（化学专业论文）苯醚甲环唑在菜豆、葡萄、芹菜及土壤中的残留测定和消解动态研究.pdf

摘要 苯醚甲环唑在菜豆、葡萄、芹菜及土壤中 的残留测定和消解动态研究 摘要 为保护自然环境和食品安全，农药的使用和残留是国内外都比较关 注的问题。苯醚甲环唑( 顺，反3 氯4 4 甲基2 ( 1 h 1 ，2 ，4 三唑1 甲基) ，1 ，3 二嗯戊烷2 甲基】苯基4 氯苯基醚) 是一种毒性低，化学稳 定性高，持效期长的广谱三唑类杀菌剂，它具有保护、治疗和内吸活性。 本论文采用气相色谱一电子捕获检测器，对菜豆、葡萄、芹菜及其土壤中 的苯醚甲环唑消解动态进行了研究，并通过最终残留量试验评价了苯醚甲 环唑在菜豆、葡萄、芹菜上使用后的残留行为和环境安全性。为了更好的 研究苯醚甲环唑的环境行为，本论文还进一步研究了苯醚甲环唑的水解和 光解情况，主要研究成果如下： 1 、苯醚甲环唑消解动态试验结果表明，苯醚甲环唑在菜豆、葡萄、 芹菜上的残留消解动态均符合一级动力学方程，2 0 0 8 年苯醚甲环唑在北 京和济南种植区的菜豆、葡萄、芹菜中的半衰期分别为1 0 0d 3 6d 、8 8 d 1 7 0d 、1 9 7d - - 7 3d 。苯醚甲环唑在作物上消解较快，可以满足日常 生活中食用的安全性要求。 2 、苯醚甲环唑在各作物田间土壤中的残留消解动态也满足一级动力 学方程，2 0 0 8 年其在北京和济南种植区的菜豆田间土壤、葡萄田间土壤、 芹菜田问土壤中的半衰期分别为1 2 5 8d - - - 5 1 3d 、6 9 3d - - - 4 3 6d 、6 3 6d 北京化工大学硕士学位论文 6 0 3d 。苯醚甲环唑在土壤中消解较慢。北京和济南两地以及三种不同作 物田间土壤中的苯醚甲环唑消解半衰期有一定的差别，说明不同种植区的 土壤性质和作物种植期间的天气条件影响苯醚甲环唑在土壤中的降解速 度。 3 、最终残留量试验结果显示，苯醚甲环唑在三种作物菜豆、葡萄和 芹菜及其田间土壤中的最终残留量与施药的剂量、施药次数、采样的间隔 时间都有关系，并且随着麓药的剂量和施药次数豹增加两增加，随着采样 间隔时间的延长而减少。本文推荐：1 0 苯醚甲环唑水分散粒剂在菜豆上 以施药剂量为7 5 1 2 5g a f ih a 1 ，喷雾施药3 次，施药间隔7 天，安全间 隔期7 天；1 0 苯醚甲环唑水分散粒剂在葡萄上以施药剂量为7 5 t 2 5 g a i h a 1 ，喷雾施药2 次，施药间隔l o 天，安全间隔期1 4 天；1 0 苯醚 甲环唑水分散粒剂在芹菜上以施药剂量为1 0 0 - - , 1 2 5g a i h a 1 ，喷雾施药 2 3 次，施药问隔7 天，安全间隔期4 天。在此条件下，三种作物中苯醚 甲环唑的最终残留量值均能满足目前国际上已有的残留限量值的要求。 4 、水解试验研究结果表明，苯醚甲环唑是比较稳定的农药。在2 5 0 c , - , 5 0 4 c 研究条件下苯醚甲环唑在p h5 9 缓冲溶液中水解半衰胡均大于1 6 6 d 。在本文的研究温度和酸度范围内，同酸度下温度越高苯醚甲环唑的水 解越难以进行，碱性条件更有利于苯醚甲环唑的降解。 5 、苯醚甲环唑光解动态试验结果表明，苯醚甲环唑在不同的溶剂、 不同的缓冲溶液、不同类型的土壤中的光降解速率都很快。苯醚甲环唑在 丙酮、正己烷、乙腈三种溶剂中光解的半衰期分别为9 6 3n - f i n ( 丙酮) 、 1 2 9 8m i n ( 正己烷) 、1 4 3 2m i n ( 乙腈) ：苯醚甲环唑在缓冲溶液p h 为5 、 摘要 7 、9 时对应的光解半衰期分别为7 1h 、8 0h 、6 2h ，碱性条件下苯醚甲 环唑光解最快，其次为酸性条件下，说明酸碱溶液都对苯醚甲环唑的光解 起到了催化作用，这和水解试验的结果一致；苯醚甲环唑在5 种不同类型 及酸碱度土壤中光解半衰期为6 2h ( 云南土壤，红壤质粘土) 、2 9 9h ( 山 东土壤，粘壤土) 、6 6 8h ( 北京土壤，二合土) 、2 3 4 2h ( 黑龙江土壤， 粘土) 、3 0 8 1h ( 江苏土壤，壤土) 。土壤类型对苯醚甲环唑在土壤中的光 解影响非常大，土壤理化性质的不同是影响土壤光降解的原因，其中有机 质含量、p h 值都是重要影响因子。苯醚甲环唑添加浓度对其在土壤中光 解速度有一定的影响，苯醚甲环唑添加浓度高，苯醚甲环唑在土壤中光解 比较缓慢。 关键词：苯醚甲环唑；菜豆；葡萄；芹菜；土壤；农药残留；消解动态 1 1 1 a b s t r a c t s t u d yo nd e t e r m i n a t i o na n dd y n a m i c so f d l f e n o co n a z o l er e s i du e si n d n e yb e a n ，g r a p e ， c e l e r ya n ds o i l a b s t r a c t d i f e n o c o n a z o l e ( c i s ，t r a n s 一3 - c h l o r o 一4 一 4 - m e t h y l 一2 - ( ih i ，2 ，4 一t