氯氰菊酯在玉米及土壤中的殘留分析研究-2007

答辯人：沈翠麗指導(dǎo)老師:范志先教授專業(yè):分析化學(xué)二○○七年六月十六日答辯提要前言田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施與樣品的制備氯氰菊酯在玉米、土壤上殘留分析方法的建立氯氰菊酯在玉米籽粒、青玉米上的殘留量測定氯氰菊酯在玉米植株上的殘留量測定氯氰菊酯在玉米田土壤上的殘留量測定氯氰菊酯在玉米植株和土壤上的確證研究結(jié)論前言

第一章1.1氯氰菊酯概況

理化性質(zhì)

氯氰菊酯原藥為8種異構(gòu)體的混合物，包括4種順反異構(gòu)體和4種旋光異構(gòu)體。原藥中約含有60%反式異構(gòu)體與40%順式異構(gòu)體。純異構(gòu)體為無色結(jié)晶。對(duì)光、熱穩(wěn)定，200℃以下穩(wěn)定，弱酸性和中性介質(zhì)中較穩(wěn)定，堿性介質(zhì)中易分解，在正常條件下貯存穩(wěn)定。難溶于水，在水中溶解度為0.01

0.2mg﹒L

-1（20℃）。易溶于乙醇、丙酮、二氯甲烷、氯仿、環(huán)己酮、己烷、二甲苯等溶劑。毒性

大鼠急性經(jīng)口LD50251mg﹒kg

-1

按我國農(nóng)藥毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，氯氰菊酯屬中等毒性殺蟲劑人體日容許攝入量（ADI）：0.05mg﹒kg-1﹒d-1

現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明無致畸、致癌、致突變效應(yīng)環(huán)境歸宿

氯氰菊酯在土壤中的持久性中等。實(shí)驗(yàn)室條件下，在砂質(zhì)粘土﹑砂壤土中比在粘土中降解得快。

氯氰菊酯在中性和酸性水溶液中水解緩慢，在pH9時(shí)水解較快。噴施氯氰菊酯在草莓植株上，1d后殘留40%，3d后殘留12%，7d后殘留0.5%；噴施在小麥植株上，27d后殘留5%。1.2玉米概況

1.3氯氰菊酯殘留分析研究進(jìn)展

前處理

提?。阂员?、石油醚、乙腈為溶劑，振蕩提取；

凈化：提取液經(jīng)液-液分配，弗羅里硅土、硅膠或氧化鋁層析柱凈化；濃縮：旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮。檢測

GC

：ECD，MS。

氯氰菊酯的殘留分析報(bào)道大部分只是方法研究，沒有系統(tǒng)性，數(shù)據(jù)不盡完善。尤其是缺乏對(duì)環(huán)境因素（土壤）影響的研究?！禛B2763-2005食品中農(nóng)藥最大殘留限量》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定氯氰菊酯在玉米上的最大殘留限量為0.05mg﹒kg-1

，該值為參考Codex《食品中最大殘留限量》標(biāo)準(zhǔn)而來，沒有國內(nèi)的殘留實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。因此開展了我國北方氣候條件下，氯氰菊酯在玉米植株和土壤上的殘留動(dòng)態(tài)及青玉米、玉米籽粒、植株和土壤上最終殘留量的研究工作。研究出一套合適的殘留分析方法，掌握田間殘留試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)其制定氯氰菊酯在玉米上的合理使用準(zhǔn)則，對(duì)農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)中的最大殘留限量進(jìn)行數(shù)據(jù)符合驗(yàn)證。第二章田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施與樣品的制備2.1小區(qū)試驗(yàn)概況試驗(yàn)地點(diǎn)：濟(jì)南市歷城區(qū)，沈陽市遼中縣土壤類型：濟(jì)南試驗(yàn)點(diǎn)：壤土，pH7.4，有機(jī)質(zhì)1.0%；沈陽試驗(yàn)點(diǎn)：沙性土壤，pH7.4，有機(jī)質(zhì)0.6%供試藥劑：10%

