超高效液相色谱串联质谱法研究烟嘧磺隆在玉米和土壤中的降解动力学及残留

毛江胜，赵永红，张广霞，董崭

(1. 山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所/山东省食品质量与安全检测技术重点实验室/农业部农产品质量安全风险评估实验室(济南)，山东 济南 250100；2.滨州市农业教育中心，山东 滨州 256656；3.滨州市蔬菜生产办公室，山东 滨州 256656)

超高效液相色谱串联质谱法研究烟嘧磺隆在玉米和土壤中的降解动力学及残留

毛江胜1，赵永红2，张广霞3，董崭1

(1. 山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所/山东省食品质量与安全检测技术重点实验室/农业部农产品质量安全风险评估实验室(济南)，山东 济南 250100；2.滨州市农业教育中心，山东 滨州 256656；3.滨州市蔬菜生产办公室，山东 滨州 256656)

为给烟嘧磺隆安全施药提供依据，利用超高效液相色谱串联质谱法, 测定烟嘧磺隆在玉米及土壤中的消解和残留动态。结果表明，烟嘧磺隆在玉米植株和土壤中的消解动态均满足一级降解动力学方程及其降解常数，半衰期分别为1.86～1.93 d 和5.59～6.27 d；烟嘧磺隆在玉米中的最终残留均未检出，低于我国规定的最大残留限量值(0.1 mg/kg)。该分析方法操作简单，精密度、准确度和灵敏度都符合农药残留标准要求，适用于玉米和土壤中烟嘧磺隆残留测定。建议80%烟嘧磺隆可湿性粉剂防治玉米病害，用药次数1次, 使用剂量是50 g a.i./hm2。

烟嘧磺隆；超高效液相色谱串联质谱法；降解；残留；最大残留限量值

农药在植物体和土壤中的降解行为是农药环境化学行为研究的重要部分,其残留试验数据是按照风险分析原理制定农药残留最大残留限量(MRL)的基本数据之一，因此对农产品质量和食品安全意义重大。通过试验提出的“建议最大残留限量(MRL)”及“安全间隔期(PHI)”也是建立良好农业生产规范(GAP)的依据[1]。玉米是我国北方地区最主要的粮食作物，因此研究烟嘧磺隆在玉米和玉米种植区域内土壤中的降解行为，为评估烟嘧磺隆在玉米中使用的安全性有着重要意义，为合理安全地开发和使用烟嘧磺隆、修复烟嘧磺隆污染土壤提供参考依据。烟嘧磺隆(nicosulfuron)又名玉农乐、烟磺隆、氟草烟，属于磺酰脲类高效玉米除草剂，低剂量芽后用，能有效地防除玉米田中多种一年生禾本科杂草等。其被叶和根迅速吸收，并通过木质部和韧皮部迅速传导，通过乙酰乳酸合成酶来阻止支链氨基酸的合成。玉米对该药有较好的耐药性，处理后出现暂时褪绿或轻微的发育迟缓，但一般能迅速恢复而且不减产。烟嘧磺隆的测定主要有高效液相色谱法(HPLC)和超高效液相色谱串联质谱法(UPLC-MS-MS)[3，5，6]。此前吴绪金等[4]利用HPLC法做过其在玉米中降解动态研究，郭立群等[3]利用UPLC-MS-MS法检测其在玉米中的残留，但利用UPLC-MS-MS法对其在玉米和土壤中的降解行为和残留研究尚未见报道。故本试验利用UPLC-MS-MS研究烟嘧磺隆在玉米和土壤中的降解动力学和残留消除规律，旨在为农业合理用药及确定休药期提供理论依据。

1 材料与方法

1.1仪器与试剂

Waters QUATTRO ULTIMA PT四极杆串联质谱仪(美国Waters公司)；UPLC超高效液相色谱仪(美国Waters公司)；美国Heidolph Laborota 4000旋转蒸发仪；德国IKA T-25 basic高速匀浆机；美国SIGMA 3K30高速离心机。烟嘧磺隆纯品(含量>98%)；甲醇(色谱纯)；磷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、乙酸(优级纯)；甲醇(分析纯)；残留提取剂：磷酸缓冲液(pH 7.8)∶甲醇=80∶20(V∶V)等。

标准溶液：甲醇配制标准储备液(100 μg/mL)，根据检测要求用流动相稀释成相应浓度的标准工作溶液。纯净水(中国娃哈哈)。

1.2试验设计及采样[8]

1.2.1 消解动态试验 根据厂家推荐，80%烟嘧磺隆可湿性粉剂作为除草剂，推荐使用剂量为40～50 g/hm2(有效使用量)，施药次数为1次。按照《农药残留试验准则》要求，于2012—2013年在济南对其进行残留试验。设置试验小区面积为40 m2，每处理重复3个，小区间设保护带。土壤消解动态单独设置未种植玉米小区。另设空白对照小区(不喷药)。试验小区按照用药量由低到高的顺序排列。设置烟嘧磺隆施药剂量为高低两个浓度，低剂量为50 g a.i./ hm2，高剂量为75 g a.i./hm2。

