丙溴磷在棉花及土壤上的殘留分析研究-2009

STUDYONTHERESIDUEANALYSISOF

PROFENOFOSINCOTTONANDSOIL答辯人：趙文英

指導(dǎo)老師:范志先教授攻讀專業(yè):分析化學(xué)丙溴磷在棉花及土壤上的殘留分析研究答辯內(nèi)容提要前言田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施與樣品的制備丙溴磷在棉籽、棉葉和土壤上殘留分析方法的建立丙溴磷在棉籽上殘留量的測定丙溴磷在棉葉上殘留量的測定丙溴磷在棉田土壤上殘留量的測定丙溴磷在棉葉和土壤上的確證研究結(jié)論第一章前言1.1丙溴磷圖1-1丙溴磷化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1-1Chemicalstructureofprofenofos分子式：C11H15BrClO3PS分子量：374CAS登記號(hào)：41198-08-7理化性質(zhì)丙溴磷純品為琥珀色油狀液體，具大蒜氣味，沸點(diǎn)110℃﹒0.13Pa-1，在20℃水中溶解度為28mg﹒L-1，與甲醇、丙酮、乙醚等大多數(shù)有機(jī)溶劑互溶。在中性和弱酸條件下較穩(wěn)定，堿性條件下易分解。毒性

按我國農(nóng)藥毒性分級標(biāo)準(zhǔn)，丙溴磷屬中等毒性有機(jī)磷殺蟲劑。1.2棉花概況1.3丙溴磷的殘留分析方法研究進(jìn)展

前處理

提?。阂员獮樘崛?，振蕩提??；凈化：液-液分配，硅膠、弗羅里硅土或氧化鋁層析柱凈化；濃縮：旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)。檢測有GC、GC-MS、LC。GC為主要方法；

GC

：FPD、ECD、MS；

LC：UV。第二章田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施與樣品的制備丙溴磷殘留試驗(yàn)地點(diǎn)，作物，小區(qū)設(shè)計(jì)，施藥劑量，施藥間隔期棉籽、棉葉、土壤樣品的采集及制備方法2.1小區(qū)試驗(yàn)概況試驗(yàn)地點(diǎn)：濟(jì)南市歷城區(qū)，長沙市湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)

土壤類型：濟(jì)南：壤土，pH6.9，有機(jī)質(zhì)1.10%

長沙：河潮土，pH5.5，有機(jī)質(zhì)1.45%供試藥劑：500g﹒L

-1

丙溴磷乳油供試品種：棉花（品種：魯棉15號(hào)；湘雜棉2號(hào)）施藥方法：花蕾期，背負(fù)式噴霧器葉面噴霧小區(qū)面積：30m2(12.0m×2.5m)；30m2(7.5m×4.0m)處理：不施藥空白對照區(qū)CK

推薦劑量(937.5g﹒hm

-2)施藥2次、3次高劑量(1875g﹒hm

-2)施藥1次、2次、3次小區(qū)布局：各重復(fù)間順序排列，各處理間隨機(jī)排列

2.2降解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

棉葉和土壤上的降解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)為一次施藥(1875g﹒hm

-2)，多次采樣。棉葉、土壤在施藥后的采樣間隔為1/24、1、2、3、7、14、21、30、60d。2.3最終殘留量試驗(yàn)

施藥劑量設(shè)2個(gè)水平，推薦劑量937.5g﹒hm

-2，高劑量1875g﹒hm

-2。在棉花收獲期分2次（2次采樣間隔期為10d）采集成熟棉籽、棉葉和土壤樣品進(jìn)行測定。2.4樣品采集棉籽、棉葉和土壤樣品均采用5點(diǎn)法采樣，每小區(qū)樣品量均不少于1kg。2.5樣品制備