氯氰菊酯乳油供試品種：玉米（品種：魯原單14號(hào)；沈單7號(hào)）施藥方法：玉米心葉期，背負(fù)式噴霧器葉面噴霧小區(qū)面積：56.84m2（9.8m×5.8m）處理：不施藥空白對(duì)照區(qū)CK；推薦劑量(52.5g﹒hm

-2)施藥2次、3次；高劑量(105.0g﹒hm

-2)施藥1次、2次、3次。小區(qū)布局：各重復(fù)間順序排列，各處理間隨機(jī)排列

2.2消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)玉米植株和土壤上的消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)為一次施藥（105.0g﹒hm

-2）

，多次采樣。植株和土壤動(dòng)態(tài)在施藥后的采樣間隔為1/24d、1d、3d、7d、14d、21d、30d、60d。2.3最終殘留量試驗(yàn)施藥劑量設(shè)2個(gè)水平，推薦劑量52.5g﹒hm

-2，高劑量105.0g﹒hm

-2。在青玉米期分2次（2次采集間隔期為10d）采集青玉米；在玉米收獲期分2次（2次采樣間隔期為10d）采集成熟玉米籽粒、植株和土壤樣品測定。第三章氯氰菊酯在玉米、土壤上殘留分析方法的建立籽粒(植株)10g＋60mL(植株100mL)石-丙土壤20g＋60mL

石-丙

提取布氏漏斗抽濾（45mL石-丙酮轉(zhuǎn)移）

100mL2%NaCl50mL+30mL×2石油醚（植株50mL×3）

液液分配

籽粒1/5、植株1/2定容至50mL

土壤取1/2

50mL×3乙腈水溶液（90%）

液液分配

70mL水30mL×3石油醚

液液分配樣品前處理方法3.1過篩振蕩振蕩高速粉碎機(jī)粉碎無水硫酸鈉2cm干燥旋轉(zhuǎn)濃縮旋轉(zhuǎn)濃縮定容上機(jī)測試石油醚乙酸乙酯溶液凈化（2cm硫酸鈉+8g硅膠+2cm硫酸鈉）3.1.1硅膠處理方式的選擇A:Silicagelwithouttreatment;B:Silicageltreatedwithacetone;C:Silicageltreatedwithpetroleumether;D:Silicageltreatedwithredistilledwater.圖3-1硅膠純化氣相色譜分離圖Fig.3-1GaschromatogramofpurifiedSilicagelBAE/mVt/minCDE/mVABCt/minD3.1.2硅膠目數(shù)的選擇

A:180-250mwide-pore;B:150-180mwide-pore;C:150-180mnarrow-pore;D:125-180mwide-pore.圖3-3硅膠凈化的空白玉米籽粒氣相色譜分離圖Fig.3-3GaschromatogramofextractsfromblankmaizeseedscleanedupbySilicagelE/mVABt/minC3.1.3硅膠使用量的選擇

A:6gSilicagel;B:8gSilicagel;C:10gSilicagel.圖3-40.01mg﹒kg

-1氯氰菊酯添加回收玉米籽粒樣品硅膠凈化氣相色譜分離圖Fig.3-4Gaschromatogramofextractsfromblankmaizeseedsfortifiedwith0.01mg﹒kg

-1cypermethrincleanedupbydifferentdosageSilicagelE/mVABt/minC3.1.4淋洗液極性的選擇

A:3%ethylacetate-petroleumether;B:5%ethylacetate-petroleumether;C:6%ethylacetate-petroleumether.圖3-5不同極性淋洗液的0.01mg﹒kg

-1氯氰菊酯添加回收玉米籽粒氣相色譜分離圖Fig.3-5Gaschromatogramofextractsfrommaizeseedsfortifiedwith0.01mg﹒kg

-1cypermethrineluentedwithdifferentproportionseluentsolutionBt/minCE/mVA3.1.5淋洗液體積的選擇A:70mL;B:80mL;C:Thelast20mLof100mL.圖3-6不同體積淋洗液的0.01mg﹒kg

-1氯氰菊酯添加回收玉米籽粒氣相色譜分離圖Fig.3-6Gaschromatogramofextractsfrommaizeseedsfortifiedwith0.01mg﹒kg

