拟除虫菊酯杀虫剂在卷烟生产环境中的降解动态分析

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  摘要:【目的】研究拟除虫菊酯类杀虫剂在卷烟生产环境中的降解行为,为在卷烟生产中安全合理地使用杀虫剂提供参考。【方法】分别将1倍MRLs浓度的3种拟除虫菊酯类杀虫剂(氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯)施加到卷烟生产环境的两种介质(烟丝和铁板表面),施加24 h后作为第1次取样时间,以后每隔7 d取样1次检测杀虫剂含量,共进行6轮取样检测,计算不同杀虫剂在不同介质中的降解速率,并建立降解模型。【结果】3种杀虫剂在两种介质中的含量随推移时间呈降低趋势,其降解速率总体表现为先快后慢再加快;截至施药后36 d,氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯在烟丝中的降解率分别为97.14%、88.89%和95.38%,在铁板表面的降解率分别为29.95%、48.99%和40.24%;3种杀虫剂在烟丝中的半衰期为1~2 d,在铁板表面的半衰期为6~10 d。【结论】3种杀虫剂在两种介质中的含量随时间推移呈逐渐衰减趋势,其规律符合降解一级动力学方程。
  关键词: 拟除虫菊酯;卷烟生产环境;残留量;降解
  中图分类号: S482.35 文献标志码:A 文章编号:2095-1191(2016)03-0407-05
  0 引言
  【研究意义】拟除虫菊酯是20世纪70年代开发的一类广谱性杀虫剂,具有高效、低毒、低残留等优点,是目前仅次于有机磷和氨基甲酸酯的一类杀虫剂,在蔬菜、水果、茶叶、烟草等方面得到广泛应用(张一宾,2006,2007;梁茹晶等,2015)。由于卷烟生产环境需要治理烟草甲虫而适当使用杀虫剂,因此,有必要对常用的拟除虫菊酯类杀虫剂在卷烟生产环境中的降解行为进行研究,明确其残留情况,研究结果对卷烟产品的安全使用具有重要现实意义。【前人研究进展】近年来,随着环境和健康意识的不断增强,人们开始关注杀虫剂在环境中的降解行为。拟除虫菊酯类杀虫剂的降解行为受多种因素(主要是温度、湿度、光照、pH、微生物等)影响,其在作物和烟叶中的残留消解规律已有相关研究报道。董强等(2012)的 研究结果表明,溴氰菊酯、甲氰菊酯和氯氰菊酯3种农药在富士蘋果中的残留半衰期分别为2.4、6.1和2.0 d,降解速率顺序为氯氰菊酯>溴氰菊酯>甲氰菊酯。邓金花等(2012)总结了高效氯氟氰菊酯在不同植物和土壤中的残留动态,结果表明,高效氯氟氰菊酯在不同介质中的降解半衰期差异较大,大致为1.6~28.1 d。杨立强等(2013)对烘烤过程烟叶中农残变化的研究结果表明,烘烤过程中残留农药消解明显,高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和溴氰菊酯的消解率分别高达78%、89%和91%,消解速率可能与烘烤期间的温度,烟叶中微生物的种类、数量及烟叶中水分蒸发速率等因素有关。刘腾飞等(2015)研究表明,氯氰菊酯在小白菜上降解较快,降解速度与其栽培方式有关,施药剂量为推荐剂量的2倍时,在露地小白菜上的半衰期为1.856 d,在大棚小白菜上的半衰期为2.314 d。【本研究切入点】卷烟生产环境中的温湿度、光照、微生物等条件与农田自然环境及仓储环境均有很大差异,而拟除虫菊酯类杀虫剂在不同环境中的降解行为也存在差异。目前拟除虫菊酯类杀虫剂在卷烟生产环境中的降解行为动态尚无文献报道。【拟解决的关键问题】将3种常用的拟除虫菊酯杀虫剂分别施加至卷烟生产环境中的烟丝和铁制金属表面两种介质,进行拟除虫菊酯类杀虫剂残留情况和降解行为研究,并建立降解模型,为卷烟生产环境中安全合理地使用杀虫剂提供参考。
  1 材料与方法
  1. 1 试验材料
