（农药学专业论文）咪草烟在大豆田土壤及植株中残留动态及在土壤中吸附特性的研究.pdf

宣签窒! 坐堡主兰堕笙室咪草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤中吸附特性的研究 摘要 咪草烟是一种咪唑啉酮类除草剂，主要用于防除豆田一年生、多年生禾本科及阔叶 杂草。本文采用反相高效液相色谱( h p l c ) 分析测定咪草烟在大豆田土壤中和植株上的 残留动态及收获期土壤和大豆籽粒中咪草烟的残留量，并对咪草烟在土壤一水中的吸附 特性进行了研究。为农药品种登记，制定最高残留限量哪r l ) 标准，以及合理使用提供理 论依据。 土壤样品前处理采用传统的振荡法，以甲醇和碳酸钠水溶液提取，调节滤液的酸碱 度，在旋转蒸发仪上将甲醇浓缩掉，通过调节剩余水溶液酸碱度用二氯甲烷萃取，最后 将提取物收集浓缩，选择z o r b a x s b - c 1 8 柱以乙腈和醋酸酸化的水溶液为流动相，紫外 检测器在2 7 0 n m 处检测。该方法简单，易于操作。而大豆植株扣籽粒样品前处理采用组 织捣碎法以甲醇和盐酸水溶液提取，同样调解滤液的酸碱度，将甲醇浓缩掉，调节剩余 水溶液的酸碱度用二氯甲烷萃取，进行高效液相色谱( h p l c ) 分析。 采用添加法测定回收率土壤添加水平0 0 2 m g k g - 1 o o m g k g ，平均回收率为 8 3 3 8 一8 8 0 3 ；大豆植株和籽粒添加水平为0 0 2 m g k g - 1 o o m g k g ，植株平均回收率 为8 6 。3 8 一9 2 。0 8 ；籽粒平均回收率为8 7 4 8 一9 0 5 0 。在上述添加水平范围内，咪草烟 的线性关系良好。土壤、大豆植株和籽粒中咪草烟的最小检出浓度为0 0 2 m g k g 、 o o l m g k g 。 通过在吉林省2 0 0 3 年、2 0 0 4 年两年田间试验，对咪草烟在以2 0 2 5 9 ( a i ) h m 2 用 量处理的土壤和大豆样品作残留动态分析。降解过程符合一级反应动力学模式c = c 。e 。 在土壤中两年的动态方程分别是：2 0 0 3 年，c = o 3 0 8 7 e 。00 2 6 6 t 半衰期为2 6 0 6 天：2 0 0 4 年，c = o 6 5 6 2 e “”2 ”，半衰期为3 0 5 4 天。在大豆植株中两年的动态方程是：2 0 0 3 年， c = 7 1 9 9 5 e “”，半衰期为3 8 4 天；2 0 0 4 年，c = 7 3 4 9 5 e 4 “”，半衰期为5 8 0 天。咪草 烟在收获期植株和籽粒中均未检出。结果表明：咪草烟在大豆植株中易降解，在土壤中 降解速度比较慢。 土壤对咪草烟的吸附特性试验，选取了有机质含量不同的三种类型土壤：草句土、 白浆土和黑钙土。采用经典的振荡平衡法进行研究。在5 克土壤中加入2 5 m l 不同浓度 的咪草烟水溶液。在2 5 2 水浴中振荡，2 4 小时后取上清液进行液相色谱( h p l c ) 法 分析。结果表明，咪草烟在土壤上吸附性与土壤的理化性质密切相关，低有机质、高 p h 值的土壤吸附能力较弱；其吸附可用f r e u n d l i c h 方程描述。 关键词：眯草烟h p l c残留 大豆土壤 吸附 吉林农业大学硕士学位论文 咪草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤中吸附特性的研究 a b s 仃a c t i m a z e t h a p y ri sas e l e c t i v ei m i d a z o l i n o n eh e r b i c i d eu s e dt oc o n t r o law i d es p e c t r u mo f b r o a d l e a v e dw e e d sa n dg r a s s e si ns o y b e a na n ds e v e r a lo t h e rl e g u m i n o u sc r o p s i m a z e t h a p y r i sau n i q u e l yf l e x i b l eh e r b i c i d ew h i c hc a l lb ea p p l i e dp r o e m e r g e n c eo rp o s t = e m e r g e n c e t h e d e t e r m i n a t i o na n dd e g r a d a t i o no fi m a z e t h a p y ri ns o i l ，p l a n ta n ds e e d so fs o y b c a n sw e r e s t u d i e dw i t hh p l c t h ea d s o r p t i o no fi m a z e t h a p y rb ys o i lw a sa l s os t u d i e d t h es t u d y p r o v i d e st h e o r e t i c a lr e f e r e n c ef o rm a k