-1cypermethrineluentedwithdifferentvolumeeluentsolution3.2檢測方法儀器：VarianCP-3800，63Ni-ECD；色譜柱：VarianCP8510（15m×0.25mm×0.25

m）；柱溫：100℃(保持1min)20℃/min280℃(保持20min)；汽化室溫度：300℃；檢測器溫度：300℃；載氣：高純氮，壓力：70KPa；進(jìn)樣時(shí)間：1min；進(jìn)樣量：1

L。氯氰菊酯保留時(shí)間：12.5minE/mVt/min圖3-8氯氰菊酯（50pg）標(biāo)樣色譜分離圖Fig.3-8Gaschromatogramofcypermethrin(50pg)3.3氯氰菊酯的最小檢出量、最低檢出濃度

氯氰菊酯的最小檢出量：1×10-12g氯氰菊酯在不同基質(zhì)上的最低檢出濃度：

m1—最小檢出量，1×10-12g；m2—稱樣量，g；V1—樣本溶液定容體積，2mL；V2—樣本溶液進(jìn)樣體積，1μL。玉米籽粒：0.001mg﹒kg

-1，植株：0.0004mg﹒kg

-1，土壤：0.0002mg﹒kg

-1。3.3氯氰菊酯工作曲線圖3-9氯氰菊酯工作曲線Fig.3-9TheworkingcurveofcypermethrinY=1929＋1378X，

r=0.9906

Am/pg前處理和檢測方法概要50%(V/V)石油醚-丙酮溶液提取樣品；土壤樣品石油醚氯化鈉水液液分配；玉米籽粒、青玉米和植株需要反萃??；150-180m粗孔硅膠，用量為8g；淋洗液選擇3%乙酸乙酯-石油醚溶液，體積為80mL；儀器和色譜柱：GC-ECD；VarianCP8510毛細(xì)管柱柱溫：100℃(保持1min)20℃/min280℃(保持20min)；進(jìn)樣時(shí)間：1min。第四章氯氰菊酯在玉米籽粒、青玉米上的殘留量測定4.1添加回收試驗(yàn)表4-1氯氰菊酯在玉米籽粒、青玉米上的添加回收試驗(yàn)測定結(jié)果

Tab.4-1Therecoveryofcypermethrininmaizeseeds樣品Matrix稱樣量/gSample添加量

/

gFortificationamount添加水平

/mg·kg

-1Fortificationlevel回收率

/%RecoveryRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤX玉米籽粒Maizeseeds100.50.057310012491959719.01.00.10108847783908813.42.00.209879819590899.5青玉米Tenderseeds0.50.057510911685999717.41.00.10101948676798711.92.00.209083889799917.2取空白玉米籽粒、青玉米樣品進(jìn)行氯氰菊酯添加回收試驗(yàn)，添加濃度設(shè)0.05mg﹒kg

-1、0.10mg﹒kg

-1、0.20mg﹒kg

-1

3個(gè)水平。每個(gè)水平5次重復(fù)。4.2氯氰菊酯在青玉米、玉米籽粒上的最終殘留量圖4-6氯氰菊酯在青玉米上的最終殘留量Fig.4-6TheresidueofcypermethrinintendermaizeA：濟(jì)南；B：沈陽AB圖4-3氯氰菊酯在收獲期玉米上的最終殘留量Fig.4-3TheresidueofcypermethrininmaizeseedsofharvestA：濟(jì)南；B：沈陽ABE/mVt/min圖4-4青玉米樣品色譜圖

Fig.4-4Gaschromatogramofgreenmaizeseedssample圖4-5玉米籽粒樣品色譜圖

Fig.4-5Gaschromatogramofmaizeseedssample第五章氯氰菊酯在玉米植株上的殘留量測定表5-1氯氰菊酯在玉米植株上的添加回收試驗(yàn)測定結(jié)果

Tab.5-1Therecoveryofcypermethrininmaizeplants5.1添加回收試驗(yàn)樣品Matrix稱樣量/gSample添加量/

gFortificationamount添加水平/mg·kg-1Fortificationlevel回收率/%RecoveryRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤ

X玉米植株Maizeplants100.50.05841229910510010213.410.11111161211051101135.420.2109799887949312.1取空白玉米植株樣品進(jìn)行氯氰菊酯添加回收試驗(yàn)，添加濃度設(shè)0.01mg﹒kg

