（环境工程专业论文）包头市蔬菜作物农药残留的研究.pdf

原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除本文已经注 明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得凼墓直塞堂及其他教 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 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：荔翻指导教师签名： 日日 期： 在学期间研究成果使用承诺书 起彬 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使川学位论文的规定，即：内蒙古人学有权将学1 ：c 7 ：论文的全部 内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取 得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就 读期间导师的同意。 学位论文作者签名：垄臣丑 日 期：j 碰l 掣 指导教师签名： 日 期： 拯栅 内蒙古大学硕士学位论文 包头市蔬菜作物农药残留的研究 摘要 蔬菜作为人们日常生活所必需的消费品，其上的农药残留事关蔬 菜的品质安全，直接关系到市民身体健康。然而在中国，蔬菜具有千 家万户生产，千家万户经销的特点，单纯依靠市场机制很难有效解决 农药残留的问题，所以政府有责任并有必要建立一套高效的市场蔬菜 农药残留监督检测体系，以保障社会稳定和经济发展。 本文首先对农药、农药残留以及危害进行了阐述。并对农药残留 检测的前处理以及检测技术高效和适用性分别进行了较为深入的阐 述。对包头市蔬菜种植地区的环境条件进行了相关环境影响评价，并 对包头市蔬菜种植地蔬菜作物中的农药残留进行了调查和分析，并进 一步研究了某些农药的降解和洗脱规律，得出以下结论： 1 包头市日常食用的蔬菜中国家禁止使用的高毒、高残留、对人 畜危害大的农药已经不再使用，蔬菜当中已经没有残留。国家鼓励使 用的低毒、低残留的农药在蔬菜当中还有残留，残留量在国家标准限 值以内。 2 多种清洗方法都可以去除部分农药残留，如果用清水，随着水 温增高、处理时间加长和碱性增强则去除效果越好。洗涤剂处理也能 去除部分农药残留，其中标有果蔬洗涤剂的去除效果比一般洗涤剂的 ； 内蒙古大学硕士学位论文 去除效果更好。 关键词：农药残留，检测技术，降解，洗脱 内蒙古大学硕士学位论文 r e s e a r c ho fp e s t i c i d er e s i d u e si nv e g e t a b l e c r o p so fb a o t o uc i t y a b s t r a c t v e g e t a b l e ，ak i n do fn e c e s s a r yf o o di nl i f e ，i sc l o s er e l a t e dt ot h e p u b l i ch e a l t he s p e c i a l l yf o ri t sp e s t i c i d er e s i d u e s i nc h i n a ，v e g e t a b l ei s p r o d u c e db yt h o u s a n d so fh o u s e h o l d s ，a n dd i s t r i b u t e db yt h o u s a n d so f h o u s e h o l d s i t sv e r yd i f f i c u l tt os o l v et h ep r o b l e mo f p e s t i c i d er e s i d u e s e f f e c t i v e l yi fw er e l ys o l e l yo nm a r k e tm e c h a n i s m s t h eg o v e r n m e n th a s t h er e s p o n s i b i l i t yt os t r e n g t h e ni n s p e c t i n ga n ds u p e r v i s i n gt h ep e s t i c i d e r e s i d u e si n v e g e t a b l e t h e r e f o r e ，i ti s n e c e s s a r yt oe s t a b l i s ham a r k e t s u p e r v i s i o na n di n s p e c t i o ns y s t e mf o rt h es a f e t yo fv