（化学工程专业论文）新型农药甲硫嘧磺隆在小麦及土壤中的残留降解行为研究.pdf

摘要 甲硫嘧磺隆，实验代号：h n p c - - c 9 9 0 8 ，是湖南化工研究院对磺酰 脲类化合物进行结构修饰而得到的具有自主知识产权的新型除草 剂，具有杀草谱广，高效，毒性低，对作物和环境安全等优点。1 0 甲硫嘧磺隆可湿性粉剂是一种良好的小麦田除草剂，对作物安全 无药害。本论文采用高效液相色谱紫外检测器检测法建立了甲硫嘧磺 隆在小麦及土壤中的残留分析方法，并对它在小麦及土壤中的残留消 解动态和最终残留进行了初步研究。其试验内容及结果如下： 1 、本文报道了该化合物母体在小麦及土壤中的残留分析方法。 其色谱条件为：色谱仪：岛津l c i o a t ；色谱柱：2 5 0m m x4 6 脚( i d ) 不锈钢柱，内装k r o m a s i lc 。5 j 腰键合固定相；流动相：乙腈+ 0 5 冰乙酸= 6 0 + 4 0 ( v v ) ；流量：1 o r a l 彳m i r a 用于测定土壤和籽 粒样品：乙腈+ o 5 冰乙酸= 5 8 + 4 2 ( v v ) ；流量：1 o r a l r a i n ； 用于测定植株样品：柱温：3 5 ；检测波长：2 3 6 鼢进样体积：2 0f 厶保留时间：在上述操作条件下，土壤和籽粒中出峰时间约为8 5 r a i n ，植株中出峰时间约为9 5m y n ；定量方法：外标法；在上述选 定的色谱条件下，该方法的灵敏度、准确度、精密度均符合农药残留 技术测定要求。 2 、对1 0 甲硫嘧磺隆可湿性粉剂在小麦及土壤中的残留及残留消 解动态进行了研究，结果表明，甲硫嘧磺隆在小麦及土壤中的残留 消解动态符合一级动力学反应模式，其结果具有较高的相关性。在田 问自然条件下，甲硫嘧磺隆在小麦植株上的半衰期为5 7 天，在土 壤中的半衰期为1 3 3 天。 3 、本论文报道了1 0 甲硫嘧磺隆可湿性粉剂在小麦及土壤中的最 终残留试验，收获期测得甲硫嘧磺隆在小麦田土壤中的最终残留量 小于0 0 2 m g k g ，在小麦植株中的最终残留量小于0 0 5 m g k g 。1 0 甲硫嘧磺隆可湿性粉剂在作物小麦上使用后残留量较低，对小 麦的食用较安全，对土壤污染也比较小，是一种比较安全的除草 剂。 4 、根据残留试验结果和甲硫嘧磺隆原药的亚慢性毒性结果，结合农 药安全性毒理学评价程序，建议甲硫嘧磺隆在小麦( 籽粒) 中最高允 许残留限量( m r l 值) 为0 5 m g k g 。 关键词：甲硫嘧磺隆，h n p c c 9 9 0 8 ，残留，小麦，土壤 a b s t r a c t 脚c c 9 9 0 8 w h i c hi san e wc o m p o u n do fs u l f o n y l u r e aw e e d i c i d e ， h a sb e e nm a n u f a c t u r e da n dd e v e l o p e db yh u n a nc h e m i c a lr e s e a r c h i n s t i t u t ei nr e c e n ty e a r s h 小m c c 9 9 0 8n o to n l yh a sb r o a ds p e c t r u ma n d e f f i c i e n c y a n dl o w t o x i c i t y ，b u t a l s oi s s a f e t y i n c r o p a n d e n v i r o n m e n t 1 0 岬c c 9 9 0 8w pi sak i n do fd i n ew e e d i c i n ei n w h e a t i na d d i t i o n i td o e sn oh a r mt ot h e m t h et h e s i sw a sr e s e a r c h e d i n i t i a l l yb yh p l cw i t hu vo nt h er e s i d u eo ft h ec o m p o u n di nw h e a t b e i n gi t sr e g i s t e rr e p r e s e n t a t i v ec r o pa n ds o i l t h ec o n t e n t sa n dr e s u l t sa l e a sf o l l o w s ： 1t h i sa r t i c l ed i s c u s s e da b o u tt h er e s i d u ea n a l y s i sm e a n so f i 险口c c 9 9 0 8i nw h e a ta n ds o i l h p l cc o n d i t i o ni sn e x t ： c h r o m a t o g r a p h y ：l c - 1 0 a t ； c o l u m n ：k r o m a s i l c l sc o l u m n ( 2 5 0 x 4 6 m m ( i d ) ，5 9 矽j m o b i l e p h a s e ：o e t h i o n i n e + a c e t i ca c i d ( 0 5 ) = 6 0 + 4 0 ( v v ) ；f l o w i n gv e l o c i t y ：1 0 1 o m l m i n ；f o rs o i la n ds e e d o e t h i o n i n e + a c e t i ca c i d ( o 5 ) = 6 0 + 4 0 ( v v ) ；f l o w i n g v e l o c i t y ： 。 