  药剂:1∶20列喜镇(有效成分:氯菊酯,德国拜耳公司)、杀飞克(有效成分:氟氯氰菊酯,德国拜耳公司)和1∶50顺式氯氰菊酯(有效成分:顺式氯氰菊酯,美国富美实公司)。标准品:氯菊酯(Permethrin)、氟氯氰菊酯(Cyfluthrin)和顺式氯氰菊酯(Cypermethrin)购自美国Chem Service公司,纯度大于99.0%。材料:某品牌烟丝、铁制金属板(卷烟生产车间常用的金属铁板,厚度约50 mm),取自红塔烟草(集团)有限责任公司。仪器与试剂:Agilent 6890N/5973N气相色谱/质谱仪;R-3000旋转蒸发仪(瑞士BUCHI公司);AB204-S分析天平(感量0.0001 g,美国Mettler Toledo公司);C18固相萃取柱(6 mL×500 mg,美国Agilent公司);针筒式0.45 μm微孔滤膜过滤器(Φ25 mm,天津市腾达过滤器件厂)。正己烷、丙酮、乙腈(色谱纯,美国DIMA公司);氯化钠、无水硫酸钠(优级纯,国药集团化学试剂有限公司)。
  1. 2 试验样品制备
  1. 2. 1 烟丝中杀虫剂降解试验样品的制备 将3种药剂配制成浓度为1倍MRLs(按照中国烟草总公司企业标准所规定的该药剂药效成分在烟叶中最高残留限量的1倍:氯菊酯0.5 mg/kg、氟氯氰菊酯0.5 mg/kg、顺式氯氰菊酯1.0 mg/kg)的溶液,分别将200 g烟丝均匀撒布于木板上(高度约0.5 cm),均匀喷洒10 mL 1倍MRLs的药剂溶液,重复5次,将5次制备的烟丝充分混匀后得到1000 g试样。待分析。
  1. 2. 2 铁板表面杀虫剂降解试验样品的制备 在铁板表面用铅笔画出12个10 cm×10 cm的方格,用微量进样针分别移取100 μL上述配置好的3种杀虫剂溶液至铁板的12个小方格内,并确认这些溶液没有扩散出方格的范围。待溶剂挥发后保存备用。
  1. 3 样品保存及取样周期
  将制备好的烟丝和铁板置于卷烟生产环境(22 ℃、60% RH)中保存以进行降解试验。以样品制备后24 h作为第1次取样时间,记为1 d,以后每隔7 d进行1次取样检测,共进行6轮取样检测。
  1. 4 样品中杀虫剂含量检测
  在规定的时间内,将烟丝样品按照《YC/T 405.2- 2011烟草及烟草制品 多种农药残留量的测定 第2部分:有机氯和拟除虫菊酯农药残留量的测定》(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会,2011)的方法测定杀虫剂含量(每个时间点平行测定2次)。根据各测定时间点的杀虫剂含量计算各杀虫剂的降解率。   降解率(%)=已降解的杀虫剂含量/第1 d检测到该杀虫剂的含量×100
  在规定时间内,用适量脱脂棉蘸取乙腈擦洗铁板的1个小方格,每个小方格重复擦洗2次。将擦洗过的脱脂棉放入20 mL乙腈中超声萃取30 min后,取15 mL萃取液浓缩至1 mL,进行气相色谱质谱法测定(每个时间点平行测定2次)。
  2 结果与分析
  2. 1 烟丝中杀虫剂的降解
  于喷洒杀虫剂后1、8、15、22、29和36 d对烟丝中的残留量进行测定,结果见图1。由图1可以看出,随着时间的推移,3种杀虫剂在烟丝中的含量逐渐降低,说明杀虫剂在不断发生降解;至36 d时,氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯的降解率分别为97.14%、88.89%和95.38%;降解速率则表现为先快后慢再加快的趋势。第1周时,3种杀虫剂在烟丝中的含量急剧降低,氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯的降解率分别为72.14%、66.67%和81.54%;在第2和第3周,氯菊酯和氟氯氰菊酯的含量仍呈下降趋势,但降解速率明显降低并达到最低,降解率分别为3.50%和8.16%,从第4周开始,降解速率又开始加快,且在第5周时几乎达到第1周时的水平;而顺式氯氰菊酯的降解速率在第2周就达到最低水平,为8.33%,并在此后的3周内降解速率保持不断上升,在第5周时的降解速率较高,但低于第1周时的水平。由此可知,氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯在1~36 d内,药剂降解速率呈先快后慢再加快的动态变化,尤以1~7 d变化最明显,其降解率在66.00%以上。