e g e t a b l e ，t ok e e p s o c i a ls t a b i l i t ya n de c o n o m i cd e v e l o p i n g i nt h i sp a p e r , p e s t i c i d e ，p e s t i c i d er e s i d u e s ，a n dt h e i rh a z a r d sw e r e d e s c r i b e d t h ee n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n so f v e g e t a b l eg r o w i n ga r e a si n t h ec i t yw e r er e l a t e dt oe n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n t ，a n d v e g e t a b l e g r o w i n gi nb a o t o uc i t yi nt h ep e s t i c i d er e s i d u e si nv e g e t a b l ec r o p sw e r e 内蒙古大学硕士学位论文 i n v e s t i g a t e da n da n a l y z e d ，a n ds t u d i e dt h ed e g r a d a t i o na n de l u t i o no f c e r t a i np e s t i c i d e s a n dr e a c ht h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： ( 1 ) t h en a t i o n a lp r o h i b i tt h eu s eo fh i g h l yt o x i c ，h i g hr e s i d u eo f p e s t i c i d e so nh u m a n sa n da n i m a l si nv e g e t a b l eo fb a o t o uc i t yi sn o l o n g e ru s e d ，w h i c hh a v en or e s i d u e s c o u n t r i e st oe n c o u r a g et h eu s eo f l o wt o x i c i t y , l o wr e s i d u a lp e s t i c i d er e s i d u e si n v e g e t a b l e sw e r ea l s o ， r e s i d u e sw i t h i nt h el i m i t so fn m i o n a ls t a n d a r d s ( 2 ) av a r i e t yo fc l e a n i n gm e t h o d sc a nr e m o v es o m ep e s t i c i d e r e s i d u e s ，i fw a t e r , a sw a t e rt e m p e r a t u r ei n c r e a s e d ，l e n g t h e n i n gt h e p r o c e s s i n gt i m ea n de n h a n c et h ea l k a l i n ec a nr e m o v a lb e t t e r d e t e r g e n t t r e a t m e n ta l s oc a nr e m o v es o m ep e s t i c i d er e s i d u e s ，w h i c ha r em a r k e d w i t hf r u i t sa n d v e g e t a b l e so fd e t e r g e n tt h a nt h ea v e r a g ee f f i c i e n c yb e t t e r k e y w o r d s ：p e s t i c i d er e s i d u e s ，d e t e c t i o nt e c h n o l o g y , d e g r a d a t i o n ，e l u t i o n 内蒙古大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a ( 了r i i i e j 录v 第一章绪论l 1 1 农药l 1 2 农药残留。