（农药学专业论文）呋苯硫脲在水稻、土壤和水中的残留分析及消解动态.pdf

摘要 呋苯硫脲是具有我国自主知识产权的新型植物生长调节剂。是中国农业大学国家。九五”科 技攻关成果，属硫脲类化合物田向药效试验证明呋苯硫脲可使水稻增产6 - - , 1 4 n 呋苯硫脲已于 2 0 0 5 年取得新农药原药及制剂的临时登记，目前已可以大面积推广使用呋苯硫脲尚无任何残留 分析方法报道本论文研究了呋苯硫脲在水稻、土壤、水中的残留分析方法。进行了其制剂1 0 亨丰乳油的消解动态试验、最终残留试验，为该药正式的登记提供科学依据 本论文分别建立了呋苯硫脲在水稻、土壤，水中的残留分析方法水稻采取乙腈和水 ( 0 i m o f l h 3 p 0 4 ) 提取，n 一丙基乙二胺( p s a ) 分散固相萃取净化，氮气吹扫浓缩后过滤膜进样； 土壤采取乙腈和水o i m o f l h s p 0 4 ) 提取，c l s 固相萃取净化，氮气吹扫浓缩后过滤膜进样；水样 采用c | 固相萃取净化浓缩，直接进样样品用h p l c - u v 定性定量分析。在0 0 5 - 5 0 m g k g 范围 内，呋苯硫脲在水稻、土壤、水中添加方法的平均添加回收率为5 2 3 喝2 7 0 。变异系数 3 8 1 5 1 ；呋苯硫脲在水稻、土壤中的方法最低检出限均为o 0 1 5m g , k g ，最低定量限为 0 0 5 m g k g ；在水中方法最低检出限为o 0 0 7 5m g l ，最低定量限为0 0 2 5 m g l 1 0 亨丰乳油的晟终残留试验在北京、湖南两地进行，分别按低荆量( 推荐剂量。稀释1 0 0 0 倍，1 0 0m s l ) ，高剂量( 稀释5 0 0 倍，2 0 0m g l ) 进行，水稻浸种4 8 h 后种植。消解动态试验在 北京取空白地独立进行土壤、水中高浓度模拟消解动态试验。消解动态试验表明呋苯硫腺在水中 消解速度较快，半衰期为0 8 天，土壤中相对馒，半衰期为2 5 0 天。最终残留试验表明，高、低 剂量小区水稻收获时呋苯硫脲在水稻、土壤、水中均未检出推荐m r l 值为o 0 5 m g k g 。 关键词：呋苯硫脲，水稻，固相萃取，残留分析，消解 a b s t r a c t f u p h t m t h i o u r c ew a stn e ws ) ，n t h e f i cp h n tg r o w t h g l l h t w i t hi n t e l l e c t u a lp r o p e r t yo fo 啦 c o t r y p r e l i m i n a r yb i o l o g i c a lt e s ts h o w e dt h a tt h i sc o m p o u n da tp r o p e rc o n c e n t r a t i o nc o u l di n c r e a s e r i c e p r o d u c t i o n a n d t e m p o r a r yr e g i s t r a t i o n s h a d b e e n g i v c e t o f u p h c e t h i o u r e aa n d i t s p r e p a r a d o n t o k n o w l e d g en or e s i d u e 卸m y t i c a lm e t h o dh a sb e c er e p o r t e di nl i t e r a t u r et od e t e r m i n ef u p h c o t h i o u r c e r e s i d u e s i nt h i sp a p e r , r e s i d u ea n a l y s i so ff i l p h c n t h i o u r e ai nr i c e , s o i la n dw a t e rh a db e e ns t u d i e da n d t h ed i s s i p a t i o nd y n a m i c * s t u d i e so ft h ep r e p a r a t i o no ff u p h c e t h i o u r c eh a db e e nc a r r i e do u t 皿l i sp a p e r 喇i ig i v es c i c e t i f i cd a mt ot h ef o r m a lr e g i s t r a t i o no f f u p h e n t h i o e r e ai nc h i n a r e s i d u ea n a l y s i so ff u p h c n t h i o u r c ai nr i c e , s o i la n dw a t e rw e r ee s t a b l i s h e d t h ep e s t i c