i n gt h er u l e so f m r la n du s i n gt h ep e s t i c i d ep r o p e r l y h p l c v w dw a ss e l e c t e da st h ea n a l y s i sm e t h o dt od e t e r m i n et h er e s i d u eo f i m a z e t h a p y t h es o i ls a m p l e sw e r ee x t r a c t e dw i t hm e t h a n o l - s o d i u mc a r b o n a t es o l u t i o n a f t e rt h es o l u t i o n c o l l e c t e dw a sa d j u s t e dp ht o2 0 a ：0 1w i map hm e t e ra n d1 mh c l t h ep h2 0s o l u t i o nw a s t r a n s f e r e dt oa5 0 0 m lr o u n db o t t o mf l a s ka n de v a p o r a t e di tt on ow a t e ro nar o t a r ye v a p o r a t o r a t3 6 。c ，t h e nt h em e t h a n o lp h a s ew a ss e c o n d l ya d j u s t e dp ht o2 0 士0 1w i t hap hm e t e r a n d l mn a o h t h em e t h a n o lp h a s et r a n f e r e dw a sc l e a n e du p 、i t hd i c h l o r o m e t h a n e t h e d i c h l o r o m e t h u a ec o l l e c t e dw a se v a p o r a t e dj u s tt od r y n e s sa t3 5 h p l ca n a l y s i sw a s p e r f o r m e dw i t hz o r b a xc l sc o l u m n t h ec o m p o u n de x t r a c t e dw a se l u t e dw i t hm e t h a n 0 1 i n o r d e rt oa t t a i n i l n a z e t h a p y r ，t l l ep l a n ts a m p l e sa n ds e e d so fs c l y b e a n sw e r ee x t r a c t e dw i m h y d r o c h l o r i c a c i d - m e t h a n o lm i x t u r e s t h em e t h o dw a ss i m p l e o nt h e l e v e l o f o 0 2 - 1 0 0 m g k g 。t h ea v e r a g er e c o v e r yo fi m a z e t h a p y ri ns o i l ，p l a n ta n ds e e d sw e r e8 3 8 3 - 8 8 0 3 ，8 6 3 8 一9 2 0 8 ，8 7 4 8 - 9 0 5 0 ，r e s p e c t i v e l y t h er e c o v e r yo ft h e m e t h o dw a s s i m p l e t h em i n i m u md e t e c t a b l ec o n c e n t r a t i o no fi m a z c t h a p y ri ns o i l ，p l a n ta n ds e e d so f s o y b e a nw e r e0 0 2 m g k g ，a n do o l m g k g ，0 o l m g & g ，r e s p e c t i v e l y t h ed e g r a d a t i o no fi m a z e t h a p y ri ns o i l ，p l a n ta n ds e e d so fs o y b e a r l sw e r es t u d i e db y h p l cm e t h o di nj i l i np r o v i n c e t h es o i la n dp l a n to fs o y b e a r l sw e r et r e a t e dw i t hi m a z e t h a p y r a t2 0 2 5 9 ( a i ) h r n z s a m p l et h es o i la n dp l a n to fs o y b e a n sa td i f f e r e n tt i m et od od e g r a d a t i o n d y n a m i c sa n a l y s i s t h ed e g r a d a t i o np r o c e d u r eo fi m a z e t h a p y rw a sc o r r e s p o n dt ot h e m a t h e m a t i cp a t t e m ，c = c 0 e i ns o i l ，t h ed y n a m i ce q u a t i o ni n2 0 0 3w a sc = 0 3 0 8 7 e 。