高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪及其代谢物噻虫胺在小麦中的残留及消解动态分析

陈国峰，李雪茹，刘 峰，张晓波，董见南

(黑龙江省农业科学院农产品质量安全研究所，黑龙江哈尔滨 150086)

高效氯氟氰菊酯(Lambda-cyhalothrin)是英国ICI公司开发的高效、广谱、速效的拟除虫菊酯类杀虫剂[1-3]，它作用于昆虫神经系统，通过与钠离子通道作用破坏神经元功能杀死害虫，对昆虫具有触杀和胃毒的作用，无内吸作用，对害虫具有趋避作用，持效期长[4-5]。噻虫嗪(Thiamethoxam)是1997年由诺华公司开发的高效、低毒、杀虫谱广的新烟碱类杀虫剂[1]，可选择性抑制昆虫神经系统烟酸乙酰胆碱酯酶受体，进而阻断昆虫中枢神经系统的正常传导，造成害虫出现麻痹而死亡，不仅具有良好的胃毒、触杀活性、强内吸传导性和渗透性，而且具有更高的活性、更好的安全性、更广的杀虫谱及作用速度快、持效期长等特点,且与第一代的新烟碱类杀虫剂无交互抗性[6-8]。高效氯氟氰菊酯·噻虫嗪微囊悬浮-悬浮剂是一种新型内吸性复配杀虫剂，作用速度快、持效期长，具有更高的活性、更好的安全性和更广的杀虫谱[9]。目前，国内外学者关于高效氯氟氰菊酯在小白菜[10]、玉米[11]、茶叶[12]上的残留及消解动态和微生物降解[13]，噻虫嗪在叶甜菜[14]、韭菜[15]、小麦[16]、水稻[17]、烟草[18]、马铃薯[19]、棉花[20]等上的残留及消解动态以及噻虫嗪的代谢物噻虫胺在番茄[21]、水稻[22-23]上的残留及消解动态研究较多，但同时测定环境中高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪及代谢物噻虫胺残留的分析方法以及高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪在小麦中的残留和消解动态研究鲜见报道。本研究采用田间试验方法，详细研究了15%噻虫·高氯氟微囊悬浮-悬浮剂在小麦上使用后，高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪及其代谢物噻虫胺在小麦植株和土壤中的消解动态及残留状况，以期为噻虫嗪和高效氯氟氰菊酯在小麦上科学合理使用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试小麦品种为龙辐19(黑龙江省农业科学院)、宁春4号(宁夏农林科学院)、花培5号(河南省农业科学院)。供试农药为15%噻虫·高氯氟微囊悬浮-悬浮剂(济南绿邦化工有限公司)。高效氯氟氰菊酯标准品(98.5%)由Dr. Ehrenstorfer公司提供；噻虫嗪标准品(98.5%)由上海市农药研究有限公司提供；噻虫胺(100 mg·L-1)由Dr. Ehrenstorfer公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 高效氯氟氰菊酯检测

称取小麦籽粒样品10 g(土壤样品10.0 g，植株样品5.0 g)于50 mL离心管中，加入乙腈∶水(2∶1，v/v)30 mL，振荡提取30 min，加入5 g NaCl，涡旋5 min，5 000 r·min-1离心5 min。取上清液待用。取上清液10 mL旋转浓缩至干，加入甲醇∶二氯甲烷(5∶95，v/v)待净化。用甲醇∶二氯甲烷(5∶95，v/v)5 mL预淋固相萃取柱，将10 mL待净化液分三次转入洗脱柱中洗脱并收集，氮吹仪浓缩近干，用丙酮定容至5 mL(植株2.5 mL)，经0.22 μm微膜过滤，用气相色谱(Agilent 7890配 μECD检测器)测定。进样口温度：200 ℃；色谱柱：DB-5MS 30 m×250 μm× 0.25 μm；柱温：180 ℃保持2 min，6 ℃·min-1升温到260 ℃，保持5 min；进样量：2 μL。高效氯氟氰菊酯在此色谱条件下保留时间为18.18 min。

