（分析化学专业论文）硫氟肟醚在茶叶和土壤中的残留检测及降解动态研究.pdf

中南大学硕士学位论文摘要 摘要 硫氟肟醚，实验代号为h n p c a 2 0 0 5 ，化学名称为1 ( 3 氟4 氯苯基) 2 甲硫基乙酮肟o ( 2 甲基联苯基3 甲基) 醚，是国家农 药创制工程技术研究中心、湖南化工研究院创制出的具有自主知识产 权的含氟非酯肟醚类拟除虫菊酯杀虫剂。硫氟肟醚可有效地防治茶叶 虫和茶尺蠖等害虫对茶树的危害。目前有关新杀虫剂硫氟肟醚的研究 主要集中在合成和活性评价，而其在水体、土壤、茶叶及茶汤等环境 介质中的残留分析方法还未见报道。基于此，本文拟对硫氟肟醚在不 同水体和茶汤等液体环境介质中的残留方法进行系统研究，以期为该 新型杀虫剂品种的环境安全性评价提供科学基础。作者分别采用了 h p l c 和g c 两种不同的方法对硫氟肟醚在水体环境和茶叶中的残留 研究。 首先，研究了h p l c 检测硫氟肟醚在水体和茶汤中残留分析方 法。结果表明：采用k r o m a s i lc 1 8 不锈钢柱( 1 5 0m i n x 4 6 衄i d ，5 p m ) ，以甲醇水混合溶剂( 9 5 ：5 ，v v ) 为流动相，流速1 0m l m i n ， 光电二极管阵列检测器，检测波长2 5 4n l i l 和柱温3 5 ，建立了不同 水体中硫氟肟醚残留的高效液相色谱分析方法。硫氟肟醚水样直接用 二氯甲烷进行液液分配萃取，茶汤采用正己烷丙酮( 1 ：1 ) 萃取。硫 氟肟醚峰面积( y ) 与质量浓度g ) 呈现良好的相关性。井水、池塘水、 河水和茶汤中添加质量浓度为o 0 1 1 0 0m g l 时，其平均回收率分别 为9 2 5 9 1 0 0 1 0 、 9 4 7 7 - 1 0 0 6 8 、9 1 8 7 1 0 1 0 6 和 8 8 9 4 9 9 4 6 ，变异系数分别为o 9 8 之3 2 、1 4 6 3 0 9 、 2 4 5 3 9 4 和1 4 0 3 9 7 ，说明所建立的方法具有较好的准确度 和精密度，且所建立的方法快速、灵敏度高、重现性好，可用于环境 中水样和茶汤样中硫氟肟醚的残留检测分析。 其次，研究了g c e c d 检测硫氟肟醚在茶叶中的残留分析方法。 结果表明：采用h p 1 ( 3 0m 0 3 2r a m 0 2 5p m ) 毛细柱，分流比为 8 ：1 ，汽化温度和检测器温度均为2 8 0 ，柱温在检测土壤样品时为 2 6 0 、茶叶和茶汤样品时为2 6 5 ，建立了鲜叶、干茶、土壤和茶 汤样品的色谱分析方法。鲜叶、干茶和土壤均经正己烷振荡和超声萃 取，弗罗里硅土层析柱净化；茶汤冲泡后经正己烷和丙酮液液分配。 中南大学硕士学位论文 摘要 土壤、鲜叶、干茶和茶汤添加质量浓度为0 0 2 - - 2 0m g l 时，其平均 回收率分别为8 7 0 5 9 4 1 0 、8 6 8 7 9 1 1 4 、8 4 6 2 0 0 , 9 0 8 2 和 9 2 3 1 9 4 5 1 ，变异系数分别为4 2 1 岬6 0 、2 6 9 6 0 0 , - , 8 2 1 、 5 3 5 0 旷7 2 5 和4 0 8 0 o - - , 7 9 5 ，说明该方法也具有较好的准确度和精 密度，符合农药残留痕量分析的要求。 最后，采用g c e c d 法检测硫氟肟醚在茶叶和土壤中的残留降 解动态和最终残留实验。结果表明：硫氟肟醚在茶叶和土壤中的残留 降解遵循一级动力学方程，且降解都较快，属于易降解农药。 关键词：硫氟肟醚，h p l c ，g c e c d ，降解动态，最终残留 n 中南大学硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t l i u f u w o m i ， 1 一( 3 - f l u o r o - 4 - c h l o r o p h e n y l ) - 2 一 m e t h y l t h i o e t h a n o n e o x i m e - 0 一( 2 - b i p h e n y l y l - m e t h y l 一3 - m e t h y l ) e t h e r ，t e s t c o d e ： h n p c a 2 0 0 5 ，w a san o v e lp y r e t h r o i di n s e c t i c i d e sd i s c o v e r i e da n d d e v e l o p e db yh u n a nr e s e a r c hi n s t i t u t eo fc h e m i c a li n d u s t r y , a n dc a n c o n t r o le f f e c t i v e l yi np r e v e n t i o na n dt r e a t m e n to ft e aa n dt e ag e o m e t r i d m o t ha n do t h e r p e s t s b e c a u s eo fi t sn o v e l t y , f