o 0 2 6 6 ta n d t h eh a l f - l i f ew a s2 6 0 6 d a n dt h ed y n a m i ce q u a t i o ni n2 0 0 4w a sc = 0 6 5 6 2 e - o m 2 7 a n dh a l f - l i f e w a s 3 0 5 4 d i nt h ep l a n to fs o y b e a n s t h ed y n a m i ce q u a t i o ni n2 0 0 3w a sc = 7 1 9 9 5 e o1 8 0 2 a n d t h eh a l f - l i f ew a s3 8 4 d a n dt h ed y n a m i ce q u a t i o ni n2 0 0 4w a sc = 7 3 4 9 5 e - o1 1 9 5 a n dh a l f - l i f e w a s5 8 0 d i m a z e t h a p y rw a sn o td 乩e c t e di nt h ep l a n ta n ds e e d so fs o y b e a r l sa th a r v e s t t h e r e s u l ts h o w e dt h a ti m a z e t h a p y rw a sd i s s i p a t e di nt h ep l a n to fs o y b e a n sr a p i d l y , b u tt h e t t 吉林农业大学硕士学位论文 咪草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤中吸附特性的研究 d e g r a d a t i o no fi m a z e t h a p y ri ns o i lw a sm o r es l o w l yt h a ni nt h ep l a n to fs o y b e a n s t h ea d s o r p t i o no fi m a z e t h a p y rb ys o i lw a ss t u d i e db yt h ee q u i l i b r i u mm e t h o d t h r e e d i f f e r e n ts o i lt y p e sw e r eu s e di nt h es t u d y i m a z e t h a p y rs o l u t i o n s ( 2 5 m l ) o fd i f f e r e n td e n s i t y w e r ea d d e d t os o i lr 5 9 ) a n d w e r es h a k e n o n as h a k e r a t 2 5 2 ，a h p l c m e t h o d w a sc a r r i e d o u tt od e t e c tt h ei m a z e t h a p y ra m o u n ti nw a t e ra f t e r2 4h o u r s t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h e a d s o r p t i o no fi m a z e t h a p y rw a sm a i n l yi n f l u e n c e db yo r g a n i cc a r b o nc o n t e n ta n dp ho f s o i l a sp h i n c r e a s e d ，i m a z e t h a p y rw a sl e s sa b s o r b e d a d d e dm o b i l i t ya n dp l a n ta v a i l a b i l i t y k e y w o r d s ：i m a z e t h a p y r h p l cr e s i d u es o i l s o y b e a n sa d s o r p t i o n i i i 独创性声明 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。