r i a z o l 一1 一m e t h y l ) ，1 ，3 一d i o x i n - p e n t a n e - 2 - m e t h y l - p h e n y l - 4 一c h l o r o p h e n y le t h e r ) i so n eo ft h e f u n g i c i d ec o m ef r o ms y n g e n t a i td r i v ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o ni nf a r m e rf o ri t s p r o t e c t i v e ，t h e r a p e u t i c a l l ya n de f f e c t i v e i no r d e rt ob e t t e ra p p l yt oa g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o n ，t h ed e t e r m i n a t i o na n dd e g r a d a t i o no fd i f e n o c o n a z o l ew e r es t u d i e d b yu s i n gg a sc h r o m a t o g r a p h y i nt h i sp a p e r t h em a i nr e s u l t sa sf o l l o w s ： 1 t h ed e g r a d a t i o nk i n e t i c so fd i f e n o c o n a z o l ei nk i d n e yb e a n ，g r a p ea n d c e l e r ya c c o r d i n gw i t ht h ef i r s t d e g r e er e a c t i o np a t t e r n ，c = c w b t h eh a l f - l i v e s w e r e1 0 0di nk i d n e yb e a n ，8 8di ng r a p ea n d1 9 7di nc e l e r yr e s p e c t i v e l yi n b e i j i n gf i e l di n2 0 0 8 ，a n d3 6di nk i d n e yb e a n ，1 7 0di ng r a p ea n d7 3di n c e l e r yi nj i n a nf i e l d t h es p e e do fd e g r a d a t i o nw a sf a s ti np l a n t sw h i c hc a l l m e e tt h es a f e t yo ff o o di nd a i l yl i f e 2 t h ed e g r a d a t i o nk i n e t i c so fd i f e n o c o n a z o l ei ns o i la c c o r d sw i t ht h e f i r s t d e g r e er e a c t i o np a t t e r n ，c = c o e - k t t h eh a l f - l i v e sw e r e12 5 8d ( k i d n e y b e a nf i e l d ) ，6 9 3d ( g r a p ef i e l d ) ，6 3 6d ( c e l e r yf i e l d ) i nb e i j i n g2 0 0 8 ，51 3d ( k i d n e yb e a nf i e l d ) ，4 3 6d ( g r a p ef i e l d ) ，a n d6 0 3d ( c e l e r yf i e l d ) i nj i n a n v 北京化工大学硕卜学位论文 2 0 0 8 t h eh a l f - l i v e sw e r ed i f f e r e n ti nd i f f e r e n tc o n d i t i o n so ft h ek i n do ff i e l e c r o p s t h i sm a yb e c a u s et h e i n f l u e n c eb yb a s em a t e r i a l ，w e a t h e ra n dt h e p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t y 3 t h er e s u l to ft h ef i n a lr e s i d u et r i a lo f d i f e n o c o n a z o l es h o w e dt h a tt h e f i n a lr e s i d u ew a sr e l a t e