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QuEChERS-高效液相色谱法分析稻田水及土壤中五氟磺草胺残留及其消解动态研究

文档作者：李丛荻1, 2, 何裕建2, 3, 袁龙飞1, 李莉1, 许瑞翔1, 李薇1 ( 文档来源： 1. 中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室 2. 中国科学院大学化学与化工学院 3. 北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室		点击数：	更新时间： 2025年06月23日
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第8 卷 第2 期 食品安全质量检测学报 Vol. 8 No. 2
2017 年2 月 Journal of Food Safety and Quality Feb. , 2017
基金项目: 国家自然科学基金项目(31501667, 21272263)、国家重点研发计划子课题项目(2016YFD0201200, 2016YFD0201207)、北京大学天
然药物及仿生药物国家重点实验室开放基金项目(K20140204)、中国科学院大学课题基金项目(O8JT011J01)
Fund: Supported by the National Natural Science Foundation of China (31501667, 21272263), the National Key Research and Development
Program of China (2016YFD0201200, 2016YFD0201207), the State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs of Peking University
(K20140204) and the University of Chinese Academy of Sciences Grant (O8JT011J01)
*通讯作者: 袁龙飞, 博士, 助理研究员, 主要研究方向为农药残留分析与食品安全。E-mail: yuanlongfei@ioz.ac.cn
何裕建, 博士, 教授, 主要研究方向为有机与生物分析化学。E-mail: heyujian@ucas.ac.cn
*Corresponding author: YUAN Long-Fei, Ph.D, Assistant Professor, State Key Laboratory of Integrated Management of Pest Insects and Rodents,
Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China. E-mail: yuanlongfei@ioz.ac.cn
HE Yu-Jian, Ph.D, Professor, School of Chemistry and Chemical Engineering, University of Chinese Academy of Sciences,
Beijing 101408, China. E- mail: heyujian@ucas.ac.cn
QuEChERS-高效液相色谱法分析稻田水及土壤中
五氟磺草胺残留及其消解动态研究
李丛荻1, 2, 何裕建2, 3*, 袁龙飞1*, 李 莉1, 许瑞翔1, 李 薇1
(1. 中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室, 北京 100101;
2. 中国科学院大学化学与化工学院, 北京 101408; 3. 北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室, 北京 100191)
摘要: 目的 建立稻田水及土壤中五氟磺草胺残留分析方法, 研究其消解动态和残留水平。方法在安徽、
黑龙江及河南三地进行农药残留田间试验。样品采用乙腈提取并净化浓缩, 再经QuEChERS 前处理净化, Agilent
HC-C18 色谱柱分离, 以乙腈-0.4%磷酸水为流动相进行梯度洗脱, 利用高效液相色谱(high performance liquid
chromatography, HPLC)检测。结果在 0.02～5 mg/kg 的添加水平下, 五氟磺草胺在稻田水中的平均回收率为
88.8%～95.2%, 相对标准偏差为4.0%～7.3%, 最低检出浓度为0.02 mg/kg; 在0.02～2 mg/kg 的添加水平下, 五氟磺