2 1 2 1 农药残留的危害2 1 3 蔬菜农药残留检测技术4 1 3 1 蔬菜农药残留样品前处理方法4 1 3 2 蔬菜农药残留检测分析技术8 1 3 3 蔬菜农药残留快速检测技术1 2 1 4 国内外农药残留标准及污染状况研究动态1 3 1 4 1 国内目前蔬菜作物中农药残留标准及污染状况1 3 1 4 2 国际目前蔬菜作物中农药残留标准及污染状况1 5 1 5 研究目的与研究意义1 6 第二章研究区概况和研究方法1 8 2 1 研究区概况18 2 2 研究方法1 9 2 2 1 采用调查及收集资料的方法对包头市城区环境特征及环境现状进行分析1 9 2 2 2 实验样品采集及预处理1 9 2 2 3 有机氯农药和有机磷农药残留量分析方法1 9 2 2 4 三氟氯氰菊酯和啶虫眯等等低毒低残留生物农药分析方法2 0 2 2 5 采用模拟方法研究蔬菜作物中农药三氟氯氰菊酯的迁移、降解和消减规律。 ：! l 2 2 6 质量保证质量控制措施2 2 第三章包头市城区环境特征及环境现状2 5 3 1 社会经济概况2 5 3 2 包头市水环境质量现状及主要环境问题2 7 3 2 1 地表水2 7 3 2 2 地下水2 7 3 2 3 主要环境问题2 8 3 3 包头市空气环境质量现状及主要环境问题3 0 3 3 1 空气环境自动监测结果分析3l 3 3 2 空气静态监测结果分析3 2 3 3 3 农牧业区环境空气氟化物质量状况3 2 3 3 4 大气主要环境问题3 3 3 4 包头市土壤环境质量现状及主要环境问题3 4 3 4 1 包头市备景观生态类型区土壤环境质量现状3 5 3 4 2 包头市土壤主要环境问题3 6 v 内蒙古大学硕士学位论文 3 5 固体废弃物主要环境问题3 8 3 5 1 工业固体废弃物的贮存造成的环境问题3 8 3 5 2 生活固体废弃物存在的主要环境问题3 8 3 6 包头市的蔬菜种植现状3 9 3 6 1 蔬菜种植的地域分布及种植面积3 9 3 6 2 蔬菜种植地区环境质量现状3 9 3 6 3 蔬菜种植地用水来源4 0 3 6 4 蔬菜种植地施肥情况4 l 3 6 5 蔬菜种植地农药使用情况4 l 3 6 6 蔬菜种植地的主要污染来源4 2 第四章包头市蔬菜作物中农药残留状况分析。4 3 4 1 蔬菜作物中农药残留研究结果分析4 3 4 1 1 包头市蔬菜作物中农药残留状况4 3 4 2 蔬菜作物中几种主要农药的迁移、降解和消减规律4 6 4 2 1 模拟蔬菜在收获期、运输期、贮藏期等不同期间农药的迁移变化规律4 7 4 2 2 模拟蔬菜在几种家庭处理方式中农药的迁移变化规律4 7 4 3 本实验与2 0 0 7 2 0 0 9 年国家土壤污染调查工作的比对分析4 9 4 4 结论和建议5 0 4 4 1 研究结论5 0 4 4 2 建议和措施5l 参考文献5 2 内蒙古大学硕士学位论文 第一章绪论 人类使用天然药物杀虫可以追溯到2 0 0 0 多年前，使用化学药物大约有1 0 0 多年的历史。有机合成农药时代的到来是以1 9 3 9 年瑞士科学家缪勒( p ml l e r ) 发现滴滴涕的杀虫活性为标志的，他因此获得了诺贝尔医学奖( 1 9 4 8 年) n 1 。农药 是当前农业生产用于防治病、虫、杂草对农作物危害不可缺少的物质，对促进农 业增产有极重要的作用。随着农业科学技术的发展，化学农药的品种和数量不断 增加，已成为防治病虫害的主要手段。据统计，全世界每年生产的农药品种约有 7 0 0 多种，要销售2 o x l 0 6 t 农药口1 ，农药施用到农作物上以后，绝大部分因多种 原因而转化，但作物内会残留有极少量的农药。长时间摄食残留农药会影响人体 的健康，这就是农药残留量问题的由来。 1 1 农药 农药，即在农业生产中用来保护农作物、林果及其产品免受害虫、病菌和杂 草危害，以及调节植物生长发育的药剂，统称为农药。迄今为止，在世界上各国 注册的农药已有1 5 0 0 多种，其中常用的有5 0 0 余种。按来源可分为矿物源、化 学合成及生物源三大类；按其化学结构可分为：无机类、有机类、抗生素和生物 农药，其中有机类包括有机磷类、有机氯类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类和有 机金属类农药等；按主要防治对象可分为杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、和 植物生长调节剂阳1 。 农药污染，是指留于动植物性食品或饲料中的农药，主要包括有机氯、有机 磷、有机硫、菊酷类等杀虫和杀菌剂、除草剂、植物产品熏蒸剂、植物生长调节 内蒙古大学硕士学位论文 剂及其代谢产物等，超过了所规定的限量标准和每天所允许的摄入量，由此对人 体健康所造成的损害畸1 。通常所说的农药造成的污染多指面源污染，具有污染物 排放时问、排放途径和排放量的不确定性。 1 2 农药残留 农药残留是指农药使用后残留在生物体、农副产品和环境中的微量农药原 体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称。