辣椒及土壤中咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺的殘留及消解動態研究

蔣夢云，鞏文雯，劉慶菊，胡 彬，張婷婷 ，韓 平

（1.北京農業質量標準與檢測技術研究中心，北京 100097；2.北京化工大學化學工程學院，北京 100029；3.北京市植物保護站，北京 100029）

辣椒味道鮮美、色澤光鮮，深受消費者喜歡。它既可食用，又具觀賞性，是盆栽種植的良好品種，但在盆栽種植過程中經常會發生蚜蟲、白粉虱、根腐病等病蟲害，科學防治非常重要。在害蟲防治中，噴霧法是最常用的施藥方式。但葉面噴施農藥易受溫度與光照影響，噴施過程中藥劑漂移不僅造成農藥的浪費和環境的潛在污染，危害非靶標生物，還會增加操作者暴露風險［1］。灌根施藥是一種應用較廣的隱蔽施藥法，該方法將殺蟲劑、殺菌劑施于土壤中，使作物通過“生物抽提”方式將有效成分運輸到植物地上部分，從而達到防治病蟲害的目的［2］，這種施藥方式具有針對性，可以有效保護天敵，減少環境污染［3］。He等［1］采用灌根方式，比較了溫室和田間樂果在棉花中的分布及對二斑葉螨（Tetranychus urticae）的防治效果。宗建平等［2］采用噴霧和灌根兩種施藥方法，測定了吡蟲啉在番茄植株中的分布動向及其對煙粉虱（Bemisia tabaci）的防效效果。李強等［4］比較了噴霧、灌根和埋藥3種施藥方式下溴氰蟲酰胺對黃胸薊馬（Thrips hawaiiensis）的防治效果。此外，Dong等［5］研究了灌根施藥方式下，噻蟲啉在溫室盆栽番茄中的殘留消解及其對煙粉虱的防治效果。在施用農藥防治病害時，其殘留對環境和非靶標生物會產生一定影響，研究藥劑殘留和消解動態對于評價作物食用安全性具有十分重要的意義。目前關于噴霧施藥方式下農藥殘留和消解的研究很多［6-9］，但關于灌根施藥方式下作物食用安全性及農藥消解動態和最終殘留的報道仍較少。因此，本研究選擇2種常用殺菌劑咯菌腈、精甲霜靈和1種殺蟲劑溴氰蟲酰胺為供試藥劑，采用灌根施藥方式處理溫室大棚盆栽辣椒，結合QuEChERS-超高效液相色譜-串聯質譜（UPLC-MS/MS）建立3種藥劑在辣椒和土壤中殘留的分析方法，研究3種藥劑的消解動態及最終殘留水平，以期為系統評價藥劑的安全性提供理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

ACQUITY UPLC Xevo TQ高效液相色譜串聯質譜儀，美國Waters公司；B-400勻漿機，瑞士Buchi公司；ME204E/02電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；ZWY-1102C恒溫培養振蕩器，上海智城分析儀器制造有限公司；Vortex-Genie2漩渦混合器，北京開源國創科技有限公司；3-30K臺式冷凍離心機，德國Sigma離心機股份有限公司。

咯菌腈標準品（fludioxonil，99.0%）、精甲霜靈標準品（metalaxy-M，99.5%）、溴氰蟲酰胺標準品（cyantraniliprole，99.2%）購于北京百靈威科技有限公司；精甲·咯菌腈（總有效成分含量62.5 g/L，咯菌腈含量25 g/L，精甲霜靈含量37.5 g/L），10%溴氰蟲酰胺可分散油懸浮劑（美國杜邦公司）；乙腈、甲酸、甲醇為色譜純；無水硫酸鎂、氯化鈉等均為分析純。

1.2 殘留消解試驗設計

試驗設計參照NY/T 788－2004《農藥殘留試驗準則》進行，于2017年在北京順義植保站基地溫室內進行最終殘留試驗及消解動態試驗。每個處理3次重復，每個重復30盆盆栽辣椒，同時設置空白對照。