草胺在土壤中的平均回收率为77.2%～90.0%, 相对标准偏差为2.8%～7.5%, 最低检出浓度为0.02 mg/kg。实验三
地的消解动态均符合一级动力学方程, 五氟磺草胺在稻田水和土壤中的半衰期分别为1.9～12 d 和3.5～18 d; 8%五
氟磺草胺油悬浮剂在三地水稻上以其推荐剂量的高值及其1.5 倍剂量喷雾施药1 次, 在水稻收获期采样时测得稻
田土壤中的最终残留量平均值均低于0.02 mg/kg。结论由于气候、土壤类型等的不同, 五氟磺草胺在安徽及黑
龙江的消解半衰期存在一定差异, 该研究为五氟磺草胺在水稻上的安全使用提供了科学依据。
关键词: 五氟磺草胺; 残留分析; 消解动态; 稻田水; 土壤
Residue analysis and degradation dynamics of penoxsulam in water and soil
of rice field by QuEChERS-high performance liquid chromatography
LI Cong-Di1,2, HE Yu-Jian2,3*, YUAN Long-Fei1*, LI Li1, XU Rui-Xiang1,LI Wei1
(1. State Key Laboratory of Integrated Management of Pest Insects and Rodents, Institute of Zoology, Chinese
Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2. School of Chemistry and Chemical Engineering, University of
Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China; 3.State Key Laboratory of Natural and
Biomimetic Drugs, Peking University, Beijing 100191, China)
ABSTRACT: Objective To establish a method for penoxsulam residue analysis in water and soil of rice field, and
万方数据
第2 期 李丛荻, 等: QuEChERS-高效液相色谱法分析稻田水及土壤中五氟磺草胺残留及其消解动态研究 381
study the degradation dynamics and residue level. Methods Residual trials of penoxsulam were carried out in
Anhui, Heilongjiang and Henan Provinces. After extraction with acetonitrile and purification enrichment, the extract
was purified by QuEChERS method, separated by an Agilent HC-C18 column using acetonitrile and 0.4% phosphoric
acid water as mobile phase for gradient elution, and then detected by high performance liquid chromatography
(HPLC). Results The average recoveries of penoxsulam in field water were 88.8%～95.2% spiked at the levels of
0.02～5 mg/kg with RSDs of 4.0%～7.3%, and the limit of quantitation(LOQ)was0.02mg/kg. At the levels of 0.02～2
mg/kg, average recoveries of penoxsulam in soil were 77.2%～90.0% with RSDs of 2.8%～7.5% and LOQ of 0.02
mg/kg. Degradation dynamic equations all fitted the first order reaction dynamic equations with half-lives of 1.9～12 d
for field water and 3.5～18 d for soil. Final residues average values obtained in harvest time in rice filed soil were