1 o m l m i n ；矗”s o i la n ds e e d 蓬) e t h i o n i n e + a c e t i ca c i d ( 0 5 产5 8 + 4 2 ( v v ) ； f l o w i n gv e l o c i t y ：1 o m l m i n ： f o r p l a n t c o l u m nt e m p e r a t u r e ： 3 5 。c ；w a v e l e n g t h ：2 3 6b i n ；a m o u n t ：2 0 止；r e t t i m e ：8 5m nf o r s o i la n d s e e d ；9 5m nf o rp l a n t e x t e r n a la t a n d a r da r e am e t h o d w a s t oq u a n t i f y t h e s e n s i t i v i t ya n da c c u r a c ya n dp r e c i s i o no ft h em e a n sa c c o r d e dw i t h d e m a n do f t h ed e t e c t i o ns k i l lo f p e s t i c i d er e s i d u e 2t h et h e s i sc o n s i d e r e dt e n t a t i v e l ya b o u tt h ed i s s i p a t i o nd y n a m i c so f 1 0 仆i p c c 9 9 0 8w pi nw h e a ta n ds o i l i t sr e s u l ts h o w e dt h a tt h e d i s s i p a t i o nd y n a m i c so fp e s t i c i d ea c c o r d e dw i t hc = c 0 e “i nw h e a t 舔 w e l la si ns o i l m o r e o v e ri t h a d h i g hc o r r e l a t i o n u n d e r f i e l d e n v i r o n m e n t ，t h eh a l f - l i v e sw a s5 7d a y sa n d1 3 3d a y s ，s e p a r a t e l y 3 皿ef i n a lr e s i d u ei ns o i lw a sl e s st h a n0 0 2 m g k gd u r i n g h a r v e s t a n di n p l a n tw a s l e s st h a n0 0 5 m g k g a f t e r 10 h n p c c 9 9 0 8w pw a su s e di nw h e a t - i t sr e s i d u ew a sr a t h e rl o w f o rt h i s r e a s o n ，t h ee d i b l ew h e a tw a sq u i t es a f e b e s i d e s ，t h ep o s s i b i l i t yo f p o l l u t i o n o fs o i lw a s p i n d l i n g 4 b a s eo nt h er e s u l t so fr e s i d u ee x p e r i m e n t a t i o na n dc h r o n i ct o x i c i t y e x p e r i m e n t ，c o m b m et ot h e ( p r o c e s so ft o x i c o l o g i c a l l ye s t i m a t ef o r p e s t i c i d es e c u r i t y i ts u g g e s tt h a tt h em r lo fh n p c c 9 9 0 8i n w h e a t ( s e e d ) w a s0 5 m g k g k e y w o r d s ：h n p c c 9 9 0 8 ，r e s i d u e ，w h e a t ，s o i l l i i 硕士学位论文第一章试验目的和意义 1 1 引言 第一章试验目的和意义 改革开放以来，我国农药工业有了长足的进步，农药生产基本能够满足国内 市场的需要，农药开发体系已初具规模，但农药品种老化，结构不合理，高毒品 种比例大。