dt ot h ea p p l i c a t i o nd o s a g e ，a p p l i c a t i o nt i m e sa n d h a r v e s ti n t e r v a l t h ef i n a lr e s i d u ew a si n c r e a s e da sa p p l i c a t i o nd o s a g ea n d a p p l i c a t i o nt i m e si n c r e a s e d ，a n da st h eh a r v e s ti n t e r v a ld e c r e a s e d a c c o r d i n g t or e c o m m e n d ，d i f e n o c o n a z o l es h o u l db ea p p l i e do nk i d n e yb e a na tt h ed o s a g e o f7 5 12 5g a “ih a - 1f o r3t i m e sw i t h7d a y sa p p l i c a t i o ni n t e r v a l ，a n dt h e p r e h a r v e s ti n t e r v a ls h o u l db e7d a y s ；d i f e n o c o n a z o l es h o u l db ea p p l i e do n g r a p ea tt h ed o s a g eo f7 5 12 5g a r i h a - 1f o r2t i m e sw i t h10d a y sa p p l i c a t i o n i n t e r v a l ，a n dt h ep r e - h a r v e s ti n t e r v a ls h o u l db e14d a y s ；d i f e n o c o n a z o l es h o u l d b ea p p l i e do nc e l e r ya tt h ed o s a g eo f10 0 12 5g a “ih a - 1f o r2 - - 3t i m e sw i t h7 d a y sa p p l i c a t i o ni n t e r v a l ，a n dt h ep r e h a r v e s ti n t e r v a ls h o u l db e4d a y s t h e f i n a lr e s i d u e sw e r ea l ls a t i s f i e dw i t ht h ep r e s e n ti n t e r n a t i o n a lv a l u eo ft h e m r l 4 t h er e s u l to fh y d r o l y s i st e s ts h o w e dt h a tt h e d e g r a d a t i o no f d i f e n o c o n a z o l ei nb u f f e rs o l u t i o ni sm a i n l yi m p a c t e db yt h ep h t h e p r e - h a r v e s ti n t e r v a lm o r et h a n16 6d a y si nb u f f e rs o l u t i o n ( p h5 9 ) a t2 5 5 0 c i tt e n d e dt ot h eb a s i c t h eh y d r o l y s i sw a sd i f f i c u l tw i t ht h ei n c r e a s eo f t e m p e r a t u r e 5 t h er e s u l to fp h o t o l y s i st e s ts h o w e dt h a tt h e d e g r a d a t i o no f v i a b s t r a c t d i f e n o c o n a z o l ew a sf a s ti nd i f f e r e n to r g a n i cs o l v e n t s ，d i f f e r e n tb u f f e rs o l u t i o n a n dd i f f e r e n tt y p e so fs o i l t h eh a l f - l i f eo fd i f e n o c o n a z o l ew a s9 6 3m i n ，12 9 8 m i na n d14 3 2m i ni na c e t o n e ，h e x a n ea n da c e t o n i t r i l e r e s p e c t i v e l y ；t h e h a l f - l i f eo fd i f e n o c o