below 0.02 mg/kg after spray pesticide with 1 and 1.5 times of recommended dose of 8%penoxsulamoil suspension
for 1 time. Conclusions The degradation dynamics of penoxsulam in water and soil of rice field in Anhuiand
Heilongjiang provinces were different due to different climates and soil types, which can provide scientific basis for
safe use of penoxsulam in rice.
KEY WORDS: penoxsulam; residue analysis; dissipation dynamics; field water; soil
1 引 言
五氟磺草胺, 英文通用名为penoxsulam, 化学名称为
2-(2,2-二氟乙氧基)-N-(5,8-二甲氧基[1,2,4]三唑并(1,5-c)嘧
啶-2-基)-6-(三氟甲基)-苯磺酰胺, 属于三唑并嘧啶磺酰胺
类除草剂[1,2]。其作用方式为苗后除草, 可有效防除众多阔
叶杂草、异型莎草以及一些水生杂草等[3,4]。由于五氟磺草
胺具有除草高效、对水稻生长无不良影响等优点, 已成为
了目前水稻田常用的除草剂[5,6]。
农产品中农药残留分析的相关研究得到了人们的普
遍关注[7,8], 国内外也已有五氟磺草胺农药残留分析方法
的相关报道[9-13]。Tsochatzis 等[10]使用乙腈及活性氧化铝提
取土壤中五氟磺草胺并利用高效液相色谱法(high
performance liquid chromatography, HPLC)检测。Kaur 等[13]
比较了基质分散固相萃取(matrix solid-phase dispersion,
MSPD)和液液萃取(liquid-liquid extraction, LLE)提取五氟
磺草胺并利用HPLC 检测, 获得了良好的结果。郝瑞辰等
[14]建立了稻田土壤中五氟磺草胺的固相萃取-HPLC 分析
方法, 该方法的最低检出浓度为0.1 mg/kg。本研究建立了
基于QuEChERS 前处理结合HPLC 检测五氟磺草胺的分析
方法, 并将其应用于稻田水及土壤的消解动态和残留水平
的研究。
2 材料与方法
2.1 仪器与试剂
Agilent 1200 型高效液相色谱仪(配有紫外检测器, 美
国安捷伦科技有限公司); KQ-600 超声波清洗器(昆山市超
声仪器有限公司); EYELA OSB-2000 旋转蒸发仪(日本东
京理化器械株式会社); Thermo Scientific Heraeus Pico17 微
量台式离心机(美国赛默飞世尔科技公司); OHAUS 电子天
平(美国奥豪斯仪器有限公司); Sartorius MA150 水分测定
仪: MA150 型(德国赛多利斯集团)。
五氟磺草胺标准品(纯度96.9%, 美国SigmaAldrich 公
司); 乙腈 (HPLC 级, 美国SigmaAldrich 公司);
PSA(BondesilPSA40μm,美国安捷伦科技有限公司); 乙腈、
甲苯、磷酸、氯化钠、甲酸(均为分析纯,北京化工厂)。
试验农药: 8%五氟磺草胺油悬浮剂(联保作物科技有
限公司)。
2.2 田间试验
2.2.1 试验地点
试验地点分别为安徽省、黑龙江省以及河南省。按农
药残留试验准则要求设试验小区, 小区面积30m2, 重复3
次, 随机排列, 小区间设保护带。另设对照小区。
2.2.2 消解动态
选一块30 m2 的地块, 单独施药, 施药浓度为制剂量
1.25 mL/m2 (999.6 g a.i./hm2)。施药前灌水淹没土壤表层,
试验过程中始终保持土壤的淹没状态及表层田水与施药时
高度一致(4～6cm)。喷雾施药后2 h、1、3、5、7、10、14、
21、30、45 和60 d 采样, 另设清水空白对照。采样时, 应
先采集田水后采集土壤。
在稻田水样本的采集时, 每次采样前应观察水位, 若
水深不足应补足并待地面上的水混合均衡后取样。随机取
点10 个, 共采集2 kg 水样, 倒入盆中混合均匀后, 缩分为
500 kg 2 份, 装入塑料瓶中, 加盖密封, 贴好标签, 贮存于
-20℃冰柜中保存。剩余水样倒回试验小区中。稻田水样本
保持冷冻状态直到分析测试时解冻。
随机取点5～10 个, 用土钻采集0～10 cm 的土壤1～2
kg, 除去土壤中的碎石、杂草和植物根茎等杂物, 混匀后
万方数据
382 食品安全质量检测学报 第8 卷