随着知识产权保护力度的加大，农药工业面临的形式十分严峻，继续 延用仿制为主的研究开发方式受到极大限制，农药行业面临进口产品的冲击。创 制出高效、经济、安全、适用的具有自主知识产权的农药新品种是提高农药技术 创新能力和提高农药企业国际市场竞争力，是保证我国农药工业和农业生产技术 发展的唯一出路。 1 1 1 新农药的研制 新农药创制是一项相当复杂的系统工程，创制出一个农药新品种不但要耗费 大量的人力、物力和财力，而且需要近十年的时问。目前世界各农药公司之间通 过资产重组及兼并等手段更趋大型化，也更具市场竞争力，不惜投入巨资研究开 发农药新品种以求不被市场淘汰。创制新农药主要包括发现先导化合物、改造先 导化合物、生物活性的初筛、普筛与复筛，室内与田间小区药效评价、毒性毒理 安全评价、工艺研究与开发、作用方式与作用机制研究、环境评价、市场预测与 风险评估等多个环节【“。我国的新农药创制工作才刚刚起步，新农药创制体系还 有待完善。 甲硫嘧磺隆实验代号：h n p c c 9 9 0 8 ，是国家南方农药创制中心湖南基地、湖 南化工研究院对磺酰脲类化合物进行结构修饰而得到的具有自主知识产权的 新型除草剂，于1 9 9 9 年9 月1 0 日在中国申请了发明专利，2 0 0 0 年2 月又在欧 洲、日本、韩国、巴西等多个国家申请了发明专利。申报的国家“十五”科技攻 关计划项目“新型除草剂h n p c - c 9 9 0 9 的研制与开发”已于2 0 0 3 年1 0 月通过 了专家的验收与鉴定【2 】【3 】，目前正在进行新化合物临时登记申请工作【4 l 。 1 1 2 甲硫嘧磺隆的结构和性质 它的化学名称为： 2 一( 4 - 甲氧基一6 一甲硫基嘧啶一2 一氨基甲酰基磺酰基) 苯甲酸甲酯，其纯品为白色到浅黄色粉状晶体，熔点1 8 7 8 - - 1 8 8 6 c ，难溶 硕士学位论文第一章试验目的和意义 于水，溶于二氯甲烷、丙酮等有机溶剂，在弱酸性和中性条件下稳定，对光 稳定。其分子式为c l 姐1 6 n 4 0 6 s 2 , 其结构式为 羔i 图1 - 1 甲硫嘧磺隆结构式 2 0 0 2 年湖南化工研究院委托中南大学按照g b l 5 6 7 0 1 9 9 5 农药登记毒 理学试验方法对甲硫嘧磺隆进行毒理学试验。试验结果表明：大鼠经口雄 l d 为3 8 3 0 m g k g ，雌l d 。为2 1 5 0 m g k g 大鼠经皮l d 。 2 0 0 0 m g k g ，属低毒 化合物，对皮肤眼睛无刺激、无致敏作用，a m e s 试验、染色体畸变试验和细胞 微核试验均为阴性，无致突变作用， 1 0 甲硫嘧磺隆可湿性粉剂为低毒产品， 对眼和皮肤无刺激，无致敏作用。为考查甲硫嘧磺隆制剂在施用过程对环境生物 是否安全，于2 0 0 2 年委托国家环境保护总局南京环境科学院研究所进行1 0 甲 硫嘧磺隆可湿性粉剂对环境生物安全性评价，根据农药对环境生物的毒性及风险 性分级标准，1 0 甲硫嘧磺隆可湿性粉剂对鱼和蚕为低毒，对蜂和鸟为中等毒性； 对蜂为中等风险性，对蚕为低风险性。该药在使用时应注意对蜜蜂的影响。 甲硫嘧磺隆可加工成1 0 可湿性粉剂，其外观为灰白均匀疏松粉末， 水分、细度、p h 值、悬浮率、润湿时间、有效成分含量、加速热贮稳定性等均 能达到指标。 2 0 0 3 年在湖南、浙江、山东、内蒙和沈阳五省进行了防除小麦田杂草药效 试验，通过湖南、浙江、山东、内蒙、辽宁五地一年的田间药效试验，1 0 甲硫 嘧磺隆可湿性粉剂亩用有效成分2 3 克能有效防治各地麦田主要杂草看麦娘、 牛繁缕、碎米莎草、雀舌草、播娘蒿、荠菜、田旋花、反枝苋、卷茎蓼、藜、铁 苋菜、苘麻等禾本科杂草和阔叶杂草，具有杀草谱广，用药量小，毒性低，对 作物和环境安全等优点。主要用于小麦田，对阔叶杂草和禾本科杂草都有较 好的防效，对大多数2 4 叶小麦品种安全，持效期在3 0 6 0 天。该品种在 小麦田除草剂应用上具有广阔的市场前景。 中国是农药生产和使用的大国，农药已广泛应用于农业、林业、畜牧业 等，它是快速、高效、经济防治有害生物最重要的武器。但是绝大多数农药 是有毒的，年复一年的将农药旎于农田和各种作物上，会带来农药残留，它 包括残存在环境中和生物体内的微量农药。农产品是人类的食物、动物的饲 2 硕士学位论文第一章试验目的和意义 料，土壤、水和大气是人类赖以生存的环境。若人们长期生活在被农药污染 的环境中，食用被农药污染的动植物食品，必然会影响人们的身体健康，甚 至给后代人带来潜在的危害。 磺酰脲类化合物是二十世纪七十年代发现的一类具有高效、低毒、对人 畜安全等特点的新型除草剂。有关磺酰脲类化合物的残留方面的研究，国内 外已有一些文献报道 5 1 6 1 【刀i s 【9 】 1 0 l ，但甲硫嘧磺隆作为湖南化工研究院自主 创新的新型除草剂，国内外尚无文献报道。 1 9 8 2 年中国颁布并实施农药登记规定【l ”，农药管理工作开始走上正轨， 农药残留试验研究和管理工作也随之得到进一步提高和发展。