i d ew a s e x t r a c t e df r o mt h es a m p l ew i t ha c e t o n i t r i l ea n dw a t e r ( o 1 m o l lh s p 0 4 ) 田l ee x t r a c tf r o mr i c os a m p l e w c l e a n e dw i t hd i s p e r s i v es o l i d - p h a b y p r i m a r ys e c o n d a r yt t m , i n e ( p s a ) t h ee x t r a c tf r o ms o i la n d w a t e rs a m p l ew a sc l e a n e dw i t hs o l i d - p h a s ee x t r a c t i o n ( s p e ) t h ee x t r a c tf r o ms o i lw a sl o a d e do nc 1 0 c o l u m n s 奴d e a n u p mw a m rs a m p l ea f t e rf i l t r a t i n gw a sl o a d e do i lqc o l m n n sf o rc l e a n u pa n d c o n c e n t r a t i o n t h ep e s t i c i d ew a se l u t c dw i t ha c e t o n i t r i l ea n dw a t e r ( o 2 h a c ) a n dd e t e r m i n e db y h p l cw i t hu vd e t e c t o r t h ea v e r a g e dr e c o v e r i e sr a n g e df r o m5 2 | 3 t o8 2 7 a tt h ef o r t i f i e dl e v e l so f 0 0 5 5 0 m 毋g a n d t h e c o c f f i c i c e t o f v a r i a t i o n w a s i na r a n g e o f 3 8 1 5 i t h e l i m i to f d e t e c t i o n ( l o d ) w a s0 0 1 5 m g k gf o rr i c ea n ds o i la n d0 0 0 7 5 m g lf o rw a t e r , t h el i m i to fq u a n t i f i c a t i o n ( l o q ) w a s0 0 5m g k gf o rr i c ea n ds o i la n d0 0 2 5 m g lf o rw a t e r , t h ef i e l dt r i a l so f f u p h e n t h i o u r e ap r e p a r a t i o nw e r ec a r r i e do u ti nb 两i n ga n dh u n a nw i t hp r o p o s e d c o n c o u h a t i o n ( 1 0 0r a g l ) a n dh i g h e rl e v e l ( 2 0 0r a g l ) t h ed y n a m i ct e s t so f s o i la n dw a t e r 晰t a k e n i nb l a n kf i e l d si nb e i j i n g t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eh a l f - l i f eo f f u p h e n t h i o u r e aw a s0 8d a y si nw a t e r a n d2 5d a y s 证s o i l t h el o r d so fr e s i d u ed e t e c t e di nh a r v e s tr i c e , s o i la n dw a t e rs a m p l e sw e r en o d e t e c t i o n a s u g g e s t e dm 也w a so 5 m g k gi nr i c e ，s o i la n dw a t e r k e y w o r d s ：f u p h e n t h l o u r e a , r i c e ，s o f i d - p h a s ee x t r a c t i o n , r e s i d u e a n a l y s i s ，d i s s i p a t i o n n 独创眭声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 甸辞霹b n f a 3 ： 2 。