e wi n f o r m a t i o na r e a v a i l a b l ea b o u tr e s i d u ea n a l y s i si nd i f f e r e n tw a t e r , s o i la n dt e a t h e r e f o r e i ti sv e r yi m p o r t a n tt oi n v e s t i g a t et h er e s i d u eo fh n p c a 2 0 0 5i nw a t e r e n v i r o n m e n t s s o i la n dt e ai no r d e rt oa s s e s st h en m rsa n dw o r ko u tt h e r e a s o n a b l ea p p l i c a t i o ng u i d e l i n e s h p l ca n dg c e c dh a v eb e e ns t u d i e d i nd e t a i lf o rs o l v i n gh n p c a 2 0 0 5r e s i d u e f i r s to fa l l 。d e t e c t i o na n da n a l y s i so fh n p c a 2 0 0 5r e s i d u e si n a q u e o u se n v i r o n m e n t su s i n gh p l cw a ss t u d i e d aq u a n t i t a t i v eh i g h p 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 ym e t h o dh a sb e e nd e v e l o p e df o rt h e d e t e r m i n a t i o no fh n p c a 2 0 0 5r e s i d u e si nt h ee n v i r o n m e n t a la q u a t i c s y s t e mu s i n gp h o t o d i o d ea r r a yd e t e c t o r h n p c a 2 0 0 5w a se x t r a c t e db y l i q u i d 1 i q u i dp a r t i t i o nf r o mw a t e rs a m p l e si n t od i c h l o r o m e t h a n e a n df i o m t e as o u ps a m p l e si n t oa c e t o n e - h e x a n e ( 1 ：1 ) t h ea n a l y s i sw a sp e r f o r m e d o nak r o m a s i lc 18s t a i n l e s ss t e e lc o l u m n ( 15 0 m i n x 4 6 m mi d ，5 l t m ) w i t h m i x t u r eo fm e t h a n 0 1 w a t e r ( 9 5 ：5 v v ) a st h em o b i l ep h a s ea taf l o wr a t e o f1 0m l m i n a tt h ec o l u m nt e m p e r a t u r eo f3 5 a n dt h eu l t r a v i o l e t d e t e c t i o nw a v e l e n g t h2 5 4n i 1 t h ec a l i b r a t i o nc u r v ef o rh n p c a 2 0 0 5 w a si ng o o dl i n e a r i t y t h ea v e r a g er e c o v e r yo ff i v es p i k e dc o n c e n t r a t i o n l e v e l sf o rh n p c a 2 0 0 5i nw e l lw a t e r , p o n dw a t e r , r i v e rw a t e ra n dt e a s o u pw e r e9 2 5 9 一1 0 0 1 0 ，9 4 7 7 1 0 0 6 8 ，9 1 8 7 1 0 1 0 6 a n d 8 8 9 4 9 9 4 6 ，r e s p e c t i v e l y t h ec o e f f i c i e n to fv a r i a t i o n ( c v ) w a s o 9 8 妣3 2 ，1 4 6 3 0 9 ，2 4 5 3 9 4 a n d 1 4 0 3 9 7 r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h em e t h o dw a sf a