采用四分法留样500 g, 装入样本容器中, 贴好标签, 贮存
于-20℃冰柜中保存。
2.2.3 最终残留
共设置低剂量和高剂量2 个施药剂量; 低剂量为制剂
量375 mL/hm2(30 g a.i./hm2), 高剂量为制剂量562.5
mL/hm2 (45 g a.i./hm2)施药。于水稻插秧7 d 后施药1 次, 每
个处理设3 次重复, 小区面积30 m2, 水稻成熟时采样。另
设清水空白对照, 处理间设保护带。
采样方法与消解动态中采样方法相同。
2.3 实验方法
2.3.1 样品前处理
量取10 g 稻田水, 准确加入20 mL 乙腈, 摇匀, 超声
15 min, 再加入6 g 氯化钠, 剧烈振荡1 min, 以3000 r/min
离心5 min, 移取10 mL 上层乙腈相到100 mL 茄形瓶中,
35℃旋蒸至近干, 放置干后用2 mL 乙腈定容, 取1.5 mL
到预先称入50 mgPSA 的2 mL 离心管中, 涡旋1 min,
10000 r/min 离心1 min, 经0.22 μm 滤膜过滤后待测。
称取土壤样品10 g, 加入5 mL 水及20 mL 乙腈, 摇
匀, 超声15 min, 再加入6 g 氯化钠, 剧烈振荡1 min, 3000
r/min 离心5 min, 移取10 mL 上层乙腈相到100 mL 茄形
瓶中, 35℃旋蒸至近干, 放置干后用2 mL 乙腈定容, 取1.5
mL 到预先称入50 mgPSA 的2 mL 离心管中, 涡旋1 min,
10000 r/min 离心1 min, 经0.22 μm 滤膜过滤后待测。
2.3.2 色谱条件
色谱柱: Agilent HC-C18 色谱柱(250 mm×4.6 mm, 5
μm); 柱温: 30℃; 流速: 1 mL/min; 运行时间: 20 min; 进
样量: 20 μL; 检测波长: 285 nm; 流动相: A 为色谱纯乙腈,
B 为0.4%磷酸水; 梯度洗脱条件如表1 所示。在此条件下,
五氟磺草胺的保留时间为6.5 min 左右。
表1 梯度洗脱条件
Table 1 Gradient elution conditions
时间(min) 流速(mL/min) 乙腈(%) 0.4%磷酸水(%)
0
7
8
13
1
1
1
1
55
90
90
55
45
10
10
45
2.3.3 标准溶液配制
用乙腈溶解五氟磺草胺标准品, 制备浓度约为200
mg/kg 标准储备液, 用流动相逐级稀释成浓度为5、2、1、
0.5、0.2、0.1、0.05 mg/L 系列标准溶液, 在上述液相色谱
条件下进行测定。以五氟磺草胺标准溶液浓度(X)为横坐标,
峰面积(Y)为纵坐标绘制标准曲线。
2.3.4 回收率测定
分别在稻田水和土壤空白样品中添加不同浓度的五
氟磺草胺标准溶液, 使得其在稻田水中的添加水平为
0.02、0.2 和5 mg/kg, 在土壤中的添加水平为0.02、0.2 和
2mg/kg。将上述试验样品提取后进行进样测定, 在每个水
平重复测定5 次并计算添加回收率及相对标准偏差。
2.3.5 计算公式
五氟磺草胺的残留消解动态反应动力学方程按照式
(1)进行计算, 降解半衰期则按照公式(2)进行计算。
Ct=C0e-KT (1)
T1/2=ln2/K (2)
式(1)Ct 为五氟磺草胺在时间T 时的残留浓度, C0 为五氟
磺草胺的初始浓度, T 为施药及采集样品之间的时间间
隔; K 为降解速率常数; 式(2)中T1/2 为五氟磺草胺的降解
半衰期[16]。
3 结果与讨论
3.1 线性范围、回收率及定量限
在0.05～5 mg/L 浓度范围内, 标准曲线峰面积(Y)与五
氟磺草胺浓度(X) 具有很好的线性关系, 方程为
Y=21.13X-0.0046, 相关系数为r=0.995。上述结果表明, 该
方法具有良好的准确度和精密度, 在不同基质中的添加回
收样品典型色谱图如图1 所示, 平均添加回收率及相对标
准偏差结果见表2。
表2 五氟磺草胺在稻田水和土壤中的添加回收率(n=5)
Table 2 Recoveries of penoxsulam added in field water and soil
matrix (n=5)
样品基质添加浓度(mg/kg) 平均回收率(%) 相对标准偏差(%)
稻田水
0.02 95.2 7.3
0.2 88.8 4.0
5 94.2 4.9
土壤
0.02 86.8 2.8
0.2 90.0 7.5
2 77.2 4.5
根据添加回收试验, 在上述实验条件下, 五氟磺草胺
最低检出量为1.0 ng。最低检测浓度(limit of quantification,
LOQ)指的是试验方法能检测出的待测物在样品中的最低
含量(以mg/kg 表示)[15]。由于在逐渐减小添加浓度的条件