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，也不包含为获得吉林农业大学或其他教育机构的学位证书而使用 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：栖靖华 签字日期： 加j 年，月，矽曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解吉林农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即吉林农业大学有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权吉林农 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) 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名 蓝苎斌 签字日期：a 埘f 年月厂夕日 电话： 邮编： e 寥尹驯 j 缉，易年 名 j 墼 卵 者 0 作 ： 文 期 论 日 位 字 学 签 吉林农业大学硕士学位论文 咪草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 第一章引言 1 1 目的与意义 除草剂的使用是农业生产现代化的重要标志。它能有效地控制农田杂草的危害，并 随着农作物品种改良、灌溉条件的完善、化肥的广泛使用，对作物产量的增加，农产品 品质的改善以及提高劳动生产率起到了重大作用。在农药中除草剂的推广应用发挥了不 可估量的作用。自7 0 年代以来，除草剂发展迅速，其产量、销售额和使用面积均居农 药之首。目前，世界除草剂的销售量占农药总销售量的4 7 以上“1 。除草剂的大量使用 同时，也带来了严重环境问题。一些对环境产生不良影响的物质受到了越来越多的限制， 甚至被禁用，所以除草剂的开发也面临着环境质量问题的巨大压力。 目前的农药是环境制约下的农药，除草剂的开发向高效、低毒、低残留。_ 5 1 且符合 现代环境要求的新品种方向发展。磺酰脲类、咪唑啉酮类除草剂的成功开发，引起了农 药研究者的极大关注。这类除草剂具有超高效、低毒、广谱、选择性强的特点，但有些 品种在使用不当的情况下，存在着对后茬作物的药害问题“”。眯草烟是1 9 8 4 年美国 氰胺公司开发的一种咪唑啉酮类除草剂。国外的登记作物有大豆、玉米( 转基因) 、苜 蓿等，在国内大豆上获得临时登记。为了了解它的环境行为，本文对其残留和吸附性能 进行了研究。同时为农药品种登记，制定最高残留限量( m r l ) 标准，以及合理使用提供理 论和实践依据。 1 24 咪唑啉酮类除草剂的开发 咪唑啉酮类除草剂合成与筛选开始于1 9 7 5 年。1 。首先发现苯邻二甲酰亚胺( i ) 具有除草活性，在此基础上，合成出一系列苯环取代的衍生物，从中发现具有植物生长 调节活性的a c 9 4 3 7 7 ：在此化合物的多次合成和分离过程中发现了具有除草活性的化合 物，从而为咪唑啉酮类除草剂的开发奠定了基础。1 9 8 2 年劳斯( m l o s ) 等第一次报道 了此类除草剂。再经研究发现化合物( i i ) 同样具有促使植物生长的作用。更进一步的 研究发现化合物( i i i ) 的除草活性高于化合物( i ) 。对化台物( i i i ) 的深入研究发现 了咪唑啉酮类的先导化合物( v ) ，化合物( ) 虽然具有很好的除草活性，但无选择 性。研究人员将苯环变为吡啶环后即得化合物( v ) ，除草活性得到极大的提高，该化 合物也是第一个商品化的眯唑啉酮类化合物，后来对化合物( ) 和( v ) 进行先导优 化又开发出多个品种。到目前共有6 个品种商品化，均为早田除草剂。1 。 吉林农业大学硕士学位论文 眯草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 o ( i ) o a c9 4 3 7 7 由 a i i ) n 图1 1 咪唑啉酮类除草剂的开发的过程 f i 9 1 1t h ed e v e l o p m e n t a lp r o c e s so f i m i d a z o l i n o n eh e r b i c i d e s 咪唑啉酮类除草剂的结构特点：含有咪唑啉酮环；咪唑啉酮环上含一个甲基与 异丙基；咪唑啉酮环与邻位含有一个羧基的芳环相连 1 3 咪草烟的基本情况 咪草烟是美国氰胺公司( 现为b a s f 公司) 1 9 8 4 年首先开发的，2 0 世纪8 0 年代末 到9 0 年代初被广泛使用的咪唑啉酮类除草剂呻1 ，目前国内也有多家农药公司生产。 英文通用名称：i m a z e t h a p y r 英文商品名称：p i v o t ，p u r s u i t ，c o n t o u re t c 其它中文名称：普施特、普杀特、金普施特、豆草特等。 试验代号：a c 2 6 3 4 9 9 、c l 2 6 3 4 9 9 分子式：c 。h 。n 。0 。 