d 年月世日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名： 免乖啦 院f ：j h 寸i n ：2 d 叶年6 月f f 日 时间：h 。1 年占月，r 日 中国农韭大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 植物生长调节剂在水稻上的应用 水稻是世界上食用人口最多、历史最悠久的农作物全球2 5 亿以上的人口主食大米亚洲 是最主要的水稻生产与消费区，全世界9 0 以上的水稻产白亚洲在亚洲各国的农业发展与社会 文明史上，水稻占有十分重要的地位中国是世界上最大的产稻国，产量占世界稻米总产的1 3 水稻产量的提高，对亚洲国家经济增长和社会稳定、缓和人口增长对粮食，资源、环境的压力有 着重要作用l l j 水稻增产的方式有多种，选择优良品种，加强田闻管理。控制病虫害，以及使用植物生长调 节剂。 植物生长调节剂是模拟植物激素分子结构、人工合成并筛选出的、具有类似天然植物激素活 性的可调控植物生长的化学物质闭目前植物生长调节剂在蔬菜、水果上使用较多，在水稻上使 用的种类相对较少，主要有爱多收、多效唑、赤霉素等 爱多收是日本旭化学工业株式会社开发生产的肺结核病患者静脉注射用药，具有促进血液循 环和造血功能。是一种细胞赋话素。5 0 年代初期，一次偶然的机会发现了它对植物生长的促进作 用，从而开始用于农业生产该产品能迅速渗入植物体内，促进细胞原生质流动，促进生长和物 质运输，提高产量和改善品质。爱多收于1 9 9 2 年1 2 月在中国获准正式注册，目前使用广泛赵 保义等在湖南进行爱多收在杂交水稻制种上应用试验，发现爱多收能明显提高种子发芽率，提早 母本花时。增加穗粒数，提高异交结实率，改善谷粒颜色。大面积应用增产效果显著 3 1 多效唑是英国i c i 有限公司在2 0 世纪7 0 年代末推出的一种高效低毒的植物生长延缓剂和 广谱性的杀菌剂。多效唑能抑制茎杆伸长，控制树冠，提高抗倒伏能力，还有抑菌作用，常用于 水稻、小麦及果树等闭多效唑对水稻的矮化特别有效，房增国等研究了多效唑对水稻和小麦产 量的影响，其田间试验表明，用不同浓度的多效唑处理后，小麦和水稻株高显著低于对照，且浓 度越高。抑制作用就越强从整体来看，多效唑的施用量越大，其抑制作用越强，并且抑制作物 生长的持续期也越长另外，从形态上看，多效唑不但能抑制株高，促进作物横向增租，使作物 交得矮牡，而且还能使时片加厚，叶色明显变绿。不同剂量的多效唑处理均毙有效地提高水稻的 产量及千粒重，以抽穗前4 0 d 喷施2 0 0m k g 的多效唑效果最佳h 。 本文研究的呋苯硫脲是一种新型植物生长调节剂， 1 2 新型植物生长调节剂呋苯硫脲介绍 呋苯硫脲，实验代号为c a u 9 9 0 1 ，是具有我国自主知识产权的新型植物生长调节剂，属硫 脲类化合物中文别名为亨丰 英文通用名：c a u 9 9 0 1 c 暂定) 中国农韭大学硕士学位论文第一章绪论 分子式：c l 担1 3 0 烈, c l s 分子量：4 4 4 0 3 结构式： 、n 贝n hh 化学名称：n - ( 5 - 邻氯苯基2 嫉喃甲酰基 n - ( 邻硝基苯甲酰胺基诫脲 物理性质：浅黄色粉末状固体，熔点2 0 7 - 2 0 9 。c 毒性：该药对人畜低毒，毒性试验对雌、雄大鼠的最大无作用剂量分别为9 6 4 4 m g k g 、 7 0 0 5 m g k g ，大鼠急性经皮l d s o 2 0 0 0 m g k g ，经i ：1l d s o 5 0 0 0 m g k g 。对皮肤无刺激性，眼睛轻 度刺激，皮肤变态反应为弱致敏物小鼠睾丸细胞染色体畸变、小鼠骨髓微核、a f f l e s 三项致突 变试验结果均为阴性大鼠9 0d 喂养试验显示呋苯硫脲原药对高剂量组动物体重和食物利用率， 以及对高、中剂量组动物部分生化指标( a l t 、g l u ，c h o 、t p 、t s i ) 及部分脏体( 肝，体、脑，体、 睾：t l ，体) 有所影响，且引起高剂量组个别动物肝脏呈小片状肝细胞水肿。以上结果提示，本受试 物可引起肝脏损伤，并提示长期接触入员应注意肝脏保护l 4 s 3 。 作用方式：从生物化学方面看，呋喃环中的氧原子可参与生物体中氢键的形成。增加受体问 分子亲合性，其导入可能有助于提高化合物的生物活性经初步的试验表明对大田主要粮食作物 水稻和小麦有促进生k 和增产作用口s l ，该药不仅对小麦、水稻的营养生长有良好的促进作用，而 且对生殖生长和子粒发育亦有较好作用，表现出一定的增产效果 呋苯硫脲是中国农业大学理学院应用化学系司宗兴教授主持的课题组在国家“九五”、。十五” 科技攻关项目的支持下，通过文献调研、计算机辅助的结构设计、合成、活性筛选、温室药效试 验，毒性试验、大田药效试验、产品的中试研究及大田药效示范的近十年研究，创制并开发出的 低毒、使用简便、有增产效果的新型酰基硫脲类水稻植物生长调节帮( 中国发明专利z l 9 91 2 6 2 1 6 6 ) 田问药效试验证明呋苯硫脲可使水稻增产乒1 4 。