下, 本方法所能检出的五氟磺草胺在稻田水及土壤中的最
低含量均为0.02 mg/kg, 故依照上述定义, 本方法定量限
为添加回收最低浓度0.02 mg/kg。
3.2 五氟磺草胺在稻田水和土壤中的消解动态
五氟磺草胺在稻田水和土壤中的消解动态见表3, 如
表3 所示, 2012 年五氟磺草胺在安徽和黑龙江稻田水中消
万方数据
第2 期 李丛荻, 等: QuEChERS-高效液相色谱法分析稻田水及土壤中五氟磺草胺残留及其消解动态研究 383
图1 五氟磺草胺及其加标样品的色谱图
Fig. 1 Chromatograms of penoxsulam and samples added penoxsulam
(A) 五氟磺草胺标准品0.5 mg/L; (B) 稻田水添加五氟磺草胺0.2 mg/kg; (C) 土壤添加五氟磺草胺0.2 mg/kg
(A) 0.5 mg/L penoxsulam standard; (B) field water matrix added 0.2 mg/kg penoxsulam; (C) soil matrix added 0.2 mg/kg penoxsulam
解半衰期分别为4.1 d 和5.8 d; 2013 年五氟磺草胺在安徽
和黑龙江稻田水中半衰期分别为12 d 和1.9 d, 消解动态均
符合一级动力学方程。2012 年五氟磺草胺在安徽和黑龙江
稻田土壤中半衰期分别为10 d 和3.5 d, 消解动态均符合一
级动力学方程; 2013 年五氟磺草胺在安徽和黑龙江稻田土
壤中半衰期分别为18 d 和4.6 d, 黑龙江稻田土壤中残留量
数据点较少, 消解动态仅供参考。
由于安徽属暖温带半湿润季风气候, 试验地土壤类
型为沙质潮土, pH 值为7.1; 而黑龙江属北温带季风性气
候, 试验地土壤为粘土, pH 值为5.66～6.25。由于两地间气
候、土壤类型等自然条件的差异, 五氟磺草胺在安徽和黑
龙江两地的消解半衰期存在一定差异。
3.3 五氟磺草胺在稻田土壤中的最终残留
2012～2013 年8%五氟磺草胺油悬浮剂在安徽、黑龙
江和河南三地水稻上以其推荐剂量的高值375 mL/hm2(30
g a.i./hm2)及其1.5 倍剂量562.5 mL/hm2(45 g a.i./hm2)喷雾,
施药次数1 次。在水稻收获期采样时测得稻田土壤中的五
氟磺草胺最终残留量平均值均低于0.02 mg/kg。
万方数据
384 食品安全质量检测学报 第8 卷
表3 五氟磺草胺在稻田水和土壤中的消解动态
Table 3 Dissipation in penoxsulam in field water and soil
试验年份 样品基质 试验地点 消解方程 相关系数 半衰期(d)
2012
稻田水 安徽 C=1.2e-0.17T 0.8233 4.1
黑龙江 C=3.4e-0.12T 0.9517 5.8
土壤 安徽 C=0.33e-0.069T 0.8859 10
黑龙江 C=1.1e-0.20T 0.9668 3.5
2013
稻田水 安徽 C=0.77e-0.058T 0.9835 12
黑龙江 C=3.1e-0.36T 0.9604 1.9
土壤 安徽 C=0.14e-0.038T 0.8868 18
黑龙江 C=1.4e-0.15T 0.8108 4.6
4 结 论
本研究建立了基于QuEChERS-HPLC 检测稻田水及
土壤中五氟磺草胺残留分析的方法。本方法在稻田水和土
壤中的最低检测浓度为0.02 mg/kg。本实验研究了五氟磺
草胺通过施药喷雾的方法在稻田水和土壤中的消解动态及
最终残留, 结果表明, 由于气候、土壤类型等的不同, 五氟
磺草胺在安徽及黑龙江两地的消解半衰期存在一定差异;
在三地水稻收获期采样时测得稻田土壤中的最终残留量平
均值均低于0.02 mg/kg。相较其他处理方法, 本方法更为
快速、简便, 且具有良好的准确度和精密度, 可满足我国
农药残留试验准则相关要求, 可作为相关农药企业及质量
检测机构农药质量检测分析的参考方法。本研究可为五氟
磺草胺在水稻上的安全使用提供科学依据。
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(责任编辑: 姚 菲)
作者简介
李丛荻, 硕士, 主要研究方向为农药
残留分析与食品安全。
E-mail: libralicongdi@163.com
袁龙飞, 博士, 助理研究员, 主要研
究方向为农药残留分析与食品安全。
E-mail: yuanlongfei@ioz.ac.cn
何裕建, 博士, 教授, 主要研究方向
为有机与生物分析化学。
E-mail: heyujian@ucas.ac.cn

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09-08