相对分子量：2 8 9 3 化学名称： ( r s ) 一5 - 乙基一2 一( 4 一异丙基一4 一甲基一5 一氧代一2 一味唑啉) 一2 一基烟酸c a s 系统名称： 2 一 4 ，5 - d i h y d r o 一4 一m e t h y l 一4 一( 1 一m e t h y l e t h y l ) 一5 - o x o 一1 h i m i d a z o l 一2 一y 1 一5 - e t h y l 一3 一p y r i d i n e c a r b o x y l i ca c i d c a s 主题索引名称： 3 - p y r id i n e c a r b o x y li c a c i d 2 羔 宣签窒些查堂堕主兰算论文咪草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 2 一 4 ，5 - d i h y d r o 一4 - m e t h y l 一4 一( 1 一m e t h y l e t h y l ) 一5 - o x o - i h i m i d a z o l 一2 一y 1 一5 一e t h y l c a s 登录号：8 1 3 8 5 7 7 5 英文化学名称 ( r s ) 一5 - e t h y l 一2 一( 4 - i s o p r o p y l 一4 一m e t h y l 一5 一o x o 2 一i m i d a z o l i n - 2 一y 1 ) n i c o t i n i ca c i d 。 化学结构式： h 3 c 图1 2 眯草烟的化学结构式 f i 9 1 2t h ec h e m i c a ls t r u c t u r eo f i m a z e t h a p y r 咪草烟是咪唑啉酮类除草剂，具有内吸性。是乙酰乳酸合成酶( a l s ) 或乙酸羟酸 合成酶( a h a s ) 的抑制剂。通过根、茎、叶吸收，并在木质部和韧皮部传导，积累于植 物分生组织内，抑制乙酸羟酸合成酶的活性，导致细胞有丝分裂停滞于间隙( g 。与g 2 ) 阶段，影响缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的生物合成，破坏蛋白质合成，导致对d n a 合成 和细胞生长的影响，使植物生长受到抑制而死亡“。茎叶处理后，敏感杂草立即停止生 长，经2 4 周全株死亡；土壤处理后，根吸收向上传导至杂草顶端的分生组织，使其 停止生长并坏死。某些杂草虽能发芽出苗，但植株达2 5 5 厘米时生长便停止，而后 死亡。咪草烟对稗、狗尾草、马唐等一年生禾本科杂草，龙葵、苍耳、蓼、风花菜、苘 麻、野西瓜苗、狼巴草、香薷、藜等一年生阔叶杂草及3 叶期前的鸭跖草有效，对野燕 麦、问荆、大蓟、刺儿菜、苣荬菜等有抑制作用。豆科植物吸收咪草烟后，在其体内很 快分解，在大豆体内半衰期仅为1 6 天，对大豆安全“。敏感作物有甜菜、白菜、莴 苣、茄子、辣椒、大葱、番茄、马铃薯、亚麻、向日葵、高梁、甜玉米、爆裂玉米、西 瓜、香瓜、南瓜( 白瓜子) 。 咪草烟主要用于大豆田，播前、播后苗前土壤处理，或苗后早期茎叶处理。一般在 杂草萌发将近出土时，大豆苗后应不晚于2 片复叶施药。大豆3 片复叶期施药生长受抑 制，2 0 天后才能恢复正常生长。施药过晚，大豆生长正常，药害不明显，但结荚少。 1 3 1 咪草烟的理化性质 咪草烟工业品为黄色到棕色结晶，有刺激性气味。纯品为白色无嗅结晶体，熔点 1 6 9 1 7 2 。沸点1 8 0 分解，相对密度1 1 0 1 1 2 ( 2 l ) 。蒸汽压 5 0 0 0 m g k g ( 大鼠、小鼠) ，暴露急性吸a l c 。 4 2 1 m g l ( 4 小时) ( 大鼠) ，急性经皮l d 。 2 0 0 0 m g k g ( 兔) 。对兔子皮肤有轻微的刺激作用。对兔 眼睛也有轻微的刺激，一周以后可完全恢复，是可逆的。 制剂的急性经口l o 。 5 0 0 0 m g k g ( 大鼠) ，急性吸入l c 。 2 6 7 m g l ( 大鼠) ，急 性经皮l d 。 2 0 0 0 m g k g ，制剂对眼睛和皮肤有一定的刺激作用，但3 - 7 天内即可消失”。 按我国农药毒性分级咪草烟属于低毒农药，毒性为级“。 1 4 1 2 慢性毒性 在实验条件下未见致突变、致畸、致癌作用。大鼠两年喂养试验，最大无作用剂量 1 0 0 0 0 1 n g k g ，狗一年最大无作用剂量为1 0 0 0 0 m g k g 。大鼠喂咪草烟纯品2 4 小时后，9 2 由尿液排出，5 由粪便排出，给药后4 8 小时，在血液、肝、脾、肌肉和脂肪组织中残 留量小于0 0 1 m g k g 。 1 4 2 生态效应 对鱼类毒性低，9 6 小时蓝腮翻车鱼l c 。为4 2 0 m g l ，虹鳟鱼l c 。为3 4 0 m g l ，鲶鱼 l c 。为2 4 0 m g l ；水蚤l c 。( 4 8 小时) 1 0 0 0 m g h ；对蜜蜂低毒，急性毒性l d 。 1 0 0 m g 只( 接触) ，对鹌鹁、野鸡急性经口l d ；。 2 1 5 0 m g k g ，7 天饲喂l c 。 5 0 0 0m g l 。 1 5 咪草烟在环境中的归宿 1 5 1 咪草烟在土壤上的降解与代谢 农药无论以何种方式旄用，都会直接或间接的进入土壤中。施入土壤或落在土壤上 的农药，在土壤中的降解除自身的化学特性外，环境因子对其影响也很大“”。”“5 “”3 。不 同化合物由于作用机制不同，对外界环境反应也不同。