s t ，s e n s i t i v e ， s i m p l e ，r e p r o d u c i b l ea n dp r a c t i c a lf o rt h er e s i d u ed e t e c t i o na n da n a l y s i s o fh n p c a 2 0 0 5i na q u a t i cs y s t e m s s e c o n d l y d e t e c t i o na n da n a l y s i so fh n p c a 2 0 0 5r e s i d u e si ns o i l i 中南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a n dt e au s i n gg c e c dw a si n v e s t g a t e d g c e c dc o n d i t i o n ：t h ec o l u m n w a sh p 一1 ( 3 0m o 3 2m m o 2 5 “m ) c a p i l l a r y , s p l i tr a t i ow a s8 ：1 ， v a p o r i z a t i o nt e m p e r a t u r ea n dd e t e c t o rt e m p e r a t u r ew e r e2 8 0 ，a n dt h e c o l u m nt e m p e r a t u r ei nt h et e s ts o i ls a m p l e sw a s2 6 0 t e as a m p l e sw e r e 2 6 5 f r e s hl e a v e s d r yt e aa n ds o i lh a v eb e e np u r i f i e db yf l o r i s i l c o l u m nc h r o m a t o g r a p h ya f t e re x t r a c t i e dw i t hn h e x a n ea n dt e ab r e w i n g h a v eb e e nd i s t r i b u t e dw i t hn h e x a n ea n da c e t o n e t h ec a l i b r a t i o nc u r v e f o rh n p c a 2 0 0 5w a si ng o o dl i n e a r i t y t h ea v e r a g er e c o v e r yo ff o u r s p i k e dc o n c e n t r a t i o nl e v e l sf o rh n p c a 2 0 0 5i ns o i l f r e s hl e a f , m a d et e a a n dt e as o u pw e r e8 7 0 5 9 4 1 0 ，8 6 8 7 9 1 1 4 ，8 4 6 2 9 0 8 2 a n d9 2 3 1 一9 4 5 1 ，t h et o e 伍c i e n to fv a r i a t i o n ( c v ) w a s4 2 1 一 7 6 0 ，2 6 9 6 8 2 1 ，5 3 5 一7 2 5 a n d4 0 8 一7 9 5 ，r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h em e t h o dw a sf a s t ，s e n s i t i v e ，s i m p l e ， r e p r o d u c i b l ea n dp r a c t i c a lf o rt h er e s i d u ed e t e c t i o na n da n a l y s i so f h n p c a 2 0 0 5i na q u a t i cs y s t e m s t h i r d l y t h er e s i d u ed e g r a d a t i o na n df i n a lr e d i d u e so fh n p c a 2 0 0 5 i ns o i la n dt e au s i n gg c e c dw a si n v e s t g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ： t h ed e g r a d a t i o no fh n p c a 2 0 0 5i ns o i la n dt e aw e r ef o l l o w e d f i r s t o r d e rk i n e t i ce q u a t i o n i t sd e g r a d a t i o nw a sr a p i da n di tb e l o n g st ot h e e a s yd e g r a d a t i o np e s