玉米植株中烟嘧磺隆消解动态：在玉米3叶期左右，按高剂量对水施药1次，于施药后2 h及1、3、7、10、14、21、30 d，随机采集玉米植株6～12株，加贴标签。土壤中烟嘧磺隆消解动态：施药和采样时间同植株动态试验，随机采集0～10 cm土壤，每小区采样不少于10个点(1～2 kg)，加贴标签。样品立即运回实验室，制备成待测样品。

1.2.2 最终残留试验 在玉米3叶期左右，分别按高低两个施药剂量，对水喷施茎叶1次，于收获前14 d和收获期，两次随机采集青玉米穗、玉米穗、植株和土壤样品。采集玉米穗6～12个，植株6～8株；在植株下方随机采集0～15 cm土壤样品，不少于1 kg，加贴标签。同时采集空白对照样品。样品立即运回实验室，制备成待测样品。

1.3样品处理

1.3.1 玉米植株、籽粒样品 称取植株或玉米籽粒样品10.0 g于50 mL离心管中，加入残留提取剂15 mL，以10 000 r/min高速匀浆1 min，4 000 r/min离心5 min。提取步骤重复2次，每次提取液均为15 mL。合并两次提取并离心后的上清液，并入50 mL离心管，用磷酸调节pH值至2.5，待净化。

1.3.2 土壤样品 称取土壤样品10.0 g于50 mL离心管，加入残留提取剂15 mL，剧烈旋涡1 min，然后在超声波仪超声提取5 min，4 000 r/min离心5 min。提取步骤重复2次，每次提取液均为15 mL。合并两次提取并离心后的上清液，并入50 mL离心管，加入磷酸调节pH值至2.5，待净化。

1.3.3 净化 用甲醇5 mL、水5 mL依次预洗C18固相萃取柱，当溶剂液面流至吸附填料表面时，立即加入样品，全部过完后，抽真空10 min。最后用甲醇+水(9∶1，V∶V)3 mL洗脱，收集洗脱液，0.22 μm滤膜过滤，待测。

1.4仪器分析条件

1.4.1 色谱条件 色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18(50 mm×2.1 mm i.d. 1.7 μm)；柱温：40℃；样品室温度10℃；进样体积：5.0 μL；流动相A：0.1 mmol/L乙酸；流动相B：甲醇。流速：0.2 mL/min，色谱分离梯度条件见表1。

表1 UPLC色谱分离梯度条件

1.4.2 质谱条件 大气压电喷雾离子源(ESI)，正离子模式；毛细管电压：3.2 kV；离子源温度：110℃，脱溶剂气温度：400℃；锥孔气流量：82 L/Hr，脱溶剂气流量：520 L/Hr；光电倍增器电压：650 V；碰撞室真空度：1.28 e-3(mbar)，质量分析器真空度：2.95 e-5(mbar)。定性离子对、定量离子对、碰撞电压和锥孔电压等质谱条件参数详见表2。

表2烟嘧磺隆检测的MRM质谱条件参数

检测组分母离子(m/z)子离子(m/z)停顿时间(s)锥孔电压(V)碰撞能量(eV)烟嘧磺隆411.06213.18182.17*0.100.1050451715

注：*代表定量离子。

2 结果与分析

2.1线性范围和检出限

在上述仪器条件下，注射1、5、10、20、100、200 μg/L标准系列溶液，以烟嘧磺隆进样量(X，ng)为横坐标、以定量离子的色谱峰面积Y为纵坐标进行线性回归计算，线性方程为Y=588362X-5549.55，相关系数r=0.9998。以引起3倍基线噪音(S/N≥3)的药物浓度为最低检测限。在植株、玉米籽粒、土壤中的最低检测浓度均为 0.01 mg/kg。

2.2方法回收率和精密度

对空白植株、玉米籽粒、土壤样品在0.01、0.1、0.2 mg/kg三个浓度水平上进行添加，每个平行重复5次，测定其回收率。植株中的回收率为91.84%～95.38%，玉米籽粒中回收率为91.31%～96.96%，土壤中回收率为92.16～99.16%，相对标准偏差为1.18%～4.98%(表3、图1)。

表3 烟嘧磺隆在玉米籽粒、植株和土壤中的回收率(n=5)

2.3消解动态试验结果

农药在大田环境下的降解是一个复杂过程，通常采用一级动力学方程描述其降解规律，以半衰期T1/2表示农药在土壤和植物体中的消解程度。以施药后的时间t为横坐标，以残留量CT为纵坐标，绘制指数曲线。根据两年的烟嘧磺隆消解动态试验，绘制消解方程：在植株中2009年按CT=1.2066e-0.3598T，T1/2=1.93 d；2010年按CT=1.1685e-0.3722T，T1/2=1.86 d；在土壤中2009年按CT= 0.7321e-0.1239T，T1/2=5.59 d；2010年按CT=0.2383e-0.1106T，T1/2=6.27 d(图2)。

2.4最终残留试验结果

两年的最终残留试验，在玉米收获前14 d及收获期，采集的青玉米穗、玉米穗、植株和土壤样本，残留分析检测结果显示，烟嘧磺隆在样品中的残留量均为未检出(<0.01 mg/kg)。我国规定烟嘧磺隆在玉米中的最大残留限量值(MRL值)为0.1 mg/kg，试验结果均符合要求。

