（环境工程专业论文）氟虫腈在水稻上的残留动态及降解菌的筛选.pdf

中文摘要 本文改进了稻米、小麦、玉米等谷物及水稻秸秆和土壤中氟虫腈残留量检测方法， 研究了8 0 氟虫腈水分散粒剂在水稻和土壤中的残留消解动态及最终残留量；同时从 农药厂污泥中分离出一株可降解氟虫腈的细菌。主要研究结果如下： 1 样品中氟虫腈残留采用乙腈为提取溶剂、超声波振荡提取，谷物及秸秆提取液经 柱层析净化，采用气相色谱电子俘获检测器检测。在0 0 1 - 0 5 m g k g 的添加浓度 范围内，氟虫腈的平均回收率在8 0 6 0 - 9 9 6 6 之间，相对标准偏差低于9 ，最 小检测浓度为0 0 1 m g k g 。方法的灵敏度与精密度符合农药残留分析要求。 2 8 0 氟虫腈水分散粒剂在水稻植株中的消解符合一级动力学模型，安徽合肥地区水 稻植株中氟虫腈消解较慢，半衰期约为1 0 0 d ，在湖南长沙地区的消解则较快， 半衰期约为4 6 d 。8 0 氟虫腈水分散粒剂按2 倍推荐最高剂量( 相当于7 2 9a i h m 2 ) 喷洒施药，在土壤中残留量经过由低到高，再由高到低的过程，其中在第7 天残 留量达到最高，4 5 d 后土壤中氟虫腈的残留量在0 2 m g k g 左右。 3 8 0 氟虫腈水分散粒剂按3 6 9 ( a i ) h m z 和7 2 9 ( a i ) h m z 分别喷施1 次和2 次( 喷洒 间隔7 d ) ，距最后一次施药2 1 d 后，氟虫腈在两地土壤、水稻植株、稻米和稻壳 中最终残留量分别为1 1 4 - 6 8 5 m g k g 、0 0 3 - 0 3 2 m g k g 、0 0 1 - 0 1 l m g k g 和 0 0 7 - 1 4 2 m g k g 。 4 从农药厂污泥中筛选出一株对氟虫腈降解能力较强和生长较快的菌株。氟虫腈浓 度为5 0 m g l 时，培养5 天的降解率达到8 1 ，半衰期最短为2 4 d ，降解速率为 0 3 5 4 8 d ，相对于空白对照中氟虫腈消解速率的1 9 0 倍。 5 筛选得到的菌株在3 0 、p h7 o 和1 ( w 、，) 的n a c i 条件下生长，镜检呈现直 杆状，两端钝圆，菌落不透明，略有粉红色，革兰氏染色为阴性。初步鉴定为沙 雷氏菌属。 关键词：氟虫腈；水稻；残留动态；降解菌 a b s t r a c t i nt h i ss t u d y , am e t h o dw a sd e v e l o p e dt oa n a l y s i sr e s i d u eo ff i p r o n i li nc e r e a la n ds o i l t h e d e g r a d a t i o na n df i n a lr e s i d u e so ff i p r o n i li nr i c ea n ds o i lw e r es t u d i e dt h r o u g hf i e l d e x p e r i m e n t si na n h u ia n dh u n a nw i md i f f e r e n td o s a g e sa n ds p r a y i n gm e t h o d s m s i n g e n r i c h m e n tm e d i u ma n di n o r g a n i cs a l tm e d i u m ，af i p r o n i ld e g r a d i n gs t r a i nw a si s o l a t e d f r o ms l u d g ea n di d e n t i f i e d 船a c t i n o m y c e s t h em a i nr e s u l t so ft h i sp a p e rw e r es h o w na s f o l l o w s ： 1 am e t h o dw a sd e v e l o p e dt oa n a l y s i sr e s i d u eo ff i p r o n i li nc e r e a la n ds o i l a f t e r a c e t o n i t r i l ew a sa d d e d ，t h es a m p l e sw e r es o n i c a t e di na ni t l t r a s o n i cw a t e rb a t ha n dt h e n c e n t r i f u g e d ，f i l t e r e d ，a n dc l e a n e du pb yac o l u m nc o n t a i n i n gn e u t r a la l u m i n aa n da c t i v e c a r b o n ，s u c c e s s i v ee l u t e db ye t h