消解動態試驗：按推薦劑量咯菌腈和精甲霜靈均為0.04 g/L（a.i.）、溴氰蟲酰胺0.13 g/L（a.i）于辣椒半成熟期時灌根施藥1次，每盆施藥50 mL。分別于施藥后0（2 h）、1、3、5、7、11、14、21 d隨機采集辣椒樣品，勻漿后按四分法留樣200 g，同時采集土壤樣品2 kg，去除雜物后四分法留樣200 g。

最終殘留試驗：按推薦劑量和1.5倍推薦劑量分別于辣椒半成熟期時灌根施藥1次，每盆施藥50 mL，分別于施藥后5、7、14 d隨機采集辣椒樣品，勻漿后按四分法留樣200 g，同時采集土壤樣品2 kg，去除雜物后四分法留樣200 g。所有樣品用塑料袋封裝，貯存于-20℃冰箱內待測。

1.3 分析方法

1.3.1 提取 分別稱取5.0 g充分勻漿的辣椒樣品和土壤樣品（過孔徑0.60 mm篩）于50 mL圓底旋蓋離心管中，加10 mL乙腈，振蕩30 min，加入2.0 g無水硫酸鎂和0.5 g氯化鈉，渦旋振蕩提取1 min，置于臺式離心機中離心5 min（4℃，5 000 r/min），待進一步凈化。

1.3.2 凈化 辣椒樣品：取1 mL上清液轉移至2 mL QuEChERS凈化管（50 mg PSA和150 mg無水硫酸鎂）中，渦旋振蕩1 min，4℃、10 000 r/min離心5 min，過0.22 μm有機濾膜，待UPLCMS/MS分析。

土壤樣品：取1 mL上清液轉移至裝有2 mL QuEChERS凈化管（50 mg PSA、50 mg C18填料和150 mg無水硫酸鎂）中，渦旋振蕩1 min，4℃、10 000 r/min離心5 min，過0.22 μm有機濾膜，待UPLC-MS/MS分析。

1.3.3 色譜與質譜條件 色譜條件：ACQUITY UPLC? BEH C18色譜柱（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）。流動相：A相為0.1%甲酸水溶液，B相為乙腈；流速為0.3 mL/min；運行時間5.0 min；柱溫30 ℃。進樣體積5 μL。流動相梯度洗脫程序：0～3.5 min，流動相A由70%線性變化至20%；3.5～4.0 min，流動相A由20%線性變化至0；4.0～5.0 min，流動相A由0線性變化至70%。

質譜條件：電噴霧正離子源模式（ESI+）；毛細管電壓3.5 kV；離子源溫度150℃，去溶劑溫度450℃；去溶劑氣和錐孔氣均為高純液氮，去溶劑氣流速800 L/h，錐孔氣流速40 L/h；碰撞氣為高純氬氣；檢測方式為多反應離子監測模式（MRM）?？┚?、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺的離子采集參數見表1，在此條件下3種物質的MRM色譜圖見圖1。

表1 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺的質譜采集參數

圖1 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺的MRM色譜圖

1.3.4 標準溶液配制 標準儲備溶液配制：分別準確稱取0.001 g咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺標準品于100 mL容量瓶中，用乙腈溶液配制10 mg/L的混合標準儲備液，于4℃冰箱內保存。將標準儲備液逐級稀釋配制200、100、50、10、5、0.5 μg/L系列混合標準溶液，于4℃冰箱保存。

基質匹配標準溶液配制：稱取一定量的辣椒和土壤空白基質樣品，按1.3.1方法進行前處理，分別獲得辣椒基質和土壤基質空白提取液，使用該提取液分別將標準儲備溶液進行逐級稀釋配制 200、100、50、10、5、0.5 μg/L基質匹配混合標準溶液，于4℃冰箱保存。

1.3.5 基質效應 基質效應（ME）是指除被測物外，樣本中雜質對被測物定性、定量結果的影響［10］，計算公式［11］為：

1.3.6 添加回收試驗 分別對空白辣椒樣品和空白土壤樣品設定3個添加水平，添加濃度為0.01、0.05、0.1 mg/kg，每個水平重復5次。按1.3.1和1.3.2方法進行提取、凈化，按1.3.3條件進行測定，計算日內和日間平均回收率及相對標準偏差（RSD）。