图1 烟嘧磺隆在玉米籽粒(a)、植株(b)、土壤(c)中添加的总离子流及选择离子的离子流图

图2 烟嘧磺隆在玉米植株、土壤中的消解曲线

3 结论

3.1烟嘧磺隆在植株和土壤中的消解速率评价

两年的消解动态残留试验结果表明，烟嘧磺隆在土壤和植株中的消解速率较快，在玉米植株、土壤中的半衰期分别为1.86～1.93 d和5.59～6.27 d，在土壤中的消解速率(T1/2为6 d)略慢于玉米植株(T1/2为2 d)中。烟嘧磺隆属易降解农药，消解规律符合一级动力学模型，用药10 d后，烟嘧磺隆的残留值已较低，对环境安全；在施药21 d后，消解量均达到90%以上，烟嘧磺隆残留稳定性较低。

3.2烟嘧磺隆在植株和土壤中的残留评价

最终残留试验结果表明，在收获期，烟嘧磺隆在玉米籽粒、植株和土壤中均未检出，低于最大残留限量值。

3.3残留分析方法

由于样品中农药残留量较低，HPLC法检测限较高，不能满足检测要求，因此选用UPLC-MS-MS。经试验，UPLC-MS-MS法操作简单，精密度、准确度和灵敏度都符合农药残留标准要求，适用于玉米和土壤中的烟嘧磺隆残留测定。

3.4合理使用建议

建议80%烟嘧磺隆可湿性粉剂在玉米上的使用量为50 g a.i./hm2，在玉米3叶期左右对水喷雾施药1次。

[1] 农业部农药检定所.农药登记残留田间试验标准操作规程[M]. 北京：中国标准出版社，2007.

[2] 董晓雯，王金信，毕建杰，等.不同玉米品种对烟嘧磺隆的敏感性差异[J]. 植物保护学报, 2007，34(2):182-186.

[3] 郭立群， 徐军， 董丰收，等.分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法同时检测玉米及其土壤中烟嘧磺隆、莠去津及氯氟吡氧乙酸残留[J]. 农药学学报,2012，14(2):177-184.

[4] 吴绪金， 钟红剑，马朝旺，等. 烟嘧磺隆在玉米和土壤中的残留及消解动态研究[J]. 河南农业科学，2012，41(1):87-91.

[5] 吴春先， 高立明，王广成，等.烟嘧磺隆的高效液相色谱分析[J]. 农药科学与管理，2006(10)：6-9.

[6] 石相梅， 徐晓巍.高效液相色谱法测定水和废水中的烟嘧磺隆、吡嘧磺隆、噻嗪酮、氟虫氰[J]. 污染防治技术，2009(4)：89-92.

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[8] 刘光学,乔雄梧,陶传江, 等. NY/T 788-2004 农药残留试验准则[M]. 北京:中国农业出版社, 2004.

StudyonDegradationKineticsandResidueofNicosulfuroninCornandSoilbyUPLC-MS-MS

Mao Jiangsheng1, Zhao Yonghong2, Zhang Guangxia3, Dong Zhan1

(1.InstituteofQualityStandardsandTestingTechnologyforAgo-Products,ShandongAcademyofAgriculturalSciences/ShandongProvincialKeyLaboratoryofFoodQualityandSafetyTestingTechnology/RiskAssessmentLaboratoryofAgo-ProductsQualityandSafety(Jinan),Jinan250100,China; 2.BinzhouAgricultureEducationCenter,Binzhou256656,China; 3.BinzhouVegetableProductionOffice,Binzhou256656,China)

A Ultra performance liquid chromatography (UPLC) - tandem mass spectrometric(MS/MS) method was adopted for investigating the degradation and residue of nicosulfuron in corn and soil in field. It could provide basis for securely spraying nicosulfuron. The results showed that the degradation of nicosulfuron in corn plants and soil both met the first-degree dynamics matrix and constant. The half-life of nicosulfuron in corn plants and soil was 1.86～1.93 days and 5.59～6.27 days. The residue in corn was not detected and lower than the maximum residue limit(0.1 mg/kg). This method was easy to operate. Its precision, accuracy and sensitivity could meet the pesticide residue standard requirement. It was appropriate for detecting the nicosulfuron in corn and soil. We suggested that 80% nicosulfuron WP was used to control the corn diseases with the dosage of 50 g a.i./hm2for spraying 1 time.

Nicosulfuron; UPLC-MS-MS; Degradation; Residue; Maximum residue limit

S481+.8+S482.4+6

A

1001-4942(2017)10-0121-05

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.026

2016-07-07；

2017-08-31

农业部农药残留试验项目“80%烟嘧磺隆可湿性粉剂在玉米上的残留试验”(2009H140)

毛江胜(1977—)，男，硕士，副研究员，研究方向为色谱质谱技术开展复杂基质下的微量有机化合物的分析及食品安全风险评估。E-mail：maojiangsheng@163.com