y la c e t a t e n - h e x a n e ( 3 ：5 ，v m t h ep e s t i c i d er e s i d u e s w e r ed e t e r m i n e db yg a sc h r o m a t o g r a p h yw i t he l e c t r o n c a p t u r ed e t e c t i o n r e c o v e r i e sa t s p i k e dc o n c e n t r a t i o n sb e t w e e no 0 1t o0 5 m g k gw e r e8 0 6 0 9 9 6 6 w i t hr s d sl e s s t h a n9 t h el i m i to fd e t e c t i o nw a so 0 1 m g k g t h es e n s i t i v i t ya n da c c u r a c yo ft h e p r o p o s e dm e t h o dw e r ef i tf o ra n a l y s i so fp e s t i c i d er e s i d u ei nc e r e a la n ds o i l 2 t h ed e g r a d a t i o no ff i p r o n i li np l a n tw a sf i tf o rf i r s t - o r d e rk i n e t i cm o d e l ，t h a ti nh e f e i w a ss l o w e r ( t h eh a l f - l i v e sw e r e10d a y s ) t h a ni nh u n a n ( t h eh a l f - l i v e sw e r e4 6d a y s ) a f t e r s p r a y i n gf i p r o n i l8 0 w g a tr e c o m m e n d e dd o u b l ed o s a g e ( e q u i v a l e n tt o7 2ga i h m 2 ) ，t h e r e s i d u ei ns o i lw a si n c r e a s i n gu n t i l7 也d a y , a n dt h e nd e c r e a s e d t h ef i n a lr e s i d u ei n s o i l w a sa b o u t0 2 m g k ga f t e r4 5d a y s 3 f i p r o n i l8 0 w gw a ss p r a y e di n t ot h er i c ef i e l do n c ea n dt w i c ea t3 6g a i h m 2a n d 7 2ga i h m 。t h em a x i m u mr e s i d u el e v e l so ff i p r o n i li ns o i l ，s t r a w , r i c ea n db r a nw e r e 1 1 4 _ 6 8 5 m g k g ，0 0 3 _ 0 3 2 m g k g ，0 0 1 _ 0 1l m g k ga n d0 0 7 1 4 2 m g k gt w e n t y o n e d a y sl a t e r 4 as t r a i nw h i c hc a nd e g r a d e 邱r o n i la n dg r o wr a p i d l yw a si s o l a t e da n ds e l e c t e df r o m t h es o i lo fp e s t i c i d ef a c t o r y t h ed e g r a d a t i o nr a t ef o r5 0 m g lf i p r o n i lc a nr e a c h81 i n5 d a y s c o m p a r e dt ot h eu n s p i k e do n e ，t h er a t ee n h a n c e d1 9t i m e s 5 t h es t r a i nl i v e da tt h ec o n d i t i o no f 3 0 p h7 0a n dn a c lo f1 ( 州) i ti ss t r a i g h t r o d s h a p e dw h i c hi sr o u n da tb o t hs i d e s t h ec o l o n yi so p a q u ew i t ht h ec o l o ro fp i n k i t s h o w e dn e g a t i v eb yg r a ms t a