论文部分内容阅读
摘要：建立了草甘膦盐类除草剂的鉴别检测方法。以5 mmol/L甲磺酸-水溶液为流动相，用CS 12A离子色谱柱（含CG 12A保护柱）以及电导检测器对草甘膦盐的阳离子进行鉴别检测。该方法的线性相关系数为0.999 7～0999 9，标准偏差均小于0.1，变异系数均小于1.6%，平均回收率为100.1%～101.6%。该方法精密、准确、简便易行，可用于鉴别检测草甘膦盐类除草剂的有效成分。
关键词：草甘膦盐；离子色谱；鉴别；测定；除草剂
中图分类号：O657.7 5 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2015）10-0374-03
草甘膦（glyphosate）为慢性内吸传导型广谱灭生性除草剂，最早由美国孟山都公司开发，到20世纪80年代已经成为世界除草剂的重要品种。草甘膦作为一种高效、低毒、广谱灭生性除草剂，多年来经久不衰，目前尚无替代品种[1-4]。美国和中国是全球草甘膦的两大生产主体，目前国内外企业在我国已登记的原药及相关制剂产品包括草甘膦及其各种盐类，制剂有水剂、可溶性粉（粒）剂。原药基本是草甘膦原药，含量在95%以上，制剂产品以草甘膦异丙胺盐、铵盐为主，以及少量钾盐、极少的钠盐及二甲胺盐。草甘膦在水中溶解度很小，一般不直接使用。为了增加其溶解性，提高药效，制剂中草甘膦以各种盐的形式存在。草甘膦异丙胺盐、铵盐、钾盐等盐类以及草甘膦，其除草活性基团相同，但不同盐的植物吸收过程存在差异，从而对药效产生影响。我国农业部有关数据表明，草甘膦盐活性由低到高依次为草甘膦二甲胺盐<草甘膦钠盐<草甘膦铵盐<草甘膦异丙胺盐<草甘膦钾盐。现已登记的草甘膦制剂产品中，以异丙胺盐、铵盐居多。有关草甘膦原药、水剂以及可溶性粉（粒）剂的国家标准中，均采用高效液相色谱法检测其中草甘膦阴离子含量[5-7]（以草甘膦计），但是不能区别各种盐型。上述不同种类的草甘膦盐成分生产的制剂在药效和生产成本上均有较大差异，部分厂家利用这种检测方法的漏洞，导致市售的草甘膦制剂产品中草甘膦盐的实际含量与产品明示不符合的情况较多。本研究建立了一种离子色谱分析方法，可以同时鉴别并检测草甘膦制剂中的多种阳离子含量，并结合相应的国标方法检测出其中草甘膦阴离子含量，以期对产品明示的草甘膦制剂的真实盐型进行鉴别，并得出其中草甘膦盐的实际含量。
1 材料与方法
1.1 仪器
DIONEX ICS 2000型离子色谱仪，配有变色龙 6.80工作站、AS-40自动进样器、EG-40自动淋洗发生器、CSRS-ULTRAⅡ 4 mm自再生抑制器、DS型电导检测器，以及Ion Pac CG 12A型保护柱（4 mm×50 mm）和Ion Pac CS 12A 型阳离子柱（4 mm×250 mm）。Millipore型超纯水制备系统。万分之一电子天平。超声波清洗器。
1.2 试剂和溶液
草甘膦标准品（含量≥99.0%），国家农药中心（沈阳提供）；异丙胺（IPA）标准品，分析纯（含量≥99.5%）；氯化铵标准品，分析纯（含量≥99.5%）；氯化钠标准品，分析纯（含量≥995%）；草甘膦异丙胺盐水剂、草甘膦铵盐水剂、草甘膦铵盐可溶粒剂对照样，均由江苏好收成韦恩农化股份有限公司提供；草甘膦异丙胺盐水剂、草甘膦铵盐水剂、草甘膦铵盐可溶粒剂试样，来自笔者单位各类监督抽查、工商市场抽查等的检验样品；EluGen.EGC ⅡMSA罐（DIONEX）；超纯水（电导率为18.2 MΩ· cm）。