根据农业部农药 登记规定要求，申请农药品种登记时，必须提供该农药产品在登记作物中的残 留、降解和检测方法材料。因此，对甲硫嘧磺隆在小麦及土壤中的残留及残留消 解动态进行研究，不仅可以为甲硫嘧磺隆登记提供残留评价材料，还为科学、合 理、安全地使用甲硫嘧磺隆提供了依据。 本试验主要以甲硫嘧磺隆化合物和其登记代表作物小麦( 土壤) 为研究对象， 对小麦植株、籽粒及在土壤中的残留量进行了测定，包括建立其残留分析方法， 对残留动态及最终残留的初步研究。 1 2 国内外研究动态 1 2 1 磺酰脲类除草剂的发展现状 磺酰脲类除草剂是一类超高效、广谱、低毒和高选择性除草剂，用量 以g h m 2 计，其生物活性超过传统除草剂1 0 0 1 0 0 0 倍【埘，使除草剂的发展进入 超高效时代。此外，它对哺乳动物和鱼类毒性较低，在环境中易分解。所以， 它一问世就引起了人们的极大关注，世界上许多大的农药公司都投入大量精力和 财力研究磺酰脲类除草剂，并取得了令人瞩目的成就。 1 2 1 1 磺酰脲类除草剂概述 磺酰脲类除草剂是目前世界上最大的一类除草剂。自在2 0 世纪7 0 年 代中期首次由杜邦公司的g l e v i t t 报道该类化合物具有除草活性，并于1 9 8 2 年首次开发出麦田除草剂氯磺隆1 3 1 1 1 4 1 ，开创防除杂草的超高效时代以来，现 已发展成为除草剂中的一大类品种，共有3 0 多种。在世界各地缛到了广泛 的应用，至今有2 0 多种已经商品化，另有近1 0 种即将商品化。目前参与此 3 硕士学位论文第一章试验目的和意义 品种登记的有巴斯夫、拜耳作物科学、杜邦、日本产业化学等8 家公司。2 0 0 4 年创造的年销售额达1 5 7 亿美元。大概估算，约占全球除草剂的年销售额 的4 6 。这充分反映了全社会对此类产品的重视和认可程度。它们对农民、 销售者和作物保护产品的生产都带来了较好的效益。人们将此类除草剂视为 作物保护的主要手段。 1 2 1 2 磺酰脲类除草剂的主要品种 磺酰脲类除草剂结构式中均含脲桥和酰胺基团，故称磺酰脲类，也称 d p x 系列麦田除草剂，通式见图1 卜一萤彳nyrls n h i i i i n c n 1 ，尹“、： 0 01 x 女x 芳环脲桥杂环 磺酰脲类除草剂的结构式 典型的包括氯磺隆、甲磺隆、嘧磺隆、苯磺隆、苄嘧磺隆、氯嘧磺隆、 氟嘧磺隆、氟磺隆等( 见表卜1 ) 1 5 1 1 6 1 【1 _ 7 】 4 d 硕士学位论文第一章试验目的和意义 表卜1 典型磺酰脲类除草剂类型及结构式与使用剂量 i 2 i 3 磺酰脲类除草剂的活性机理 5 硕士学位论文第一章试验目的和意义 磺酰脲类除草剂是典型的传统研究方法的结果，即合成新的结构以确 定化合物产生生物活性的重要部位，所得的化合物的生物活性是传统化合物 无法比拟的。除草剂的活性与各取代基的性质和位置有关，一般活性高的结 构具备以下特点：苯环或杂环邻位含取代基；磺酰脲桥上无取代基；杂环含 三氮环或嘧啶环，且环上间位含c h 。、o c h 。、c 1 等取代基。磺酰脲类除草剂 使用很方便，既可用作土壤处理，也可用作茎叶处理。它可以通过植物的根、 茎、叶吸收，在体内向上和向下迅速传导。磺酰脲类除草剂的作用靶标为植 物体内的乙酰乳酸合成酶( a l s ) ，从而抑制支链氨基酸缬氨酸、亮氨酸、异 亮氨酸的生物合成，导致底物a 一丁酮的积累，阻遏细胞分裂期间d n a 的合 成，使有丝分裂停止，细胞不能正常生长，最终达到除草目的o s 。对于抗药 性作物吸收后，能在体内迅速代谢转化为毒性很低的代谢产物或与葡萄糖形 成毒性更低的轭合物而不受害【1 9 1 。 1 2 1 4 磺酰脲类除草剂的主要优点 ( 1 ) 活性高( 比常用的除草剂高1 0 0 0 倍以上) ； ( 2 ) 用量少( 每h m 2 用量仅8 3 0 克) ； ( 3 ) 毒性低，对人畜安全( 它们大部分品种对大鼠l d 。 4 1 0 0 m g k g 一， 而食盐为3 0 0 0m g k 9 1 ) ； ( 4 ) 土壤中易通过化学方法和微生物而降解，不会在环境中长期滞 留( 半衰期为1 8 周) ； 这样，这类除草剂可给社会和生产者带来不少好处。对生产者提供的优越 性：( 1 ) 宽的应用范围，包括某些产品具有可苗前或苗后的选择余地。( 2 ) 较长 的残留杂草控制选择。( 3 ) 优异的作物安全性。( 4 ) 已证明作物产量的增产。( 5 ) 低的急性毒性( 保证应用者的安全) 。 对社会提供的优越性：( 1 ) 低的急性、慢性毒性，保证生产、运输和健康 的安全。( 2 ) 在作物中只捡出低的残留，甚至未捡出残留。( 3 ) 对鸟、鱼、水生、 陆地节肢动物、蚯蚓、土壤微生物只有很少的影响。( 4 ) 与传统的除草剂相比较， 可大量的减少生产、包装中的三废量。( 5 ) 低的蒸气压( 无挥发、对非靶标物无 气相迁移伤害) 。以上的这些特点使得磺酰脲类除草剂成为了现代农业中所使 用化学药品的主要发展方向，农业部门应用这些产品对今后不断增长的粮食 生产和减少农药对任何环境造成的危害产生不可估量的影响和效益。 然而新世纪除草剂的开发面临着巨大的挑战，即环境保护的压力。