i n i tw a s p r e l i m i n a r i l yi d e n t i f i e da ss m a r c e s c e n s k e yw o r d s ：f i p r o n i l ；r i c e ；r e s i d u a ld y n a m i c s ；d e g r a d i n gb a c t e r i a i i 插图和附表清单 表l8 0 氟虫腈水分散粒剂田间实验表9 图l 氟虫腈标准曲线1 4 图2 氟虫腈标样色谱图1 4 表2 氟虫腈在谷类作物中的添加回收结果1 5 图3 稻米空白( a ) 、稻米中添加氟虫腈( b ) 的色谱图1 5 图4 小麦空白( a ) 、小麦中添加氟虫腈( b ) 的色谱图1 6 图5 玉米空白( a ) 、玉米中添加氟虫腈( b ) 的色谱图1 6 图6 稻壳空白( a ) 、稻壳中添加氟虫腈( b ) 的色谱图1 6 表3 氟虫腈在秸秆和土壤中的添加回收率1 7 图7 秸秆空白( a ) 、秸秆中添加氟虫腈( b ) 的色谱图1 7 图8 土壤空白( a ) 、土壤添加氟虫腈( b ) 的色谱图1 8 图9 发酵液空白( a ) 、发酵液添加氟虫腈( b ) 的色谱图1 8 表4 氟虫腈在水稻中消解残留量1 9 图1 0 植株中氟虫腈的消解动态1 9 表5 氟虫腈在土壤中消解残留量2 0 图1 1 土壤中氟虫腈的消解动态2 0 表6 氟虫腈在土壤中最终残留量2 1 表7 氟虫腈在水稻茎秆中最终残留量2 1 表8 氟虫腈在水稻籽粒中最终残留量2 2 表9 氟虫腈在稻壳中最终残留量2 2 图1 2 不同培养基中氟虫腈的残留率2 3 表1 0 发酵液中氟虫腈的消解动态2 3 v i 英文缩略语 n g l a g m g k g m l l m i n h d i l l l n 锄 v g c r s d s e c d 所5 0 l d 5 0 术语与略语表 英文全称 n a n o g r a m m i c r o g r a m m i l i g r a m k i l o g r a m m i l i l i t r e l i t r e m i n u t e h o u r d a y m i l l i m e t e r c e n t i m e t e r v o l u m e g a sc h r o m a t o g r a p h y r e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n s e l e c t r o n - c a p t u r ed e t e c t i o n h a l f1 i f e m e d i a n1 e t h a ld o s e v l l 中文 纳克 微克 毫克 千克 毫升 升 分钟 小时 天 毫米 厘米 体积 气相色谱 相对标准偏差 电子俘获检测器 半衰期 半致死剂量 独创性声明 本人声明所呈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。据我所知，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，也不包含为获得安徽 农业大学或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：丝鱼 签字日期：铆夕年舌月夕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文件， 允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽农业大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 。 学位论文作者签名：拯刍 签字醐：唧郸月夕日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通信地址：一 指导教师 签字日期 电话： 邮编： 文献综述 1 氟虫腈性质及其应用 1 1 理化性质 氟虫腈英文通用名为f i p r o n i l ，商品名为r e g e n t ，锐劲特； 化学名称为：5 氨基- 1 - ( 2 ，6 - - - - - 氯一4 a 一三氟甲基苯基) 一4 一三氟甲基亚磺酰基吡唑 - 3 - 腈 分子式：c , 4 h 。c 1 ：f 6 n 。o s ，相对分子量：4 3 7 2 化学结构式： 氟虫腈纯品为白色固体，熔点2 0 0 - 2 0 1 ，密度1 4 7 7 - i 6 2 6 ( 2 0 ) ，蒸气压 3 7 1 0 。7 p a ( 2 0 ) ，分配系数( 2 5 ) l o g k o , = 4 0 。2 0 情况下，水中溶解度分别为 1 9 m g l ( 蒸馏水) ，1 9 m g l ( p h = 5 ) ，2 4 m g l ( p h = 9 ) ；其它溶剂中溶解度分别为丙 酮中5 4 5 9 9 l ，二氯甲烷中2 2 3 9 l ，正己烷中0 0 2 8 9 l 。