n a z o l ew a s7 1h ，8 0ha n d6 2hi na c i d i cs o l u t i o n ，n e u t r a l s o l u t i o na n da l k a l i n es o l u t i o nr e s p e c t i v e l y i tt e n d e dt ot h eb a s i c s e c o n di s a c i d i cs o l u t i o n i ti sc a t a l y z e db ya c i da n da l k a l i n es o l u t i o nw h i c ha c c o r dw i t h t h er e s u l to fh y d r o l y s i st e s t ；t h eh a l f - l i f eo fd i f e n o c o n a z o l ew e r e6 2h ，2 9 9 h ，6 6 8h ，2 3 4 2ha n d3 0 8 1hi ns o i lf r o my u n n a n ，s h a n d o n g ，b e i j i n g ， h e i l o n g j i a n ga n dj i a n g s ur e s p e c t i v e l y t h ep h o t o l y s i si ns o i lw a si m p a c t e db y t y p e so fs o i la n dp h y s i c a l - c h e m i c a lp r o p e r t i e s a tl a s t ，t h es p e e do fp h o t o l y s i s w a si n c r e a s e da sa d d e dc o n c e n t r a t i o nd e c r e a s e d k e y w o r d s ：d i f e n o c o n a z o l e ，k i d n e yb e a n ，g r a p e ，c e l e r y , p e s t i c i d er e s i d u e ， d e g r a d a t i o nk i n e t i c 北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：向焘 日期：如l o 分、7 z 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北 京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在土年解密后适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授 权书。 作者签名：塑查日期：3 0 t o 乡7 2 导师签名：兰盎：垒日期： 2 殳纽。6 ：2 三 第章绪论 1 1 引言 第一章绪论 自从农药产生以来，世界各国都广泛使用农药来降低植物病虫害，我国也每年使 用大量的农药来降低病虫害造成的农业损失。农药及一些农药的代谢产物和降解产物 不仅污染农作物本身，还对农作物的生长环境如土壤、自然水体等产生污染，当这些 有害物质进入食品等并被人摄取后，由于这些物质在人体中降解和排泄缓慢而逐渐积 累最终导致人体急慢性中毒，严重危害人体健康。近年来由于不合理的使用农药，导 致了多起食品安全事件，已引起了广泛关注【1 3 】。 为保护自然环境和食品安全，目前世界上很多国家都对农药实行了严格的管理， 对农作物中农药的残留要求非常严格。根据化学农药环境安全评价试验准则，每 种农药使用之前，对它自身相关的性质参数、毒理病理、残留动态、水解光解数据等 都要求详细的数据和结果，这样投入生产和使用的农药才能对环境人体等不产生危 害。我国农业部等相关部门对农药的登记试验管理高度重视，力求完善残留试验报告 的各项内容，主要包括田间试验、残留试验、降解试验等内容【4 】。 1 2 农药残留试验概述 1 2 1 田间试验 科学的田问试验设计是农药残留试验的重要前提和基础，也是为残留试验提供足 够数量和具有充分代表性残留检测样本的基础。没有统一规范的田间试验设计与操 作，就难以保证室内残留分析的准确。故而合理使用科学、规范、农药登记残留田间 试验标准和方法，有助于提高农业登记残留试验水平，保证数据的准确和可靠。 田间试验设计主要包括以下三种：农药在植物体( 农作物) 内和环境( 土壤、水) 中的消解规律、最终残留量和各施药因子与最终残留量的水平相关性试验。基于某种 农药产品防治某种农作物病、虫、草害的实际需要，可依据残留试验的原则和要求科 学合理的设计农药残留田间试验【5 】。 首先，田间试验要按照“农药登记资料 决定供试作物。由于作物种类繁多，如 果对每种作物都做残留试验，工作量太大，也难以实现，一般来说，一种剂型用于多 种作物的农药产品，在设计田间试验的时候，可在每类作物中选择l 。2 种有代表性的 作物进行试验即可。