目 前，世界各国均非常关注环境保护的问题，如何认识及处理好农药与环境的关系， 6 硕士学位论文 第一章试验目的和意义 促进环境的可持续发展，己成为当前刻不容缓的任务。为此对包括除草剂在内的 农药的限制与要求都更加严格，尤其在毒性方面的安全要求更高，不仅要求知道 新除草剂对那些非靶生物例如植物、动物、土壤中微生物的影响。还要了解除草 剂在环境中的代谢与归趋、代谢产物的毒性与归趋以及制剂中非活性物质在环境 中的动态等1 2 0 1 2 1 1 7 2 】【2 4 】。只有这样，各种类型的除草剂才能更好的、更安全 的为我们人类提供服务。 1 2 2 农药残留分析技术研究进展 1 2 2 1 农药残留分析简史 6 0 年代初，由于当时有机氯农药污染的发现，农药中环境残留行为的研 究就已经开始。二次大战后至6 0 年代，发达国家经济从恢复逐步走向高速发展， 由于当时只注意经济发展而忽视了环境保护，污染环境和危害人体健康的事件接 连发生，事实促进了人们开始研究和寻找污染控制途径，提示人与自然的协调发 展。1 9 6 0 年美国加利福尼亚的图利湖( t u l el a k e ) 和下克拉马斯( l o w e rk l a m a t h ) 保护区发生食鱼性鸟类大量死亡，检查发现小鹈鹕( p o d i c e p su r ：i c o l l i s ) 体 内脂肪中滴滴涕含量比湖水中含量高7 7 万倍。1 9 6 2 年美国海洋生物学家卡森 ( r a c h a lc a r s o n ) 撰写了寂静的春天( s i l e n ts p r i n g ) 一书，用夸大的手 法较系统地揭露了由于使用化学农药对生态环境带来的危害，在世界范围内促进 人们从生态学观点，正确评价使用农药的利弊，这是农药残留和环境毒理学的孕 育阶段。 到了7 0 年代，为推动国际重大环境前沿性问题研究，国际科联1 9 6 9 年成 立了环境问题专门委员会( s c o p e ) ，1 9 7 1 年出版了第一部专著全球环境监测， 1 9 7 2 年美国颁布了联邦环境农药法规。同年在瑞典斯德哥尔摩召开了附图人 类环境会议，成立了联合国环境规划署，确立了一系列研究计划，相继建立了全 球环境监测系统( g e m s ) 和国际潜在有毒化学品登记机构( i r p t c ) ，并促进各国 建立相应的环境保护机构和学术研究机构。这一系列的举措在人类的环境保护事 业中起到了里程碑的作用。 8 0 年代全球性的开展了对各主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化 学特循环和各主要元素之间的相互作用，人类活动对这些循环产生的干扰和影 响，以及对这些循环有重要影响的种种因素的研究。重视了化学品安全性评价， 1 9 8 5 年联合国粮农组织颁布了农药登记环境指南，同时加强了污染控制化学 的研究范围【2 5 】【2 6 l 。 7 硕士学位论文第一章试验目的和意义 1 9 5 6 年与1 9 5 7 年中国卫生部、农业部和化工部联合发出了关于严防农药 中毒的联合通知和关于加强农药安全管理的规定。国家农业部从1 9 7 4 年开 始陆续制定了2 9 种农药在1 9 种作物上6 9 项农药安全使用标准国家标准 ( g b 2 8 5 - 8 4 ) 。1 9 8 2 年中国成立了全国农药登记评审委员会，颁布并实施了农 药登记规定，农药管理工作开始走上正轨，农药残留试验研究和管理工作也随 之得到进一步提高和发展。农药登记规定中要求申请农药品种登记时，必须 提供该农药产品在登记作物中的残留、代谢、降解和检测方法资料，以及中国两 个代表性作物产区两年残留试验资料等。1 9 8 9 年相应地制定了农药环境安全 评价试验准则，明确规定了农药登记时应提供的环境资料【2 7 j 【2 9 1 2 9 1 。 i 2 2 2 农药残留分析技术主要内容 农药残留分析一般分为单残留分析、多残留分析。多残留分析通常又分为 单类型多残留分析、多类型多残留分析和未知样本农药多残留分析。农产品农药 残留检测主要是后两种。农产品质量安全例行监测关注的是农产品中各种农药， 要求检测能够快速、准确的提供检测数据，其关键是选定技术参考标准、检测方 法【3 0 】。 1标准化技术 农药残留标准是农产品质量安全农药残留检测数据判定的依据。目前，我国 已制定7 9 种农药在3 2 种农副产品中的1 9 7 项农药最高残留限量标准( m r l 值) 的强制性国家标准农药最高残留限量( m r i s ) 、1 6 0 种农药在1 9 种作物上的3 5 1 项推荐性最高残留限量标准【3 l 】。 日本在蔬菜产品中农药残留限量标准共有1 7 4 3 项。其中对十字花科、菊科、 伞形科、茄科、百合科、食用菌、薯芋类、瓜类等蔬菜制定了1 7 1 2 个农药残留 限量标准，其它蔬菜作出3 1 个限量标准【3 2 】。美国对5 8 种农药在叶类蔬菜、球 茎蔬菜、葫芦类蔬菜、果类蔬菜及番茄、黄瓜、甘蓝、花椰菜、洋葱、茄子、甜 瓜、佛手瓜、蘑菇、黄秋葵等单项蔬菜共制定出6 7 7 项农药残留限量标准，农 产品方面的农药残留最高限量多达9 6 3 5 项【3 3 j 。 