在p h = 5 - 7 的水中稳定， 在p h = 9 时缓慢水解，d ，5 0 约为2 8 d ，在太阳光照下缓慢降解，但在水溶液中经光照 可快速分解。氟虫腈在空气中的亨利系数和蒸气压都很低，在空气中难以挥发。 1 2 毒性作用 据中国农药毒性分级标准，氟虫腈属中等毒杀虫剂。原药大鼠急性经口 l d 9 7 m g k g ，急性经皮l d 印 2 0 0 0 m g k g ，兔子急性经皮l d 3 5 4 m g k g ，大鼠急性吸入 l d 0 6 8 2 m g l 。每人每日最大允许摄入量( a d i ) 0 0 0 0 2 5 m g k g d ，对皮肤和眼睛没 有刺激性，无致畸、致癌和引起突变的作用。 急性毒性：虹鳟鱼9 6 小时l c 为0 2 4 8 m g k g ，大鳍鳞鳃太阳鱼9 6 小时l c 舯为 0 0 8 5 m g k g ，鲤鱼l c 加为0 0 3 m g k g ，虾类9 6 小时l c 为0 0 0 0 1 4 0 m g k g ，水蚤4 8 小时l 如为0 1 9 m g k g ，绿藻7 2 小时l d 为0 0 6 8 m g k g ，野鸭经口l d 为2 0 0 0 m g k g ， 鸽子l 如为2 0 0 0 m g k g ，鹌鹑l d 。为1 1 3 m g k g ，野鸡l 如为3 1 m g k g 。 慢性毒性：无脊椎动物水蚤生命周期内无可观察效应浓度( n o e c ) 为 0 0 0 9 8 m g k g ，野鸭的生殖n o e c 为1 0 0 0 m g k g ，鹌鹑的生殖n o e c 为l o m g k g ，鱼早 期n o e c 为0 0 0 6 6 m g k g ，鱼早期最低可见效应浓度( l o e c ) 为0 0 1 5 m g k g 。 ( m s e p a ，1 9 9 6 ) 中毒解救：对动物的中毒试验发现，氟虫腈中毒的典型症状表现为神经系统的超 兴奋，多动、亢奋、颤抖，更为严重时出现昏迷、抽搐。如误食需催吐，并立即就医。 至今尚未发现有专门的解毒剂，苯巴比妥类药物可缓解其中毒症状。 1 一氟虫腈的应用 氟虫腈是法国罗纳普朗克公司于1 9 8 7 年开发研制的新型农药，1 9 9 6 年在美国正式 登记注册。它是一种苯基吡唑类广谱性杀虫剂，可用于防治水稻、蔬菜、果树、棉花 及玉米等多种作物害虫n 1 ，目前我国已在水稻上大面积推广使用。该药剂结构新颖， 作用方式独特，对害虫以胃毒作用为主，兼有一定的触杀和内吸作用，可与昆虫神经 中枢细胞膜上的y 一氨基丁酸受体结合，阻塞神经传导的氯离子通道而干扰昆虫中枢 神经系统，因此对蚜虫、叶蝉、飞虱、鳞翅目幼虫、蝇类和鞘翅目等重要害虫有很高 的杀虫活性。该药剂具有高效、广谱、残效期长，对人畜低毒，对作物无药害，但对 水生生物毒性较高等特点，可施于土壤，也可叶面喷洒雎1 。 1 4 氟虫腈的环境影响 1 4 1 氟虫腈对靶标生物的影响 牛洪涛等研究表明氟虫腈对小菜蛾具有较高的触杀毒力，4 8 hl d 为0 4 5i i 头 用6 4 m g l 氟虫腈药液浸渍对小菜蛾卵的孵化抑制率为4 6 2 4 ，且初孵幼虫存活率明 显降低：氟虫腈对小菜蛾1 2 龄幼虫的毒力较高，3 龄以后随虫龄增大，敏感性降低1 。 氟虫腈对三化暝的内吸杀虫活性、杀卵活性、持效期和对褐飞虱的杀虫活性以及对水 稻主要害虫的田间防治试验结果表明：( 1 ) 氟虫腈由水稻根和茎叶内吸传导对三化暝 的杀虫活性高，根和茎叶的内吸对初孵蚁暝的l c 值分别为2 9 1 2 和1 3 0 7 m g l ；( 2 ) 持效期长，5 0 m g l 氟虫腈药后l o d 和1 5 d 对接三化暝初孵蚁暝的防效仍达9 2 1 和8 7 2 ；( 3 ) 对三化暝的杀卵效果较差，l o o m g l 的杀卵效果仅为3 0 3 ；( 4 ) 对褐飞虱 的综合活性高，对3 龄若虫的l c 值为1 0 5 2 m g l ；( 5 ) 在江苏高淳、丹阳等地的田间 试验表明，5 氟虫腈悬浮剂0 3 、0 4 5 、0 7 5 l h m 2 可分别有效控制白背飞虱、三化 暝枯心、稻纵卷叶瞑、三化暝白穗和褐飞虱h 1 。 1 4 2 氟虫腈对非靶标生物的影响 氟虫腈是我国稻桑混栽地区水稻上普遍使用的杀虫剂。朱金文等采用毒叶法、口 器注入法与药膜法测定了不同条件下氟虫腈对家蚕的急性毒性。氟虫腈对2 龄、3 龄、 4 龄、5 龄家蚕的摄入l c 。值( 4 8 h ) 分别为4 8 9 、6 4 6 、9 4 7 、1 1 5 9m g l 。研究表 明，胃毒是氟虫腈对家蚕的主要作用方式，氟虫腈在桑园附近水稻上使用对家蚕有较 大风险瞄1 。同时氟虫腈对以狼蛛为代表的稻田蜘蛛杀伤力大，但对暝卵内赤眼蜂幼期 较安全h 1 。氟虫腈对蜜蜂高毒，l d 印4 1 7 1 0 p g 只1 。