投入产出比达到l ：4 0 。呋苯硫脲 已于2 0 0 5 年取得新农药原药及制剂的临时登记( 原药和l o 乳油的临时登记号分别为： l s 2 0 0 5 3 2 8 5 和l s 2 0 0 5 3 4 0 9 ) ，目前已可以大面积推广使用 2 0 0 6 年2 月教育部组织专家对呋苯硫脲课题研究成果进行鉴定，结论核心内容为：呋苯硫脲 是原创性的酰胺基硫脲类植物生长调节剂，高效低毒，通过促进水稻的根部发育。增加光合作用、 增加抗逆能力，增加产量；呋苯硫脲的合成工艺简单、原辑易得，能耗低；投入产出比大，具有 较大的经济效益和社会效益前景；呋苯硫脲拥有自主知识产权，刨制研究成果达到国际先进水平 呋苯硫脲的制剂亨丰每亩地用药量最多为2 - 3 克l o 乳油，用药成本仅0 4 5 0 7 2 元按每 亩增产4 0 公斤计算，可增收4 0 元投，u 产出比可达1 4 0 全国水稻播种面积大约5 亿亩，假定 2 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 只有5 的水稻田使用呋苯硫脲，农民的经济效益和社会效益十分可观该产品同目前在水稻上 广泛使用的苯氧乙酸类产品爱多收相比，拥有自主知识产权并且具有低毒、价廉、使用简便的 特点 呋苯硫脲目前已开发的制剂是1 0 亨丰乳油，目前生产厂家为河北万全农药厂，推荐使用剂 量为1 0 0 0 倍稀释( 1 0 0 m r l ) 浸种，使用方法为浸种4 8 h 后沥千种植 1 3 农药残留分析方法 在农药分析中，样品前处理是一个十分重要的步骤样品前处理的好坏不仅影响最终的分析 结果，而且还会影响分析仪器的使用寿命。据国际l c - c , - c 杂志对世界1 0 0 0 多个实验室进行的统 计，科研人员用于前处理的时间为整个分析过程的6 1 ，样品前处理产生的误差高达3 0 ，如果 再加上操作误差( 1 9 ) ，人为因素占了误差来源的近5 0 印 现代的自动化分析仪器使分析工作变得简单、快速，但国内许多拥有现代化分析仪器的实验 室却依然用着古老、繁琐的样品前处理方法许多分析化学工作者已经认识到样品前处理的重要 性，不断研究改进样品的前处理方法，使之准确、有效、简单、快速。农药的残留分析主要包括 提取、净化、浓缩，检测。 1 3 1 农药残留提取方法 提取是用溶剂将待测样品中的农药溶解、分离出来的操作步骤。根据样品和待铡农药的种类， 采用不同的溶剂和方法进行提取，以达到尽量完全提取出待测农药，干扰物尽量少的目的。根据 “相似相溶”原理，选择与待测农药极性相似的溶剂洲常用的提取方法有： 1 3 i 1 索氏提取法 索氏提取法是最早使用的农药残留提取方法由于大多数农药是脂溶性的，所以一般采用提 取脂肪的方法来完成将经分散而干燥的样品用无水乙醚或石油醚等溶剂提取使样品中的脂肪和 农残进入溶剂中，然后净化浓缩即可分析。此法提取效率高，操作简便，但提取时问长，消耗大 量的溶剂，且复杂的提取过程会引入许多干扰因素采用索氏提取法必须考虑被测物的稳定性 通常本法适用谷物及其制品、干果、脱水蔬菜、千饲料、土壤等样品，含水量过高的水果蔬菜不 宜采用1 1 4 1 国标g bi t1 4 5 5 0 _ - 2 0 0 3 ( 土壤中六六六和滴滴涕测定的气相色谱法) 中，前处理采用索氏提 取法；关于土壤中有机氯农药监测方法，美国环保署推荐的2 种前处理方法之一是索氏提取法 ( i ；p a 3 5 4 0 方法和e p a 3 5 4 1 方法) 杨伟球等对索氏提取法与超声波提取法测定土壤中六六六残留 的比较结果表明这两种方法添加回收率没有显著性差异i 1 0 1 3 中国农业大学硕士学位论文繁一章肇论 1 3 1 0 振荡提取法 利用振荡器，通过一定时问的振摇浸泡提取有效成分适用于土壤、谷物、水果，蔬菜振 荡器的种类多样化，耳前实验室常用的振荡器有恒温振荡器、涡旋振荡器，可以根据不同的提取 要求选择不同的振荡嚣 恒温振荡器一次可对十几个样品同时提取，可以控制振荡提取的温度，但一般需要较长时间 的浸泡、振荡吴俐勤等提取稻秆中的吡虫啉时用1 0 0 m l 二氯甲烷加入一定量盐酸。浸泡2 3 h 后振荡l h ，0 i 1 0 m g k g 水平的添加，回收率在7 7 6 6 - 9 3 6 2 1 6 1 涡旋振荡器振荡速率快、提取效率高目前农药多残前处理方法中应用较多的q l | e a l e r s 方法，其提取时采用的就是这种提取效率高的涡旋提取，一般涡旋几分钟即可达到较好的提取效 率 1 3 ，1 3 超声提取法 超声波提取法利用超声波这种能量，用溶剂将各类食品中残留农药提取出来超声波提取法 是众多提取方法中较为广泛使用的一种超声波提取法具有简便、快速、一次可同时提取多个样 品，提取效率一般较高。但超声如果超声时间较长，会产生高温，导致溶剂或药剂的挥发或分解 近几年来，文献报道的前处理方法中超声提取法较多，r i cl 等用超声提取蜂蜜中的农药后 薄层色谱分析郎印海等迸行了土壤中1 3 种有机氯农药超声波提取方法研究j 魏俊蛉等开发 了超声波辅助提取气相色谱法测定蔬菜中的有机氯农药残留，且对比了超声波提取、振荡提取和 索氏提取。