1 】| h 0 f a o 制定的残留限量标准有3 0 0 0 多项，针对不同种类及单项蔬菜上分 别使用的农药作出最高残留限量标准，总计7 大类及单种蔬菜4 2 种上对不同 使用的7 9 种农药作出了7 2 3 个最高农药残留限量指标【3 4 】。欧盟蔬菜中农药最 高残留限量是按蔬菜分类制定的。对根和根茎类蔬菜使用的9 6 种农药给出了 最高残留限量。对果菜类蔬菜给出了4 7 种农药残留最高限量。对芸薹类蔬 菜给出了4 4 种农药残留最高限量值。对叶菜类蔬菜给出了4 6 种农药残留最 8 硕士学位论文 第一章试验目的和意义 高限量值。对鲜豆类蔬菜给出了9 5 种农药残留最高限量值。对真菌类蔬菜 给出了4 7 种农药残量值。检测方法标准方面，我国相继颁布了蔬菜水果有机 磷氨基甲酸酯农药残毒快速检测方法( ny t 4 4 8 2 0 0 1 ) 、蔬菜水果有机 磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯和有机氯农药多残留检测方法( ny t 7 6 1 2 0 0 4 ) 等农业行业标准，加上之前颁布的食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多种残留 的测定( g b t 1 7 3 3 1 1 9 9 8 ) 和食品中有机氯和拟除虫菊酯类农药残留的 测定( g b t 1 7 3 3 2 1 9 9 8 ) 等国家标准为农产品质量安全例行监测提供了同时 测定2 0 多种农药残留的法定检测依据四。在国外，英国中央科学实验室( c s l ) 开发了1 0 4 种农药残留量同时检测的方法：德国科学研究协会开发并改进的 s 1 9 多残留检测方法可以分模块进行4 8 0 种农药残留检测：美国f d a 农药分析 手册( p a m ) 的多残留方法可检测3 0 0 多种农药：美国c d f a 一删s 是多残留同 时检测方法中比较简单、快速，且对例行监测行之有效的检测手段。 2 快速检测技术 有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯是目前市场上最主要的3 类杀虫剂，特 别是有机磷类杀虫剂仍在生产上起主导作用，更是菜农首选使用的一类杀虫剂。 针对有机磷和氨基甲酸酯类农药，科学工作者在农药残留快速检测技术方面做 了大量的研究，并取得了较大的进步。 ( 1 )比色卡 利用此方法，早期的比色卡通常检测样本中有机磷农药总体残留量，受操 作条件的影响较大。经改进后，比色卡与仪器结合，提高了检测稳定性和重现性， 检测的农药范围拓宽到有机磷、氨基甲酸酯和部分菊酯在样本中的总体残留量。 ( 2 ) 速测仪 利用胆碱酯酶的水解生理活性，模拟有机磷、氨基甲酸酯类农药杀虫毒理， 采用紫外分光光度计比色法来判断样本中的农药残留总体情况。采用该方法研制 的农药残毒快速检测仪器是目前最主要的速测设备，有些检测灵敏度高达 0 5 r a g l ( 甲胺磷) 、0 0 0 3 m g l ( 呋喃丹) ，可以与色谱仪的灵敏度相媲美。 仪器的设计也逐渐自动化、小型化、便携化，使得农产品质量安全检测流动实验 室迅速发展。 ( 3 ) 生物传感器 生物传感器法是将传感技术和免疫法相结合而建立的检测手段。近年来，测 定农药的生物传感器研究取得了长足进步，测定方法多样化、检测灵敏度越来越 高、仪器自动化程度提高、响应时间缩短、适应现场检测能力越来越强。然而方 法的选择性有限，原理仅限于胆碱酯酶的功能被抑制。生物材料胆碱酯酶的失活 9 硕士学位论文 第一章试验目的和意义 包括生物材料固定化过程中的失活始终困扰着这一研究领域，随着新技术、新材 料的不断涌现，生物传感器必将更加小型化、实用化、商品化【3 ”。 ( 4 )酶联免疫检测技术 酶联免疫检测法( 简称酶免疫法e li s a ) 是利用生物抗体作为检测器的分析 方法。优点在于样本用量少、前处理和纯化步骤简单，快速，检测成本低、专一 性强。适合于做成试剂盒现场筛选。浙江大学己在克百威的测定上研制出了e l i s a 试剂盒、试剂条，最低检测限高达0 0 0 5 m g l 。 3色谱检测技术 为了适应农药多残留分析，色谱检测技术迅速发展，大体积进样( l v i ) 技 术的出现，使各种联用技术不断提高灵敏度并显示出了强大应用潜力。 ( 1 ) 气相色谱( g c ) 及其联用技术 双柱双检测器气相色谱在气相色谱是色谱技术中最为成熟的技术，也是目 前农产品农药残留定量检测的主要设备。由于毛细管气相色谱的发展，农药多残 留检测、快速气相色谱、联机技术等得到了很大的提高。 质谱是目前最常用的农药残留定性确证手段，大部分农药可用g c 一惦进行 检测【3 6 】【3 刀 3 5 1 。近年来，质谱联用技术发展迅速，相继有报道利用g c i t - m s ( 气相色谱一离子捕获质谱) 、g c c i m s 、g c c i d m s ( 碰撞诱导解离质 谱) 、g c m s - m s ( 多极质谱串联) 等技术分析蔬菜、水果上农药残留，并获 得较好的实验结果【3 纠。负化学电离n c i 在农药残留分析中可以非常方便的获得 分子离子峰，提高了定性的准确性。 