1.2.2 噻虫嗪、噻虫胺检测

取1.2.1中上清液2 mL，经0.22 μm微膜过滤，用液相色谱质谱联用仪(WATERS Xevo TQ-S)检测。色谱柱：Acquity UPLC○RHSS T3(100 mm×2.1 mm，1.8 μm)；离子源：电喷雾离子源ESI；扫描方式：正离子源；毛细管电压：3.5 KV；锥孔电压：30 V；离子源温度：150 ℃；脱溶剂温度：450 ℃；脱溶剂气流量：1 000 L·h-1；锥孔气流量：150 L·h-1；检测方式：多重反应监测(MRM)。噻虫嗪在此色谱条件下的保留时间为1.84 min，噻虫胺在此色谱条件下的保留时间为1.68 min。

1.2.3 标准曲线的绘制

称取高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪标准品各0.010 15 g(精确至0.000 1 g)，用丙酮配制成1 000 mg·L-1的贮备液各10 mL。测定样品前，用丙酮稀释高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪储备液至浓度分别为0.05、0.5、1.0、5.0、20.0 mg·L-1的标准溶液。将100.0 mg·L-1的噻虫胺溶液用丙酮稀释配成浓度分别为0.05、0.5、1.0、5.0、20.0 mg·L-1的标准溶液。在设定条件下测定，以标准工作溶液浓度为横坐标(x)、峰面积为纵坐标(y)绘制标准曲线。

1.2.4 回收率和精密度检测

向空白小麦籽粒、植株和土壤中(采自哈尔滨红旗乡未污染的样品)分别添加高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪、噻虫胺标准溶液，使样品中添加浓度分别为0.20、0.50和5.00 mg·kg-1，每个浓度5次重复，按照上述方法测定，计算回收率和相对标准偏差。

1.3 田间试验

按照《农药残留试验准则》和《农药登记残留田间试验标准操作规程》，于2014年和2015年分别在哈尔滨市南岗区红旗乡(126.52°E,45.60°N)、新乡市原阳县王村(113.71°E,35.00°N)和银川市贺兰县洪广镇(106.29°E,38.73°N)三地进行消解动态和最终残留试验[24]。三地的气候条件及土壤类型[25]见表1。

1.3.1 小麦消解动态试验

在供试的小麦田中，设3个重复小区，每小区面积30 m2，小区间设立保护行。在小麦拔节期手动喷雾施15%噻虫·高氯氟微囊悬浮-悬浮剂1次，用药量为666.7 g·hm-2(有效成分100.0 g·hm-2)。距施药后2 h、1 d、2 d、3 d、5 d、7 d、10 d、14 d、21 d、28 d、45 d 和60 d每小区随机采集小麦植株2 kg，切碎混匀后缩分留正副样各200 g，所有样品用塑料袋封装、编号，-20 ℃保存待测。

表1 哈尔滨、新乡和银川的气候条件及土壤类型Table 1 Climatic conditions and soil types in Harbin,Zhengzhou and Yinchuan

1.3.2 土壤消解动态试验

在试验地块附近选10 m2表面平整、墒情适中的地块手动喷雾施15%噻虫·高氯氟微囊悬浮-悬浮剂，用药时间和用药量同1.3.1。距施药后2 h、1 d、2 d、3 d、5 d、7 d、10 d、14 d、21 d、28 d、45 d 和60 d随机采集土壤样品(0～10 cm) 2 kg，混匀后土壤留正副样各200 g，-20 ℃保存待测。

1.3.3 最终残留试验

根据田间试验方案，设两个施药剂量，分别为低剂量，有效成分36 g·hm-2(折合制剂用药量240 g·hm-2)；高剂量，有效成分54 g·hm-2(折合制剂用药量360 g·hm-2)，小区面积30 m2，重复3次，小区间设立保护行。各设2 次和3 次施药处理，于蚜虫发生初期施药，两次施药间隔期为7 d，距最后一次施药14、21和28 d 时，每小区随机采集小麦植株2 kg、麦粒4 kg 和土壤2 kg，经混匀缩分后留正副样小麦植株200 g、麦粒1 kg 和土壤200 g． 所有样品用塑料袋封装、编号，-20 ℃保存待测。以远离试验区15 m不施药的小麦作为对照区。