在栽培条件、使用剂量和使用方法近似的情况下，可以认为，每 组内一种主要作物上的残留数据同时适用于同组的其他作物。其次，田间试验必须选 择具有代表性，能覆盖整个种植区、种植方式、土壤和气候条件的试验地点。一般至 北京化工大学硕士学位论文 少选择两个各具代表性的试验地点，要注意的是避免未设试验地区出现更高残留量的 可能。 小区面积根据不同作物适当增减，一般为1 5 3 0m 2 ，原则是小区的面积必须能保 证能多次重复取得具有代表性的样本。试验小区的设计应按照施药次数、旋药量、旌 药时期等因素随机排列，但为了避免交叉污染，小区可以按照施药量由小至大排列。 同时更加注意灌溉行的流水方向和风向，浇水时不能串灌。 田间试验中，科学、规范化的采样是获得准确数据的基础。根据试验目的和样本 实际情况确定采样方法，般有随机法、五点法、对角线法、 “s 形法、“z 形法、 棋盘式法、交叉法等。采集的样品应该用特制的惰性材料包装盒( 袋) 装好，写好标 签并尽快运到实验室。运到实验室的样本应尽快测定，如需要保存，则需要在2 0 。c 条 件下贮存睁7 i 。 1 2 2 残留试验 农药的残留试验是农药登记系列试验的个重要组成韶分，残留试验豹数据也是 农药登记评审并制定农药残留限量标准的重要依据，规范化的残留试验设计和实现是 取得完整、可靠的残留评价资料的保证。为确保残留试验设计科学、合理，数据完整、 可靠，定要有科学可行的残留试验设计。 残留试验一般都是在实验室操作，前提条件是有可靠的田间试验作为辅助，田间 试验采集到的样品运到实验室以后，一般贮存于一2 0 的冰箱中，留待测定。残留试 验具体来说，一般由分析样品的预处理、样品的制备和提取、样品的检测、数据处理 等几个部分。 一般采集来的样品在分析之前都需要按照一定方法取一定数量，经过滤、过筛、 粉碎、脱壳、捣碎，匀浆等后，再供分析使用，视样品种类不同，处理的方法各有不 同，多数情况下，采集的试样背景情况复杂，含有的残留物种类和含量都是未知的， 因此对于这个步骤而言。不存在某种定式。在开始制样之前，要通过仔细观察样品的 一般状态和气味来具体决定采用何种处理方法。 样品的制备和提取是将要检测的样品处理成适合测定分析的检测溶液的过程，此 步骤是农药残留分析中的主要步骤，决定了最终结果的好坏。样品的制备一般包括从 样品中提取残留农药、将提取液浓缩、去除提取液中干扰性杂质。样品制备的主要目 的是使处理后的样品更适合残留分析仪器测定的要求，以提高分析的速度、准确度、 灵敏度等。 样品的检测是农药残留分析的关键步骤，主要捡测方法有气相色谱法、高教液相 色谱法、高效薄层色谱法、酶抑制技术、酶联免疫法等。目前的发展更加倾向于简单、 快速、样品量少、精确等特点。需要根据需求和农药的特性选择适合的方法。 第一章绪论 数据处理部分是最直观反应残留量的部分，为了获得准确的信息，必须科学的处 理实验所得的数据，从而推定有关试样组分含量的最合理数值并科学判断其可靠程 度。一般来说，目前各种检测仪器都配备有自己的数据处理工作站，可以快捷的进行 数据的处理。数据的处理主要包括准确度和精密度的技算、误差的来源和减免方法、 有限数据的统计处理等8 - 1 0 。 1 2 3 降解试验 农药的降解是个非常重要的领域，许多农药性质比较稳定，难于分解消失，所以 残留的农药几乎无处不在，包括大气、土壤、水系、动植物体内，从而造成了严重的 全球性环境污染。我们了解一种农药，一定要了解它的降解情况，才能更好的掌握并 合理的使用【l 。农药的降解方式很多，但基于实验室条件等因素所限，最常见的降解 方式有水解、光解和微生物降解，下面分别叙述。 ( 1 ) 农药的水解 水解反应是评价有机物在环境中持久性的主要标志之一。环境中的农药可以在大 气、水和土壤三相之间迁移。土壤、植物表面和水体的农药可以通过挥发进入大气， 大气中的农药可以以降水和气溶胶形式进入土壤和水体，土壤中的农药也会因渗滤淋 溶现象而污染水体【1 2 1 。因此，通过农药环境化学行为的研究不仅可以详细了解农药在 环境中的迁移转化过程，全面评价农药在环境中的归宿以及存在的或潜在污染，而且 还可为新农药的进一步开发研究、注册登记申请、卫生环境标准制定、污染防治及合 理使用提供科学依据【l 引。地球上水域面积占很大部分，施于环境中的农药会通过各种 途径进入水体，所以农药的水解是农药的一个主要环境化学行为，其实际上是包括农 药在水环境中的化学降解，光降解与微生物降解，它是评价农药在水体中残留特性 的重要指标，其降解速率受农药的性质与水环境条件等因子所制约，而水解只是影响 农药在环境中含量的一个因素，其它因素如农药的施用量、光解、稀释程度、吸附、 生物富集、挥发等也影响农药在水环境中的存在状况【1 4 1 。基于此，目前农药的水解研 究主要集中于实验室内，对其自然环境中各因子的贡献及其水解机制的了解则相对较 少。 农药的水解就是水中的农药与水分子之间发生相互作用的过程。在实验室条件下 进行的农药的水解具体步骤是：先将农药标准物质配制成一定初始浓度的水溶液，保 持恒温条件，然后定期取出一部分水样，用适当的分析方法测定其中待测化合物的含 量，最后将测得的一系列浓度按一级反应动力学指数方程回归分析，求得有机化合物 的水解半衰期和水解反应速率常数。