农作物中农药残留的直接来源是农药喷 施。施药过程中，喷洒在作物叶片表面的农药，有一部分逐渐进入作物组织内部， 在光照、温度、湿度和农作物体内酶类等因素的影响下，逐渐分解和变成其它无 毒物质。但是，如果在这些农药还没有完全降解就采收上市，就会造成农药残留； 如果使用的农药过多，超过作物本身和环境对农药的分解能力，过剩的农药就会 使农产品成为人类给自己织造的“毒饵”，其中一些禁用农药，如六六六、滴滴 涕等药剂造成的农药残留，可保留十几年甚至几十年才消失口1 。目前，施药器械 多为手动喷雾器，由于其压力小，喷出的药液雾化性差，在喷施农药过程中，约 有8 0 , - - , 9 0 的农药会流失到土壤中，这些农药中的一部分会在土壤微生物的作 用下降解，另一部分则在土壤中蓄积。在一定的条件下，按照扩散原理逐步释放， 并在作物生长的物流交换过程中将起转移到农作物体内。一些内吸性农药( 如乐 果) 可以通过根系在吸取水分和营养物质的同时，将农药输送到农作物上，尤其 是一些水溶解度较高的农药( 如乐果、马拉硫磷、甲胺磷等) ，有可能随水转移 到农产品中m 】。 1 2 1 农药残留的危害 农药是一类生物活性物质，可能会对特定环境中生物群落的组成和变化引起 某种冲击；同时农药又是一类化学活性物质，能够同环境中的某些其他物质或物 体发生相互作用，或在特定的环境中扩散分布，最后也表现为对生物的影响。因 农药残留引起的中毒事件在食物中毒总数中1 9 9 8 年占2 2 5 ，1 9 9 9 年占3 9 7 ， 2 0 0 0 年占3 7 3 引。 2 内蒙古大学硕士学位论文 ( 1 ) 农药残留对生态系统的危害。农药在使用时，一般只有1 0 左右粘附 在作物上，其余9 0 的农药通过各种方式向环境扩散。农药对环境的污染取决于 其各自不同的化学组成和化学稳定性。动植物吸收了残留于环境中微量的农药会 在体内蓄积，然后通过生物链作用使残留农药多次转移，多次蓄积，残留量逐渐 增大。也就是说，通过食物链的放大作用，越靠近食物链终端的生物，体内农药 含量更高。此外，自然界的各种生物存在着的彼此依赖、相互制约大体生态平衡 的关系会因此而破坏呻1 。 ( 2 ) 农药对人类健康的危害。农药残留超标成为餐桌上的隐形杀手，影响 着人民饮食安全和身体健康。研究表明：农药对人体的危害不仅表现在干扰人体 化学信息的传递，破坏身体的酶，而且它阻碍器官发挥正常的生理功能，导致神 经系统功能失调。虽然少量的农药残留不会对人体造成立即的、直接的毒害，但 是农药的分子结构比较稳定，绝大多数在生物体内很难被代谢分解、排泄。癌症、 不孕症、内分泌紊乱等疾病均与农药污染有关。并且有报道认为农药污染对月经 期、孕期、哺乳期的妇女危害性更大。蔬菜农药残留超标，会直接危及人体的神 经系统和肝、肾等重要器官一1 。例如：d d t 、敌百虫、d d v 、乐果对试验动物有致 突变作用；内吸磷、西维因有致畸作用；杀虫眯、灭草隆等有致癌性。d d v 、马 拉硫磷等还能损害精子，使受孕能力降低。有机磷农药对多种三磷酸腺苷酶具有 抑制作用，可导致性周期失调、胚胎发育障碍、子代发育不良或死亡。二澳氛丙 烷则可导致男性不育。 ( 3 ) 农药对害虫天敌的危害。在自然环境中，害虫与天敌之间保持着生 态平衡的关系，使用农药对害虫和天敌都有不同程度的杀伤作用。当农药使用以 后，残存的害虫仍可依赖作物为食料，重新迅速繁衍起来。而以捕食害虫为生的 天敌，在施药后，当害虫未恢复大量繁殖以前，由于食物短缺，生长受到抑制， 同时在施药后的一段时问内，在天敌与害虫之间未建立新的生态平衡之前，有可 能发生害虫的再次猖撅。此外，长期使用同种农药防治害虫，还会导致主要害虫 被控制，而次要害虫上升为主要害虫，甚至可使原来不是害虫的种类转为害虫， 产生新的害虫群体。 ( 4 ) 对土壤徽生物和土壤动物的危害。土壤微生物和土壤动物是调节土壤 肥力的重要因素。但是，由于田间喷洒农药时的药液流失、土壤药剂处理或化学 3 内蒙古大学硕士学位论文 灌溉、以及使用后所抛撒的废弃农药所造成的农药残留破坏了土壤微生物的繁 殖，使敏感性的菌种受到抑制，土壤微生物的种群趋于单一化，引起原有的平衡 紊乱功能失调从而影响土壤物质和能量的循环，影响土壤微生物的氨化硝化和呼 吸作用等，由此破坏了土坡结构和理化性质，影响着作物生长，造成了土壤污染 【l o 】 o ( 5 ) 对水环境的危害。水域中的农药多数是通过地表径流、漂移或地下水 渗透进人，也有部分来自工厂排放的农药污水，或因为卫生需要直接喷洒于水体 中的农药。由于水生生物对农药具有富积作用，造成对生物的污染，导致于鱼类 和其他水生生物的死亡n 。 ( 6 ) 对昆虫的危害。据观察，长期使用杀虫剂或除草剂的农田，各类昆虫 及土坡表层的徽生物，特别是栖息在特殊落叶、落枝上的昆虫及微生物几乎完全 被消灭，要恢复到从前的状态也需要较长的时间。