由于氟虫腈对蜜蜂很水生生 物毒性很大，对环境不友好，这是氟虫腈的致命缺点。2 0 0 9 年7 月1 日起，农 业部发出通知除卫生用、部分旱田种子包衣剂外，在我国境内停止销售和使用 用于其他方面的含氟虫腈成分的农药制剂日3 。 1 4 3 氟虫腈在环境中的迁移与降解 2 氟虫腈的k o c = 8 0 3 ，根据美国环境保护局( e p a ) 的研究表明氟虫腈在土壤中的 迁移性较弱，其对地下水的污染威胁不大。氟虫腈在土壤表面的降解途径是光降解和 程度较弱的微生物降解，在土壤深层主要依靠微生物进行缓慢降解。b o b e ( 1 9 9 7 ) 通 过研究氟虫腈在多种土壤中的吸附作用时发现，氟虫腈在土壤中的吸附作用与土壤中 有机碳含量有关陋1 ，b u r r ( 1 9 9 7 ) 对氟虫腈的一种主要代谢物在四种土壤中的降解和 吸附研究表明，氟虫腈的硫代谢物在土壤中的迁移率很低，且不可向土壤深层移动旧1 。 氟虫腈在无植被的土壤田间降解半衰期为3 3 - - 7 5 d ，在有植被的土壤田间降解半衰 期为1 2 1 5 d ，在有氧条件下，土壤中的有机物质可以加速氟虫腈的降解n 驯。b o b e ( 1 9 9 7 ) 在尼日尔的尼亚美地区研究了氟虫腈在田间的消解动态，结果表明氟虫腈在 大田条件下降解十分迅速，土壤处理后3 d ，经检测氟虫腈残留量仅为施用量的2 5 脚。 朱国念( 2 0 0 0 ) 研究了稻田生态系统中氟虫腈的消解状态，结果表明氟虫腈在稻田土 壤中1 4 d 后降解率为8 6 ，2 5 d 后几乎全部降解，半衰期为8 6 d n 。周培( 2 0 0 1 ) 在河 北、浙江两地同时进行了稻田生态系统中氟虫腈消解动态试验，结果表明稻田水和植 株中半衰期为3 4 d ，土壤中半衰期为1 5 d n 剀。陆贻通( 2 0 0 1 ) 则研究了氟虫腈在菜地 生态系统中的降解，结果在青菜中半衰期为2 5 8 d ，菜地土壤中为7 8 8 d n 引。 朱国念( 2 0 0 0 ) 在模拟稻田系统中对氟虫腈的降解产物也做了研究，结果显示 r p a 2 0 0 7 6 6 ( 酰胺产物) 和m b 4 6 1 3 6 ( 氧化产物) 是土壤中的主要降解产物，同时伴 有光解和还原反应，由于土壤微生物的存在，可以认为氟虫腈在土壤中的降解为生物 和非生物因素共同作用的结果n 。其在土壤中降解可表示为： 窖 t m e - 辱s , e 划 a 审 万一土。 a 桫 芦 未j a i 酬晰 i 一睇璐鼎 a 移。 a 3 甜 葛 融ol割、一1)j螺弦皇 一 势苫 一 妒它一 妒羔 2 氟虫腈在作物中的消解动态研究进展 2 1 氟虫腈残留分析方法研究 对于氟虫腈在农产品中的残留分析，国内外已有不少报道。何艺兵( 2 0 0 0 ) 报道 的氟虫腈在甘蓝中的残留分析方法，采用乙腈提取，经液液分配萃取、中性氧化铝层 析柱净化，用乙酸乙酯石油醚( 1 5 2 5 ，v v ) 淋洗层析柱，收集淋洗液，用乙酸乙 酯定容，供气相色谱检测n4 l 。吴风燕等( 2 0 0 6 ) 对氟虫腈在甘蓝中的残留动态进行了 研究，采用的丙酮提取样品，在0 0 0 1 , - - 0 0 5 m g k g 的添加浓度范围内，氟虫腈的平均 回收率在8 5 6 - 4 0 8 7 之间，变异系数低于9 n5 1 。操海群等报道了应用中性氧化铝层 析净化法与气相色谱分析法检测番茄、辣椒和白菜中的氟虫腈残留口6 。1 7 1 。颜春荣等利 用酶联免疫测定技术( e l i s a ) 检测氟虫腈在青菜中的降解规律n 8 刊。 氟虫腈在农田土壤中的残留分析方法相对简单，一般无需经过层析净化。周贻通 ( 2 0 0 1 ) 报道了稻土中锐劲特残留分析方法，土壤风干后加丙酮水( 6 5 3 5 ，v v ) 浸泡过夜，二氯甲烷萃取两次，浓缩近干后乙酸乙酯定容，气相色谱分析检测啪1 。朱 国念等将土样过筛后丙酮提取，乙醚萃取，过活性炭层析柱净化，经苯乙腈淋洗后 乙酸乙酯定容供测。在0 0 1 1 0 0 m g k g 的添加浓度范围内，氟虫腈的平均回收率在 8 7 4 8 - - 9 7 1 5 之间，变异系数在1 4 8 8 6 7 之间n 1 | 。 2 2 氟虫腈在农作物中的消解动态 李培征等( 2 0 0 5 ) 研究了锐劲特在甘蓝中的残留动态，结果表明锐劲特在甘蓝中 的半衰期为2 7 5 2 8 7 d ，施药两周后残留量降至0 0 4 m g k g 以下，降解率大于9 5 ，低 于美国允许锐劲特在蔬菜上的最高残留量，由此确定锐劲特在甘蓝上的安全间隔期为 1 4 d 左右啪3 。王莉等( 2 0 0 4 ) 对氟虫腈在水稻上的安全使用进行了研究，结果表明氟 虫腈在水稻植株中的消解符合一级动力学方程，半衰期为3 0 9 d ，施药2 5 d 后氟虫腈残 留量为0 0 6 6 m g k g ，消解率达n 9 9 5 晗。吴加伦等( 2 0 0 7 ) 报道了氟虫腈在中药材 薏苡仁中的残留分析方法3 。