t i c i d e s k e y w o r d s ：h n p c - a 2 0 0 5 ，h p l c ，g c e c d ，d e g r a d a t i o n ，f i n a l r e s i d u e s i v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本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，除了论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 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名： 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 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，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 导师签名日期：年一月一日 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 1 1 前言 第一章文献综述 二十世纪六十年代以来，由于有机氯、有机磷杀虫剂的大量使用，使得农药 界更加重视天然来源杀虫剂的研究。2 0 0 7 年1 月1 日，甲胺磷等五种高毒有机磷农 药在中国全面禁用【l 】，为此国家农业部推出了一系列高毒农药替代品种。拟除虫 菊酯是继有机氯杀虫剂、有机磷杀虫剂、氨基甲酸酯杀虫剂之后具有优异生物活 性、环境相容性较好的一大类杀虫剂【2 】，在国际农药市场中占1 9 的份额，在防 治卫生害虫和农作物害虫中占有重要地位，是杀虫剂历史上的第三个里程碑【3 1 。 我国拟除虫菊酯类仅占杀虫剂消费市场的3 0 0 - 5 左右。可见，在我国进一步研 究开发此类杀虫剂，推动其在我国的使用具有重要意义。 天然除虫菊素( p y r e t h r i n ) 的化学结构都由醇部分、酸部分和酯键三部分组 成，具有理想杀虫剂的某些特征：击倒快，杀虫力强，广谱，低毒，低残留【4 5 一。 但它们对日光和空气不稳定，故不能经济有效地防治农业和林业害虫。为了克服 这一缺陷，人们致力于人工合成除虫菊酯的研究，目的在于寻找结构简单，又能 保留除虫菊酯的优点，克服了天然除虫菊素对日光和空气不稳定，不适于农业使 用的缺点。 拟除虫菊酯杀虫剂( p y r e t h o i di n s e c t i c i d e s ) 有了广泛的发展空间，同时也带 来了环境污染和食品安全等问题。氰戊菊酯是中国广为应用的一种拟除虫菊酯类 农药，2 0 世纪9 0 年代以来，国内外大量检测结果表明，氰戊菊酯是茶叶中残留出 现频率和残留量最高的两种农药之一，已成为影响中国茶叶出口的重要限制因素 p 】。因此，了解拟除虫菊酯类农药在环境和生物体中的残留动态，是十分重要的。 随着科学技术的进步和现代分析技术的发展，农药残留分析受到了世界各国 植物保护和农药化学领域专家的高度重视。目前，毛细管气相色谱和高效液相色 谱及其联用技术仍然是拟除虫菊酯农药残留的主要分析手段。尤其是进入上世纪 九十年代，农药残留分析技术日新月异，一些新技术己经进入了应用阶段。如固 相萃取( s o l i dp h a s ee x t r a c t i o n , s p e ) 、基质固相分散技术( a t r i xs o l i dp h a s e d i s p e r s i o n ，m s p d ) i 司相微萃取( s o l i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，s p m e ) 、超临界流体 提取( s u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ，s f e ) 等前处理技术，超临界流体色谱 ( s u p e r c r i t i c a l f l u i dc h r o m a t o g r a p h y , s f c ) 、毛细管区带电泳( c a p i l l a r yz o n e e l e c t r o p h o r e s i s ，c z e ) 、免疫分析( i m m u n o a n a l y s i s ，i a ) 、快速溶剂萃取( a c c e l e r a t e d s o l v e n te x t r a c t i o n , a s e ) 、凝胶渗透色谱( g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y , 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 g p c ) 、液质联机( l c - m s ) 和气质联用( g c m s ) 等检测技术，推动了拟除虫菊酯 类农药残留检测的发展。 