另据报道：昆虫减少已危及到 植物的繁殖，因为很多植物繁殖时需要昆虫传花授粉n 羽。 ( 7 ) 对社会经济效益造成的影响。农产品农药污染不仅影响了我国农产品 出口，造成了很大的经济损失，而且直接制约了我国农产品在国际市场上的竞争 能力。农药残留已经成为制约农业和农村经济发展的重要因素。我国出口的农产 品由于农药残留量超过国际标准，达不到进口国卫生技术标准的要求使产品被拒 绝进口，并失去产品的原有价值n 3 1 。 1 3 蔬菜农药残留检测技术 由于农药品种繁多、化学结构和性质各异、待测组分复杂，高效、低毒、低 残留农药品种不断涌现，在水果和蔬菜中残留量很低，直接测定非常困难。为此 需采取多种样品前处理技术、分析检测技术和快速检测技术进行农药残留测定。 1 3 1 蔬菜农药残留样品前处理方法 蔬菜中农药残留分析的样品前处理主要包括提取、净化和浓缩等步骤，是影 4 内蒙古大学硕士学位论文 响分析结果的关键环节。传统的样品前处理技术如索氏提取、液液分配、柱层析 等，不仅操作繁琐、费时，提取与净化效率低，易引入误差，且需使用大量有毒 溶剂。随着科技的进步，一些新的样品前处理技术，如固相萃取( s p e ) 、固相微 萃取( s p m e ) 、微波辅助萃取( m a e ) 、超临界流体萃取( s f c ) 、加速溶剂萃取( a s e ) 、 基质固相分散萃取技术( m s p d e ) 等不断被引入农残分析中。样品前处理技术正 向着省时省力、廉价、减少溶剂、减少对环境的污染、微型化和自动化方向发展。 现将有关技术介绍如下： ( 1 ) 固相萃取( s p e ) 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 ) 技术是2 0 世纪7 0 年代发展起来的 一种样品富集技术，特别适用于蔬菜处理。早期固相萃取都使用弗罗里硅土与氧 化铝装吸附柱来净化中等极性和非极性农药，但许多极性农药与代谢物易丢失， 或者需要用极性溶剂来淋洗。现在在弗罗旱硅土中添加微量活性碳，对于叶菜类 的净化特别适合，也可用于其它蔬菜和果树的净化。固相萃取技术通常使用固相 结合相( s o li db o n dp h a s e ) ，即在硅胶的未反应硅醇基上接上各种官能团，通常 有非极性( c 8 一c 1 8 ) ( 反相色谱) ，极性( j 下相色谱) ，离子交换三种。如c 坍小柱， 可以吸附高分子量的非极性干扰物质，特别适用于低脂类蔬菜的净化。可进行： 选择性淋洗，将农药先淋洗下来，强保留的杂质留下。选择性洗脱，溶剂强 度可使弱保留杂质先洗脱，使农药保留。目前市场上已有自动固相萃取装置，可 实现许多农药残留的自动萃取过程n 1 6 1 。 ( 2 ) 固相微萃取( s p m e ) 固相微萃取( 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 ) 是在固相萃取上发展起 来的一种新型、高效的样品预处理技术，它集采集、浓缩于一体，简单、方便、 无溶剂，不会造成二次污染，是一种有利于环保的很有应用前景的预处理方法。 与液液萃取和固相萃取相比，具有操作时间短，样品量小，无需萃取溶剂，适 用于分析挥发性与非挥发性物质，重现性好等优点。很多研究结果表明，在样品 中加入适当的内标进行定量分析时，其重现性和精密度都非常好。固相微萃取装 置外形如一只微量进样器，由手柄( h o l d e r ) 和萃取头或纤维头( f i b e r ) 两部分 构成，萃取头是一根l c m 长，涂有不同吸附剂的熔融纤维，接在不锈钢丝上，外 套细不锈钢管( 保护石英纤维不被折断) ，纤维头在钢管内可伸缩或进出，细不 5 内蒙古大学硕士学位论文 锈钢管可穿透橡胶或塑料垫片进行取样或进样。手柄用于安装或固定萃取头，可 永远使用。固相微萃取的萃取过程是一个平衡过程，萃取的平衡时间与搅拌速度、 固定相的膜厚以及被分析样品的分配常数、扩散系数、萃取温度有关。大分子质 量的物质比小分子质量的物质需更长的分析时间。搅拌有利于减少达到平衡所需 时间，当达到平衡时，固相微萃取方法的灵敏度最高n 7 删。 ( 3 ) 微波辅助萃取( m a e ) 微波辅助萃取( m i c r o w a v ea s s i s t e de x t r a c t i o n ，m a e ) ，指利用微波能强化 溶剂萃取效率，即利用微波加热来加速溶剂对固体样品中目标萃取物( 主要是有 机化合物) 的萃取过程，具有快速、高效节能、环境友好等特点，是很有发展前 途的样品前处理技术。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。如丙酮一环己烷( 体积比= 1 ：1 ) 就可用来作微波萃取溶剂。微 波萃取是将样品放在聚四氟乙烯材料制成的样品杯中，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乜卜2 4 l 。 ( 4 ) 超临界流体萃取( s f e ) 超临界流体萃取( 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 ) 是利用某些物资 ( 或溶剂) 在临界点以上所具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一种新的分 离技术。所谓超临界流体是物质处在临界温度和监界压力之上的状态，介于气态 介于气态和液态之间，兼有气体和液体的其某些物理性状，如类似于液体具有较 大的密度和溶解度，类似于气体具有较强的穿透能力。称为超临界流体或高密度 气体。同时完成萃取和分离，具有简单快速、分离效率高、选择性好、无需使用 有机溶剂、可实现操作自动化等优点。常用的超临界流体是c 0 2 中，可用于提取 非极性或弱极性农药残留。通常在c 0 2 中加入少量极性溶剂如甲醇等，来调节其 极性，据此提高对极性农药的萃取效率并最低限度地减少杂质的提取陋2 7 1 。 ( 5 ) 加速溶剂萃取( a s e ) 加速溶剂萃取( 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 ) 是在较高的温度 6 内蒙古大学硕士学位论文 ( 5 0 - 2 0 0 ) 和压力( 1 0 0 0 3 0 0 0 p s i 或1 0 3 2 0 6 m p a ) 下用溶剂萃取固体或半 固体样品的新颖样品前处理方法。其基本原理是利用升高温度和压力，增加物质 溶解度和溶质扩散效率，提高萃取的效率。与传统萃取方式相比，具有如下的显 著特点：快速( 仅用1 2 、2 0 m i n ) 、溶剂少( 1 5 4 5 m l ) 、萃取效率高、可实现全自 动安全操作。a s e 是一种极具吸引力的样品前处理新技术，可同时使用4 种溶剂 进行提取，已在食品、农业环境、药物、化工等方面得到了广泛应用，并被美国 国家环保局批准为e p a 3 5 4 5 号标准方法嘲删。 ( 6 ) 凝胶渗透色谱( g p c ) 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 ，g p c ) 技术被用来去除脂肪 和其它分子量相对较高的化合物，适用的样品范围极广，回收的农药品种多，回 收率也较高，不仅对油脂净化效果好，而且分析的重现性好，柱子可以重复使用， 已成为农药多残留分析中的通用净化方法。其作用类似一组分子筛，将样品溶液 加到柱子上后，用溶剂淋洗，分子量大于农药的类脂肪、色素、蜡质等先被淋洗 出来，然后农药按分子量大小相继被淋洗出来。常用的淋沈剂有环己烷- - 氯甲 烷、甲苯乙酸乙酯、二氯甲烷丙酮等。凝胶渗透色谱技术在欧美国家应用非常 普遍。 ( 7 ) 基质固相分散萃取技术( m s p d e ) 基质固相分散萃取技术( m a t r i xs o l i d - p h a s ed i s p e r s i o ne x t r a c t i o n ， m s p d e ) 是由s t a r e nb a r k e r 首次提出，优点是不需要进行组织匀浆、沉淀、离心、 p h 调节和样品转移等操作的步骤。m s p d e 的原理：将涂渍有c 埔等各种聚合物担 体的固相萃取材料与动物组织样品一起研磨，得到半干状态的混合物并将其作为 填料装柱，然后用不同的溶剂淋洗柱子，将各种待测物洗脱下来。m s p d e 适用于 农药的多残留分析，特别适合于进行一类化合物的分离或单个化合物的分离，内 源物或外源物均可。除动物组织外，还适合于植物样品。这些技术的突出特点就 是：高效、快速、节省时间、一步萃取、无须净化。耗费有机溶剂极少甚至 不用溶剂。技术装备费用低、操作简单、易于推广应用。完全符合现代人们对 农药残留分析的环境友好、健康安全和高效经济的三大要求。这些前处理方法可 在短时期内，快速有效的完成多种或多类多种农药在样品中的提取、分离和净化 过程，自动化程度高，大大的缩短了样品前处理时间，提高了样品中农药的提取 7 内蒙古大学硕士学位论文 率，保证了检测数据的准确性口羽。 随着科学技术的不断发展，农残分析前处理技术也正在不断更新、完善， 朝着小型化、自动化方向发展，各种先进的、各具特色的前处理技术将不断的 应用于蔬菜农药残留量检测。 1 3 2 蔬菜农药残留检测分析技术 检测分析食品样品中农药残留分析是一项复杂混合物中痕量组分的分析技 术。因存在同系物、异构体、降解产物或代谢产物的影响，且由于环境的迁移作 用，通过根系吸收、传导等途径，农药进入农作物组织内部，以及待测样品的增 加从而加大了检测难度。目前的分析方法有以下几种： ( 1 ) 薄层色谱法( t l c ) 薄层色谱法是以固体吸附剂( 如硅胶、氧化铝等) 为担体，水为固定相溶剂， 流动相一般为有机溶剂所组合的分配型层析分离分析方法。