据研究报道在水稻上使用推荐剂量和两倍推荐剂量的氟 虫腈拌种，收获后糙米、稻壳中的最终残留量均未超过0 0 1 m g k g n “1 2 ，2 。吴加伦等研 究表明，若以0 0 1 m g k g 作为氟虫腈在薏苡仁上的最大允许残留限量，则在薏苡仁收 获前1 4 d ( 浙江泰顺) 或7 d ( 浙江缙云) 按3 0 9 h m 2 ( 有效剂量) 施药，在收获前3 0 d ( 浙江 泰顺) 或2 1 d ( 浙江缙云) 按4 5 9 h m 2 剂量施药，收获时其最终残留量均低于0 0 1 m g k g 。 郭敏等( 2 0 0 8 ) 研究了氟虫腈在东北黑土、江西红壤和太湖水稻土中的降解特性。 结果表明，氟虫腈在土壤中降解较慢，其在好气条件下的东北黑土、江西红壤和太湖水 稻土中的降解半衰期分别为1 6 5 d 、2 6 7 d 和4 2 d ，在渍水条件下的三种土壤中的降解半 衰期分别为3 1 d 、1 7 3 d 和3 2 d 。氟虫腈在p h 偏中性的太湖水稻土中降解最快乜引。吴风 燕等在济南、昆明两地种植的甘蓝中，两地的土壤中氟虫腈的半衰期存在显著性差异 4 ( 半衰期分别为i 6 0 d 和4 9 6 d ) u 别。 2 3 氟虫腈在生物体中的代谢 氟虫腈进入粮食、蔬菜、水果、鱼、虾、肉、蛋、奶中，造成食物污染，危害人的 健康。一般农药在人体内代谢速度很慢，累积时间长。氟虫腈在人体内残留主要集中 在脂肪中。在植物体内，氟虫腈经光解后生成脱亚磺酰基产物，此物有较高的神经毒 性，可以阻止昆虫y 一氨基丁酸控制的氯化物代谢，但哺乳动物不存在y 一氨基丁酸受 体，因此氟虫腈对昆虫毒性较大，对哺乳动物毒性较小，具有很强的选择性阻3 。 3 氟虫腈的微生物降解研究 3 1 氟虫腈的微生物降解性 对氟虫腈的微生物降解研究表明，氟虫腈被分离的或混合的微生物代谢时，可以 发生初步的和最终的生物降解。许多试验也证实了环境中的氟虫腈，最初能抵抗微生 物袭击，难以被微生物降解。而当环境条件发生变化时，某些微生物增强了对环境变 化的适应能力，包括自发地产生突变菌株和形成新的诱导酶体系，微生物便可利用氟 虫腈代谢。土壤、河水或污泥中存在大量可有效降解氟虫腈的微生物。在微生物对化 合物的分解过程中，化合物在水中的溶解性是限制因子之一，决定其分解速度的快慢。 因为氟虫腈在水中的低溶解性，使微生物很难接近，溶解性越低，微生物分解的时间 也越长。研究资料表明，对氟虫腈可能有降解作用的微生物包含细菌、真菌、放线菌。 在经过灭菌的粘土中，氟虫腈降解缓慢，半衰期为3 2 3 3 d ，在未灭菌的粘土中的半衰 期为8 9 d ，3 0 d 后降解率达到9 0 。氟虫腈降解速率与温度有关，在3 5 的条件下比 2 5 c 时降解速率快啪1 。目前国内外对于农药降解菌的研究较多睁矧，但是，关于氟虫 腈降解菌株的筛选和鉴定等相关研究较少，有待于我们进一步研究。 3 2 氟虫腈的生物降解途径 s a m s o n o v ( 2 0 0 6 ) 研究表明，氟虫腈苯环上的h 可以被还原生成h 2 0 ，降解途径 为：r h + o h r + h 2 0 ；r + 0 2 r o o ；r o o + o h - - r o h + 0 2 ；r + o h r o h ( r h 为氟虫腈，r o h 为降解产物) 啪1 。s c h l e n k ( 2 0 0 1 ) 在研究氟虫腈的降解过程中， 利用h p l c 和二极管阵列( 紫外一可见分光光度检测器) ，将光谱图与相类似的怀疑中 间产物对照，并参照h p l c 滞留时间来鉴定产物化学结构，其中氟虫腈的s o c f 3 和c n 易发生反应生成r s 0 2 c f 3 、r s c f 3 和r c f 3 嚣l ，降解途径可表示为： 脚赶： i 一一一 i 砌f o n e ，3 6 姒舶e ：妇l f i n y l ，1 5 _ i j 刖吾 中国是一个农业大国，农业的可持续发展关系到国家经济建设和社会稳定的全 局。农作物病、虫、草害是农业生产的重要生物灾害，在中国有害生物不仅种类繁多， 分布广泛，而且成灾条件复杂，发生频繁，如不进行防治，每年将损失粮食1 5 左右、 棉花2 0 2 5 ，蔬果2 5 以上，直接影响到农业的持续稳定发展和农村经济的增长。 但由于我国的农药品种、剂型不合理，使用技术相对落后，农药污染已威胁到环 境安全及人身健康。因此探讨农药在生态环境中的运动行为，提高农药有效利用率， 是控制农药污染的根本途径。农业环境包括土、作物和生物等环境要素，不同要素之 间又经常发生能量和物质的转化，农药直接用于农作物、林场、牧场、土壤、水源等， 故农药势必进入环境要素中，并且通过扩散、吸附、运转、吸收、降解、富集等过程 进行多方式、多轨迹的移动与循环，因此建立农药污染环境质量预警体系是避免污染 造成重大事故的重要手段啪，。 氟虫腈，商品名锐劲特，是安万特公司开发的苯基吡唑类新型杀虫剂，具有高效、 广谱、长效、低毒等优良特性，应用前景广阔；但氟虫腈对一些环境生物( 蜜蜂、虾 蟹类等) 毒性很高。