1.3 色谱操作条件
淋洗液：5 mmol/L MSA-水溶液；流速 1.2 mL/min；柱室温度30 ℃；抑制器电流25 mA，抑制器温度30 ℃；进样体积25 μL；保留时间：Na 约7.9 min；NH 4 约 9.5 min；异丙胺约11.3 min；停止时间：20 min。标样和试样色谱图见图1、图2、图3、图4。
1.4 测定步骤
1.4.1 标样溶液的配制 分别称取氯化钠、氯化铵、异丙胺标准品约0.1 g，置于100 mL容量瓶中，用超纯水溶解并定容
后摇匀备用。移取上述溶液5 mL置于100 mL容量瓶中，用超纯水溶解并定容，即为Na 、NH 4、异丙胺混合标样溶液。
1.4.2 样品溶液的配制 称取含草甘膦约0.010 ～0.015 g（精确至0.000 2 g）的草甘膦盐制剂样品于100 mL容量瓶中，用超纯水溶解并定容后摇匀备用，即为样品溶液。
1.4.3 测定和计算 在上述色谱条件下进样分析。将测得2针试样溶液及试样前后2针标样溶液中的阳离子峰面积分别进行平均，试样中NH 4、异丙胺、Na 的质量分数X（%）按下式计算：
X=R2×m1×P×MR1×M1×m2×n
。
式中：X为试样中NH 4、IPA 或Na 含量，%；R1为标样溶液中NH 4、IPA或Na 峰面积的平均值；R2为样品溶液中NH 4、IPA或Na 峰面积的平均值；m1为标样溶液中氯化铵、IPA或氯化钠标样质量，g；m2为样品溶液中试样质量，g；P为标样中氯化铵、IPA或氯化钠含量，%；M1为氯化铵、IPA或氯化钠的摩尔质量，g/mol；M为NH 4、IPA或Na 的摩尔质量，g/mol；n为氯化铵、IPA或氯化钠标样的稀释因子。
2 结果与分析
2.1 色谱操作条件的选择
2.1.1 流动相的选择 选择250 mm×4 mm CS 12A阳离子交换分析柱进行试验，以甲磺酸-水系统作为流动相，分别试验了3、4、5、6、8 mmol/L MSA水溶液作为淋洗液分离分析草甘膦水剂及可溶性粒剂。结果表明，MSA浓度越高，NH 4、异丙胺以及Na 的保留时间越短，在保证所检测离子得到良好分离的前提下，兼顾分析周期，最终确定的流动相为淋洗液为5 mmol/L MSA水溶液，流速1 mL/min。 2.1.2 线性相关性试验 配制一系列不同质量浓度的NH 4、异丙胺、Na 标样溶液，在上述色谱操作条件下，顺序进样分析。由表1可见，本方法在NH 4、异丙胺、Na 测试浓度范围内线性关系良好，分别以NH 4、异丙胺、Na 的质量浓度为横坐标，对应组分测得的峰面积为纵坐标作图，可得到NH 4、异丙胺、Na 测定的线性关系图。峰面积与NH 4、异丙胺（IPA）、Na 质量浓度的线性方程及相关系数分别为：
y=0.132 1x 0.771 3，r=0.999 7；
y=0.085 8x 0.154 0，r=0.999 9；
y=0.241 0x 0.120 2，r=0.999 8。
2.1.3 精密度试验 对3个草甘膦制剂样品分别进行5次重复测定，结果表明，标准偏差均小于0.1，变异系数均小于1.6%（表2）。
2.1.4 准确度试验 用已知NH 4、异丙胺、Na 含量的草甘膦水剂与含上述阳离子的标样，配制5个NH 4、异丙胺、Na 含量不同的试样，在稳定的上述色谱条件下进行测定，将测得的NH 4、异丙胺、Na 含量与其理论含量进行比较。由表3可见，NH 4、异丙胺、Na 的平均回收率分别为101.4%、100.1%、101.6。
