土壤中噻虫嗪农药残留的分析方法
噻虫嗪(thiamethoxam)的化学名称为3-(2-氯-噻唑-5-甲基)-5-甲基-4-N-硝基亚胺基-(1，3，5)恶二嗪，它是一种具有优异活性的新烟碱类杀虫剂，由诺华公司于1998年推向市场，适用于农作物的茎叶处理、土壤处理和种子处理。与传统的杀虫剂相比，噻虫嗪具有更广的活性谱。更高的生物活性和更高的安全性，且其致毒作用速度快，持效期长。是取代那些对哺乳动物高毒、高残留和对环境影响大以及抗性严重的有机磷类、氨基甲酸酯类、有机氯类等杀虫剂的最佳替代品之一，适用于叶面和土壤施药以及种子处理。目前，对噻虫嗪残留行为的研究主要集中于其在水体中，以及在蔬菜和水果中的残留上，采用的分析方法为：在振荡或微波等条件下萃取，用SPE等方法净化。然后采用HPLC检测定量。而有关其在土壤中残留方面的研究很少，只有Sonia Campbell等对土壤中噻虫嗪的残留进行研究。用快速溶剂法萃取。然后经LC—UV检测。在国内，尚无噻虫嗪在土壤中残留分析方法的报道。 发生器| 多用表| 验电笔| 示波表| 电流表| 钩表| 测试器| 电力计| 电力测量仪| 光度计| 电压计| 电流计|
本文采用简便、经济的前处理方法，将土壤中的噻虫嗪提取并与土壤溶出物进行分离，建立了一种可靠的土壤中噻虫嗪残留的分析方法，为研究噻虫嗪的环境行为提供了准确、灵敏的检测依据。
1 材料和方法
1．1 主要仪器及设备
Agilentl 100高效液相色谱仪(安捷伦公司)，Turbo VapATOR浓缩仪(N2为载气，Zymark公司)，500W长弧管形氙灯(上海亚明灯泡有限公司)，KQ-50型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)，BS224S电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)，ZFQ-972旋转薄膜蒸发器(天津市玻璃仪器厂)，层析拄(20cm×φ1.0cm)；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸易有限公司)等。
1．2 药品与试剂
噻虫嗪标样，纯度≥98％，北京农科所提供；乙腈为HPLC色谱纯；甲醇、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯均为分析纯；硅胶(层析用，粒径200～300目)；无水硫酸钠，分析纯，450℃烘4h。
1．3 实验方法
1．3．1标准曲线绘制
(1)母液配制：用万分之一电子天平准确称取噻虫嗪0.3312g，溶于500mL二氯甲烷中，配制成浓度为500mg/L 的标准母液。
(2)工作曲线的制作：用二氯甲烷将标准母液配制成0.242、0.484、0.726、0.968、1.210 mg/L 的工作溶液。分别准确移取1mL标准溶液于浓缩工作站中，用高纯氮吹脱至干，再用超纯水定容至1mL，在HPLC上对定容后的样品进行测定，然后以质量浓度(mg/L)为横坐标，峰面积为纵坐标，作标准曲线。
1．3．2 土壤的采集与处理
从河南省新乡市河南师大校园荒地取表层土壤(有机质含量为2.01％，pH 8.3)，在实验室风干，粉碎，过10目筛。保存于磨口广口瓶中备用。
1．3．3 含农药土壤样品的制备
准确称取10.0g土壤样品于200mL烧瓶中，分别加人12mL不同浓度的噻虫嗪标准溶液，用超声波振荡10min充分混匀，放置于冰箱内过夜。而后将其均匀分散于培养皿中。置通风橱中风干，配制成含不同农药浓度的土壤样品。
1．3．4 土壤的提取与净化
称取0.2000g的含农药土壤样品于10mL容量瓶中，用不同有机溶剂作提取剂，在超声条件下多次萃取，再在离心机里以转速4000r/min 离心，合并上清液，在浓缩仪里浓缩至干，用少量二氯甲烷转移至层析柱净化。
在层析柱中从下至上依次装人1g无水硫酸钠、2.5g硅胶和1g无水硫酸钠，用20mL石油醚预淋，然后加人噻虫嗪残留物浓缩液，先用45mL弱极性淋洗液淋洗，洗去土壤中的弱极性杂质，再用40mL极性淋洗液淋洗，收集此淋洗液，用旋转蒸发仪减压浓缩至干，用水定容至1mL，过0.45μm膜，供HPLC测定。
1．3．5 HPLC测定条件
色谱柱为反相柱Zorbax C18，4.6mm×250mm，流动相为乙腈：水=20：80(v／v)；流速1.00mL/min；柱温25℃，紫外检测波长254nm，进样量20μL 。定量方式采用外标法。
2 结果与分析
2．1 工作曲线的绘制
图1 噻虫嗪的标准曲线
噻虫嗪的工作曲线如图1，噻虫嗪的浓度(X)与峰面积存在显著的线形关系，其线形方程为：
Y=1423.09917X-20.63(r2=0.998 8)
该测定条件下噻虫嗪标准样色谱图见图2所示，其保留时间为5.96min。
图2 噻虫嗪标样的液相色谱图
2．2 提取方法的确定
2．2．1 层析柱淋洗剂的确定