如以微生物作用为主要降解机制 时，一般在2 0 3 0 的湿润条件下降解最快。水解往往与温度和含水量呈正相关。p h 值对降解的影响很复杂，既可直接影响化合物分子结构来改变其降解速度，也可通过改 变胶体吸附性及微生物和酶的活性来间接影响降解速度。土壤有机质主要通过吸附作用 4 声林农业大学硕士学位论文眯草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 影响除草剂降解速度，此外由于有机质含量不同，也会导致土壤中微生物种类，数量和 酶活性的差异。土壤微生物和土壤酶的作用往往具有专化性和对环境的依赖性。 通过对国内外咪草烟的降解及残留研究的总结，大致可形成以下结论：咪唑啉酮类 除草剂在土壤中的降解方式主要有两种：光解和生物降解。施于土壤表面上的农药，光 解是其消失的主要原因。此类除草剂系弱酸，如灭草喹、咪草烟在土壤中吸附作用小， 但在酸性土壤中吸附作用较强，在土壤中的横向与垂直移动有限，不易水解，土壤中需 氧性微生物能缓慢降解，但在嫌气性条件不发生降解。在温暖、湿润条件下，消失迅速： 在冷冻、干燥条件下，消失缓慢，持效期长。 咪草烟为两性化合物，其分子结构中既含有羧基，又含有碱性昧唑和吡啶官能团， 故它们在土壤中的吸附作用与土壤p h 值密切相关。p h 值下降，吸附作用增强。另外土 壤有机质与粘粒含量在吸附作用中也起着重要的作用。吸附作用增强，残留时间延长。 通常，微生物不能降解被土壤胶体所吸附的除草剂分子。因此酸性土壤，有机质含量高 的土壤，咪草烟持效期长。 1 5 2 咪草烟在作物上的降解与归宿 咪草烟和其它咪唑啉酮类除草剂一样，是乙酰乳酸合成酶( a l s ) 的抑制剂，最终破环 蛋白质的合成，使植物因饥饿而死亡，从而达到除草的目的。 不同植物对咪草烟代谢速度快慢是其选择性强弱的主要原因。通常大豆、花生、豌 豆等大多数豆科作物吸收咪草烟后，迅速代谢降解为无活性化合物。这种代谢作用主要 是吡啶环羟基化，以及羟基化后与葡萄糖的轭合作用，生成b d 吡哺葡萄糖酸苷轭合 物“7 “”1 。眯草烟在大豆植株中的代谢过程见图1 3 。 o 七 m 图1 3 咪草烟在大豆植株中的降解过程 f i 9 1 3m e t a b o l i cp a t h w a y so f i m a z e t h a p y ri ns o y b e a n 这两种降解产物的活性很低，基本没有除草效果，因此代谢速度的不同是咪草烟选 择性的主要原因。在敏感的黼叶杂草体内代谢速度慢，半衰期长，而在大豆植株中咪草 烟半衰期为1 6 天，抗性较强。 1 6 咪草烟对后茬作物的安全性 重苎壅些查堂堕主堂焦堡宴 咪草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 咪革烟在土壤中的半衰期较长，残留量大，对后茬作物存在着较严重的药害问题n 。 _ 2 。c u r r a n l 9 9 2 年在美国中西部使用2 1 0 9 ( a i ) h m 的咪草烟后，一年后对玉米有药 害”。t o h n s o n l 9 9 3 年使用7 0 9 ( a i ) h m 2 和1 4 0 9 ( a i ) h z 的咪草烟后，一年后对玉 米、高梁、水稻和棉花产生药害。h a r t l 9 9 1 年的研究表明，在使用咪草烟2 年后种植 甜菜，对甜菜产生药害”1 。m o y e r l 9 9 6 年报道了以7 0 - - 2 0 0 9 ( a i ) h m 2 使用1 年后，甜 菜和马铃薯由于咪草烟残留而减产。”。0 s u l l i v a n l 9 9 8 年报道，经过3 年研究发现应 用咪草烟1 0 0 ，2 0 0 9 ( a i ) h m 2 用量后，一年和两年后种植黄瓜、西红柿、白菜、土 豆和甘蔗有药害和减产情况发生”。但也有一些实验表明，咪草烟对后茬作物没有明显 的影响，k r a u s z l 9 9 2 年以7 5g a i h m 2 使用咪草烟一年后，种植马铃薯、萝h 、燕麦没 有减产和药害情况发生。3 。 目前眯草烟的使用量是借鉴外国有关报告和农民在使用过程中出现的药害问题而 制定的。并未根据吉林省的环境因子，如气象、土壤等条件科学系统的进行研究。 因此，迫切需要系统研究咪草烟在吉林省土壤和植株上的降解规律，研究适用于农 民生产的测定咪草烟残留量的方法，并研究各种作物，乃至各品种对咪草烟的忍耐浓度， 正确评价咪草烟这一除草剂，为农业生产和农民种植结构调整提供理论基础。 1 7 咪草烟的残留分析方法研究进展 进行残留分析的重要手段是建立分析方法，国外有咪草烟在苜蓿、花生、土壤、水 中的残留分析报道。前处理方法各有不同，但检测仪器无非是气相色谱和液相色谱两种。 m o r t i m e rr1 9 9 3 年采用气谱，氮磷检测器检测大豆植株中的咪草烟的残留量。 s t e v e n l 9 9 6 年采用气相色谱一质谱联用技术( g c m s ) 检测土壤中的咪草烟残留量。“， 方法的灵敏度可达到0 2 9 9 k g ，回收率为9 2 。但总的看来，气谱应用较少。由于咪 草烟极性强，不易挥发，要想用气谱，必须经复杂的柱前衍生化，将其转化成可挥发性 酸，再用n p d 或e c d 检测。