棉籽軋花、土壤除雜后均采用四分法制備成實(shí)驗(yàn)室樣品。棉籽用濃硫酸脫絨、洗凈、陰干；棉葉剪成2~3cm長；土壤過333

m標(biāo)準(zhǔn)篩，以上樣品再經(jīng)四分法取樣，制備成分析樣品，-20℃保存。第三章丙溴磷在棉籽、棉葉和土壤上殘留分析方法的建立丙溴磷的前處理采用丙酮提取，石油醚和乙腈萃取-反萃取，硅膠柱凈化的方案建立丙溴磷的氣相色譜檢測方法棉籽(棉葉)20g＋60mL丙酮土壤10g＋40mL丙酮?jiǎng)驖{2min振蕩提取30min布氏漏斗抽濾（40mL丙酮轉(zhuǎn)移，土壤60mL）定容100mL棉籽(棉葉)取5mL于分液漏斗土壤取20mL旋干液液分配，取二氯甲烷相

50+30mL×2二氯甲烷60mL2.5%NaCl水溶液旋轉(zhuǎn)濃縮干燥液液分配，取乙腈相

40+30mL×2乙腈50mL石油醚50mL×3石油醚150mL2.5%NaCl水溶液液液分配，取石油醚相

16g無水硫酸鈉16g無水硫酸鈉樣品前處理方法3.1棉籽、土壤凈化3mL10%丙酮-石油醚溶解旋轉(zhuǎn)濃縮8g無水硫酸鈉+8g硅膠+8g無水硫酸鈉棉葉凈化8g無水硫酸鈉+8g硅膠+0.2g活性炭+8g無水硫酸鈉80mL10%丙酮-石油醚溶液洗脫

100mL10%丙酮-石油醚溶液洗脫

定容2mL50%丙酮-石油醚上機(jī)3.2檢測方法儀器：VarianCP-3800，63Ni-ECD；色譜柱：J&WScientificDB-1701(30m×0.25mm×0.25

m)；柱溫：100℃(保持1min)20℃/min270℃(保持20min)；汽化室溫度：300℃；檢測器溫度：300℃；載氣：高純氮，壓力：138KPa；進(jìn)樣時(shí)間：1min；分流比：20∶1；進(jìn)樣量：1

L。丙溴磷保留時(shí)間：約11.5mint/minE/mV圖3-100.01mg﹒L

-1丙溴磷標(biāo)樣的氣相色譜分離圖Fig.3-10Gaschromatogramofprofenofosstandardsolutionof0.01mg﹒L

-13.3丙溴磷的最小檢出量、最低檢出濃度

丙溴磷的最小檢出量：1×10-12g丙溴磷在不同基質(zhì)上的最低檢出濃度：

m1—最小檢出量，1×10-11g；m2—稱樣量，g；其中：棉籽、棉葉稱樣量20g，土壤稱樣量10g；V1—樣本溶液定容體積，2mL；V2—樣本溶液進(jìn)樣體積，1μL。棉籽0.02mg﹒kg-1

，棉葉0.02mg﹒kg-1

，土壤0.01mg﹒kg-1。3.4丙溴磷標(biāo)準(zhǔn)曲線圖3-11氣相色譜分析用丙溴磷標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3-11ThestandardcurveofprofenofosforGCY=-29354+3402528Xr=0.9949第四章丙溴磷在棉籽上殘留量的測定

丙溴磷在棉籽上的最終殘留量制定丙溴磷在棉籽上最大殘留限量的推薦值4.1添加回收試驗(yàn)取棉籽空白樣品進(jìn)行丙溴磷添加回收試驗(yàn)，添加設(shè)0.02、0.2、2mg﹒kg-13個(gè)水平。每個(gè)水平5次重復(fù)。表4-1丙溴磷在棉籽上的添加回收試驗(yàn)測定結(jié)果Tab.4-1Therecoveryofprofenofosincottonseeds樣品Matrix稱樣量/gSample添加量/

gFortificationamount添加水平/(mg﹒kg

-1)Fortificationlevel回收率/%RecoveryRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤ棉籽cottonseeds200.40.0211812789819810219.04.00.21091138811410010410.54028293878288865.3x試驗(yàn)地點(diǎn)Trialsite試驗(yàn)?zāi)甓萗ear取樣間隔時(shí)間/dSamplinginterval施藥劑量/(g﹒hm

