2. 河北北方学院 河北省农产品食品质量安全分析检测重点实验室,河北 张家口 075000
2. Hebei North University, Hebei Key Laboratory of Quality & Safety Analysis-Testing for Agro-Products and Food, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China
新烟碱类杀虫剂具有高效、安全、选择性好及对哺乳动物毒性低等特点,在国内外市场销量很大。目前,商品化的新烟碱类杀虫剂产品有吡虫啉、噻虫嗪、烯啶虫胺、啶虫脒 、呋虫胺、噻虫胺 、噻虫啉和环氧虫啶[1-2]。该类杀虫剂的靶标为烟碱型突触后膜乙酰胆碱受体 (nAChRs),主要作用于昆虫中枢神经系统,既可有效防治蚜虫、粉虱、叶蝉、飞虱、蓟马和蝽等刺吸式害虫,也可防治一些鳞翅目和鞘翅目害虫[3-4]。该类杀虫剂虽然在苹果生产中大量使用,但关于其残留水平的研究主要集中在小麦[5]、茶叶[6]、韭菜[7]、豇豆[8-9]、烟草[10-11]、番茄[12]和菠菜[13]等作物上,其在苹果中残留的相关研究鲜有报道。鉴于此,本研究选择在苹果树上常用的上述新烟碱类药剂中的6种,研究其在苹果果实中的吸收传导特性及迁移转化规律,以期为该类药剂在苹果上的安全使用和制定其在苹果上残留标准提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 药剂与仪器试验于2016年在河北省张家口市涿鹿县栾庄村果园中进行,供试品种为10年生红富士苹果,栽培密度为4 m × 6 m。选取树形、枝量和长势基本一致的果树。
烯啶虫胺 (nitenpyram)、噻虫嗪 (thiamethoxam)、啶虫脒 (acetamiprid)、呋虫胺 (dinotefuran) 、吡虫啉 (imidacloprid) 和噻虫胺 (clothianidin) 标准品 (纯度 ≥ 99.8%),北京德威钠生物技术有限公司。10.0%烯啶虫胺水剂 (AS),北京三浦百草绿色植物制剂有限公司;25%噻虫嗪水分散粒剂 (WG),先正达作物保护有限公司;5%啶虫脒乳油 (EC),海利尔药业集团股份有限公司;20%呋虫胺可湿性粉剂 (WP)、10%吡虫啉 (WP)和20%噻虫胺悬浮剂 (SC),河北威远生化农药有限公司。
岛津SPD-20A高效液相色谱仪,Shimadzu;H2050R台式高速冷冻离心机,湖南湘仪离心机仪器有限公司;Vortex Genie 2涡旋仪,北京智杰方远科技有限公司;工农-16型背负式喷雾器,原阳县田帮手农用机械有限公司;JJ2组织捣碎匀浆机,金坛市郎博仪器制造有限公司。
1.2 试验设计为增强试验效果,研究新烟碱类农药在套袋果实中的运输及分布规律时,按照6种农药制剂推荐剂量的2倍施药,施用浓度 (有效成分) 10%烯啶虫胺AS 1 320 mg/L,25%噻虫嗪WG 1 760 mg/L,5%啶虫脒EC 1 760 mg/L,20%呋虫胺WP 266 mg/L,10%吡虫啉WP 1 334 mg/L,20%噻虫胺SC 400 mg/L。
1.2.1 药剂在生长期苹果果实中的运输及分布于苹果园中蚜虫发生期 (7月10日),在每株供试树上选取大小一致、无损伤的苹果果实,一半果实套袋,用保鲜膜将果柄处缠严,用胶带封口,以防药液沿着果柄流入或从袋口处进入。采用整株喷雾的方式喷施6种供试杀虫剂的混合药液,每株果树用药液量5 L。分别于施药后2、12、24和72 h随机采样,每次取10个苹果,分为果柄、果皮和果肉3部分,各处理匀浆后分别于 –20 ℃保存,待测。以施药处理前采集的苹果作为空白对照。随机区组设计,每小区2株,重复3次。
