展盐酸吗啉胍在植株和田水中的消解动态 试验。 1.5.1 水稻植株消解动态试验
选3 块30 m2的地块在水稻生长到成熟个体1/2 大小时进行植株消解动态施药。施药剂量为制剂量 11 250 g·hm-2,施药后2 h、1、2、3、5、7、10、14、21、28、 45 d采样,处理重复3次,设空白对照。
水稻植株样本的采集:在小区中用随机方式剪取 土表以上的全株1 kg,将其剪成1 cm 以下的小段,混 匀后用四分法分取100 g 2份,装入样品容器中,贴好 标签,贮存于-20 ℃冰柜中保存。小区边行和每行距 离两端0.5 m内不采样。 1.5.2 水稻田水消解动态试验
选1 块30 m2的地块单独施药,因为在田水中施 药时,田水将药物进行了一定程度的稀释,因此加大 农药的施药浓度,施药浓度为高剂量制剂量56 250 g·hm-2,施药后2 h、1、2、3、5、7、10、14、21、28、45 d采 样,另设空白对照。
田水样本的采集:在动态试验小区中,在随机的 10 个以上采样点用水杯取水,倒入盆中混合均匀后, 取500 mL 装入样品瓶中,贴好标签,贮存于-20 ℃冰 柜中保存。 2 结果与讨论 2.1 检测方法评价 2.1.1 前处理条件和保留时间
盐酸吗啉胍易溶于水,微溶于乙醇,几乎不溶于 氯仿。因此在提取植株中盐酸吗啉胍时采用水性溶液 进行提取,提取农药的同时植株中水溶性杂质也被提取出来,样品提取液浑浊。采用三氯乙酸作为提取液 时,提取液澄清利于后续的净化操作。盐酸吗啉胍在 C18 色谱柱上保留较弱,加入庚烷磺酸钠可以增加其 在净化柱Oasis HLB 上的保留,提高回收率。
基质对盐酸吗啉胍在液质上面保留时间和响应 值的影响非常明显,水稻植株样品经过净化后采用5% 三氯乙酸定容上机(减少有机溶剂使用)。田水样品经 0.22 μm 水性滤膜过滤后直接上机进行测定,2 种样 品上机时的定容溶剂不同造成保留时间有所差异。 2.1.2 标准曲线和方法灵敏度
将1.0 mg·mL-1的盐酸吗啉胍标准溶液用蒸馏水 稀释配得2.0、1.0、0.5、0.1、0.005 mg·L-1 系列标准溶 液,在上述液相色谱/质谱条件下进行测定,以盐酸吗 啉胍标准溶液浓度(x)与监测离子峰面积(y)作标准 曲线。标样线性方程为:y=3 673.36x+45.865,相关系 数为:r=0.999 1。表明盐酸吗啉胍质量浓度与色谱峰 面积呈良好的线性关系,可以满足定量分析的要求。 按照3 倍信噪比计算最低检出量为0.011 ng,根据添 加回收试验该方法最低检出浓度为0.005 mg·kg-1。水稻植株基质加标和植株空白色谱图见图 1(上图为基 质加标样,标样浓度0.005 mg·kg-1,保留时间2.17 min,下图为空白),水稻田水基质加标和水稻田水空 白色谱图见图 2(上图为基质加标样,标样浓度0.005 mg·kg-1,保留时间1.29 min,下图为空白)。
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图 1 水稻植株基质加标和空白色谱图 Figure 1 Chromatogram of standard-addition in rice plant blank and blank |
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图 2 水稻田水基质加标和空白色谱图 Figure 2 Chromatogram of standard-addition infield water blank and blank |
分别在空白水稻田水、水稻植株中添加3 档浓度 的盐酸吗啉胍标准溶液,每档重复5 次,添加浓度为 盐酸吗啉胍最低检出浓度、10 倍和100 倍最低检出 浓度,结果见表 3。本方法在参考方法基础上优化了 色谱系统和质谱系统,在保证无杂质干扰的情况下, 缩短了样品的保留时间同时峰形呈正态分布,具有良 好的定量和定性能力。根据我国农业行业标准NY/T 788—2004 农药残留试验准则,对平均回收率和相对 标准偏差的要求能满足农药残留分析对准确度和精 密度的要求。
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两年三地田间试验结果表明(图 3~图 4),水稻植 株和田水中盐酸吗啉胍残留量随时间推移而逐渐下降。盐酸吗啉胍在植株中平均原始沉积量约为13.13 mg·kg-1,大于田水中平均原始沉积量2.43mg·kg-1。不同 年份及不同试验点结果显示,受水稻品种、施药时期 气候条件、施药或采样不均匀等因素影响,植株中盐 酸吗啉胍原始沉积量有所差异。施药过程中直接将配 置好浓度的农药喷施在水稻田水中,将农药进行了稀 释,致使植株中盐酸吗啉胍原始沉积量大于田水中。 植株中盐酸吗啉胍施药5 d 时降解率为64.92%~ 99.08%,施药21 d时为80.78%~93.56%。田水中盐酸 吗啉胍施药21 d 时降解率为58.74%~92.53%。
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图 3 盐酸吗啉胍在水稻植株中的消解曲线 Figure 3 The residues decline curves of moroxydine hydrochloride in rice plant |
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图 4 盐酸吗啉胍在水稻植株和水稻田水中的消解动力学方程 Figure 4 Regression equation of moroxydine hydrochloride in rice plant and field water |
20%吗胍·乙酸铜可湿性粉剂在稻田中施用后, 其有效成分盐酸吗啉胍在水稻植株和田水中的降解 符合一级化学反应动力学方程,在植株和田水中的消 解半衰期分别为1.2~4.7 d、1.0~3.5 d,结果见表 4。根 据化学农药环境安全评价试验准则中我国农药在土 壤中的降解等级划分标准,盐酸吗啉胍属较易降解 农药。
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施药期间不同实验地点气候条件不同、水稻植株 质量和体积迅速增长,其生长稀释因素在降低水稻 植株中农药残留量方面也起着重要作用,可能是导致不同年份及不同试验点植株及田水中盐酸吗啉胍降 解速率存在差异的主要原因。郑海香等[10]研究发现盐 酸吗啉胍在烟草上消解半衰期为5.8~9.1 d,大于在水 稻植株上的1.2~4.7 d。水稻植株与烟草相比植株高、 水分蒸发量大,农药在水稻植株中更容易降解是造成 差异的部分原因。除盐酸吗啉胍外,很多农药在水田 中的消解半衰期都小于旱田,如吡虫啉在水稻植株中 的消解半衰期为0.8~2.2 d [13],而在烟草中的半衰期为 3~4 d [14]。 3 结论
本研究采用的盐酸吗啉胍残留分析方法,前处理 简单易行,能够准确定性和定量测定水稻植株和田水 中的盐酸吗啉胍残留。通过两年三地农药残留田间试 验,盐酸吗啉胍在水稻植株和田水中的平均消解半衰 期分别为1.2~4.7 d、1.0~3.5 d,表明盐酸吗啉胍属较 易降解农药。
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