19 9 9 年浙江嘉兴市平湖地区一些稻田使用氟虫睛后曾导致河水污 染，引发虾蟹死亡的事故，为此全国农药登记评审委员会委托国家环保总局南京环科 所就氟虫腈农药对甲壳类水生生物的危害影响进行了系统研究。结果表明氟虫睛使用 后遇暴雨，导致含农药的田水进入河塘，形成了面源污染，致使水生生物中毒死亡口7 。 目前，氟虫腈农药在中国已广泛应用，成为高毒农药的替代品种，在某些地区该 药还被列为绿色农产品生产的推荐用药，但鉴于其对水生生物的高风险性，且残效期 长，在河网密布的江南水乡地区研究其环境行为对评价该农药的使用前景、使用寿命 具有重要的理论意义，对氟虫睛的科学使用具有现实指导意义。 国内外对农药在农产品、土壤和水中的残留分析方法以及农药消解动态已有很多 研究。美国环保局( e p a ) 早在1 9 9 5 年颁布了氟虫腈在谷物中的最高残留限量( m r i ， 值) ，其中植物性食品中最低的是稻米，m r l 值为0 0 4 m g k g 。日本制定的氟虫腈在 蔬菜、水果及谷物中的m r l 值，最低的为大米、马铃薯、甜菜、甘蔗、香蕉和油菜 籽，i 均为0 0 1 m g k g ，在甘蓝中的m r l 值为0 0 5 m g k g 。目前，中国尚无氟虫腈在 谷类产品中的限量标准，国内对氟虫腈的研究还较少，尤其缺乏对氟虫腈的环境生物 修复方面的研究。 本文以氟虫腈为对象，研究其在水稻、小麦、玉米等谷物中残留分析方法，评价 8 0 氟虫腈水分散粒剂在水稻田环境中的消解动态和最终残留量，为氟虫腈的合理使 用提供依据；筛选氟虫腈高效降解菌并进行分离、鉴定，为氟虫腈污染修复奠定基础。 6 材料与方法 1 试剂与材料 1 1 农药与试剂 氟虫腈标准品：纯度9 6 9 ，中国国家农药质检中心 8 0 氟虫腈水分散粒剂：安徽农业大学农药研究所提供 乙腈：a r ，广东汕头西陇化工有限公司 丙酮：a r ，广东汕头西陇化工有限公司 甲醛：a r ，广东汕头西陇化工有限公司 乙酸乙酯：a r ，广东汕头西陇化工有限公司 石油醚：a r ，广东汕头西陇化工有限公司 正己烷：a r ，广东汕头西陇化工有限公司 无水硫酸钠：a r ，广东汕头西陇化工有限公司( 马弗炉6 5 0 c 烘烤4 h 后于干燥器中 保存备用) 中性氧化铝：a r ，广东汕头西陇化工有限公司( 马弗炉5 5 0 c 烘烤4 h ，待冷却后加 5 水脱活备用) 活性炭：a r ，天津市光复精细化工研究所( 浓盐酸浸泡过夜，蒸馏水洗至中性备用) 浓盐酸：a r ，徐州试剂总厂 氯化钠：a r ，徐州试剂总厂 牛肉膏：a r ，天津市大茂化学试剂厂 蛋白胨：a r ，天津市大茂化学试剂厂 蔗糖：a r ，中国医药( 集团) 上海化学试剂公司 琼脂：a r 石狮市石狮有限公司 磷酸氢二钾：a r ，上海化学试剂公司 磷酸二氢钾：a r ，上海化学试剂公司 硫酸镁：a r ，广东汕头西陇化工厂 氢氧化钠：a r ，徐州试剂总厂 结晶紫：a r ，上海化学试剂公司 碘液：a r ，上海化学试剂公司 番红：a r ，上海化学试剂公司 单宁酸：a r ，上海化学试剂公司 氯化铁：a r ，上海化学试剂公司 硝酸银：a r ，上海化学试剂公司 7 1 2 供试材料 水稻，采集水稻稻谷，用脱壳机去除稻壳，稻壳、稻米分别用高速组织匀浆机粉碎， 备用。 玉米，将市场购买的玉米粒，用高速匀浆机绞碎，备用。 小麦，采集小麦籽粒，用脱壳机去除麸皮，麦粒用高速匀浆机粉碎，备用。 水稻秸秆，采集水稻秸秆，切成l c m 左右小段，用高速组织匀浆机绞碎，备用。 土壤，采集水稻田土壤样品，经阴干后粉碎，过4 0 目筛，备用。 2 仪器设备 气相色谱仪：s p 2 0 0 0 a 型，山东鲁南化工仪器厂 离心机：t d l 5 ，北京医用离心机厂 旋转蒸发仪：r e 5 2 ，上海青浦沪西仪器厂 氮吹仪：n e c a p t m112 ，o g a n o m a t i o na s s o c i a t e s ，j n e 超声波清洗机：s b 3 2 0 0 型，上海b r a n s o n 公司 脱壳机：s l s j l g 1 型，成都粮食储藏科学研究所 分光光度计：7 2 2 s 型，上海精密科学仪器有限公司 电子天平：f a l l 0 4 型，上海天平仪器厂 无菌操作台：s w - c j 1 1 3 ，苏净集团苏州空气技术有限公司 恒温振荡摇床：q h z 9 8 a ，太仓市华美生化仪器厂 恒温培养箱：d h p 9 0 8 2 ，上海一恒科技有限公司 电热恒温干燥箱：d h g 9 0 5 3 a ，扬州三发电子有限公司 医用灭菌锅：上海博迅实业有限公司医疗设备厂 实验中所用玻璃器皿在使用前用清洗剂彻底清洗，以免杂质干扰。冲洗过程为先 用水，后用丙酮，最后干燥，忌用塑料容器，勿用油脂润滑活塞，否则杂质会溶入溶 剂中。 3 田间试验方案 试验时间：2 0 0 7 0 7 2 0 0 8 0 8 试验地点：安徽省合肥市、湖南省长沙市 试验作物：水稻 田间试验设计：整个试验共6 个处理，每个处理重复3 次，共1 8 个小区，每小区面 积3 0 m 2 ，田间试验设计见表1 降矧。 