1.2.2 药剂在储藏期苹果果实中的残留量于果实成熟期在采收前1 d (9月25日) 按照6种农药制剂推荐剂量在果面喷施6种药剂的混合药液,待药液干后,按照东南西北和上中下部随机采集苹果30个,于常温 (25 ± 2 ℃) 下储藏,分别于施药后7、14和21 d随机取样,每次取10个苹果,其中5个将果皮和果肉分开,另外5个切块后用于测定全果中的药剂含量。将各处理匀浆后分别于–20 ℃保存,待测。
1.3 样品前处理及高效液相色谱检测条件 1.3.1 样品前处理分别取10 g匀浆后的样品 (全果、果肉、果皮或果柄) 于50 mL离心管中,加入10 mL乙腈,3 g氯化钠,涡旋2 min,于15 000 r/min、4 ℃下离心15 min;取1 mL上清液至10 mL离心管中,加入10 mg石墨化碳黑 (GCB),涡旋2 min,于5 000 r/min下离心10 min;取上清液过0.22μm微孔滤膜,待分析。
1.3.2 高效液相色谱检测条件SPD-20A岛津高效液相色谱仪,Agilet TC-18色谱柱(250 mm × 4.6 mm,5 μm),柱温26 ℃,梯度洗脱,流速1.0 mL/min,进样量20 μL。流动相A相为乙腈,B相为体积分数0.3%甲酸水溶液,检测波长260 nm。梯度洗脱程序:0~1 min,5% A;> 1~15 min,5%~40% A;> 15~20 min,40%~50% A;> 20~23 min,50%~5% A;> 23~25 min,5%~5% A。在此条件下,6种药剂的保留时间分别为:呋虫胺12.754 min,烯啶虫胺13.381 min,噻虫嗪15.067 min,噻虫胺16.006 min,吡虫啉16.417 min,啶虫脒16.754 min。
1.4 标准溶液的配制及标准曲线的绘制采用外标法定量,以保留时间确定每种待测物。准确称取6种药剂标准品各0.01 g(精确至0.000 1 g),用乙腈溶解并定容至10 mL,配成1 000 mg/L的混合标准溶液,再逐级稀释为0.01、0.05、0.1、0.2、0.6、1.2和2.4 mg/L的系列混合标准工作溶液,按1.3.2节条件测定,重复5次。以每种药剂的质量浓度为横坐标,对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。
1.5 添加回收试验在苹果全果、果肉、果皮和果柄的空白样品中分别添加0.05、0.5和1.0 mg/kg 3个水平的混合标准工作溶液,按1.3节方法提取、净化及测定,每个添加水平重复5次,计算平均添加回收率及相对标准偏差(RSD)。
1.6 数据分析用Excel和DPS软件对试验数据进行处理、制图及差异显著性分析。
2 结果与分析 2.1 线性范围及方法灵敏度结果表明:在 0.01~2.4 mg/L范围内,6种药剂的峰面积与对应的质量浓度间呈良好的线性关系 (表1)。表明6种药剂的标准曲线精度很高,可以用于样品中6种新烟碱类药剂的检测。
2.2 方法的准确度及精密度
结果 (表2) 表明:在0.05、0.5和1.0 mg/kg 3个添加水平下,6种药剂在苹果果实中的平均回收率在77%~109%之间,RSD在5.2~11%(n = 5) 之间,定量限 (LOQ) 为0.05 mg/kg,低于中国规定的苹果中新烟碱类药剂的最大残留限量值 (MRL)[14],可满足农药残留检测的要求[15]。
2.3 新烟碱类杀虫剂在套袋苹果果实不同部位中的残留量
结果 (表3) 表明:施药后苹果果实各部位中各供试杀虫剂残留量随时间推移呈现先逐渐上升而后下降的趋势。具体表现为:施药后2 h,药剂主要存在于果柄中,其中噻虫嗪和烯啶虫胺的残留量分别为3.43和3.24 mg/kg,显著高于其他4种药剂;施药后12 h,各药剂在果柄中的残留量均达最高值,同时在果皮和果肉中也检测到农药残留,说明套袋果实中的药剂主要来自枝叶运输,各药剂在果肉中的残留量高于果皮中的。张莹等[16]研究了毒死蜱在梨果实不同部位的残留,结果表明,施药后12 h毒死蜱主要存在于果皮中。可见农药在各部位的残留受农药特性的影响。施药后24 h,苹果柄和果皮中的农药残留量逐渐降低,而果肉中的农药残留量继续升高;施药后72 h,各药剂在果皮中残留量均低于0.08 mg/kg,其中烯啶虫胺和吡虫啉残留量低于定量限 (0.05 mg/kg),而在果柄和果肉中的残留量明显高于果皮中的。从上述结果可以看出,新烟碱类杀虫剂从苹果枝叶至果实中表现出内吸传导性,套袋后果实各部位中新烟碱类杀虫剂来源于枝叶运输,药剂经过果柄进入果实后容易向果肉积累。