基于化合物本身的性质和气相色谱方法的局限性，人们更多 采用液相色谱法进行分析。待测样品经提取剂提取后，再经c , 8 - 。柱、强离子交换柱净化， 然后用极性淋洗剂将残留物洗脱下来，再采用酸化流动相测定。s h a n e 用氢氧化钠溶液 作提取剂，提取土壤中的咪草烟。“，在处理过程中出现了乳化现象和大量泡沫，提取困 难，而且回收率特别低。随后0 n o v a k o v a 用碳酸钠水溶液提取o ，回收率有明显的提 高，但仍然很低，且重现性很差。s t e v e n 、s t o u t 、h d r i a n r 等人。”。”3 用醋酸铵的氨 溶液提取，运用微波提取技术( m a e ) ，液相色谱一毛细管电泳离子质谱( l c m s ) 联用技 术测定土壤中的眯草烟的残留量，不仅加速了提取速度，同时也减少了溶剂的消耗，方 法的灵敏度也有较大提高，在不同类型土壤1 - 5 0 垤k g 水平的添加试验，回收率平均 8 2 ，变异系数仅为9 7 。h l d ol a g a n a 等人用甲醇的碳酸铵溶液提取并将s p e 和l c m s 6 吉林农业大学硕士学位论文 咪草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 结合，最小检出浓度达到l o p p b 级水平。回收率能达到7 8 。”。p a c e 分别采用超临界 ( s f e ) 和固相萃取( s p e ) 技术1 ，用c o 。作为萃取剂，乙腈和乙酸( 体积比为4 6 ：1 ) 夹带 剂，s f e 对粘土中咪草烟的回收率为8 0 ，s p e 对粘土中咪草烟的回收率可达到7 8 。 a n n a 采用离子交换膜提取技术。，也取得令人满意的结果。 1 9 9 2 年w o n g 首次发明了用于测定咪唑啉酮类除草剂的酶联免疫( e l i s a ) 分析方法 ，但在测定之前，需对土壤样品提取。1 9 9 3 年n n i sn a 从兔子和羊体内提取了专用 于咪草烟的抗体，从而实现了对土壤无需前处理的方法，最低检测达到0 3 1 1 9 k g “。但 一直没有专用于咪草烟的酶联免疫分析试剂盒。1 9 9 8 年t h o m a s 采用与眯草烟化学结构 非常相似的灭草喹和灭草烟试剂盒测定咪草烟的残留量，灭草喹试剂盒对咪草烟的检测 范围为8 - - 8 0 02 a g k g ，但其灵敏度受p h 值影响较大“。灭草烟试剂盒对眯草烟的测定范 围较小，为1 1 2 5 k g ，受样品p h 值影响较小。 目前国内也有关于眯草烟残留分析的报道。农药残留量实用检测方法手册“”和苏少 泉等o ”“”提出用气相色谱方法分析咪草烟在大豆植株和土壤的残留动态，前处理比较复 杂溶剂消耗量大且需柱前甲基衍生化，费用较高。对于采用液相色谱分析方法的报道较 少，2 0 0 1 年张浩等人采用液相色谱法测定土壤中昧草烟“。但关于灭草烟在土壤、杂 草、水中的液相色谱的残留分析方法h ”比较详细，前处理较气相色谱法简单，且溶剂 消耗少，回收率也符合残留标准。 综上所述，由于各地气候条件及土壤特性差异很大，往往造成同一施药量的眯草烟 降解和残留水平显著不同，因此有必要就咪草烟在土壤和大豆植株中残留分析方法、残 留动态、环境归宿等进一步研究。本试验将研究一种无需衍生化，且能将咪草烟与杂质 良好分离的残留分析方法。 吉林农业大学硕士学位论文 咪草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 第二章液相色谱法测定大豆植株、土壤中 眯草烟残留动态的研究 咪草烟是一种高效广谱的咪唑啉酮类除草剂，由于其毒性较低，药效较好。世界上 许多国家已将其作为大豆田除草剂而广泛使用；对于它在苜蓿、花生、大豆等作物及土 壤上的残留分析方法的研究国外均有相关报道，而国内报道较少。因此在国内研究它在 环境中的降解动态和残留，并进行大面积试验示范和推广是极为必要的。为了明确5 咪草烟水剂在我国北方大豆及土壤上的残留动态，进而为更加科学、合理、安全用药以 及为制定咪草烟在大豆上合理使用准则提供基础数据。 2 1 田间试验 2 1 1 小区试验概况 试验时间：2 0 0 3 2 0 0 4 年 试验地点：吉林农业大学试验站 试验土壤：选择近3 年没有眯草烟、广灭灵、金豆等除草剂的地块。两年前茬作物 均为玉米。试验地土壤为草甸黑土，有机质含量2 0 9 k g ，p h 值为6 8 。 气候类型：中温带大陆性季风气候。年均降水5 0 0 - - 6 0 0 毫米，年降水量的8 0 集 中在夏季。吉林省长春市吉林农业大学农业科学试验站2 0 0 3 年施药当天为晴天，风力 小于1 级，施药后3 天降雨，全年平均气温为7 o c 。2 0 0 4 年风力小于1 级，施药后第 2 天出现小雨天气，全年平均气温为6 8 。 供试药剂：5 咪草烟水剂( 河北景美化工厂提供) 供试品种：长农5 号 施药方法：采用背负式喷雾器没得比一1 6 型，将5 咪草烟水剂经二次稀释法稀释后， 茎叶喷雾处理。 施药时间：2 0 0 3 年7 月1 1 日；2 0 0 4 年7 月1 6 日对小区进行施药。田间小区面积 为2 0 0 3 年2 0 i ( 5 m x 4 m ) ，2 0 0 4 年2 0 寸( 5 m x 4 m ) 。 