薄层色谱法不需要特 殊设备和试剂，方法简单、快速、直观、灵活，但是灵敏度不高。近年来，薄层 色谱法较少使用，多把它作为分离方法。二维薄层色谱大大提高多组分物质的分 离效果，t t u z i m s k i 和e s o c z e w i f i s k i 利用二维薄层色谱分离1 4 种三嗪类和 尿素类除草剂农药并使用u v 检测器检测口射。 ( 2 ) 气相色谱法( g c ) 气相色谱法是一种经典的分析方法。它具有操作简单、分析速度快、分离效 能高、灵敏度高以及应用范围广等特点。使用气相色谱法，多种农药可以一次进 样，得到完全的分离、定性和定量测定，再配置高性能的检测器，使分析速度更 快，结果更可靠。但因其技术含量高，操作程序相对复杂，且需要特定的实验条 件和具有一定专业技术人员进行操作，一般不适用现场检测。另外，沸点太高的 物质或热稳定性差的物质都难以应用气相色谱法进行分析。农药残留中最常用的 检测器为电子捕获检测器( e c d ) 、氮磷检测器( n p d ) 、火焰光度检测器( f p d ) 、质 谱检测器( m s d ) 等。e c d 、n p d 、f p d 在g c 中是最广泛使用的选择性检测器，这方 面已有很多报道和综述m 删。质谱检测器与传统检测器相比，在定性和定量方面 都有很大的优点，并且可以得到被测物的分子结构信息，而其它检测器只能通过 内蒙古大学硕士学位论文 流出物的保留时间来定性，对多残留分析来说既浪费时间又有一定的难度，因此 有的作者用质谱( m s d ) 检测器对被测物进行确证哺3 。 ( 3 ) 高效液相色谱法( h p l c ) 高效液相色谱( h p l c ) 法可以分离检测极性强、分子量大及离子型农药，尤 其对不易气化或受热易分解的化合物更能显示出它的突出优点。高效液相色谱在 农药多残留的分析中，通常使用c 8 及c 1 8 柱，以甲醇、乙腈等极性有机溶剂作流 动相，选用紫外吸收( u v d ) 、二极管阵列( p d a d ) 、荧光( f l d ) 等作为检测器。 由于流动相的组成、比例、p h 值等可以灵活调节，因此，对某些农药残留的分 析特别有用。近年来，采用高效色谱柱、高压泵和高灵敏度的检测器、柱前或柱 后衍生化技术、以及计算机联用等，大大提高了液相色谱的检测效率、灵敏度、 速度和操作自动化程度，现已成为农药残留检测不可缺少的重要技术，其缺点是 溶剂消耗量大，检测器种类较气相色谱少，灵敏度不如气相色谱高盼引。 ( 4 ) 超临界流体色谱法( s f c ) 超临界流体色谱法就是以超临界流体作为流动相的色谱分析技术。其可在较 低温度下分析分子量较大，对热不稳定的化合物和极性较强的化合物，可与各种 气相、液相色谱检测器匹配；还可与红外、质谱联用。它可以通过调节压力、温 度、流动相等组成多重梯度，选择最佳色谱条件。超临界流体色谱法综合利用了 气相色谱法和高效液相色谱法的优点，克服了各自的缺点，成为一种强有力的分 离和检测手段。孙云鹏等嘲选用细径极性填充柱，以c 0 2 为流动相，线性升压， f i d 检测，可在2 6 m i n 内将三到十环p a h s 分离，定量重复性良好。t a r v e r 等汹1 对环境中残留的林丹、d d t 、六六六、异狄氏剂、七氯、狄氏剂进行了s f c 分析， 都收到了良好的效果。 ( 5 ) 色谱一质谱联用 色谱一质谱联用技术既发挥了色谱法的高分离能力，又发挥了质谱法的高鉴 别能力。这种技术适用与多组分混合物中未知组分的定性鉴定。色谱一质谱联用 的新进展主要在毛细管气谱与离子阱质谱，串联质谱联机，进一步提高了灵敏性 和特异性，因此，日益受到重视。现在，几乎全部先进的质谱仪器都具有进行联 用的气相色谱仪，并配有计算机( 化学工作站) 。色谱一质谱联用技术包括气相色 谱一质谱联用( c c - m s ) 和液相色谱质谱联用( l c - m s ) 。 9 内蒙古大学硕士学位论文 气相色谱一质谱( g c m s ) 是目前鉴定风味物质最有效、最常用的方法。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进 行定性。而质谱仪是气相色谱仪的理想的“检测器 。色谱仪所用的检测器如热 导检测器、氢焰电离检测器等，都有局限性，而质谱仪能检出几乎全部化合物， 灵敏度高，有很强的定性能力1 。通过分析检索m s 图谱，结合g c 辅助定性，可 鉴定出大多数成分。一般现代质谱都配有电子轰击源( e i ) 和化学离子源( c i ) ， 其中e i 最为常用，c i 作为补充鉴定。由于g c m s 所具有的独特优点，目前已 得到广泛的应用。一般来说，凡能用气相色谱法进行分析的样品，大部分都能用 g c m s 进行定性及定量测定。 液相色谱一质谱联用( l c - m s ) 。对于高极性、热不稳定性、难挥发的大分子 有机化合物，使用c c - m s 有困难，而液相色谱的应用不受沸点的限制，并能对热 稳定性差的试样进行分离、分析。