结果表明，超声波辅助提取的回收率为8 2 1 8 1 1 0 1 2 ，相对标准偏差在3 1 5 ， 回收率高于振荡提取和索氏提取方法，是一种低成本、省时、效率高的方法，能够对蔬菜中多种 有机氯农药的提取达到很好的效果1 8 】 1 3 1 4 加速溶剂提取法( a s e ) 加速溶剂提取法是高温( 5 0 2 0 0 ) 及加压( 1 0 2 1 3 6 a r m ) 条件下的溶剂提取法温度高于 1 0 0 的溶剂穿透力强且溶解力大，加快分析物从基体中解析出进入溶剂。加压使溶剂保持液态， 用少量的溶剂可快速提取固体分析物。样品密封在不锈钢提取仓内，进过起始的加热过程。样品在 静态下与加压的溶剂相互作用一段时间，然后压缩的氮气吹扫至收集器中每个样品的提取全过 程约1 5 r a i n 现在已经有商品a s e 自动提取系统，如d o n e x 一2 0 0 ，玻璃样品提取瓶密封于不锈 钢圆筒内，2 4 位样品传输架，可以连续自动提取2 4 个样品l j 4 1 高芸等研究了加速溶剂萃取仪提取土壤中聚酯类农药的分析方法，该方法无需对样品净化， 样品经提取浓缩后，g - c - e c d 检测，回收率为8 1 a - 1 0 3 5 ，r s d 为2 8 7 - 5 1 2 0 j 】 1 3 1 5 微波辅助萃取法( m a e ) 自1 9 8 6 年美国科学家首次甩微波能提取被污染土壤中有机物以来擞波加热提取法就受到公 众的注意微波萃取就是利用极性分子可迅速吸收微波能量来加热一些具有极性的溶剂，如乙醇、 甲醇、丙酮和水等因非极性溶剂不能吸收微波能量，所以在微波萃取中不能使用1 0 0 的非极性 溶剂作为萃取溶剂一般可在非极性溶剂中加入一定比例的极性溶剂来使用如丙酮环己烷 ( v v = l ：1 ) 就可用来作微波萃取溶剂。微波摹取是将样品放在聚四氟乙烯材料制成的样品杯中， 4 中国农业大学硕士孝位论文第一章绪论 加入萃取溶剂后将样品杯放入密封好耐高压又不吸收微波能量的萃取罐中由于萃取罐是密封 的，当萃取溶剂加热时，由于萃取溶剂的挥发使罐内压力增加压力的增加使得萃取溶剂的沸点 也大大增加，这样就提高了萃取温度同时，由于密封，萃取溶剂也不会损失，也就减少了萃取 溶剂的用量影响微波萃取效果的主要因素有萃取温度，萃取溶剂，样品杯材料吸附及记忆效应 等i 4 0 - i 刘凌等研究了微波辅助溶剂提取法对土壤中残留苯并咪唑类农药的测定方法，对微波辅助溶 剂提取的功率、时间，提取溶剂等操作条件进行了研究，在优化操作条件下，方法的回收率为8 9 - 9 9 ，相对标准偏差为3 - 1 0 【1 1 1 e s t e v e ，t u r r i l l a sf 九等研究了微波辅助萃取法提取土壤中 菊酯类农药，八种菊酯类农药的添加回收率在9 7 - - 1 0 6 t 例 1 3 1 6 高速匀浆法 将样品与溶剂一起高速匀浆或捣碎，使溶剂与细微试样反复紧密接触、提取，从而提取农药 有效成分，常用于水果、蔬菜类样品提取效率高，速度快，应用广泛 张吉林等在气相色谱一质谱法测定苹果中多种农药残留方法中。用丙酮：己烷混合液对苹果 匀浆液进行高速匀浆提l r 2 m i n 即可达到较好的提取效率【1 2 j 1 3 2 农药残留净化方法 净化是将样品中待测农药与干扰杂质分离的处理步骤。混在提取液中的干扰杂质如不除去， 将干扰检测结果，降低仪器的使用寿命挣化的原则是尽量完全除掉干扰杂质，又使待测农药损 失最少目前实验室应用较多的固相萃取前处理方法中，净化和浓缩常结合起来，狰化的同时样 品得到浓缩，提高了前处理效率常用净化方法如下： 1 3 2 1 液一液萃取法( l l e ) l l e 是利用待测农药与干扰杂质在互不相溶的溶剂中分配系数的差异而达到分离的目的通 常采用极性溶剂与非极性溶剂配成溶剂对进行多次分配液液萃取常用非极性的溶剂有正己烷、 苯、乙酸乙醋，常用的极性溶剂有二氯甲烷、甲醇、乙腈、丙酮以及水渡一液分配不需要专门 的仪器或材料，在很好的操作情况下提取效率可接近1 0 0 ，是实验室中常用的提取或净化方法， l l e 现在仍是许多标准采用的方法但l l e 需要大量溶剂，费时，溶液体积较大时操作起来也 很费力。l l e 时常发生乳化现象，一旦发生乳化，将严重影响结果的重现性，而且回收率的高低 很大程度上取决于操作人员对该技术掌握的熟练程度 郑尊涛等研究的杀虫单在土壤及水稻中的残留分折方法中，对土壤植株、糙米、谷壳样品 中杀虫单在碱性条件下承解反应生成的沙蚕毒素经乙醚萃取，通过液液分配进行狰化，方法 添加回收率范围在8 1 一1 0 6 【1 1 3 2 2 固相萃取法( s p e ) 1 9 7 8 年w a t e r s 将一次性固相萃取柱s e p - p a k 投放市场以来，固相葶取技术得到迅速发展固 相萃取过程中。固相柱对分析物的吸附力大于样品基液，当样品通过嗣相柱时，分析物被吸附在 5 中国农韭大学硕士学位论文第一章绪论 ii 曼葛曼曼詈晕! 