小区布局：三次重复，各处理间随机排列，各重复间顺序排列。各小区之间设保护 行。 三韭! 堡鉴堂塑主兰竺丝塞 堡苎塑垄查里堕堡垦圭苎主塑塑堕型查墨鱼圭苎垦堕壁竺竺堕壅 表2 1 田问小区试验条件 2 1 2 残留试验田间设计 2 1 2 1 消解动态试验 于大豆苗后以人工手动喷雾施药，施药1 次，高剂量为2 0 2 5 9 ( a i ) h m 2 。按每亩 加水5 0 l 常规喷雾。3 次重复，并设空白对照。待喷药雾滴挥干后，分别间隔1 2 4 d 、 2 2 4 d 、4 2 4 d 、8 2 4 d 、0 j5 d ，l d 、3 d ，5 d ，7 d ，1 4 d 、2 0 d j3 0 d ，4 0 d ，6 0 d ? 8 0 d 、9 0 d 采样，装入塑料袋中，放入一2 0 冰箱中保存待测。 2 1 2 2 最终残留试验 设高、低剂量和空白三个处理，高、低剂量分别为1 0 1 2 5 9 ( a i ) h m 2 、 2 0 2 5 9 ( a i ) h m 2 ，试验小区面积为2 0 平方米，重复3 次，喷雾施药1 次，收获期采 收大豆植株、籽粒和土壤备1 o o k g ，同期采集空白样品，置于一2 0 c 冰箱贮藏待测。 在对照区，土壤采样深度为o l s c m ，每个处理随机取样5 个点，最终取样不少于 l k g 。用连续四分法取2 0 0 9 ，阴干后过3 3 3 m m ( 4 0 目) 标准筛，于一2 0 。c 下保存。处理区的 土壤也按照同样的方法采集，直接贮存在一2 0 c 保存。大豆植株样品每个处理随机取样5 个点，每点各采五棵，共采2 5 棵，每小区样品总重不少于2 k g ，直接于一2 0 。c 下保存。 同时采集大豆植株空白。大豆收获时，每小区5 点，每点1 m 2 ，脱粒后取1 - - 2 k g ，籽粒 阴干，装入塑料袋中，放入一2 0 冰箱中保存。 童签壅些查兰壁兰垡堕壅眯草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 2 2 测定条件与方法 2 2 1 试剂 甲醇( 紫外光学纯) 、氯化钠、无水硫酸钠( 用前6 5 0 * ( 2 灼烧4 h ) 、甲醇、二氯甲烷， 均为分析纯，用前重蒸馏；乙腈、甲醇为色谱醇，咪革烟纯品( 河北景美化工有限公司 提供) 。 2 2 2 仪器设备 a g ii e n ti10 0 型液相色谱仪( v w d 检测器，色谱工作站) ；回旋式振荡机；上海亚荣 旋转蒸发仪r e - - 5 2 a ；s h z 一3 型循环水多用真空泵；高速组织捣碎机，p h s 一3 c 型酸度计， 5 0 虬进样器。分液漏斗等玻璃器皿；岛津u v 一2 4 0 紫外扫描仪。 2 2 3 样品的制备 土壤样品：取土壤样品1 0 0 克，去除杂质，研磨后过2 0 目筛，备用。 大豆植株样品：将大豆植株剪成i c m 小块，取8 0 克，备用。 大豆籽粒：将大豆磨成粉，缩分后取l o o g 备用。 2 2 4 液相色谱检测条件的选择 2 2 4 1 紫外检测波长的选择 用岛津u v 一2 4 0 紫外扫描仪，对l o “g m l 的咪草烟标准溶液进行连续波长扫描，紫 外吸收图见图2 1 。 图2 1 咪草烟紫外吸收谱图 f i 9 2 1u l t r a v i o l e ta b s o r p t i o no f s t a n d a r do f i m a z e t h a p y r 2 2 4 2 流动相的选择 咪草烟是一种有机酸。在进行反相色谱分析时，人们总结出经验性的规律“，在流 1 0 童苎壅些查掌硕主塾论文眯草烟在大豆植株及土壤中的残留动态及在土壤吸附特性的研究 动相的p h p k a 一1 5 且p k a + 1 5 时，对酸性物质的保留时间影响是很大的。当p h p k a - 1 5 时，可保证酸处于分子状态，保留时间增加，且重现性好。当p h p k a + 1 5 时， 酸处于完全解离状态，保留时间很短。咪草烟p h 值为2 1 和3 9 ，在纯乙腈和水为流 动相的条件下，完全解离，增加其在流动相中的溶解度。乙腈：水( 4 0 ：6 0 ) 的条件下，保 留时间只有4 5 m i n 左右。刚好是土壤样品在色谱图上杂质较多的位置，这为净化带来 很大困难。因此，选用酸性流动相来延长保留时间，通用色谱柱的p h 值使用范围是2 - 8 ， 要想使咪草烟呈理想的分子状态会对柱子造成伤害。因此，在试验过程中，采用向流动 相中逐渐增加酸的量，从而找到一种既能保护柱效，又使咪草烟的保留及峰形都较好的 流动相。首先固定流动相的比例乙腈：水( 4 5 ：5 5 ) ，然后分别向5 0 0 m l 水相中加入2 1m l 、 4 2 m l 、6 3 m l 、8 4m l 、1 0 5 m l 乙酸，从标的峰形可以确定，当加入8 4 m l 乙酸时， 保留时间为6 5 6 r a i n ，且蜂形好于其它几种。因此，选择4 5 ：5 4 1 ：o 9 ( 乙腈：水：乙酸) 作为流动相，且从整个分析来看，重现性较好，保留时间差值 黑钙土 自浆土，其中草甸土具有很高的有机质含量，其k 。值大于其它两种土壤，说明 有机质是重要