2.1.5 鉴别测定草甘膦制剂中阳离子组分标样的选择 草甘膦的有效成分是膦酸甘氨酸，易和碱金属、氨或有机胺反应，形成各种盐，所以草甘膦制剂中有效成分以各种盐存在。理论上草甘膦酸和各种无机碱或有机碱均以摩尔比1 ∶ 1反应成盐，以草甘膦酸为计量基准。事实上，草甘膦酸是三元酸，由于参与反应的无机碱或有机碱量的不同，可能会形成盐的混合物，很难得到以摩尔比1 ∶ 1反应生成的草甘膦盐标准物质。因此采用有准确含量和计量基准的一些待测阳离子的盐和异丙胺作为试验用标样，即异丙胺、氯化铵、氯化钠。因为氯化铵、氯化钠有较强的吸湿性，因此要注意在干燥器中保存，称样过程中防止吸湿。而异丙胺的挥发性很强，因此不适宜用电子分析天平直接称取，可在具塞容量瓶中先装1/2体积的水，去皮后，取一定量异丙胺置于水中溶解后再称量。
2.1.6 草甘膦制剂中草甘膦盐型的鉴别及草甘膦盐含量的确定
2.1.6.1 草甘膦制剂中草甘膦盐型的鉴别 通过上述方法测定后，若样品中检出的阳离子为NH 4、异丙胺、Na 中的任意一种，则可判断该样品中的有效成分为与之相对应的草甘膦盐，并通过此检测结果与产品明示的草甘膦盐型相对照，即可判断有效成分与明示是否相符。
2.1.6.2 草甘膦制剂中草甘膦盐含量的确定 在鉴定草甘膦制剂中草甘膦盐型的同时，采用高效液相色谱法按照相应的国家标准测定制剂中草甘膦的含量[1-3]。并按照下式计算产品中的草甘膦盐含量：
X1=k1×X0。
式中：X1为草甘膦盐含量，%；X0为草甘膦含量，%；k1为草甘膦盐与草甘膦的换算系数（表4）。
把采用上述离子色谱法测出的样品NH 4、异丙胺 或Na 含量，通过下式按照摩尔比1 ∶ 1折算成草甘膦盐含量：
X2=k2×X。
式中：X2为根据按试样中NH 4、IPA或Na 含量按摩尔比1 ∶ 1折算出的草甘膦盐含量，%；X为试样中NH 4、IPA或Na 含量，%；k2为草甘膦盐与NH 4、IPA或Na 的换算系数。
然后将X1和X2进行比较：若X1X2，则说明在草甘膦和无机碱或有机碱反应时，草甘膦为过量组分，计算草甘膦盐含量应以无机碱或有机碱的阳离子为计量基准，试样中的实际草甘膦盐含量为X2；若X1=X2，则说明在草甘膦和无机碱或有机碱反应时，草甘膦与无机碱或有机碱为等摩尔反应，试样中的实际草甘膦盐含量为X1或X2。
3 结论
利用离子色谱法能够鉴别检测草甘膦异丙胺盐、草甘膦铵盐、草甘膦钠盐制剂中的有效成分与产品明示是否相符。采用本方法可以为有关主管部门、检验机构以及企业、消费者提供针对草甘膦盐类制剂产品的检测和技术服务。
参考文献：
[1]彭学岗，金 涛，张景远. 除草剂面临的挑战及草甘膦复配的意义[J]. 杂草科学，2013，31（1）：5-9.
[2]杨鑫浩，李香菊. 草甘膦对耐草甘膦大豆体内莽草酸含量及产量的影响[J]. 杂草科学，2014，32（1）：78-82.
[3]李 君，宋青春，陈秀敏. 农药草甘膦对刺参成参的急性毒性[J]. 江苏农业科学，2013，41（4）：231-232.
[4]刘吉焘，马晓杰，狄佳春，等. 棉花草甘膦抗性基因CP4-EPSPS的初步定位[J]. 江苏农业学报，2013，29（3）：480-484.
[5]GB 12686—2004，农药标准汇编（上）：草甘膦原药[S]. 北京：中国标准出版社，2010：195-204.