-2,a.i.)Applyingdose平均殘留量/(mg﹒kg

-1)Meanresiduelevel施藥2次Applyingtwice施藥3次Applyingthrice濟(jì)南Jinan200680937.50.0380.02918750.0220.03690937.50.0470.02918750.0220.022200762937.5<0.02<0.021875<0.02<0.0272937.5<0.02<0.021875<0.02<0.02長沙Changsha200621937.50.0350.03318750.0350.02930937.50.0920.12518750.0490.056200721937.5<0.02<0.021875<0.02<0.0230937.5<0.02<0.021875<0.02<0.02表4-2丙溴磷在棉籽上最終殘留量的測定結(jié)果Tab.4-2ThefinalresidueofprofenofosinthecottonseedsA:CottonseedsfromJinantrialsite;B:CottonseedsfromChangshatrialsite圖4-4棉籽最終殘留試驗(yàn)樣品氣相色譜分離圖Fig.4-4Gaschromatogramofcottonseedsoffinalresiduetestt/mint/minE/mVE/mVAB第五章丙溴磷在棉葉上殘留量的測定丙溴磷在棉葉上的降解動(dòng)態(tài)丙溴磷在棉葉上的最終殘留量5.1添加回收試驗(yàn)取棉葉空白樣品進(jìn)行丙溴磷添加回收試驗(yàn)，添加設(shè)0.02、0.2、2mg﹒kg

-13個(gè)水平。每個(gè)水平5次重復(fù)。表5-1丙溴磷在棉葉上的添加回收試驗(yàn)結(jié)果Tab.5-1Therecoveryofprofenofosincottonleaves樣品Matrix稱樣量

/gSample添加量

/

gFortificationamount添加水平/(mg﹒kg

-1)Fortificationlevel回收率

/%RecoveryRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤ棉葉Cottonleaves200.40.02108132989311811013.440.291797210490875.4402979782961009412.1x5.2丙溴磷在棉葉上的降解動(dòng)態(tài)5.3丙溴磷在棉葉上的最終殘留量

表5-3丙溴磷在棉葉上的最終殘留量測定結(jié)果Tab.5-3Thefinalresidueofprofenofosincottonleaves試驗(yàn)地點(diǎn)Trialsite試驗(yàn)?zāi)甓萗ear取樣間隔時(shí)間/dSamplinginterval施藥劑量/(g﹒hm

-2,a.i.)Applyingdose平均殘留量/(mg﹒kg

-1)Meanresiduelevel施藥2次Applyingtwice施藥3次Applyingthrice濟(jì)南Jinan200680937.50.1100.16618750.3200.25190937.50.0780.13418750.2550.196200762937.5<0.02<0.021875<0.020.04572937.5<0.020.0491875<0.020.034長沙Changsha200621937.517.39.06187515.713.430937.58.7016.2187511.219.0200721937.55.756.8518755.5012.930937.57.135.4518755.128.67t/mint/minE/mVE/mVABA:FromJinantrialsite;B:FromChangshatrialsite.圖5-3棉葉樣品氣相色譜分離圖Fig.5-3Gaschromatogramofcottonleaves第六章丙溴磷在土壤上殘留量的測定丙溴磷在土壤上的降解動(dòng)態(tài)丙溴磷在土壤上的最終殘留量6.1添加回收試驗(yàn)取土壤空白樣品進(jìn)行丙溴磷的添加回收試驗(yàn)。添加設(shè)0.01、0.2、2mg﹒kg

-13個(gè)水平。每個(gè)添加水平5次重復(fù)。表6-1丙溴磷在土壤上的添加回收試驗(yàn)結(jié)果

Tab.6-1Therecoveryofprofenofosinsoil樣品Matrix稱樣量

/gSample添加量

/

gFortificationamount添加水平

/(mg﹒kg

-1)Fortificationlevel回收率/%RecoveryRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤ土壤Soil100.10.0110110197971201039.420.29810884117899913.520210385938590918.3x6.2丙溴磷在土壤上的降解動(dòng)態(tài)6.3丙溴磷在土壤上的最終殘留量