1 2 拟除虫菊酯类农药残留分析前处理技术 拟除虫菊酯类农药常规残留分析程序为：溶剂提取一液液分配( l i l e ) 一柱 层析净化一气相色谱或者液相色谱检测。提取是将样品中的农药溶解分离出来的 操作步骤，根据农药的性质、种类、实验条件，可选用的常规提取方法有浸泡一 振荡法、索氏提取法和超声波提取法，后者具有设备简单、操作方便的优点。在 多残留分析中，提取溶剂必须满足在不同含水、油、糖的情况下能萃取不同极性 的化合物。常见的溶剂是丙酮和乙睛。乙睛的优点是很多亲脂性化合物如脂肪、 蜡质物等不被萃取，但由于乙睛的价格比较贵且含有毒性，现在基本己经被丙酮 代替。丙酮之所以被广泛作为提取剂是由于丙酮既能萃取极性物质也能萃取非极 性物质。另外它还具有毒性低、容易提取和过滤、价格较低等优点。样品提取后 一般需要经过液液分配。非水溶性溶剂一般为二氯甲烷，根据农药性质不同，有 时也采用正己烷和石油醚，但是液液分配不仅工作量较大，而且浪费溶剂。由于 某些样品组成复杂经过液液分配后往往还需要净化己达到待测物与干扰物质分 离。吸附层析法是最常用的净化方法之一，吸附柱一般为弗罗里硅土柱、氧化铝 柱和活性炭柱【8 】。 这种传统经典的样品前处理方法一般能满足样品的处理及分析，但是常规分 析程序对操作人员的熟练程度及工作经验要求较高，而且由于不同厂家、批次生 产出的试剂、试材的性能差异较大，常常影响到测定结果的可靠性和可比性。随 着固相萃取、超临界萃取、凝胶渗透分离、微波萃取等样品前处理技术的发展以 及操作自动化程度的提高，大大降低了农药残留测定的劳动强度，而且测定结果 的准确度也明显提耐9 1 ，提取和净化的界限也越来越模糊。 1 2 1 溶剂提取法 溶剂提取法是最常用、最经典的有机提取方法。它是根据残留农药与样品组 分在不同溶剂中的溶解性差异，选用对残留农药溶解度大的溶剂，通过振荡、捣 碎或回流等适当方式，将分析物从样品基质中提取出来的一种方法【i o 】。 选用溶剂要考虑三方面的要求：一是溶剂的极性，也即对残留农药的溶解性， 这是要考虑的首要因素。一般来说，溶剂的提取效果符合“相似相容”原理。所以， 极性弱的农药用弱极性的溶剂( 如正己烷) 提取，而极性较强的农药则用较强极 性的溶剂( 如二氯甲烷、丙酮、乙腈等) 提取。有时为达到合适的极性也使用两 种溶剂混合进行提取。二是溶剂的纯度。农药残留分析中对所使用溶剂的纯度要 2 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 求非常高，有时可能因为溶剂中存在的杂质使得检测结果发生错误，因此一般应 用分析纯级溶剂。使用前要经过重蒸馏等净化处理。一般溶剂的纯度要达到在气 相色谱的电子捕获检测器上不出现杂质峰( 杂质含量在n g l 级以下) 。三是溶剂 的沸点。溶剂的沸点在4 5 8 0 之间为宜。沸点太低，容易挥发，而沸点太高， 不利于提取液的浓缩。可能导致一些易挥发或热稳定性差的农药损失。另外，如 果使用电子捕获检测器，则不能使用含卤元素如氯的有机溶剂。 常用提取拟除虫菊酯类农药的溶剂有丙酮、乙腈、正己烷、石油醚、乙酸乙 酯、二氯甲烷、甲醇以及丙酮一石油醚、丙酮一正己烷等，拟除虫菊酯由于其结 构和极性特点，大都较易溶于丙酮，丙酮还具有价格便宜和毒性较小的特点，因 此丙酮提取拟除虫菊酯类农药应用广泛。欧晓明等】利用丙酮提取含氟拟除虫菊 酯类新农药硫肟醚( h n p c a 9 9 0 8 ) 在甘蓝和土壤中的残留，添加浓度范围为 o 1 1m g k g ，h n p c a 9 9 0 8 在甘蓝和土壤中的平均回收率分别为9 0 3 9 9 3 2 1 和8 9 4 8 9 3 0 2 ，变异系数分别为2 0 9 3 4 4 和2 8 9 。3 5 2 ，均小于1 0 ，符合农药残留分析的基本要求。 拟除虫菊酯的多残留分析中，含氟菊酯有更好的方法回收率和检测限。丁慧 英等【l2 j 比较了用乙醚正己烷，丙酮水和乙腈石油醚混合溶液提取茶叶中7 种拟 除虫菊酯农药，发现用丙酮水( 8 ：l ，v v ) 作为溶剂萃取效率比其他几种溶剂 好。其中三氟氯氰菊酯在此提取条件下的最小检测量较其他六种菊酯类农药低， 为2 肛眺g ，都具有较好的线性关系、精密度和回收率。 目前已有的溶剂提取法具有操作简单，不需要特殊的或昂贵的仪器设备，适 用范围广等优点。但它也有许多局限性，溶剂用量大、提取时间长和提取效率不 够高等特点，且不易实现自动化操作。 r i c h t e r 等于1 9 9 5 年提出了一种新的全自动提取技术一快速溶剂提取技术 ( a s e ) ，它能弥补常规溶剂提取的不足【lo 】。该法仅用极少的溶剂，利用升高的温 度加快解析动力达到加速提取的目的。在高温和高压下提取的时间从传统的溶剂 提取的数小时降低到以分钟计，a s e 极大地减少了样品制备的繁琐操作，它是样 品制备变成自动化流程，已被美国e p a 接受为环境、食品和其它固体、半固体样 品的标准提取方法。快速溶剂提取的步骤是将样品置于不锈钢提取池内，提取池 由加热炉加热至5 0 - - , 2 0 0 ，通过泵入溶剂，使池内工作压力达至u 1 0 1 3 2 5k p a 以上。 样品接受池与提取池相连，通过静压阀定期将提取池内溶剂释放到接受池内，提 取池内的压力同时得到缓解。