[6]GB 20684—2006，农药标准汇编（上）：草甘膦水剂[S]. 北京：中国标准出版社，2010：471-478.
[7]GB 20686—2006，农药标准汇编（上）：草甘膦可溶性粉（粒）剂[S]. 北京：中国标准出版社，2010：493-501.韩张雄，董亚妮，王曦婕，等. 微波消解-氢化物发生-原子荧光法测定苹果中的硒[J]. 江苏农业科学，2015，43（10）：377-379.
关键词：草甘膦盐；离子色谱；鉴别；测定；除草剂
中图分类号：O657.7 5 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2015）10-0374-03
草甘膦（glyphosate）为慢性内吸传导型广谱灭生性除草剂，最早由美国孟山都公司开发，到20世纪80年代已经成为世界除草剂的重要品种。草甘膦作为一种高效、低毒、广谱灭生性除草剂，多年来经久不衰，目前尚无替代品种[1-4]。美国和中国是全球草甘膦的两大生产主体，目前国内外企业在我国已登记的原药及相关制剂产品包括草甘膦及其各种盐类，制剂有水剂、可溶性粉（粒）剂。原药基本是草甘膦原药，含量在95%以上，制剂产品以草甘膦异丙胺盐、铵盐为主，以及少量钾盐、极少的钠盐及二甲胺盐。草甘膦在水中溶解度很小，一般不直接使用。为了增加其溶解性，提高药效，制剂中草甘膦以各种盐的形式存在。草甘膦异丙胺盐、铵盐、钾盐等盐类以及草甘膦，其除草活性基团相同，但不同盐的植物吸收过程存在差异，从而对药效产生影响。我国农业部有关数据表明，草甘膦盐活性由低到高依次为草甘膦二甲胺盐<草甘膦钠盐<草甘膦铵盐<草甘膦异丙胺盐<草甘膦钾盐。现已登记的草甘膦制剂产品中，以异丙胺盐、铵盐居多。有关草甘膦原药、水剂以及可溶性粉（粒）剂的国家标准中，均采用高效液相色谱法检测其中草甘膦阴离子含量[5-7]（以草甘膦计），但是不能区别各种盐型。上述不同种类的草甘膦盐成分生产的制剂在药效和生产成本上均有较大差异，部分厂家利用这种检测方法的漏洞，导致市售的草甘膦制剂产品中草甘膦盐的实际含量与产品明示不符合的情况较多。本研究建立了一种离子色谱分析方法，可以同时鉴别并检测草甘膦制剂中的多种阳离子含量，并结合相应的国标方法检测出其中草甘膦阴离子含量，以期对产品明示的草甘膦制剂的真实盐型进行鉴别，并得出其中草甘膦盐的实际含量。
1 材料与方法
1.1 仪器
DIONEX ICS 2000型离子色谱仪，配有变色龙 6.80工作站、AS-40自动进样器、EG-40自动淋洗发生器、CSRS-ULTRAⅡ 4 mm自再生抑制器、DS型电导检测器，以及Ion Pac CG 12A型保护柱（4 mm×50 mm）和Ion Pac CS 12A 型阳离子柱（4 mm×250 mm）。Millipore型超纯水制备系统。万分之一电子天平。超声波清洗器。
1.2 试剂和溶液
草甘膦标准品（含量≥99.0%），国家农药中心（沈阳提供）；异丙胺（IPA）标准品，分析纯（含量≥99.5%）；氯化铵标准品，分析纯（含量≥99.5%）；氯化钠标准品，分析纯（含量≥995%）；草甘膦异丙胺盐水剂、草甘膦铵盐水剂、草甘膦铵盐可溶粒剂对照样，均由江苏好收成韦恩农化股份有限公司提供；草甘膦异丙胺盐水剂、草甘膦铵盐水剂、草甘膦铵盐可溶粒剂试样，来自笔者单位各类监督抽查、工商市场抽查等的检验样品；EluGen.EGC ⅡMSA罐（DIONEX）；超纯水（电导率为18.2 MΩ· cm）。