但其实自然环境是一个复杂的体系，农药在其中 的水解往往受到多种因素的共同影响，要想真正了解农药在环境中的水解情况，还需 要结合具体环境进行深入细致的工作。 托京化工大学硕士学位论文 ( 2 ) 农药的光解 光化学反应的发生是由于化合物分子吸收光能从而具有了过剩的能量，变成激发 态，然后再通过多种途径释放出来。杀菌剂的光化学反应是杀菌剂在水、大气、土壤 表面和植物表面降解的主要途径之一【播j 。但是杀菌剂通过光化学反应既可以转化为其 他无毒或毒性更小的物质，也可以转化为毒性更大的有机物。因此，研究杀菌剂在环 境中的光化学反应对于正确评价此种杀菌剂对环境的影响，指导合理使用农药以及探 索被污染环境的修复方法等都具有重要的意义。 农药的光解可以分为直接光解、阐接光解及光氧化1 1 6 1 。直接光解是指农药分子直 接吸收太阳能而进行的分解反应，不少农药在环境中都能发生直接光解；间接光解也 称为敏化光解，主要指环境中存在的天然物质或人工合成的生色基团被太阳能激发， 激发态的能量又转移给农药而导致其发生的分解反应；光氧化主要是指在自然水环境 中，由于阳光的照射，水中产生的具有很强氧化性的自由基，可以和水相中的杀菌剂 发生氧化反应f l 丌。 研究杀菌剂光解在农药的系列试验中有十分重要的意义，由于杀菌剂的光解在环 境中是普遍发生的，所以研究杀菌莉的光解在生产实践中具有缀重要的理论意义和实 用价值。例如光敏剂的研究给农药等化学品污染防治提供了一条重要的途径；有些光 解产物的毒性甚至比母体更强，为从这种简单的光解产物中发现高活性化合物提出了 一条途径；一部分杀菌剂混合有猝灭和敏化作用，一部分辅助剂有利于杀菌剂光解的 进行，这些研究可以为辅助剂筛选、农药混用提供科学依据【1 8 1 。然而目前大多数对农 药的光解研究仅仅局限在光敏剂、猝灭剂以及光解产物的分离鉴定上，对于光解产物 的药效、代谢及对环境的影响的研究仍需加强，只有全面深入地了解了杀菌剂的光解， 才能为杀菌剂的合理使用及环境的污染治理提供更可靠的依据。 ( 3 ) 农药的微生物降解 农药的代谢方式主要有酶促与菲酶促两种方式。丽微生物的降解作用主要是通过 其分泌酶的代谢来完成，其本质为酶促反应【1 9 1 。酶促作用机理包括：微生物通过共代 谢作用使农药降解；微生物以农药或其分子中某部分作为能源和碳源：去毒代谢作用。 非酶促作用机理指通过微生物的活动使环境条件改变，如p h 值变化引起农药降解， 或产生某些辅助因子和化学物质参与了农药的转化 2 0 3 。微生物降解的主要途径有水解 作用、氧化作用、脱卤作用、甲基化、硝基还原、去甲基化、去氨基、轭合作用等( 召- z z l ：。 通常农药的微生物降解并不是以单一方式进行的，它可以在多种不同酶作用下以不同 的方式进行。 1 3 样品前处理技术 样品前处理是指样品的制备和样品中待测组分的提取、净化的过程。通过样品前 4 第一章绪论 处理过程，可以达到消除基质干扰、保护仪器、提高方法的准确度、精密度、灵敏度 的目的。其中，样品的提取和净化步骤是最为重要的，经典的传统方法有索氏提取、 液液分配、柱层析技术等，现代加以发展的方法主要有凝胶色谱、固相萃取、微波提 取、固相微萃取、加速溶剂提取、超临界萃取、基质分散固相萃取等【2 3 l ，这些样品前 处理技术不断发展完善，实现了快速、简单、自动化地完成样品前处理过程。 1 3 1 索氏提取法( s o x h l e te x t r a c t i o n ) 作为经典方法之一，索氏提取至今仍普遍应用于食品残留危害物质提取的试验之 中【2 4 】。索氏提取的优点是简单、提取效率高，但其不足是溶剂消耗大、提取时间长。 所以人们也在不断开发新的提取技术【2 5 】。 1 3 2 液液萃取法( l i q u i d - l i q u i de x t r a c t i o n ，l l e ) 液液萃取法虽然古老却仍然是应用最广泛的前处理方法之一，此方法是基于溶质 在两种互不相溶液体中分配【2 6 1 。液液萃取以其简单、选择性高的优点为试验所用，但 缺点是消耗大量有毒有机溶剂，经常出现乳化很难实现自动操作【2 7 1 。 1 3 3 柱层析法( c o l u m nc h r o m a t o g r a p h y ，c c ) 层析法是利用不同物质理化性质的差异而建立起来的技术。由两相组成：一是固 定相，它或者是固体物质或者是固定于固体物质上的成分；另一是流动相，即可以流 动的物质【2 8 1 。当待分离的混合物随流动相通过固定相时，由于各组分的理化性质存在 差异，与两相发生相互作用的能力不同，在两相中的分配不同，从而达到分离的目的 【2 9 】。而且随着流动相的向前移动，各组分不断的在两相中进行再分配。与固定相相互 作用力越弱的组分，随流动相移动时所受到的阻滞作用越小，向前移动的速度就越快， 反正，与固定相相互作用越强的组分，向前移动的速度就越慢，分步收集洗脱液，可 分别得到样品中所含的各个组分【3 0 j 。 1 3 4 固相萃取法( s o l i dp h a s ee x t r a c t i o n ，s p e ) 在固相萃取应用中若采用高效、高选择性的固定相，能显著减少溶剂的用量，简 化样品预处理过程【3 l 】。