表18 0 氟虫腈水分散粒剂田间实验表 t a b l e1f i e l de x p e r i m e n to ff i p r o n i l8 0 w g 3 1 最终残留量试验 在水稻采收期前2 l 天，分别按照3 6 9 ( a i ) h m 2 、7 2 9 ( a i ) h m 2 的剂量，将供试农 药8 0 氟虫腈水分散粒剂兑水，采用手动喷雾器均匀喷洒在水稻植株上，每隔7 d 喷 雾1 次，分别设置施药次数为1 次和2 次。施药区每小区面积3 0 m 2 ，每个处理三次重 复，同时设置不施药对照。 施药后间隔7 d 、1 4 d 、2 1 d 采集水稻植株、稻谷和土壤样品，测定氟虫腈的残留 量。采用五点法每小区采集不少于5 株水稻整个植株，样品量不少于2 k g ，切碎混匀 后四分法留样0 5 k g ；五点法每小区采集0 - - 1 5 c m 深不少于l k g 的土壤，混匀，四分 法缩分后留0 5 k g ；随机多点( 不少于1 2 点) 每小区采集籽粒2 k g ，粉碎过4 0 目筛， 四分法缩分后留0 5 k g ，上述处理后样品立即处理或一2 0 c 冰箱保存备用。1 4 d 采样时 同时采集对照区植株、籽粒和土壤，参照上述方法处理样品，各留样5 0 0 9 。 3 2 消解动态试验 在水稻二化螟卵孵化高峰期到低龄幼虫期( 或水稻分蘖盛期) ，按照推荐最高用量 的2 倍即7 2 9 ( a i ) h m 2 的用量，将供试农药兑水均匀喷雾在水稻试验田。施药区每小 区面积3 0 m 2 ，每个处理三次重复，同时设置不施药对照。施药后2 h 、1d 、3 d 、7 d 、 1 4 d 、2 1 d 、3 0 d 、4 5 d 以五点采样法采集水稻植株不少于2 k g ，切碎混匀后四分法留取 样0 5 k g 。样品立即处理或- 2 0 c 冰箱保存备用。 在试验水稻地旁选3 0 m 2 空田，按照推荐高用量的2 倍即7 2 9 ( a i ) h m 2 的用量手动 喷雾器喷雾，施药后2 h 、1 d 、3 d 、7 d 、1 4 d 、2 1 d 、3 0 d 、4 5 d 以五点法采集0 - 1 0 c m 深度的土壤，混匀后四分法留取样0 5 k g 。样品立即处理或一2 0 c 冰箱保存备用m 1 。 9 4 氟虫腈残留分析方法 4 1 农药标准溶液配制 4 1 1 贮备液配制 称一定量的氟虫腈标准品( 精确到0 1 m g ) ，用乙腈溶解并定容至l o m l ，配制浓 度为1 0 0 0l z g m l 的氟虫腈标准贮备溶液。阴暗处4 c 可保存六个月。 4 1 2 中间溶液配制 ， 用移液管从1 0 0 0l a g m l 贮备液中准确移取0 1 m l 置于l o m l 容量瓶中，用氮吹仪 吹干并用正己烷定容，得到1 0l j g m l 的中间液。溶液可在4 c 黑暗处保存一个月。 4 1 3 工作液配制 从1 0l _ i g m l 中间溶液中准确移取l m l 置于l o m l 容量瓶中，用正己烷定容，得到 1l a g m l 的工作液。再用正己烷将其逐级稀释到0 1u g m l 、0 0 1l a g m l 。这些溶液可 在4 黑暗处保存一个月。 4 2 标准曲线绘制 用正已烷将标准贮备液配制成浓度为0 5l a g m l 、0 3 l z g m l 、0 2l a g m l 、0 1u g m l 、 0 0 1l a g m l 的工作液，分别用气相色谱检测，以进样量为横坐标，峰高为纵坐标绘制 标准曲线。 4 3 添加农药 分别称取5 0 9 粉碎的谷物、秸秆或土壤样品，置于1 5 0 m l 具塞三角瓶中，添加一 定体积的氟虫腈工作标准溶液，混匀，静置平衡3 0 m i n 。设置三个添加浓度，分别为 0 o l m g k g 、0 1m g k g 、0 5 m g k g ，每个浓度重复3 次，以添加同体积溶剂的样品为 空白对照。 4 4 样品前处理 4 4 1 谷物与秸秆样品的提取 称取5 0 9 样品，置于1 5 0 m l 具塞三角瓶中，加入5 0 m l 乙腈浸泡4 h ，超声波振 荡提取15 m i n ，抽滤；滤渣以5 0 m l 乙腈重复提取一次，收集提取液。滤液经2 0 9 无 水硫酸钠过滤脱水，用l o m l 乙腈冲洗硫酸钠漏斗两次，收集滤液于浓缩瓶中，用旋 转蒸发仪于4 0 浓缩至近干，待净化。 4 4 2 谷物与秸秆样品提取液的净化 在水稻秸秆、水稻稻壳提取液中加入饱和氯化钠溶液5 0 m l ，剧烈振摇2 m i n ，静置 分层。上层乙腈相经无水硫酸钠过滤脱水，用l o m l 7 , 腈冲洗两次，收集滤液。4 0 c 浓 缩至近干，用5 m l 石油醚溶解残渣，待柱层析净化。 谷物提取液经浓缩后直接采用柱层析净化。 柱层析净化。在2 0 0xl o m mi d 玻璃层析柱内，依次加入2 c