-1、0.10mg﹒kg

-1、0.20mg﹒kg

-13個(gè)水平。每個(gè)水平5次重復(fù)。圖5-1氯氰菊酯在植株上的消解動(dòng)態(tài)曲線Fig.5-1DegradationcurvesofcypermethrininMaizeplants5.2氯氰菊酯在玉米植株上的消解動(dòng)態(tài)植株中氯氰菊酯的原始沉積量為4.59mg﹒kg

-1~12.69mg﹒kg

-1。T1/2最長的為4.5d，施藥后14d玉米植株上氯氰菊酯降解率均達(dá)到了90%以上，降解較快。兩地植株中氯氰菊酯原始沉積量差別較大，此為田間試驗(yàn)誤差，與施藥操作人員、植株生長狀態(tài)、不同玉米品種的葉片形狀等有關(guān)。

BAA：濟(jì)南；B：沈陽5.3氯氰菊酯在玉米植株上的最終殘留量

圖5-2氯氰菊酯在玉米植株上的最終殘留量Fig.5-2Theresidueofcypermethrininmaizeplants

A：濟(jì)南；B：沈陽BA圖5-3玉米植株樣品色譜分離圖Fig.5-3Gaschromatogramofmaizeplantssample玉米植株上的殘留量最高的為0.0476mg﹒kg

-1。氯氰菊酯在玉米植株積累很少，可安全的用于動(dòng)物飼料。玉米植株樣品中氯氰菊酯色譜峰與氯氰菊酯標(biāo)樣色譜峰不同：氯氰菊酯標(biāo)樣為純度很高的單一氯氰菊酯異構(gòu)體，田間施加的氯氰菊酯乳油中的氯氰菊酯為多種異構(gòu)體共同存在的氯氰菊酯制劑。第六章氯氰菊酯在玉米田土壤上的殘留量測定表6-1氯氰菊酯在土壤上的添加回收試驗(yàn)測定結(jié)果

Tab.6-1Therecoveryofcypermethrininsoil6.1添加回收試驗(yàn)樣品Matrix稱樣量/gSample添加量/

gFortificationamount添加水平/mg·kg-1Fortificationlevel回收率/%RecoveryRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤ

X土壤Soil200.10.00512013711810511011810.610.059683111105899711.820.1101100809297949.1取空白土壤樣品進(jìn)行氯氰菊酯添加回收試驗(yàn)，添加濃度設(shè)0.005mg﹒kg

-1、0.05mg﹒kg

-1、0.10mg﹒kg

-13個(gè)水平。每個(gè)水平5次重復(fù)。

BA圖6-1氯氰菊酯在土壤上的消解動(dòng)態(tài)曲線Fig.6-1Degradationcurvesofcypermethrininsoil土壤上氯氰菊酯的原始沉積量為0.31mg﹒kg

-1~2.08mg﹒kg

-1。

T1/2最長的為8.9d。施藥后14d土壤上氯氰菊酯降解率均達(dá)到了90%以上，降解較快。6.2氯氰菊酯在土壤上的消解動(dòng)態(tài)A：濟(jì)南；B：沈陽6.3氯氰菊酯在土壤上的最終殘留量

圖6-2氯氰菊酯在土壤上的最終殘留量Fig.6-2TheresidueofcypermethrininsoilA：濟(jì)南；B：沈陽AB圖6-3土壤樣品色譜分離圖Fig.6-3Gaschromatogramofsoilsample氯氰菊酯在土壤上殘留量最高的為0.0178mg﹒kg