2.4 套袋对苹果果肉中新烟碱类杀虫剂的影响
结果 (表4) 表明:各药剂在未套袋苹果果肉中的含量显著高于套袋处理的。施药后72 h,未套袋苹果果肉中烯啶虫胺、噻虫嗪、啶虫脒、呋虫胺、吡虫啉和噻虫胺的含量分别是套袋果实果肉中含量的7.75、3.52、3.36、6.57、2.92和3.06倍,表明苹果套袋后减少了药剂与果实的直接接触,从而减少了农药残留量的积累。与施药后24 h相比,72 h后套袋苹果中各药剂含量降低,而未套袋苹果中含量均有所升高。
2.5 新烟碱类杀虫剂在储藏期苹果果实不同部位中的残留量
于采收前1 d施药,采收后随着储藏时间的延长,果皮、果肉和全果中的药剂残留量均呈逐渐降低的趋势。对于同一个取样点,药剂主要存在于果皮中,果肉中只在施药后7 d发现有烯啶虫胺、噻虫嗪、啶虫脒和呋虫胺少量检出,施药后14 d和21 d均没有药剂检出 (表5)。表明在储藏期间果皮为药剂主要残留部位,且不易向果肉转移。
3 讨论
农药在果实中的残留存在2种方式:一是附着于果实表面;二是内吸性农药通过在植物体内循环达到植株各部位[17]。果实表面通常附有一层蜡质,具有较强的疏水性,从而能阻挡亲水性污染物进入果实内部。张莹等[16]研究表明,毒死蜱由于其亲脂性较强,在梨树上施用后主要存在于果皮中,果肉中残留很少;汪志威[18]和汤宇恋[19]的研究表明,毒死蜱更倾向分布于富含蜡质的果皮中;黄玉南等[17]研究表明,吡虫啉在梨果实上的残留也主要分布在果皮部位,削皮后可去除果实上的绝大部分残留。本试验结果表明,6种新烟碱类杀虫剂在储藏期苹果果实中的残留也主要分布在果皮中,果肉中较少,说明苹果表皮的蜡质层对收获后的苹果阻挡残留农药向内部侵蚀同样有效。
前期试验结果表明,新烟碱类药剂施用后主要通过枝叶运输,药剂经过果柄进入果实后易向果肉积累。套袋后果实药剂主要来源于枝叶运输。本研究结果表明,施药后24 h,套袋果实果肉中各药剂残留达到最高值,72 h各药剂的残留量有所降低;未套袋果实果肉上的药剂主要来源于枝叶运输和果皮上药剂残留,表现为72 h后残留量高于24 h的。出现上述结果主要是该类药剂内吸性较强的原因所致。
姚安庆等[20]的研究表明,药剂的传导性是一个具有范围性或者特异性的概念,无论何种结构的农药均可以在多种植物上或同种植物的不同部位表现出不同程度的传导性。张莹等[16]关于毒死蜱在梨果中的残留研究结果表明,毒死蜱在施药初期主要存在于套袋梨的果柄中,且在施药后72 h内套袋果实果肉、果芯和果洼中毒死蜱的浓度随时间推移呈现先逐渐上升后下降的过程,推测毒死蜱可能是通过果柄运输进入果实。汪志威[18]发现,毒死蜱可以从番茄果柄进入番茄内部。本研究表明,施药后初期,在套袋情况下,药剂主要存在于苹果果柄内,随着时间推移在施药后72 h,药剂在果柄、果肉中较多,而在果皮中残留较少或检测不到,与黄玉南等[17]报道的吡虫啉主要存在于未套袋梨的果皮中的结果不一致,其原因可能是套袋阻挡了药剂与果皮的接触,果肉中的药剂主要来源于枝叶吸收后通过传导进入果内。可见不同药剂的传导特性决定了其残留部位。本研究结果还表明,储藏期苹果中的药剂主要存在于果皮中,这是由于果实脱离植株后,药剂的内吸传导性得不到发挥,从而表现出了和生长期施药不一致的结果。
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