表6-3丙溴磷在土壤上的最終殘留量測定結(jié)果Tab.6-3Thefinalresidueofprofenofosinsoil試驗(yàn)地點(diǎn)Trialsite試驗(yàn)?zāi)甓萗ear取樣間隔時(shí)間/dSamplinginterval施藥劑量/(g﹒hm

-2,a.i.)Applyingdose平均殘留量/(mg﹒kg

-1)Meanresiduelevel施藥2次Applyingtwice施藥3次Applyingthrice濟(jì)南Jinan200680937.50.010<0.0118750.022<0.0190937.5<0.01<0.011875<0.01<0.01200762937.50.0290.08618750.0650.14272937.5<0.010.0401875<0.010.029長沙Changsha200621937.50.0240.02118750.0220.02830937.50.0190.01918750.0380.029200721937.5<0.01<0.0118750.0180.04230937.5<0.010.01418750.0260.036t/mint/minE/mVE/mVABA:FromJinantrialsite;B:FromChangshatrialsite.圖6-3土壤樣品氣相色譜分離圖Fig.6-3Gaschromatogramofsoilsample第七章丙溴磷在棉葉和土壤上的確證研究對丙溴磷在棉葉及土壤上的殘留動(dòng)態(tài)進(jìn)行了定量確證對棉葉上的丙溴磷進(jìn)行了定性確證7.1丙溴磷的定量確證7.1.1分析條件儀器：Waters600高壓泵，Waters2996型PDA；色譜柱：WatersXTerraRP18(3.9mm×250mm×5

m)；流動(dòng)相：乙腈∶水=55∶45（V/V）；流動(dòng)相流速：1.0mL﹒min

-1，氦氣噴射脫氣；定量管：20

L；柱箱溫度：25℃。檢測波長范圍：195nm~400nm；采樣速率：1.0；分辨率：1.2nm；3D數(shù)據(jù)采集保留時(shí)間：約8.0min。7.1.4丙溴磷最小檢出量、最低檢出濃度、標(biāo)準(zhǔn)曲線

丙溴磷的最小檢出量為2×10-9

g棉葉最低檢出濃度為0.2

mg﹒kg

-1土壤最低檢出濃度為0.05

mg﹒kg

-1

圖7-4高效液相色譜分析用丙溴磷標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.7-4ThestandardcurveofprofenofosforHPLCY=41800+7300X

r=0.99857.1.5添加回收試驗(yàn)取空白對照區(qū)棉葉和土壤樣品進(jìn)行丙溴磷添加回收試驗(yàn)，棉葉添加水平為0.2、2mg﹒kg

-1，土壤添加水平為0.05、2mg﹒kg

-1，各添加水平5次重復(fù)。表7-1丙溴磷在棉葉和土壤上的添加回收試驗(yàn)結(jié)果Tab.7-1Recoveryofprofenofosincottonleavesandsoil基質(zhì)Matrix稱樣量

/gSample添加量

/

gFortificationamount添加水平

/(mg﹒kg

-1)Fortificationlevel回收率

/%RecoveryRSD/%ⅠⅡⅢⅣⅤ棉葉Cottonleaves2040.2106101100107961024.44021021101081051001053.9土壤Soil10.0595103929890965.440293869710196955.9x7.1.7定量確證試驗(yàn)對2007年濟(jì)南和長沙兩地試驗(yàn)點(diǎn)棉葉和土壤上丙溴磷的殘留動(dòng)態(tài)進(jìn)行了測定。7.2丙溴磷的定性確證7.2.1分析條件儀器：菲尼根TRACE2000GC-MS聯(lián)用儀色譜柱：DB-5（25m×0.25mm×0.25

m）

氣相色譜儀條件柱溫：100℃(1min)30℃/min280℃(15min)汽化室：280℃；載氣：高純氦，壓力：150KPa；分流模式：不分流；進(jìn)樣時(shí)間：1min；進(jìn)樣體積：1

L。

質(zhì)譜儀條件離子源：EI源；離子源溫度：200℃；檢測器電壓：350V；檢測方式：全掃描離子檢測（FullScan）；檢測質(zhì)荷比范圍：15-435。