-1。氯氰菊酯在土壤積累很少，痕量的殘留對(duì)環(huán)境不足以造成污染。土壤樣品中氯氰菊酯色譜峰與氯氰菊酯標(biāo)樣色譜峰不同：原因同玉米植株。第七章氯氰菊酯在玉米植株和土壤上的確證研究7.1氯氰菊酯的定量確證7.1.1分析條件儀器：Waters600高壓泵，Waters2996型PDA，色譜柱：HypersilBDSCN（250mm×4.6mm×5

m）

流動(dòng)相：正己烷:四氫呋喃=99:1（V/V）；流動(dòng)相流速：1.6mL﹒min

-1，氦氣噴射脫氣；定量管：20

L；柱箱溫度：25℃。檢測波長范圍：195nm~400nm；采樣速率：1.0；分辨率：1.2nm；3D數(shù)據(jù)采集。

4321AAt/min4321B7.1.2流動(dòng)相比例的選擇設(shè)定流動(dòng)相比例分別為正己烷=100%、正己烷:四氫呋喃=99.9:0.1、99.8:0.2、99.5:0.5、99:1，98:2、95:5、79:21、76:24對(duì)氯氰菊酯進(jìn)行分離，選擇最佳流動(dòng)相配比。

a：1~4為氯氰菊酯同分異構(gòu)體峰a：1~4為氯氰菊酯同分異構(gòu)體峰

A:Hexane=100;B:Hexane:THF=99.9:0.1圖7-1氯氰菊酯標(biāo)樣色譜圖Fig.7-1ChromatogramofcypermethrinA1234C321D123Et/min1FC:Hexane:THF=99.8:0.2;D:Hexane:THF=99:1;E:Hexane:THF=95:5;F:Hexane:THF=75:25.圖7-2氯氰菊酯標(biāo)樣色譜圖Fig.7-2Chromatogramofcypermethrin

1~4為氯氰菊酯同分異構(gòu)體峰圖7-3氯氰菊酯工作曲線Fig.7-3TheworkingcurveofcypermethrinY=13601.7+1241.8X，r

=0.9974

7.1.3氯氰菊酯最小檢出量、最低檢出濃度、工作曲線

氯氰菊酯的最小檢出量為3×10-9g，最低檢出濃度為0.03mg﹒kg

-1。表7-1氯氰菊酯在土壤上的添加回收試驗(yàn)測定結(jié)果

Tab.7-1Therecoveryofcypermethrininsoil7.1.4添加回收試驗(yàn)取空白土壤樣品進(jìn)行氯氰菊酯添加回收試驗(yàn)，添加濃度設(shè)0.05mg﹒kg

-1~0.5mg﹒kg

-13個(gè)水平。每個(gè)水平5次重復(fù)。

樣品Matrix稱樣量/gSample添加量/

gFortificationamount添加水平/mg·kg-1Fortificationlevel回收率/%RecoveryRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤ

X土壤Soil2010.0591971009986956.360.308395968690906.2100.5094101989396963.37.1.5定量確證試驗(yàn)

對(duì)2個(gè)田間樣品分別采用NP-HPLC-PDA、GC-ECD兩種方法同時(shí)測定。用GC-ECD測定時(shí)，對(duì)樣品溶液進(jìn)行適當(dāng)稀釋。表7-2土壤中氯氰菊酯定量確證試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.7-2QuantitativeconfirmatoryDataofcypermethrininsoil測定方法Methods樣品Samples定量確證結(jié)果/mg﹒kg

-1ConfirmatoryDataRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤ

XHPLC-PDA10.3010.2980.2840.3020.2880.2952.7520.5030.4920.4950.5040.4980.4981.03GC-ECD10.3110.2830.3190.3340.2750.3087.6620.4780.4920.4990.5240.5130.5013.58NP-HPLC測定數(shù)據(jù)證明GC-ECD測得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。7.2氯氰菊酯的定性確證7.2.1分析條件儀器：菲尼根TRACE2000GC-MS聯(lián)用儀色譜柱：DB-1701（30m×0.25mm×0.25

m）

氣相色譜儀條件柱溫：100℃(2min)20℃/min300℃(10min)汽化室、檢測器溫度：310℃；載氣：高純氦，壓力：150kPa；分流模式：不分流；進(jìn)樣體積：1

L。

質(zhì)譜儀條件離子源：EI源；檢測器電壓：350V；檢測方式：全掃描離子檢測（FullScan）；檢測質(zhì)荷比范圍：15-435。

7.2.2植株樣品的定性確證在7.1.2條件下對(duì)處理后的玉米植株樣品進(jìn)行定性確證。圖7-4玉米植株樣品在GC-MS上獲得的總離子流圖Fig.7-4TIC