经过静态提取5 1 5r a i n 以后，打开静压阀，用脉冲 氮气将新鲜溶剂导入提取池冲洗残余的提取物。快速溶剂提取每1 0g 样品约需 1 5m l 溶剂，每个样品的提取时间一般少于2 0r a i n 。a s e 方法比溶剂振荡提取法 有溶剂用量少、提取时间短、净化简单和回收率提高等优点。 3 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 2 2 固相萃取( s p e ) 固相萃取( s p e ) 法，又叫液固提取法，最早在1 9 7 6 年f l j b r e i t e r 等提出，1 9 7 8 年美 雪w a t e r s 首先将一次性s p e 商品柱投放市场以来【1 0 l 。据统计，s p e 一直以每 年1 0 的增长速度发展，目前大约己经有5 0 家公司从事固相萃取产品的开发【l3 1 。 在很多情况下，s p e 作为制备液体试样优先考虑的方法取代了传统萃取产品的开 发。在很多情况下，s p e 作为制备液体试样优先考虑的方法取代了传统的液液 萃取法。与传统的液液萃取法相比，s p e 具有如下优点【1 4 】：( 1 ) 分析物的高回收 率；( 2 ) 更有效地将分析物与干扰组分分离；( 3 ) 不需要使用超纯溶剂，有机溶 剂的低消耗减少对环境的污染；( 4 ) 能处理小体积试样；( 5 ) 无相分离操作，容 易收集分析物级分；( 6 ) 操作简单、省时、省力、易于自动化。 f l o d s i l 对亲脂性化合物有特别的吸附作用( 2 5gf l o d s i l + 3 水能吸附1g 脂 肪) ，因此f l o d s i l 特别适于茶叶样品的净化，用低极性溶剂洗脱f l o r i s i l 柱非极 性农药残留的回收率很高，淋洗液比较干净，能够进行气相色谱e c d 和n p d 检测。 但由于每批f l o r i s i l 的活性差异较大，因此每当用一批新的f l o r i s i l 时都必须重新摸 索新的试验条件【1 5 1 7 1 。有时也可用氧化铝可以代替f l o r i s i l 。 刘凡岩等【1 8 】用固相萃取小柱，气相色谱法测定蜂蜜中氟胺氰菊酯的残留量。 对比以前的行业标准，采用固相萃取的方法提取样品，不仅简化了操作过程，减 少了溶剂用量，而且提高了回收率和灵敏度。通过对仪器分离条件的优化，分辨 率得到提高，具有满意的回收率( 8 0 1 3 , - , 1 0 1 1 5 ) 、良好的重现性( r s d 4 6 4 0m g k g ：大鼠急性经皮l d 5 0 雌雄 2 1 5 0m g k g ：对兔的眼和皮肤无刺激 性：a m e s 实验呈阴性；对小鼠骨髓多染红细胞无致微核作用，对雄性小鼠生殖 1 2 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 细胞无致突变作用。l o 悬浮剂大鼠急性经口l d 5 0 雌雄 4 6 4 0m e , k g ，大鼠急 性经皮l d 5 0 雌雄 2 1 5 0m g k g ；对鸟类、鱼类低毒，家蚕和蜜蜂的急性毒性高， 应避免在蜜源作物、有授粉蜂群的大棚及其它有蜂群采粉区应用，避免在采桑期 间在桑园使用。 1 5 5 分析方法 欧晓明等【5 3 】报道了硫氟肟醚的核磁共振和液质表征数据：h n m r ( p p m ， c d c l 3 ) ：2 0 5 1 ( s ，3 h ，s c h 3 ) ，2 2 7 5 ( s ，3 h ，c h 3 ) ，3 7 7 8 ( s ，2 h ，c h 2 s ) ，5 3 1 7 ( s ， 2 h ，n o c h 2 ) ，7 1 1 4 - 7 8 4 7 ( m ，1 1 h p h h ) l c m s ( p o s ) ：m ( 4 1 4 ) 。目前关于 硫氟肟醚的残留分析方法和环境行为没有文献进行报道，基于此，本文拟对硫氟 肟醚在茶叶、土壤中的残留方法进行系统研究，以期为该新型杀虫剂品种的环境 安全性评价提供科学基础。 1 6 本课题研究内容及意义 硫氟肟醚属于具有我国自主知识产权的农药新品种，目前有关硫氟肟醚残留 分析方法和降解规律研究尚处于空白。1 0 硫氟肟醚s c 在茶叶上的残留试验是 国家“十一五”支撑计划“候选创制品种的研究开发”课题的研究内容( 任务书编 号：2 0 0 6 b a e 0 1 a 0 3 1 ) 之一。笔者和攻关课题组成员一道于2 0 0 7 年、2 0 0 8 年 在湖南长沙进行了l o 硫氟肟醚s c 在茶叶及其土壤上的残留试验。主要研究内 容如下： 硫氟肟醚在环境介质( 如茶叶、茶汤、土壤、水) 中的残留分析方法； 硫氟肟醚在茶叶及土壤中的残留消解动态； 硫氟肟醚在茶叶及土壤中的最终残留量。 通过这些内容的研究，不仅可为该新农药硫氟肟醚的科学合理使用和农 药注册登记提供科学依据，而且还可了解硫氟肟醚在作物和土壤中的残留及 其消解变化规律，为其对生态环境和人类健康风险评价奠定基础。 