鼍 固体填科表面，其它样品组分通过柱子分析物用适当溶剂洗脱下来市场上可以买到各种各 样构型s p e 产品最普通使用的形式是s p e 柱，此外还有s p e 盘除填科牲径的差外，s p e 柱填料化学本质上与h p l c 柱填料相同目前应用最广泛的是键合硅胶柱，如c l l c i ，其次是 聚合树脂柱c i l 疏水性强在水相中对大多数有机物显示保留，也使用其它具有不同选择性和保 留性质的填料。如q 、氰基、氨基、苯基、双酵基填科、活性炭、硅胶、氧化铝、硅酸镁、聚合 物、离子交换剂，亲合色谱填科等n 铂9 伽 以印迹聚合物作为固相萃取填料是今年来固相萃取的新进展，m s 独特的选择性和亲和力 适应了提高柱效与重现性、扩大其应用领域的发展要求由于模板选择的多样性，使得m i p s 能 广泛应用于物质的分离与分析过程，它对于目标物质的高度选择性也是普通s p e 所不能比近年 来已经发展了分子印迹技术在固相萃取中的应用，如环境样品分析、药物分离与分析、生物与临 床医学检测等m m 8 固相萃取有广泛的发展前景，但还有特进一步完善”3 l 。 固相萃取的基本操作大致相同，以c 。o 填料为例，基本实验步骤如下，第一步：柱预处理。 使用3 - - 5 m l 甲醇润湿小柱，活化填料，以使固相表面易于和被分析物发生分子问相互作用同 时，可以除去填科中可能存在的杂质再用3 - - 5 m l 水或适当的缓冲溶液冲洗小柱，转移过多的 甲醇，以便样本与固相表面发生作用。填料未经预处理或未被溶剂润湿，会引起溶质过早穿透， 影响回收率。第二步：加样，使样品经过小柱，弃去废液第三步：除去干扰杂质，用中等强度 的溶魏，籍干扰组分洗脱下来，同时保持分析物仍留在拄上第四步；洗脱目标化合物，用适当 强度的溶剂将目标化合物完全或大部分洗脱下来，然后检测或者浓缩后检测0 6 3 7 。 和l l e 相比，s p e 简单、快速，简化了样品预处理的操作步骤，缩短了预处理的时间。处理 时不会出现乳化现象，提高了分离效率大大减少有机溶剂的使用量，减少环境污染近年来发 展的在线s p e 萃取检测技术，如吉尔森全自动固相萃取仪，能自动完成固相萃取全部步骤，包 括s p e 的预处理、样品的添加、洗涤、干燥、浓缩等步骤。可避免重复的人工操作及认为误差 能够确保良好的重现性和精确性i 硐 a t r a c h e al l 等人在研究八种n 苯基氨基甲酸甲酯类农药及其四种水解产物时，用1 0 0 m l 水样通过l g c n s p e 小柱，5 m l 甲醇洗脱后氮气吹扫浓缩【1 月任晋等在分析土壤中莠去津及其降 解产物时，将土样用双蒸水超声提取后，用w a t e r so a s i sm c x 固相萃取小柱( 6 0 r a g ) 富集纯化 土样提取液。液质检测，测得莠去津及三种降解产物添加回收率在4 0 4 一8 6 5 t 。p i n t og m 等研究了c s p e 小柱提取水中4 中三嗪类农药，最低检出浓度为0 1 t t g l 4 q t a j n b a h e r d 等研 究了用l i c h r o l u t e n 净化新鲜蔬菜水中中9 0 中农药的多残分析方法，大部分农药在0 0 1 - ( 3 5 m g ，l c g 的添加回收率大于8 0 1 蜘 1 3 2 3 基质固相分散( m s p d ) 基质固相分散是1 9 8 9 年美国l o u i s i a n a 州立大学的b a r k e r 教授首次提出并给予理论解释的一 种崭新的萃取技术其基本操作是将涂渍有c n 等各种聚合物担体的固相萃取与固体、半固体或 粘性液体样品一起研磨，得到半干状态的混合物并将其作为填料装柱，然后用不同极性的溶剂淋 洗柱子，将各种待测物洗脱下来m s p d 浓缩了传统的样品前处理中所需的样品匀化、组织细胞 裂解、提取、净化等过程，是简单高效的提取净化方法，适用于各种分子结构和极性农药残留的 提取净化。在蔬菜、水果的残留农药检测中得到了广泛的应用但是m s p d 用于农药残留分析 6 牵垦表韭大学硕士学位论文 繁一章绪论 时主要存在以下两个方面问题：一方面，目前随着药残留限量标准日益严格，由于m s p d 取样 量较少，故所得检测限较高，不能满足残留分析要求要解决上述问题，一是在取样量较少的情 况下，采用价格昂贵、精密度更高的仪器( c , c m s 、i c m s 等) 进行检测；二是增加取样量，但给 净化增添难度因此，在一定程度上限制了其发膨切 a o - c _ r a n gc 譬开发了苹果汁中2 6 6 种农药的m s p d 方法。1 0 9 样品与2 0 9 硅藻土混合后填 柱r 6 0 m l 正己烷：二氯甲烷( v 皓1 ：1 ) 洗脱后旋蒸浓缩，气质检测嗍 1 3 2 4 分散固相萃取( d s l e ) 分散固相萃取的原理和固相萃取相似，通过吸附材料与样品中杂质的相互作用，使样品得以 净化。不同的是d s p e 使用分散的固相吸附材科而s p e 的吸附材科是在拄或盘中固定的；d s p e 只能净化。