原子发射检测器( a e d ) 是利用等离子体做激发光源，使进入检测器的被测 组分原子化，然后原子被激发至激发态，在跃迁至基态时发射出原子光谱。g c a e d 就是根据这些光谱的波长和强度进行定性和定量分析，可以测定0 、f 、c i 、 b r 、n 、s 、p 等元素。g c a e d 的元素响应几乎与分子结构无关，因而不依赖 于化合物的校准就能定量所发现的所有农药。由于农药几乎总是含有杂原子，并 且一个分子中往往含有几个，利用这一方法分析水果和蔬菜样品，具有多方面 的适应性和潜在用途。 有文献报道了一种基于保留时间锁定( r t l ) 气相色谱新技术基础，采用保 留时间和元素含量或检测器响应的数据库检索，可以筛选5 6 7 种农药和可疑内 分泌破坏物。 ( 2 ) 液相色谱及其联用技术 相对于g c ，液相色谱适应的范围更广，可分析高沸点、热不稳定、非挥发 性化合物 4 0 i 4 1 1 【4 2 】。与质谱联用( h p l c m s ) 对痕量残留农药分析可一次进样完 成定性定量目的 4 3 1 4 4 4 5 1 嘲。由于样品从h p l c 出来不被破坏，使得h p l c 和可 l o 硕士学位论文第一章试验目的和意义 以联用其它先进的结构鉴定技术，如h p l c n m r ( 高效液相色谱一核磁共振) 、 h p l c n m r l i s 。后者检测灵敏度可以达到n g 级，可以测定未知化合物的准确 结构。1 4 7 1 ( 3 )其他色谱及联用技术 为了使一些较为复杂的样品得到有效的分离测定，以连续色谱分离测定的 g c g c ( 多维气相色谱) 、h p l c g c ( 液相色谱一气相色谱) 、g p c - h p l c ( 蔬 菜水果农药多残留快速扫描( m r m s ) 中以1 1 5 h 就可确定农产品中是否含有 禁限用农药成分和残留农药的残留量。 4前处理技术 农药残留分析工作中大部分的时间都花在前处理上，如何解决前处理技术 瓶颈是农残分析工作者不可回避的问题。近年来，固相萃取( s p e ) 4 8 1 、固相微 萃取( s p m e ) 、超临界流体萃取( s f e ) 4 9 j 、微波萃取( m a e ) 、快速溶剂萃取 ( a s e ) 、凝胶渗透色谱( g p c ) 等前处理技术不同程度地出现了自动化仪器装置 【3 1 1 。比较成熟的s p e 、s p m e 、g p c 技术已经有商品化的色谱联用仪器上市，如 s p e g c m s 、s p e h p l c 、s f e h p l c 等，大大加快了农药残留检测的速度。 ( 1 ) 目前我国传统的样品前处理方法 1 常用的样品提取方法 浸渍、漂洗法：将样品浸渍在提取剂中，或用提取剂漂洗样本。此法对附 着在样本表面的农药有着很好的提取效果。振荡法：在盛着样本的容器中加提 取剂，振荡数小时，此法简单并提取效果好，较普遍采用。匀浆、捣碎法：将 样本放在匀浆杯( 捣碎杯) 中，加提取剂，快速匀浆( 捣碎) 几分钟，主要适用 于蔬菜、水果样品。索氏提取法：将样本放在索氏提取器套筒中，圆底烧瓶中 加提取剂，加热连续提取数小时。此法为经典提取法，也叫完全提取法，为国际 上的标准方法，提取效果好，但需时间过长，干扰物质较多。消化法：样本中 加消化液，加热使样本消化，再用溶剂将待测农药提取出。此法多用于不易匀浆、 不易捣碎的动物组织样本。超声波提取法：样本经粉碎或匀浆捣碎后，加入提 取剂，在超声波中提取一段时间。常用提取溶剂为乙腈、丙酮，也有用混合溶剂 提取的。 2 3 常用的样品净化方法 液液分配法：利用待测农药与干扰物质在互不相溶的两种溶剂中的分配系 数的差异进行分离的净化方法。通常采用极性溶剂和非极性溶剂配成溶剂对进行 多次分配，使干扰物质和待测农药分离，达到净化目的。柱层析法：利用农药 分子与杂质在吸附剂上的吸附一解吸附能力的不同而进行分离的净化方法。它是 最常用的净化方法之一，常用的吸附剂有弗罗里硅土( f l o r i s i l ) 、氧化铝( 中 硕士学位论文第一章试验目的和意义 性、酸性、碱性) 、硅胶、活性炭、硅藻土等。凝结沉淀法：待净化溶液中加 入一定量的凝结剂，使溶液中的蛋白质、脂肪、蜡质等干扰物质沉淀析出，再经 离心，可达净化目的。冷冻法：采用低温处理样本提取液，待蛋白质、脂肪、 蜡质等杂质析出后，在低温条件下过滤除掉杂质。磺化法：浓硫酸与样品提取 液中的脂肪、蜡质等干扰物质发生磺化反应，从而使杂质和农药分开的净化方 法。其它方法：如薄层层析法、离子交换层析法、高压液相柱净化法等。 r 3 l 常用的浓缩方法 自然挥发法：将待缩的溶液置于室温下，使溶剂自然蒸发。此法速度慢， 但简便。吹气法：采用吹干燥空气或氮气，使溶剂挥发的浓缩方法。此法浓缩 速度较慢，对于易氧化、蒸气压高的农药不宜采用此法。i ( d 浓缩器浓缩法： 采用k d 浓缩装置进行减压蒸馏浓缩的方法。此法简便，农药不易损失，是较普 遍采用的方法。真空旋转蒸发法：在减压、加温、旋转条件下浓缩溶剂的方法， 此法速度快、农药不易损失、简便，是最常用且理想的浓缩方法。 ( 2 ) 先进的样品前处理方法 1 固相萃取技术( s p e ) s p e 与液液分配萃取技术( l l e ) 及一般柱层析相比，可节省时间和溶剂大 约9 0 ，减少杂质的引入，对操作者更安全，重现性好，且可避免l l e 中孚l 化 现象的产生，是一种具有很大发展前景的农药残留分析方法。 s p e 实际上是色谱技术应用的形式，依填料可分为吸附型、分配型和离子交 换型，其填料有硅胶、大孔吸附树脂、c s 、c 1 3 、腈基、苯基、氨基和其它填料， 这些填料的微柱相继得到应用。根据待测农药性质、样品种类等选用合适的微型 柱和淋洗剂及其它优化条件后，可使萃取、富集、净化一步完成，然后直接进行 c , c 和h p l c 分析。s h e p h e r d 等用c 1 8 柱萃取水中璜去津，用1 5 h 可处理1 2 个 样品，仅需1 0 m l 水样，检出灵敏度可达o 0 5 u g m g 。h o l l a n d 等用c 1 8 柱筛选葡萄 酒中7 4 种农药，方法快速、重复性好。 2 超临界流体萃取技术( s f e ) s f e 的基本原理是将s f 和液体( 固体) 混合物接触，利用它们”异常”的相 平衡和传递性，提取出目标物，然后采用减压或升温的方法，降低萃取相的密度， 再使溶剂与萃取物分开，即利用不同操作条件下各组分相平衡状态的差异来进行 分离。它是当前发展最快的分析技术之一，国外很多实验室已经用来作为液体和 固体样品的前处理技术。其优点是基本上避免了使用有机溶剂，有利于环境保护； 简单快速，能选择性的萃取待测组分并将干扰成分减少到最少程度，减少了一般 提取方法所占用的玻璃仪器及实验室，能实现操作自动化。 硕士学位论文第一章试验目的和意义 超临界流体( s f ) 本质上是处于临界温度以上的高密度气体，一方面类似于 气体，具有粘度小、扩散速度快、渗透力强的特点；一方面类似于液体，具有对 样品溶解性能好，可在较高温度下操作的特点。目前最常用的超临界流体是c o , ， 其分子极性比较小，可用于提取非极性或弱极性农药残留，为了改进对极性农药 的萃取能力，常在c 0 2 中加入少量极性溶剂，如甲醇、乙醇等来调节其极性据此 可最大限度地提取不同极性的农药残留而最低限度的减少杂质的提取。w h e e l e r 等用超临界c o j 提取土壤中c “标记的利谷隆和敌草隆，只需3 5 m i n ，回收率达9 9 。而用溶剂提取需要3 d 并消耗l l 溶剂，回收率只有8 2 9 6 。 值得一提的是超临界流体不仅可用作萃取剂，还可用作流动相进而形成新的 色谱分析技术一超临界流体色谱( s f c ) ，它既是综合h p l c 和g c 技术发展起来 的一种新的色谱分析手段，又是它们的良好补充，对一些高吸附及热不稳定物质 分离测定较为简便、高效的一种色谱方法。s f e - s f c 联用进行农药残留及其它环 境化学品分析，会大大地提高样品的分析效率，必将成为化学分析工作者的有力 工具。 3 3 吹扫蒸馏技术 实际上是一种动态顶空技术，在较高温度下，利用惰性气体( 如n d 进行吹 扫蒸馏，使农药或其它有机物质先挥发，动物油脂或植物提取物保留在分馏管的 玻璃珠上，从而达到分离纯化的技术。挥发的农药可被收集管的弗罗里硅土吸附， 用溶剂洗脱下来，经浓缩即可测定。 4 3 免疫亲和色谱柱 免疫亲和色谱柱是把抗体固定在适当的支持物上，利用抗体与抗原或半抗原 可逆的生物专一性相互作用来净化和富集分析物。它的特点是具有高度的选择 性。该技术的关键是选择合适的支持物，合适的抗体和合适的淋洗缓冲液。k i m 等用免疫亲和色谱净化和富集2 ，4 一d 和琥去津进行测定。也有关于呋喃丹的在 线免疫亲和色谱柱l c - m s 测定的报道。 1 2 2 3 应用和发展趋势 随着食品安全行动计划推广和农产品市场准入的不断加强，农产品农药残 留监控将备受关注。以农药残毒快速检测为初筛和色谱法定性定量检测的两步分 析检测模式，将成为农产品质量安全检测实验室首先应考虑的问题。农产品农药 多残留监控分析技术的发展趋势应体现以下一些特点：现场检测得到重视，速 测法和色谱法两步检测模式成为监控主要手段：检测方法、仪器设备的选择体现 硕士学位论文第一章试验目的和意义 快速、灵敏、高效特点：气相色谱、液相色谱检测技术更加成熟：前处理和检测 设备联用一体化进程加快：监控范围越来越宽，多残留技术得到长足发展。 1 3 本论文研究的主要内容和预期目标 1 3 1 研究的主要内容 通过室内的模拟试验，采用高效液相色谱测定甲硫嘧磺隆，建立甲硫嘧磺隆母 体在其登记代表作物小麦和土壤中的残留方法包括以下几点： 1建立试样的预处理方法和条件 2高效液相色谱操作条件及有关参数研究 3 研究甲硫嘧磺隆的降解速率。 于2 0 0 4 2 0 0 5 年，在湖南对1 0 甲硫嘧磺隆悬浮剂在小麦和土壤中的田 间降解动态进行初步研究。进而确定该农药在小麦和土壤中的消解动态模型 及半衰期，并作出消解速率结论，为其登记提供初步的残留评价资料。 4 研究不同施药浓度，不同施药次数1 0 甲硫嘧磺隆悬浮剂在小麦和土壤中 的最终残留试验，进而确定收获时的残留量。 1 3 2 研究的预期目标 预计通过本研究，将建立甲硫嘧磺隆母体在其登记代表作物小麦和土 壤中的残留方法；通过一年的残留动态试验，建立消解动态模型得