試驗數據采用Excel和Origin軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 方法的線性范圍及基質效應

本研究同時繪制了純溶劑標準曲線和3辣椒及土壤基質匹配標準曲線，考察基質效應對檢測結果的影響。ME值大于115%則有增強效應，小于85%則具有抑制效應。由表2可知，辣椒和土壤基質對咯菌腈有增強效應，分別為135%和128%；對精甲霜靈和溴氰蟲酰胺則具有明顯的抑制效應。因此，采用基質匹配標準曲線進行定量。

以峰面積（y）對農藥質量濃度（x）作線性回歸，咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在0.5～200 μg/L濃度范圍內呈現良好的線性關系（決定系數R2＞0.9962），線性方程見表2。

表2 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺的線性方程及基質效應

2.2 準確度、精密度及定量限

咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在辣椒和土壤中的日內和日間平均回收率及相對標準偏差（RSD）測定結果見表3。表3顯示在0.01、0.05、0.1 mg/kg 3個添加水平下，3種農藥在所有樣品中的平均添加回收率分別為93.4%～111.6%、86.9%～108.8%和82.0%～106.4%；日內（n=5）和日間（n=15）的RSD值范圍分別為1.3%～8.2%和2.6%～6.8%，結果均符合農藥殘留檢測的要求。通過添加實驗確定，咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在辣椒和土壤中殘留分析方法的定量限（LOQ）為0.0005 mg/kg。

2.3 3種農藥在辣椒和土壤中的殘留消解動態

咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺3種農藥在辣椒和土壤中的殘留消解方程及半衰期見表4，消解動態曲線見圖1和圖2。結果表明，精甲霜靈和溴氰蟲酰胺藥后1～5 d，在辣椒中的殘留量逐漸增加，藥后5 d殘留量達到最大值，分別為0.06 mg/kg和0.05 mg/kg，隨后殘留量隨時間延長呈降低趨勢。這是由于采用灌根施藥方式，施藥后藥液隨植株汁液傳導至葉片及果實需要一定的時間，植株中的殘留量會呈現先增高后降低的趨勢［2，4］?？┚嬖诶苯分械臍埩袅侩S時間延長而逐漸降低，但其在所有辣椒樣品中的殘留量均極低，最大殘留量僅為0.007 mg/kg，分析原因可能是由于咯菌腈是一種非內吸性新型吡咯類廣譜殺菌劑。分別以3種農藥在辣椒中的最高殘留量為原始沉積量對數據進行擬合，得到咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在辣椒中的消解方程，分別為Ct= 0.0074e-0.129t（R2= 0.952）、Ct= 0.0658e-0.08t（R2= 0.897） 和Ct= 0.058e-0.05t（R2= 0.951），均符合一級動力學方程，降解半衰期分別為5.4、8.7、13.9 d，屬于易降解農藥（t1/2＜30 d）。由表4和圖2可知，3種農藥在土壤中的殘留量均隨施藥后取樣時間的延長而逐漸降低，半衰期分別為10.2、5.0、6.5 d。

表3 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在辣椒和土壤中的平均回收率及相對標準偏差

圖1 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在辣椒中的消解動態曲線

圖2 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺的在土壤中的消解動態曲線

表4 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在辣椒和土壤中的消解動態方程

本研究中，3種農藥在辣椒果實中的半衰期與已報道的在葡萄、黃瓜、番茄等其他作物噴霧處理方式下得到的半衰期存在一定的差異（表5）。分析原因除了與農作物、試驗地氣候和土壤等因素有關外，與施藥方式也有很大關系。噴霧處理方式下，風吹、雨淋、光照等外部氣候條件對藥劑的影響較為明顯，而種子處理及灌根施藥方式處理下，施用農藥在作物植株內的消解動態主要與藥劑在植株內的傳導效率、植株的生長代謝以及土壤中微生物豐富度等因素有關［12-14］。例如，宗建平等［2］比較了噴霧法和灌根法吡蟲啉葉部內吸作用，發現噴霧后藥液只存在于植物葉片表面而未滲進葉片表皮以內，而根部施藥后藥液隨植株汁液傳導至葉片及果實。李強等［4］分析了灌根施藥后溴氰蟲酰胺在香蕉植株中的傳導效率，發現施藥后1 d溴氰蟲酰胺在香蕉果實和花瓣中的濃度達到最高，而本研究所得灌根施藥后5 d溴氰蟲酰胺在辣椒中的殘留量達到最大，表明溴氰蟲酰胺在不同植株內傳導速率有所差異。