圖7-10棉葉樣品上靶標(biāo)物的質(zhì)譜圖(EI)Fig.7-10FullscanEImassspectrumoftargetobjectsincottonleavessample5010015020025030035040045005101520253035404550556065707580859095100455.1m/zRI/%97.0139.0208.0125.0206.063.1178.969.2339.0177.081.2204.9167.0268.9121.2221.895.2297.0374.0309.0372.0189.2111.2141.2229.8159.2265.7376.0340.1271.1315.0378.2405.2439.1362.4m/zRI/%圖1-7丙溴磷的質(zhì)譜圖(EI)Fig.1-7Massspectrumofprofenofos(EI)7.2.2棉葉樣品的定性確證結(jié)論

建立了相對完整的丙溴磷在棉籽、棉葉和土壤上的氣相色譜殘留分析方法。優(yōu)化的前處理反萃取技術(shù)可以有效地將棉籽脂肪和棉葉色素除掉。提取劑選用丙酮；層析柱填料選用二級水水洗除雜處理的150~180

m粗孔硅膠；洗脫液選擇10%丙酮-石油醚溶液，體積80mL。該測定方法符合農(nóng)藥登記殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則的要求。

2兩年兩地試驗(yàn)結(jié)果明確了丙溴磷在棉葉和土壤上的原始沉積量和降解動(dòng)態(tài)。丙溴磷在棉葉上的原始沉積量較高，最大值為170mg﹒kg

-1，施藥60d取樣的殘留量最小值為0.019mg﹒kg

-1。濟(jì)南、長沙試驗(yàn)點(diǎn)丙溴磷半衰期分別為0.7~2.3d和1.4~2.1d，兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的降解速率比較接近。丙溴磷在土壤上的原始沉積量較低，最大值為7.16mg﹒kg

-1，施藥21d后均降解90%以上。濟(jì)南、長沙試驗(yàn)點(diǎn)丙溴磷半衰期分別為0.5d和2.2~6.4d。丙溴磷在土壤上的降解速率兩地表現(xiàn)出明顯差異，主要原因與土壤質(zhì)地有關(guān)。

3兩年兩地500g﹒L

-1丙溴磷乳油噴霧，丙溴磷在棉籽上的最終殘留量均低于CODEX制定的最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)；丙溴磷在棉葉的最終殘留量較高，要對棉花秸稈和葉片加強(qiáng)管理，防止中毒。丙溴磷在土壤上的最終殘留量較低，殘留的丙溴磷不會(huì)對土壤造成污染。

4丙溴磷在棉籽和土壤上的最終殘留量與施藥劑量、施藥次數(shù)沒有相關(guān)性，但棉葉上的最終殘留量與施藥劑量、施藥次數(shù)、取樣間隔、棉株生長狀態(tài)有一定的相關(guān)性。5建議500g﹒L

-1丙溴磷乳油在我國棉花上的施藥劑量為937.5g﹒hm

-2（有效成分），施藥次數(shù)不超過3次，棉籽采收距施藥間隔期不少于21d。棉籽最大殘留限量為2mg﹒kg

-1的標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)、合理、可行；綜合考慮各種限制因素，棉籽上丙溴磷最大殘留限量建議我國暫定為2mg﹒kg

-1為宜；建議干棉花秸稈和青貯飼料的最大殘留限量為5mg﹒kg

-1。

6HPLC-PDA方法定量確證了GC-ECD測定的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。采用GC-MS確證了棉葉上存在的殘留物為丙溴磷。

7對丙溴磷在棉花田上應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)評估還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善，包括施藥環(huán)境空氣中丙溴磷濃度的測定，從而保證施藥者采取安全合理的勞動(dòng)保護(hù)措施；加強(qiáng)丙溴磷有毒理學(xué)意義的降解產(chǎn)物—4-溴-2-氯苯酚在棉籽上的檢測。攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文[1]范志先，沈翠麗，趙文英，丁寧.正相高效液相色譜法確證土壤中氯氰菊酯的殘留量[J].青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)（