中南大学硕士学位论文第二章硫氟肟醚在水体和茶汤中残留量的h p l c 检测方法 第二章硫氟肟醚在水体和茶汤中残留量的h p l c 检测方法 硫氟肟醚( 试验代号为h n p c a 2 0 0 5 ) 是湖南化工研究院自行研制的新型杀 虫剂，室内外药效试验发现，硫氟肟醚对粘虫和菜青虫等多种鳞翅目昆虫害虫具 有优异的触杀、胃毒、综合毒杀作用和快速击倒快等特点，但内吸作用较弱瞰】。 在每亩有效成分用量为3 6g 时，硫氟肟醚可有效地防治茶毒蛾和茶尺蠖等害虫 对茶树的危害。目前有关新杀虫剂硫氟肟醚的研究主要集中在合成和活性评价 【5 5 】，而其在茶叶、土壤等环境介质中的残留分析方法还未见报道。本文拟用 h p l c 和g c 对硫氟肟醚在水体、茶叶和土壤中的残留分析方法进行系统研究，以 期为该新型杀虫剂品种的环境安全性评价提供科学基础【5 6 1 。而本章主要采用 h p l c 法检测硫氟肟醚在不同水体和茶汤等水环境中的残留，下章讲介绍g c 法检 测硫氟肟醚。 2 1 材料和方法 2 1 1 仪器 l c 2 0 a t 型液相色谱仪配二极管阵列检测器、双低压梯度泵、在线真空脱气 机、恒温柱箱和化学色谱工作站( 日本岛津公司) ；r e 5 2 a a 型真空旋转蒸发仪 ( 上海亚荣生化仪器厂) ；h y b 1 型回旋振荡器( 江苏省金坛市医疗器械厂) ； 微孔滤膜0 4 5 i - t m ( 天津凯德科学仪器有限公司) ；p i - i j - 4 a p h 计( 上海精密科学 仪器有限公司) 。 2 1 2 试剂 甲醇为色谱纯，无水硫酸钠、二氯甲烷和正己烷为分析纯，实验用水为二次 重蒸水。硫氟肟醚标准品质量百分数为9 5 ，系湖南化工研究院合成。实验前 用甲醇配制成硫氟肟醚标准储备液，供标准工作曲线和添加试验用。 2 1 3 供试材料 井水和池塘水分别于2 0 0 8 年3 月采自国家农药创制工程技术研究中心附近水 井中和附近的鱼塘；河水- 于2 0 0 7 年1 2 , 9 采自位于湖南省长沙市黎托乡大桥村附近 的浏阳河中；茶叶于2 0 0 8 年3 月购于附近茶市。采集回来的井水、池塘水和河水 1 4 中南大学硕士学位论文第二章硫氟肟醚在水体和茶汤中残留量的h p l c 检测方法 各分为二份，一份用中性滤纸过滤去除悬浮物后用于本实验研究，另一份用于测 定其理化性质。 2 2 分析方法 2 2 1 水样前处理 取5 0m l 已过滤自然水样于2 5 0m l 具塞三角瓶中，加入适量硫氟肟醚溶液得 到添加浓度为0 o l 1 0 0m g l ，用6 0m l 二氯甲烷分两次( 3 0 + 3 0 ) 于恒温振荡器 上进行振荡萃取3 0m i n ，转移至分液漏斗中静止分层，合并有机相。有机相经 盛有无水硫酸钠的漏斗过滤并脱水干燥，收集滤液于1 0 0m l 圆底烧瓶中，在 3 5 的恒温水浴中用旋转蒸发仪进行真空减压浓缩至近干，用甲醇定容到2m l ， 供h p l c 分析。 2 2 2 茶汤前处理 准确称取1 0 0g 茶叶干样品于1 0 0m l 的三角烧瓶，加入5 0m l 沸水冲泡3r a i n 后，滤入2 5 0m l 具塞三角瓶中，冷却至室温，加入适量硫氟肟醚溶液得到添加 浓度为0 0 1 1 0 0m g t ，加入2 0m l 饱和氯化钠溶液，用6 0m l 正己烷：丙酮= 1 ：l 混 合溶液分两次( 3 0 + 3 0 ) 于恒温振荡器上进行振荡萃取3 0m i n ，转移至分液漏斗 中静止分层，合并有机相。有机相经盛有无水硫酸钠的漏斗过滤并脱水干燥，收 集滤液于5 0m l 圆底烧瓶中，在3 5 的恒温水浴中用旋转蒸发仪进行真空减压浓 缩至近干，用甲醇定容到2m l ，供h p l c 分析。 2 2 3h p l c 测定条件 色谱柱为k r o m a s i lc 1 8 不锈钢柱( 1 5 0 m i n x 4 6m mi d ，5 岬) ，检测波长为 2 5 4n m ，流动相为甲醇：水= 9 5 ：5 ( v v ) ，流速为1 0m i j m i n ，柱温为3 5 c ， 进样体积为2 0l a l 。定量方式采用外标法。在上述色谱条件下，硫氟肟醚的保留 时间为6 7 6m i n 。 2 2 4 硫氟肟醚标准溶液的配制 准确称取o 0 2 6 3g 硫氟肟醚标样，3 7 ：5 0m l 容量瓶中，用甲醇溶解、定容、 摇匀得到5 0 0m l 的硫氟肟醚标准溶液，再用甲醇将标准溶液稀释配制成0 0 1 m g l 、0 0 5m g l 、0 1 0m g l 、0 5 0m g l 、1 0 0m g l 、2 0 0m g l 、5 0 0m g l7 个 中南大学硕士学位论文第二章硫氟肟醚在水体和茶汤中残留量的h p l c 检测方法 梯度浓度。以上各贮备液过0 4 5 岫滤膜，待h p l c 灏 定分析。 2 2 5 添加回收率试验 在不同空白水体和浸泡后的茶汤中添加不同水平的标准溶液，按上述分析方 法进行提取、净化，在h p l c 条件下进行定量测定，测得添加回收率。 2 3 结果与分析 2 3 i 波长的选择 硫氟肟醚甲醇溶液在1 9 0 - - 4 0 0n i n 的波长范围内进行扫描，其吸收光谱见图 3 1 。