1.3 色谱操作条件
淋洗液：5 mmol/L MSA-水溶液；流速 1.2 mL/min；柱室温度30 ℃；抑制器电流25 mA，抑制器温度30 ℃；进样体积25 μL；保留时间：Na 约7.9 min；NH 4 约 9.5 min；异丙胺约11.3 min；停止时间：20 min。标样和试样色谱图见图1、图2、图3、图4。
1.4 测定步骤
1.4.1 标样溶液的配制 分别称取氯化钠、氯化铵、异丙胺标准品约0.1 g，置于100 mL容量瓶中，用超纯水溶解并定容
后摇匀备用。移取上述溶液5 mL置于100 mL容量瓶中，用超纯水溶解并定容，即为Na 、NH 4、异丙胺混合标样溶液。
1.4.2 样品溶液的配制 称取含草甘膦约0.010 ～0.015 g（精确至0.000 2 g）的草甘膦盐制剂样品于100 mL容量瓶中，用超纯水溶解并定容后摇匀备用，即为样品溶液。
1.4.3 测定和计算 在上述色谱条件下进样分析。将测得2针试样溶液及试样前后2针标样溶液中的阳离子峰面积分别进行平均，试样中NH 4、异丙胺、Na 的质量分数X（%）按下式计算：
X=R2×m1×P×MR1×M1×m2×n
。
式中：X为试样中NH 4、IPA 或Na 含量，%；R1为标样溶液中NH 4、IPA或Na 峰面积的平均值；R2为样品溶液中NH 4、IPA或Na 峰面积的平均值；m1为标样溶液中氯化铵、IPA或氯化钠标样质量，g；m2为样品溶液中试样质量，g；P为标样中氯化铵、IPA或氯化钠含量，%；M1为氯化铵、IPA或氯化钠的摩尔质量，g/mol；M为NH 4、IPA或Na 的摩尔质量，g/mol；n为氯化铵、IPA或氯化钠标样的稀释因子。
2 结果与分析
2.1 色谱操作条件的选择
2.1.1 流动相的选择 选择250 mm×4 mm CS 12A阳离子交换分析柱进行试验，以甲磺酸-水系统作为流动相，分别试验了3、4、5、6、8 mmol/L MSA水溶液作为淋洗液分离分析草甘膦水剂及可溶性粒剂。结果表明，MSA浓度越高，NH 4、异丙胺以及Na 的保留时间越短，在保证所检测离子得到良好分离的前提下，兼顾分析周期，最终确定的流动相为淋洗液为5 mmol/L MSA水溶液，流速1 mL/min。 2.1.2 线性相关性试验 配制一系列不同质量浓度的NH 4、异丙胺、Na 标样溶液，在上述色谱操作条件下，顺序进样分析。由表1可见，本方法在NH 4、异丙胺、Na 测试浓度范围内线性关系良好，分别以NH 4、异丙胺、Na 的质量浓度为横坐标，对应组分测得的峰面积为纵坐标作图，可得到NH 4、异丙胺、Na 测定的线性关系图。峰面积与NH 4、异丙胺（IPA）、Na 质量浓度的线性方程及相关系数分别为：
y=0.132 1x 0.771 3，r=0.999 7；
y=0.085 8x 0.154 0，r=0.999 9；
y=0.241 0x 0.120 2，r=0.999 8。
2.1.3 精密度试验 对3个草甘膦制剂样品分别进行5次重复测定，结果表明，标准偏差均小于0.1，变异系数均小于1.6%（表2）。
2.1.4 准确度试验 用已知NH 4、异丙胺、Na 含量的草甘膦水剂与含上述阳离子的标样，配制5个NH 4、异丙胺、Na 含量不同的试样，在稳定的上述色谱条件下进行测定，将测得的NH 4、异丙胺、Na 含量与其理论含量进行比较。由表3可见，NH 4、异丙胺、Na 的平均回收率分别为101.4%、100.1%、101.6。