不能对样品浓缩d s p e 净化过程主要是振荡和离心。比s p e 净化过程操作简单， a n a s t a s s i a d e sm 等人2 0 0 3 年在提出了一种针对吉水量高的蔬菜水果多残前处理方法，简称 q u e 唰q u i c k ，e a s y ，c h e a p ，e f f e c t i v e , r u 路e d ，s a 屉的首字母的缩写) ，其优点是快速、简单、 经济、高效、抗干扰、安全，其净化步骤即为d s e p q l l e c h e r s 的主要操作包括提取和净化两 个步骤，乙腈涡旋提取样品中的残留农药，加入无水m g s 0 4 吸收水份，同时加n a a 使乙腈和水 相分离，离心取上层乙腈提取清液备用；乙腈提取液中加入无水m g s q 和的p s a ( n 丙基乙二 氨) 吸踏极性杂质，如有枫酸、某些极性色素、糖类等f 1 9 1 该方法文献报道后，檑缝有改进、应 用蔬菜水果之外的文献报道出现包括浓缩倍数增加，提取液使用缓冲盐，处理含水量不高的谷 物，肉类等1 2 ”7 】。 于彦彬等研究了p s a 分散固相萃取一液相色谱荧光法测定蔬菜和水果中的灭定威，结果表 明，p s a 分散固相萃取法比氨基柱固相萃取法相比操作简单。基体干扰少，结果准确可靠，重复 性好口 1 3 2 ，5 固相微萃取法( s p 蛐b ) 固相微萃取法是在固相萃取的基础上发展起来的崭新的萃取分离技术s p m e 是指在微量进 样器的针头部分涂一层相当于气相色谱( g c ) 固定液的物质或键合一层固定相，直接将插入其液体 样品或样品的项空，萃取、浓缩有机化合物后，将进样器直接插入g c 等进样口加热，高温下被测组 分被解吸附进入分析器目前s p h 伍法已经广泛用于食品中残留农药提取 v e s s ac 等人优化了s p m e 提取水样中拟除虫菊酯类农药的分析方法，研究了萃取温度、 固定相、盐析效应及萃取模式，最后确定s p m e 萃取温度为5 0 ，使用聚二甲基硅氧烷为固定 相，检测限为0 0 5p g m l - - 2 1 8 p g n l 【2 q 1 3 2 ，6 柱层析净化 挂层折法是利用色谱原理在开放式柱中将农药与杂质分离的净化方法，常用吸跗柱层析结 层析桂内装吸附剂为固定相，将浓缩到一定体积的样品提取液过柱后加适当极性的淋洗溶剂把目 标化合物洗脱下来常用的吸附剂有弗罗里硅土( f l o f i s i l ，又称硅镁吸附剂) 、氧化铝、硅胶、 活性炭、硅藻土等 f l o f i s i l 是一种极性吸附剂，适用于相似化合物如位置异构体的分离，是农残分析中普遍使用 7 中国农生大学硕士学位论文 第一章绪论 的吸附剂，高度疏松多孔化，有极大的表面积，相对便宜使用前要高温活化，后用2 7 的水 脱活它能吸附脂类、水分、少量色素可用于净化谷物，水果、蔬菜、土壤提取液 张清明等探讨了桂层析净化梨中氟虫脲的残留分析方法，研究结果表明梨提取浓缩渡过不同 类型的吸附剂，所得加标回收率以过中性氧化铝柱和弗罗里硅土柱满足农药残留分析的要求，分 别为8 8 5 6 和8 6 5 8 ；硅胶净化效果最差；活性炭对氟虫脲有吸附【2 1 1 1 3 2 7 凝胶渗透色谱法( g p c ) 利用多孔凝胶对不同大小分子的排阻效应进行分离当样品提取液随流动相流经凝胶柱时， 分子量较大的干扰物质如油脂、蛋白质、色素等，被捧阻在凝胶颗粒之外，直接随流动相捧出色 谱柱，绝大多数农药分子比较小，扩散进入凝胶孔内，较晚流出色谱柱，从而使农药和杂质分离 目前常用于农药残留分析的是交联聚苯乙烯凝胶，常用淋洗溶剂有二氯甲烷一正已烷( 5 0 ：5 0 ) ， 二氯甲烷一正己烷( 1 5 ：8 5 ) ，乙酸乙酯一环己烷( 5 0 ：5 0 0 ) 等。视油脂含量多少及农药种类用 不同溶剂【1 4 1 刘咏梅等研究了同时检测糙米中5 0 种有机磷农药残留的方法，用乙酸乙酯提取，凝胶渗透 色谱净化，环己烷：= 氯甲烷v = 5 0 ：5 0 ) 作为流动相，气相色谱一氮磷检测器检测，方法检 出限为0 0 0 l 一0 0 8 9m g k g ：相对标准偏差为1 7 一1 8 9 0 ；4 0 多种农药平均回收率在7 0 一 1 2 0 f 2 2 1 1 3 3 农药残留浓缩方法 浓缩是农药残留检测中重要的步骤之一浓缩是将大体积溶液中的溶剂减少，使溶液浓度增 加的步骤，在一种前处理方法中往往要进行几次浓缩，很容易造成待测农药的损失 4 1 残留分析 中农药残留量损失最大的操作很可能发生在蒸发至小体积或蒸干的过程中安全的方法是蒸发至 小体积，避免蒸发至干 1 3 3 ik - d 浓缩法 采用k - d 浓缩装置( 由k - d 瓶、施耐德管、冷凝器、接受瓶等组成) 进行减压蒸馏浓缩的 方法在进行浓缩的同时可回流洗净器壁并定容，既防止了浓缩时农药被溶剂带走，又避免了溶 液转移所造成的损失该方法是农药残留分析中最常用的浓缩方法之一，各国标准方法中普遍采 用 1 3 3 2 吹气法 利用空气或氮气流吹带出溶剂的浓缩方法，适用于体积小、易挥发的提取液此法浓缩速度 较慢。