由图2 1 可看出，2 0 0 2 3 0n l n 波长范围内，硫氟肟醚在2 0 5n l n 处有最大吸收 峰，2 3 0n m - 2 5 4n m 无明显单一吸收峰，2 5 4n n l 之后吸收波的强度随检测波长的 增大而减少。当检测波长为2 0 5n i n 时，虽然硫氟肟醚峰面积很大，但是杂质和溶 剂也有很大的吸收，样品、溶剂和杂质等分开不完全。在实验过程中发现，当检 测波长在2 5 4n m 处杂质干扰较小，且硫氟肟醚样品响应值较高。因此，本实验中 采用2 5 4n r n 作为硫氟肟醚残留检测的适宜波长。 图2 i 硫氟肟醚的紫外扫描图谱 f 姆2 - iu v a b s o r b a n c es p e c t r o g r a mo fi n s e c t i c i d eh n p c - a 2 0 0 5i nm e t h a n o l 2 3 2 流动相的选择 分别以甲醇和水以及乙腈和水作为流动相进行分离，考察分离度。结果发现 用甲醇和乙腈作为流动相时，分离度均可达到农药残留分析的基本要求。但考虑 到乙腈成本较甲醇高，本实验采用甲醇和水为流动相。在流速为1 0m l m i n 、进 样体积为2 0 肛l 的条件下，对流动相中甲醇比例在9 2 9 8 范围内考察了其对保留 中南大学硕士学位论文第二章硫氟肟醚在水体和茶汤中残留量的t t p l c 检测方法 时间和分离度的影响，结果见表2 1 。由表2 1 可以看出，硫氟肟醚的保留时间随 甲醇比例的增大而减小。甲醇比例较小时硫氟肟醚的保留时间增大，分析时间过 长。甲醇比例过大时，保留时间太短，无法获得良好的分离效果。因此本实验所 选流动相为甲醇：水- - 9 5 ：5 ( v v ) 耙1 甲醇与水的比例对硫氟肟醚保留时间和分离度的影响 t a b l e 2 - 1 e f f e c to f m e t h a n 0 1 w a t e rr a t i oo i lr e t e n t i o nt i m ea n dr e s o l u t i o no f 肿c - a 2 0 0 5 2 3 3 提取溶剂及提取条件的选择 1 ) 水样 提取溶剂的选择是样品中农药有效成分含量测定准确与否的首要因素。根据 相似相容原则，分别采用正己烷、二氯甲烷、石油醚和乙酸乙酯等【5 1 7 】四种溶剂作 为提取溶剂进行振荡提取，结果发现石油醚和乙酸乙酯提取样品后在液液分配 时出现不同程度的乳化现象，且许多杂质也同时被提取，干扰后续的处理分析； 二氯甲烷和正己烷均能达到提取要求，但从节约溶剂成本的角度，本实验采用二 氯甲烷作为提取溶刹5 8 】。采用二氯甲烷的提取方式能使硫氟肟醚从水中转移到有 机溶剂中，提取效率可达到9 0 以上。此外，还考察了水溶液p h 值对二氯甲烷 6 2 2 池塘水p h 值对提取效率的影响 t a b l e 3 - 2 e f f e c to f p hv a l u eo nr e c o v e r yo fh n p c - a 2 0 0 5i np o n dw a t e r 1 7 中南大学硕士学位论文 第二章硫氟肟醚在水体和茶汤中残留量的h p l c 检测方法 提取效率的影响，结果见表2 2 。试验中发现水溶液的p h 值对在水中硫氟肟醚的 回收率有显著影响，碱性条件下回收率很低，不能达到添加回收的要求，未调节 p h 值的池塘水的回收率和调节至酸性条件下的回收率都比较高，加酸并没有提 高硫氟肟醚的回收率。 2 ) 茶汤 由以上选取溶剂原理，分别采用正己烷、二氯甲烷、石油醚、二甲苯和乙酸 乙酯等五种溶剂作为提取溶剂进行振荡提取，但由于茶汤的特殊成分，几种溶剂 在萃取过程中均出现乳化现象，难以分层。为改善分层效果，往其中加入氯化钠 的水溶液，乳化现象并没有明显改善。本实验通过选取不同比例的混合溶剂如二 氯甲烷丙酮( 1 ：1 ) 和正己烷丙酮( 1 ：1 ) 5 9 】进行提取，实验结果发现正己烷丙 酮( 1 ：1 ) 能达到快速分层的要求，且回收率都能达到残留实验要求。 2 3 4 分析方法线性关系的测定 准确称取0 0 2 6 3g 硫氟肟醚标样，置于5 0m l 容量瓶中，用甲醇溶解、定容、 摇匀得n s 0 0m g l l 拘硫氟肟醚标准溶液，再用甲醇将标准溶液稀释配制成0 0 1 m g l 、o 0 5m g l 、0 1 0m g l 、o 5 0m g l 、1 0 0m g l 、2 0 0m g l 、5 0 0m g l7 个梯度浓度。待色谱仪基线稳定后，进行定量分析，每次进样2 0p l 。以硫氟肟 醚的质量浓度为横坐标，峰面积为纵坐标作回归分析，结果见图2 2 。可见，硫 氟肟醚在o 0 1 5m g l 的浓度范围内，其峰面积( y ) 与进样浓度( x ) 呈现良好的相关 性，其线性回归方程为y = 5 4 4 e 4 x + 6 6 4 e 2 ，r 2 = 1 0 0 0 0 。 2 34 质量浓度( - g l ) 图2 - 2 新杀虫剂硫氟肟醚色谱峰面积与质量浓度之间的线性关系 f i 9 2 - 2l i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w