表5 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在不同作物中的半衰期

2.4 種農藥在辣椒和土壤中的最終殘留量

精甲·咯菌腈（62.5 g/L）懸浮種衣劑和10%溴氰蟲酰胺可分散油懸浮劑按推薦劑量和1.5倍推薦劑量分別于辣椒半成熟期時灌根施藥1次，最終殘留結果表明，藥后14 d，高劑量處理下3種農藥在辣椒中的殘留量均明顯上升，約為低劑量處理的2.8～4.6倍（表6）。但高、低兩種劑量處理下，3種農藥在辣椒中的最大殘留量均較低、小于0.1 mg/kg。由于盆栽蔬菜的施藥是特殊場景，目前我國尚未對相關農藥在盆栽蔬菜上的合理使用制定相關標準。參照CAC規定咯菌腈在甜椒中MRL值（0.5 mg/kg）以及我國規定精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在露天栽種辣椒中MRL值（分別為0.5 mg/kg和1 mg/kg，GB 2763－2016《食品中農藥最大殘留限量》），施藥后1～14 d各處理的殘留量均符合該標準規定。值得注意的是，在試驗采摘期（1～14 d）內，高劑量處理溴氰蟲酰胺在辣椒中的殘留量呈上升趨勢，從食品安全的角度考慮仍有一定風險，因此建議采用推薦劑量對盆栽辣椒進行灌根施藥。

一般認為，農藥在土壤中的殘留和降解除了與農藥本身的理化性質有關外，還主要與土壤中有機質含量、pH、濕度、溫度和植物根系分泌物等多種因素有關。有研究表明，溫室大棚中土壤濕度以及溫度接近于微生物生長的最適溫度，能夠促進農藥的快速降解［14］。由表6可知，高、低兩種劑量處理下，隨著采樣間隔時間的延長，3種農藥在土壤中的最終殘留量呈下降趨勢。藥后14 d，3種農藥在土壤中的殘留量分別為2.50 mg/kg和0.49 mg/kg、0.62 mg/kg和0.49 mg/kg、7.49 mg/kg和2.33 mg/kg。從本試驗結果可以發現，隨著施藥劑量的增加，3種農藥在土壤中的殘留累積量均明顯增加，當施藥劑量增加為1.5倍時，3種農藥在土壤中溴氰蟲酰胺的最高累積量分別增加5.1、6.6、3.2倍。

表6 咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在辣椒和土壤中的最終殘留量

3 結論

本研究建立了同時測定辣椒和土壤中咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺殘留量的QuEChERS-UPLC-MS/MS分析方法，研究了3種農藥在辣椒和土壤中的消解動態及最終殘留量，結果表明該方法簡單快捷，靈敏度、準確度和精密度較高，實用性強；按推薦使用劑量灌根施藥1次，3種農藥在辣椒和土壤中的消解動態方程均符合一級動力學方程，其在辣椒中的降解半衰期分別為5.4、8.7、13.9 d，土壤中的半衰期分別為10.2、5.0、6.5 d；按推薦劑量和1.5倍推薦劑量灌根施藥后1～14 d內，3種農藥在辣椒中的最大殘留量均低于規定的MRL值，但農藥殘留量與施藥劑量呈正相關，高劑量處理下辣椒和土壤中的農藥殘留累積量均明顯增加。

本研究初步評估了灌根施藥方式下咯菌腈、精甲霜靈和溴氰蟲酰胺在盆栽辣椒中的殘留動態及其施用安全性，結果可為了解灌根施藥方式下3種農藥的持效期及其在盆栽辣椒上合理使用相關標準的制定提供理論依據，但關于相同條件下不同施藥方式、環境因素差異等對結果的影響還有待進一步研究。