1.4 数据处理

运用Excel 2007对数据进行处理和作图。

2 结果与分析

2.1 检测方法评价

外标法定量检测、分析结果表明，高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪和噻虫胺浓度在0.05～20 mg·L-1范围内与峰面积呈良好的线性关系。高效氯氟氰菊酯的线性方程为y=38 929x-6 461.2，相关系数为r=0.999 9；噻虫嗪和噻虫胺的线性方程分别为y=350 234.5x+15 933.2和y=3 988.1x+1 103.7，相关系数分别为r=0.999 9和r=0.999 5。说明该方法具有良好的准确度和精密度，可以用于样品中高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪和噻虫胺含量的检测。

噻虫嗪在小麦籽粒、植株和土壤中的添加回收率分别为79.3%～95.9%、100.5%～105.6%和82.1%～101.5%；变异系数分别为0.6%～10.8%、7.4%～11.1%和1.3%～6.6%(表2)。噻虫胺在小麦籽粒、植株和土壤中的添加回收率分别为94.2%～101.9%、98.2%～101.0%和89.2%～100.2%；变异系数分别为3.8%～6.0%、3.6%～5.2%和2.5%～7.9%，高效氯氟氰菊酯在小麦籽粒、植株和土壤中的添加回收率分别为77.0%～100.8%、79.9%～102.9%和86.0%～100.5%；变异系数分别为5.3%～11.0%、6.5%～9.3%和5.4%～9.2%。当仪器信噪比为3时，高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的最小检出量分别为2.5×10-3、1.0×10-4和1.2×10-2ng；该方法在小麦籽粒、植株及土壤中的最低检出浓度为0.05 mg·kg-1。

表2 噻虫嗪、噻虫胺和高效氯氟氰菊酯在小麦籽粒、植株和土壤中的添加回收率Table 2 Recovery of λ-cyhalothrin,thiamethoxam and clothianidin in wheat,wheat plant and soil %

图1 高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪在小麦植株上的消解动态曲线

2.2 高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪在小麦植株和土壤中的消解动态

由图1、图2和表3可见，高效氯氟氰菊酯在小麦植株和土壤中的残留量均随时间的延长而逐渐降低，其消解过程均符合动力学一级降解模型。在哈尔滨、新乡和银川3个试点，小麦植株中高效氯氟氰菊酯的消解半衰期分别为8.0、12.4和12.2 d，噻虫嗪的消解半衰期为1.5、2.5和1.2 d；土壤中高效氯氟氰菊酯的消解半衰期分别为17.3、19.3和16.5 d；噻虫嗪的消解半衰期为5.3、3.7和4.6 d。

2.3 噻虫嗪、噻虫胺和高效氯氟氰菊酯在小麦籽粒、植株和土壤中的最终残留

按照有效成分240 g·hm-2和360 g·hm-2的剂量在小麦蚜虫发生初期分别喷施2次和3次15%噻虫·高氯氟微囊悬浮-悬浮剂后，距末次施药14、21、28 d时，小麦籽粒中高效氯氟氰菊酯的最终残留量均小于0.05 mg·kg-1，噻虫嗪和噻虫胺均未检出；小麦植株中高效氯氟氰菊酯的最终残留量为<0.05～2.06 mg·kg-1，噻虫嗪为<0.05～0.12 mg·kg-1，噻虫胺均未检出；土壤中高效氯氟氰菊酯的最终残留量为<0.05～0.14 mg·kg-1，噻虫嗪为<0.05～0.138 mg·kg-1，噻虫胺均未检出。