2.1.5 鉴别测定草甘膦制剂中阳离子组分标样的选择 草甘膦的有效成分是膦酸甘氨酸，易和碱金属、氨或有机胺反应，形成各种盐，所以草甘膦制剂中有效成分以各种盐存在。理论上草甘膦酸和各种无机碱或有机碱均以摩尔比1 ∶ 1反应成盐，以草甘膦酸为计量基准。事实上，草甘膦酸是三元酸，由于参与反应的无机碱或有机碱量的不同，可能会形成盐的混合物，很难得到以摩尔比1 ∶ 1反应生成的草甘膦盐标准物质。因此采用有准确含量和计量基准的一些待测阳离子的盐和异丙胺作为试验用标样，即异丙胺、氯化铵、氯化钠。因为氯化铵、氯化钠有较强的吸湿性，因此要注意在干燥器中保存，称样过程中防止吸湿。而异丙胺的挥发性很强，因此不适宜用电子分析天平直接称取，可在具塞容量瓶中先装1/2体积的水，去皮后，取一定量异丙胺置于水中溶解后再称量。
2.1.6 草甘膦制剂中草甘膦盐型的鉴别及草甘膦盐含量的确定
2.1.6.1 草甘膦制剂中草甘膦盐型的鉴别 通过上述方法测定后，若样品中检出的阳离子为NH 4、异丙胺、Na 中的任意一种，则可判断该样品中的有效成分为与之相对应的草甘膦盐，并通过此检测结果与产品明示的草甘膦盐型相对照，即可判断有效成分与明示是否相符。
2.1.6.2 草甘膦制剂中草甘膦盐含量的确定 在鉴定草甘膦制剂中草甘膦盐型的同时，采用高效液相色谱法按照相应的国家标准测定制剂中草甘膦的含量[1-3]。并按照下式计算产品中的草甘膦盐含量：
X1=k1×X0。
式中：X1为草甘膦盐含量，%；X0为草甘膦含量，%；k1为草甘膦盐与草甘膦的换算系数（表4）。
把采用上述离子色谱法测出的样品NH 4、异丙胺 或Na 含量，通过下式按照摩尔比1 ∶ 1折算成草甘膦盐含量：
X2=k2×X。
式中：X2为根据按试样中NH 4、IPA或Na 含量按摩尔比1 ∶ 1折算出的草甘膦盐含量，%；X为试样中NH 4、IPA或Na 含量，%；k2为草甘膦盐与NH 4、IPA或Na 的换算系数。
然后将X1和X2进行比较：若X1
3 结论
利用离子色谱法能够鉴别检测草甘膦异丙胺盐、草甘膦铵盐、草甘膦钠盐制剂中的有效成分与产品明示是否相符。采用本方法可以为有关主管部门、检验机构以及企业、消费者提供针对草甘膦盐类制剂产品的检测和技术服务。
参考文献：
[1]彭学岗，金 涛，张景远. 除草剂面临的挑战及草甘膦复配的意义[J]. 杂草科学，2013，31（1）：5-9.
[2]杨鑫浩，李香菊. 草甘膦对耐草甘膦大豆体内莽草酸含量及产量的影响[J]. 杂草科学，2014，32（1）：78-82.
[3]李 君，宋青春，陈秀敏. 农药草甘膦对刺参成参的急性毒性[J]. 江苏农业科学，2013，41（4）：231-232.
[4]刘吉焘，马晓杰，狄佳春，等. 棉花草甘膦抗性基因CP4-EPSPS的初步定位[J]. 江苏农业学报，2013，29（3）：480-484.
[5]GB 12686—2004，农药标准汇编（上）：草甘膦原药[S]. 北京：中国标准出版社，2010：195-204.
[6]GB 20684—2006，农药标准汇编（上）：草甘膦水剂[S]. 北京：中国标准出版社，2010：471-478.
[7]GB 20686—2006，农药标准汇编（上）：草甘膦可溶性粉（粒）剂[S]. 北京：中国标准出版社，2010：493-501.韩张雄，董亚妮，王曦婕，等. 微波消解-氢化物发生-原子荧光法测定苹果中的硒[J]. 江苏农业科学，2015，43（10）：377-379.