固相萃取是一个包括液相和固相的物理萃取过程，其原理是利 用吸附剂对农药和干扰性杂质的吸附能力不同而产生选择性保留，从而达到对样品进 行提取和净化的目的。固相萃取可分为正相萃取( 吸附剂极性大于洗脱液极性) 、反 s 北京化工大学硕士学位论文 相萃取( 吸附剂极性小于洗脱液极性) 、离子交换萃取、吸附萃取等几种【3 2 1 。固相萃 取有机溶剂用量少、一次可萃取多个样品、可自动操作，但其缺点是批与批的效率的 不同会影响分析的重复性、会发生不可逆的吸附导致样品组分丢失、有时会发生表面 降解反应、吸附剂孔道易堵塞【3 3 1 。 1 3 5 凝胶色谱法( g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h ，g p c ) 凝胶色谱也称体积排阻色谱，以多孔凝胶作固定相，依据样品分子量大小达到分 离目的。大分子不能进入凝胶孔洞，沿多孔凝胶的胶粒间隙流出，所以先被洗脱：小 分子进入大部分凝胶孔洞，在柱中被强滞留，后被洗脱。本法已成功用于大米和茶叶 中1 4 种农药的多残留分析的前处理t 3 4 1 。凝胶色谱分离的重复性好、自动化程度高， 不足是需专用设备、溶剂消耗大、分离效率可能随每一批的不同而有所不同【3 5 1 。 1 3 6 固相微萃取法( s o l i d - p h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，s p m e ) 固相微萃取是在固相萃取技术基础上发展起来的一种新型萃取技术，由加拿大 w a t e r 0 0 大学、美国s u p e l c o g o n g s 和美国v a r l a n 公司联合开发p 6 1 。有机分子 在固相涂层和水溶液两相中进行分配，分析物在固相的吸附量与它在水溶液中的初始 浓度及在两相间的分配系数等因素有关【3 7 】。与固相萃取相比，它具有操作时问短，样 品量小，无需萃取溶剂的优点，适用于分析挥发性与非挥发性物质。目前，固相微萃 取主要用于食品中残留物质的分析，环保水样中各种化学污染物的分析。但不足的是 回收率低、重复性差f 3 引。 i 3 7 加速溶剂提取法( a c c e l e r a t e ds o l v e n te x t r a c t i o n ，a s e ) 加速溶剂萃取技术能弥补索氏提取溶剂用量大和有机物热解损失的不足【3 9 1 ，该方 法的显著优点是有机溶剂用量少、提取效率高、快速、可连续萃取多个样品、可自动 操作，其不足之处是专用设备价格昂贵删。 1 3 8 超临界萃取法( s u p e r c r i t i e a l f l u i de x t r a c t i o n ，s f e ) 超临界萃取是利用超临界流体萃取一些固体或者半固体食品中的分析组分，使组 分有效地与底物基体分离f 4 i j 。所谓超临界流体物质。是处于临界温度和临界压力条件 下，既不是液体也不是通常的气体，而是单一相态的流体4 2 1 。超临界萃取中有机溶剂 用量少，因此可降低成本和处理废液成本。萃取只要几分钟，可自动化，不足的是需 6 第一章绪论 要很贵的专用设备，应用范围较窄，对痕量分析来说，超临界流体不容易得到4 3 1 。 1 4 农药残留检测技术 在农药分析中，涉及有效成分的分析，由于待测组分含量多大于1 或测定方法 取样量多大于0 1g 或1 0m l ，属于常量分析的范畴；涉及乳油制剂中水分含量的分析 属于微量分析m 】。因此在农药分析中，为了获得样品中农药的准确含量，要求方法的 准确度和精密度必须达到规定标准。而农药残留分析中，待测组分含量一般为m g k g - 1 ， 属于痕量分析1 4 副。目前，检测手段主要有气相色谱、液相色谱、气质联用、液质联用、 离子色谱、毛细管电泳等方法【删。 1 4 1 气相色谱( g a sc h r o m a t o g r a p h ，g c ) 气相色谱法是当代使用最广的一种高效分离方法f 7 】，气相色谱仪逐渐成为农药 分析实验室的必备仪器【4 引。气相色谱是利用各组分在色谱柱中气相和固定相中的分配 系数不同来达到各组分的分离【4 9 】。气相色谱技术具有高效、高速、高灵敏度、样品用 量小等独特优点，气相的黏度小，传质速率高，能获得很高的柱效。但是，气相色谱 以气体作为流动相，在检测农药时，被分离农药在色谱柱内运行时必须处于“气化” 状态，而“气化”与农药的性质和其所处的工作温度有关【5 0 1 ，因此，在气相色谱仪的 工作温度下不能气化或易于发生热分解的农药就不能使用气相色谱分析。 1 4 2 高效液相色谱法( h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ，h p l c ) 液相色谱的分离过程，实质上是由于试样中的不同组分和固定相、流动相分子间 相互作用的差异造成的【5 1 巧2 j 。这种相互作用的结果，表现为平衡时组分分子在两相间 存在一种分配。