图2 高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪在土壤上的消解动态曲线

样品Sample农药名称Pesticide试点Location消解动力学方程First-orderKinectequation相关系数Correlationcoefficient半衰期Half-life/d植株Plant噻虫嗪Thiamethoxam哈尔滨HarbinCt=6.1561e-0.448t0.97691.5新乡XinxiangCt=0.6948e-0.279t0.96022.5银川YinchuanCt=1.1434e-0.568t0.94751.2高效氯氟氰菊酯λ-cyhalothrin哈尔滨HarbinCt=2.0844e-0.087t0.89828.0新乡XinxiangCt=0.9609e-0.056t0.923312.4银川YinchuanCt=0.6466e-0.057t0.925212.2土壤Soil噻虫嗪Thiamethoxam哈尔滨HarbinCt=9.0711e-0.132t0.93035.3新乡XinxiangCt=8.9523e-0.187t0.93283.7银川YinchuanCt=2.9464e-0.151t0.96494.6高效氯氟氰菊酯λ-cyhalothrin哈尔滨HaerbinCt=0.7080e-0.04t0.948417.3新乡XinxiangCt=0.4038e-0.036t0.990219.3银川YinchuanCt=0.3843e-0.042t0.877016.5

3 讨 论

本研究建立了分别采用气相色谱仪和高效液相色谱质谱联用仪测定小麦籽粒、植株和土壤中高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪及其代谢物噻虫胺残留量的检测方法，上述农药及代谢物在小麦籽粒、植株和土壤三种基质中的最低检测浓度均为0.05 mg·kg-1，最小检出量分别为0.002 5 ng、0.000 1 ng和0.012 ng；空白添加平均回收率为77.0%～105.6%，变异系数为0.6%～11.1%。该方法操作简便，准确性和灵敏度均能满足上述三种物质在小麦中残留量的检测要求。

哈尔滨、新乡和银川3个试点的试验结果表明，高效氯氟氰菊酯在小麦植株和土壤中的半衰期分别为8.0～12.4 d和16.5～19.3 d，且高效氯氟氰菊酯在小麦植株中的消解速率高于土壤中的降解速率，这与李慧冬等[11]报道的其在小白菜和土壤中消解速率一致。小麦植株中的相关酶加速了高效氯氟氰菊酯在植物体内的降解可能是其在植株中降解速率较高的原因。噻虫嗪在小麦植株和土壤中的半衰期分别为1.2～2.5 d和3.7～5.3 d，这与吴绪金等[16]的报道一致。高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪在哈尔滨和银川试点小麦植株中的半衰期低于新乡，这可能与新乡种植的是冬小麦而哈尔滨和银川种植的均为春小麦有关。银川和哈尔滨的消解动态检测试验施药时间为5月份和6月份，而新乡的施药时间为3月份，施药和采样时新乡的温度明显低于银川和哈尔滨的温度，这可能是影响农药半衰期的主要原因。高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪在小麦植株和土壤中的残留消解动态均符合一级动力学方程式，根据化学农药环境安全评价试验准则，均属于易降解农药。

从两年三地高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪及其代谢物噻虫胺在小麦籽粒、小麦植株和土壤中最终残留试验结果可看出，以推荐剂量有效成分36 g·hm-2的剂量和1.5倍推荐施药剂量54 g·hm-2在小麦上分别喷施2次和3次15%噻虫·高氯氟微囊悬浮-悬浮剂14 d、21 d和28 d后，小麦植株中的高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪的残留量最高，土壤次之，小麦籽粒中最小。这可能与施药时期和施药方式有关，该农药的施药方式为茎叶喷雾，且首次施药为采收期前42 d，此时小麦还未灌浆，因此主要着药部位为小麦植株，使小麦植株中农药的残留量最高，这与吴绪金等[16]研究的结果类似。我国国家标准《食品中农药最大残留限量》(GB2763-2016)中规定的小麦中高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪的最大残留限量为0.05 mg·kg-1和0.1 mg·kg-1，由上述结果可知，高效氯氟氰菊酯和噻虫嗪及其代谢物噻虫胺在小麦籽粒中含量均低于国家规定的最大残留限量，说明在该试验条件下，高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪和噻虫胺在小麦中施用是安全的。

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