对蒸汽压较高的农药比较容易损失对易氧化的样品必须使用氮气保护 1 3 3 3 旋转蒸发法 利用旋蒸仪在减压、加热、旋转条件下浓缩样品浓缩速度快、简便，但不能做高度浓缩， 8 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 浓缩后需转移洗涤使用旋转蒸发仪时，水浴温度不宜过高，浓缩过程中不能蒸千，保留l m l 左右为宜 1 3 4 农药残留检测方法 1 3 4 1 气相色谱法( g c ) 气相色谱法是采用气体作流动相的色谱法由于物质在气相传递中传递速度快，待测组分气 化后与固定相相互作用次数多，使各组分在两相中的分配反复多次进行，故分配系数本来只有微 小差别的组分会有很好的分离，因是固定相对分离起决定性作用，故可选用高选择性的固定相以 及高灵敏度的检测器，因而气相色谱法具有高选择性，高分离效能，高灵敏度，快速等优点，是 农药残留检测最常用的方法之一易气化，气化后又不发生分解等现象的农药均可采用气相色谱 法 气相色谱法一般采用选择性检测器，常用的检测器有电子捕获检测器( e c d ) 、火焰光度检 测器( f p d ) 、火焰离子化检测器( f ) 、氦磷检测器( n p d ) 等对于沸点高或热稳定性差的 农药，g c 不能进行分离检测，需进行衍生化法处理后再进行分离检测，衍生化的耳的是降低其 沸点或提高其热稳定性，这样增加了样品前处理的难度 1 3 4 2 液相色谱法( h p l c ) 高效液相色谱法是以液体作流动相的一种色谱法。在技术上采用高压泵、高效固定相和高灵 敏度检测器，因而具备速度快、效率高、灵敏度高、揉作自动化的特点。h p l c 对于g c 不能分 析的高沸点、热稳定差、摩尔质量大的农药可以进行有效的分离检测。f i p l c 的流动相参与分离 机制萁组成、比例和p h 值可以灵活调节。这样更利于分离h p l c 在进行农药残留分析时一般用 c 8 ，c 1 8 作填料，以甲醇、乙腈等水溶性溶剂作流动相的反相色谱 肿l c 的检测器有紫外吸收检测器( u v ) 、荧光检测器( f d ) ，示差折光率检测器紫外吸收 ( u v ) 检测器是液相色谱中应用最广泛的检测器，适用有紫外吸收物质的检测。在进行高效液相色 谱分析的样品中，约有8 0 的样品可以使用这种检测器。检测下限约为1 0 o g m l ，而且线性范 围广，对温度和流速不敏感，适于进行梯度洗脱今年来出现的光电二扳管阵列紫外检钡4 器，可 以扫描样品的3 d 光谱图，对未知样品进行初步定性荧光检测器( f d ) 是一种选择性检测器， 它适合于稠环芳烃、氨基酸、胺类、维生素，蛋白质等荧光物质的测定这种检测器灵敏度非常 高，其检出限可达1 0 ”一l 旷1 3 9 m l ，比紫外检测器高2 - - 3 个数量级，适合于痕量分析，而且可 以用于梯度洗脱其缺点是适用范围有一定的局限性p l j 1 3 4 3 质谱法( m s ) 质谱法示通过将样品转化为运动的气态离子并根据其质荷比( m 垃) 大小进行分离记录的分 析方法所得结果即为质谱图，根据质谱图提供的信息可以进行多种有机物及无机物的定性和定 量分析、复杂化合物的结构分析、样品中各种同位素比的测定及固体表明的结构和组成分析等 质谱仪主要包括进样系统，电离系统，质量分析器和检测系统常用分析器有磁分析器、飞行时 间分析器( t o f ) 四级滤质器( q m f ) 、离子阱检测器 9 中国农韭大学硕士学位论文 第一章绪论 i i i 将质谱和色谱法结合起来的技术称为联用技术，常用的有气相色谱一质谱( g o - m s ) ，液相 色谱一质谱( l c - m s ) ，可以充分发挥色谱定量和质谱定性的优点 农药残留检测方法还有荧光检测法，酶免疫分析法。生物传感器法，超临界流体色谱法( s f o 毛纽管电泳法，薄层色谱法c r 【c ) 。分光光度法等 1 4 硫脲类农药残留分析方法 呋苯硫脲的残留分析方法未曾有任何报道，且硫脲类化合物的残留分析方法在中外文献报道 较少 目前文献报道残留分析方法的硫脲类化合物主要是乙撑硫脲，残留分析方法一种是衍生化后 气相检测，衍生化过程中所用的苯等溶剂以及生成的硫化物对操作人员是有害的纪然等建立了 一种采用高效液相色谱仪测定z 撑硫e ( e t u ) 在西瓜、瓜叶和瓜田土壤中残留分析方法，甲醇、 水提取，石油醚液一液分配后，用二氯甲烷和甲醇混合液萃取，再用f l o r i s i l 柱净化，h p l c 检测 该方法的前处理步骤较多，且使用大量有机溶剂【3 ” 土壤是农业生产中大多数农药都会接触的载体，因此检测、分析土壤中的残留农药十分重要。 土壤颗粒对农药分子的吸附包括物理吸附和化学吸附，土壤的理化性质、有机质含量、p h 值均 影响农药分子被吸附的程度。在较短的时间问隔检测土壤中残留农药的变化，需要建立一种简单， 可靠的分析方法田】 水稻育秧期间，种子表面残留的多数呋苯硫脲分子都会进入地表水或地下水中，直接或间接 污染水源。欧盟和美国环境保护铷会对饮用水中允许的最大农药残留浓度为0 1 p g