最终的分离由两个因素决定：一是不同化合物分子的带特征性的迁移， 二是同种化合物分子在迁移过程中的弥散【5 弘5 4 。高效液相色谱具有应用领域广、流动 相对分离的贡献大、柱效高等优点，但液相色谱仪缺乏通用型检测器，常用的是紫外 检测器，检测灵敏度较低，再者，使用的流动相多为有毒有机溶剂，分析费用较高。 1 4 3 气质联用( g a sc h r o m a t o g r a p h y m a s ss p e c t r o m e t e r ，g c m s ) 气相色谱仪是质谱仪理想的进样器，试样经色谱分离后以纯物质进入质谱仪，使 质谱仪的定性能力得到发挥，可以分析复杂组分的样品【5 孓5 6 1 ，而质谱仪是气相色谱仪 的理想检测器，质谱既可作为气相色谱的通用检测器，也可专用质谱中的离子扫描， 7 北京化工大学硕十学位论文 并可以将气相色谱仪所不能分离的色谱峰按照它们具有不同特征离子的属性实现分 离【5 7 1 。 1 4 4 液质联用( l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y m a s ss p e c t r o m e t e r ，l c m s ) 液相色谱在进行定性分析时的主要依据是保留值，缺乏有用的结构信息，因丽难 以对复杂未知混合物进行定性分析。相反，质谱具有很强的结构鉴定能力，却不具备 分离能力，因而将两者结合起来的联用技术，成为了复杂化合物分析的有效手段【5 8 】。 液质联用技术现已广泛应用在生物化学、环境分析、食品分析以及临床分析等领域【5 9 3 。 1 4 5 毛细管电泳( c a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s ，c e ) 毛细管电泳是近些年迅速发展起来的一种微分离分析技术【研。毛细管电泳的工作 原理是使毛细管内的带电粒子在高压电场作用下，以不同的速度在背景缓冲液中进行 定向迁移，从而进行分离f 6 玎。毛细管电泳豹显著特点是高效、快速、微量，广泛应用 于生命科学、医药学、食品科学等领域【6 2 1 。 1 5 三唑类杀菌剂概述 1 5 1 杀菌剂概述 农药是保障农业增产的重要手段之一。世界各国都在使用各种各样莳农药来促进 农业发展，我国幅员辽阔，也是农药使用量较大的国家之一【6 3 彤1 。 目前使用比较广泛的农药主要有三大类，杀菌剂、除草剂和杀虫剂类，其中杀菌 剂主要防治植物病害，是保证农作物产量的必备手段之一，杀菌剂按其作用机理可以 分为保护性杀菌剂、内吸性即治疗性杀菌剂和植物活化剂。杀菌剂按化学结构类型分 为：酰胺类、吡咯类、恶唑类、二羧酰亚胺类、甲氧基丙烯酸酯类、三唑类、嘧啶类、 咪唑类、噻唑类、吡啶类、喹啉类、氨基甲酸酯类、吗啉类、有机磷类、抗生素类、 其他类。其中三哇类杀菌剂具有良好的内吸作用，并能迅速渗透，由于其在杀菌方面 具有广谱性、高效、低毒等优点成为使用屉为广泛的一种杀菌剂，也是目前国内外农 药研究热点之一m j 。 三唑类杀菌剂是一类在肖醇生物合成中碳1 4 脱甲基化酶抑制剂，其针对自粉病、 锈病、黑兴病、网斑病、灰霉病、跟纹病等多种病害有较好的活性。挎效期长，在农 药中使用范围较广，所以，在世界范围内三唑类杀菌剂得到了迅速的发展，目前，已 有数十种投入使用【删。市场上常见的三唑类杀菌剂有；氧环唑、三唑酮、戊菌唑、氟 3 第一章绪论 醚唑、唑菌腈、己唑醇、苯醚甲环唑、丙环唑、氟硅唑、多效唑掣6 7 1 。 1 5 2 三唑类杀菌剂的作用机制 在植物生长的各个时期内，按照一定的规律合理的使用杀菌剂来防治植物病害， 使农业生产得到保障1 6 引。 三唑类杀菌剂其杀菌机制非常复杂，主要是通过抑制菌体麦角肖醇的生物合成来 实现其杀菌作用的。麦角出醇存在于菌体细胞的膜体之中，具有十分重要的作用，如 果肖醇合成遭到阻碍，细胞膜的结构和功能就会受到损害。抑制了麦角肖醇的生物合 成，最后就会导致细胞的死亡，从而达到防治病害的作用【6 9 1 。具体过程为，菌体中羊 毛肖醇在酶催化作用下经过脱甲基、双键移位等多步生物合成，产生麦角崮醇，而三 唑类杀菌剂抑制了过程中中间产物2 ，4 亚甲基二氢羊毛肖醇的脱甲基化反应，导致 麦角肖醇不能正常合成，细胞功能受损最终死亡。史建荣等【7 0 】研究表明，三唑类杀菌 剂能使细胞膜分子结构不稳定，从而破坏细胞膜，致使细胞膜渗漏损害，降低病原菌 的致病危害，达到防治的目的。 三唑类杀菌剂也能抑制植物生长，其可以抑制植物激素赤霉素的生物合成。蒋木 康掣7 1 】研究表明，三唑类化合物唑环上的4 氮原子具有孤对电子，可以络合铁卟啉中 心铁原子，达到阻碍铁卟啉氧结合物形成，抑制植物生长的作用。 1 6 苯醚甲环唑研究进展 1 6 1 苯醚甲环唑概述 苯醚甲环唑( 顺，反3 氯4 - 4 甲基2 ( 1 h 1 ，2 ，4 - 三唑1 甲基) ，l ，3 二嗯戊 烷- 2 甲基 苯基4 氯苯基醚) 是一种毒性低，化学稳定性高，持效期长的广谱三唑类 杀菌剂。苯醚甲环唑纯品为白色至米色结晶状固体，分子式c 1 9 h 1 7 c 1 2 n 3 0 3 ，分子量 4 0 6 3 ，熔点7 8 6 ，水中溶解度1 5m g l 1 ( 2 5 ) ，1