然而液相色谱的定性能力更弱，因此液相色谱 与质谱的联用，其意义是显而易见的。液相色谱质谱联用对分析技术和仪器的要 求高，但它是一种很有利用价值的高效率、高可靠性分析技术。 ( 6 ) 直接光谱分析技术 近红外衰减全反射和表面增强拉曼光谱，使光谱分析的灵敏度提高1 0 2 一- 1 0 7 倍。这些快速、直接的光谱技术，只需要极少量的样品，具有很大的应用潜 力，其灵敏度几乎达到一个分子或原子的水平。目前，这些灵敏度极高的光谱技 术尚需要进一步研究开发才能进入广泛应用阶段h 。 ( 7 ) 毛细管区带电泳( c z e ) 毛细管电泳( c e ) 起源于1 9 6 7 年h e j e r t e n 发表的博士论文。c e 具有高分离 性能、分析速度快、运行成本低、应用范围广、低超微量进样和几乎没有废液等 优点。它非常适合用于那些难以用传统的高效液相色谱分离的离子化样品的分离 与分析h 羽。在农药残留分析中应用较多的主要有毛细管区带电泳( c z e ) 和胶束电 动毛细管色谱( m e c c ) ，毛细管电泳仪常用的检测器是紫外检测器。g r o r c a 等1 9 9 2 年报导用毛细管电泳一离子喷射m s ，测定磺酰脲类除草剂n 羽。黄宝美等m 1 建立 了一种测定青菜中有机磷农药敌百虫的方法。费新平等h 鲫采用高效毛细管电泳一 安培检测法对农药甲基对疏磷、对硫磷、西维因和速灭威水解产物酚类进行了测 定研究。 1 0 用的农药残留分析技术，世 界粮农组织( f a o ) 已向许多国家推荐此项技术，美国化学会将免疫分析与气相色 谱、液相色谱共同列为农药残留分析的支柱技术。免疫分析法具有操作简单、快 速、灵敏度高、特异性强、检测费用低等优点，是初筛测定致癌物和一些剧毒农 药的好方法，其灵敏度与常规的仪器分析一致，且适合现场筛选。但它的开发过 程需要投入较多资金、较长时间、抗体制备难度较大、具有简单、快速、灵敏度 高、特异性强( 对某一个或某一类化合物) 、廉价、样品所需量少等优点啪1 。有些 发达国家如美国、德国已开发出商品检测试剂盒应用于食品、蔬菜和环境中的农 药残留分析。 ( 9 ) 生物传感器法 生物传感器是指由一种生物敏感部件一传感器，对特定种类化学物质或生物 活性物质具有选择性和可参加反应的分析装置。生物传感器相对于酶免疫吸附测 定法的优点是简单、快速且减少了样品的前处理。按生物功能区分生物传感器， 包括酶传感器、组织传感器和微生物传感器等n 7 1 。朱铃等h 砌用尼龙网共价键合法 固定胆碱氧化酶，与氧电极偶台制成传感器。并采用将乙酰胆碱酯酶溶于溶液中 的双酶体系测定氨基甲酸酯类农药。a l b a r e d a - s i r v e n t 等h 刚用戊二醛交联法将 乙酰胆碱酯酶固定在铜丝碳糊电极表面。所构成的传感器可检测l o - l o m o l l 的 对氧磷和1 0 ll m o l l 的克百威，检测加标的自来水和果汁，回收率接近1 0 0 ， 可用于直接测定这两类样品中两种农药的残留。n u n e s 等嘞3 用取自果蝇突变型、 野生型和电鳗的乙酰胆碱酯酶制作生物传感器，对甲胺磷的最低检测浓度分别为 1 4l ag l 、4 8i lg l 和5 3l ig l 。 ( 1 0 ) 活体检测法 活体检测法是使用活的生物直接测定。如农药与细菌作用后可影响细菌的发 光程度，通过细菌发光情况，则可测出农药残留量。但该法只对少数药剂有反应， 无法辨别残留农药的种类，准确性较低。使用家蝇检测蔬菜中的农药残留，过程 简单，无需复杂仪器，农户便可自行检测，缺点是检测时间较长，仅适用于田间 未采收的蔬菜晦。 内蒙古大学硕士学位论文 1 3 3 蔬菜农药残留快速检测技术 常规检测分析方法依据单一农药的理化性质设计分析方法，不同的农药品种 需要相应的仪器配置和检测方法。准确度、灵敏度很高，可准确定性、定量，能 作为普遍认可的仲裁检测手段，但仪器昂贵、配置复杂，检测维护成本高，检测 程序繁琐、样品需要提取、净化、浓缩等前处理，且测定品种不同，所需的提取、 净化手段不同。检测过程时间长，从数小时到数天。不适应短时间大批处理易变 质的新鲜蔬菜等样品。 胆碱酯酶抑制法根据昆虫毒理学原理，有机磷和氨基甲酸酯类农药能抑制昆 虫神经中枢和周围神经系统中乙酰胆碱酶的活性，造成神经传导介质乙酰胆碱的 积累，影响正常传导，使昆虫中毒致死。将从昆虫或其它动物性敏感性酶源中提 取制备的胆碱酯酶( 乙酰胆碱酯酶或丁酰胆碱酯酶等) 作为检测试剂，用在对农 药残留的检测中。如果蔬菜的提取液中不含有机磷或氨基甲酸酯类农药或残留量 较低，酶的活性就不被抑制，试验中加入的基质就被酶水解或部分水解，水解产 物与加入的显色剂反应产生颜色；反之，如果蔬菜的提取液中含有一定量的有机 磷和氨基酸甲酸酯类农药，酶的活性就被抑制，试验中加入的基质就不能被酶水 解或极少部分水解，从而不显色或颜色变化很小。这样根