取0.2000g噻虫嗪浓度为0.968 mg/kg的土壤样品．用8mL乙醇，以5mL+3mL对土壤样品进行二次萃取，合并两次萃取液浓缩至干后，用少量二氯甲烷转入层析柱进行净化。
淋洗剂的确定先用TLC法来进行定性和半定量。吸取一定量样品溶液，点样于硅胶G板上，首先用石油醚、乙酸乙酯、丙酮等弱极性溶剂作展开剂，将土壤中的大部分弱极性杂质去除，通过实验确定初次展开剂为石油醚：乙酸乙酯(2：1)；然后用极性溶剂进行第二次展开，将噻虫嗪与其他残余杂质分离，吹干后在紫外灯下观察。根据噻虫嗪与土壤中杂质的分离情况，确定几种较好的溶剂配比。根据TLC实验的初步结果，再进行柱淋洗实验，通过测定加标回收率(见表1)，确定最佳的淋洗剂组成为甲醇：二氯甲烷=l：6。
表1 柱层析净化中不同淋洗剂对土壤中噻虫嗪回收率的影响
|
淋洗剂种类 |
添加回收率% |
标准差 |
变异系数% |
|
丙酮；石油醚（5：2） |
45.5 |
31.5 |
6.93 |
|
甲醇：二氯甲烷（1：5） |
74.7 |
3.88 |
5.19 |
|
甲醇：二氯甲烷（1：6） |
81.2 |
4.06 |
5.00 |
|
石油醚：二氯甲烷（1：1） |
74.6 |
3.93 |
7.39 |
2．2．2 土壤萃取剂的确定
取0.2000g噻虫嗪浓度为0．968 mg/kg 的土壤样品，分别用8 mL不同的溶剂。以5 mL+3 mL对土壤样品进行二次萃取。萃取液用硅胶层析柱净化。以甲醇：二氯甲烷(1：6)为淋洗剂，淋洗液用HPLC进行噻虫嗪的定量分析，比较不同提取溶剂对土壤中噻虫嗪萃取率的影响(表2)。结果表明，用甲醇作提取溶剂所得的添加回收率最高，平均添加回收率达86.9％。变异系数为4.46％。
2．2.3 萃取方式的确定
在确定了淋洗剂最佳组成为甲醇：二氯甲烷1：6。用甲醇作萃取剂后，又研究了3种不同提取方法的萃取率，每次萃取时间均为15min，结果见表3。从表中可以看出，土壤中噻虫嗪的最佳提取方法是用甲醇3mL+3 mL+2 mL分3次提取，因此。以后的实验均采用3次甲醇提取法提取土壤中的噻虫嗪。
2．3 添加回收试验
方法的准确性以全过程标准添加回收率来衡量。方法的精密度以测定结果的变异系数来衡量。在土壤样品中加入一定体积的噻虫嗪标准工作溶液，制成添加浓度分别为0.121、0.968、1.210、4.840 mg/kg的土壤样品，采用上述建立的方法完成添加回收试验。结果见表4。
本方法中噻虫嗪的最小检测量为9.6×10-8g。土壤中的最低检测浓度为0.024 mg/kg。噻虫嗪在土壤中的添加样品和空白样品色谱图见图3、图4。
表2 不同提取溶剂对土壤中噻虫嗪萃取率的影响
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提取溶剂 |
萃取率% |
标准差 |
变异系数% |
|
甲醇 |
86.9 |
3.87 |
4.46 |
|
乙醇 |
81.2 |
4.06 |
5.00 |
|
乙腈 |
44.5 |
4.11 |
9.23 |
|
丙酮 |
42.9 |
2.94 |
6.85 |
|
二氯甲烷 |
1.29 |
0.18 |
14.0 |
表3 不同提取方法对土壤中噻虫嗪萃取率的影响
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提取溶剂 |
萃取率% |
标准差 |
变异系数% |
|
8ml |
52.9 |
2.11 |
3.99 |
|
5ml+3ml |
86.9 |
3.87 |
4.46 |
|
3ml+3ml+2ml |
89.8 |
2.86 |
3.18 |
|
4ml+2ml+2ml |
76.9 |
3.47 |
3.72 |
表4 土壤中噻虫嗪回收试验结果
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添加浓度mg/kg |
添加回收率% |
标准差 |
变异系数% |
|
1.21 |
78.9 |
3.88 |
5.19 |
|
0.968 |
89.8 |
2.86 |
3.18 |
|
1.210 |
85.5 |
4.87 |
3.67 |
|
4.840 |
91.0 |
2.26 |
2.52 |
3 结论
(1)本研究结果表明土壤中的噻虫嗪残留物用甲醇在超声振荡萃取后，再经硅胶柱层析净化，用反相HPLC—UVD进行检测是可行的。
(2)本实验的土壤样品采用了柱层析的净化方法，虽然土壤样品杂质峰较多，但均能与样品峰分开．不影响检测，从而使操作程序得到简化。
(3)当噻虫嗪在土壤中的浓度范围为0.12～4.80mg/kg 时，相应的标准添加回收率范围为78.9％～90.1％，标准差为2.26～4.82，变异系数为2.52％～5.67％，基本上可达到农药残留分析的要求。该方法可用于土壤中噻虫嗪的残留分析。
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