  2. 2 铁板表面杀虫剂的降解
  于喷洒杀虫剂后1、8、15、22、29和36 d对铁板表面的残留量进行测定,结果见图2。由图2可以看出,随着时间的推移,3种杀虫剂在铁板表面的含量逐渐降低,说明杀虫剂在不断发生降解;至36 d时,氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯的降解率分别为29.95%、48.99%和40.24%;降解速率则呈先快后慢再加快的趋势。虽然3种杀虫剂在铁板中的降解规律与在烟丝中类似,但3种杀虫剂在铁板表面的降解速率明显低于烟丝。在第1周内,3种杀虫剂的降解速率较高,氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯的降解率分别为8.29%、36.59%和23.96%。其中,氯菊酯降解速率的最高值出现在第5周(降解率为12.64%);氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯降解速率的最高值出现在第1周(降解率分别为36.59%和23.96%)。
  2. 3 3种杀虫剂在两种介质上的降解动力学
  图3、图4分别为3种杀虫剂在烟丝中和铁板表面的降解方程及相关系数。表1为氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯在烟丝中和铁板表面的降解动力学方程。由表1可以看出,在卷烟生产环境中,3种杀虫剂在烟丝中的半衰期较短,仅为1~2 d,而在铁板表面的半衰期均较长,为6~10 d。3种杀虫剂在两种介质中的降解规律均符合降解一级动力学方程,说明杀虫剂降解速率的快慢与环境条件和介质本身的性质关系密切。
  3 讨论
  本研究结果显示,截至施药后36 d,氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯在烟丝中的降解率分别为97.14%、88.89%和95.38%,在铁板表面的降解率分别为29.95%、48.99%和40.24%;在卷烟生产环境中,3种拟除虫菊酯类杀虫剂在两种介质中的降解总趋势为先快后慢再加快,其规律符合降解一级动力学方程;3种杀虫剂在烟丝中的半衰期较短,均为1~2 d,在铁板表面的半衰期较长,为6~10 d。已有文献报道杀虫剂在自然环境中的半衰期较长,如文礼章等(1989, 1990)的研究结果表明,在防雨条件下, 溴氰菊醋在烟叶上的平均半衰期为6.1 d,氰戊菊醋在烟叶上的平均半衰期为7.7 d。杨立强等(2013)对烘烤过程烟叶中农残变化的研究结果表明,烘烤过程中残留农药消解明显,高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和溴氰菊酯的消解率分别高达78%、89%和91%,消解速率可能与烘烤期间的温度,烟叶中微生物的种类、数量及烟叶中水分蒸发速率等因素有关。
  本研究中3种杀虫剂在烟丝中的半衰期仅为1~2 d,相对于在自然环境中烟叶上的半衰期(5~9 d)短(赵百东等,2012)。赵百东等(2012)认为,农药在自然条件下的降解是一个能量吸收过程,是农药在微生物、水、土壤或空气中的化学因子及光的作用下通過淋失、溶解、水降解、土壤降解和吸附、光降解等途径分解成失去毒性代谢产物的过程。在不同的基质特性与环境条件下,杀虫剂的降解情况也不相同。本研究中3种杀虫剂在烟丝中半衰期较短的原因:一是由于卷烟生产环境中的温湿度、光照、微生物等条件与农田自然环境、仓储环境及烘烤环境等均有很大差异,尤其是卷烟生产环境具有高温、高湿的特点;二是本研究选用的降解介质为成品烟丝,与烟田中的新鲜烟叶有较大差异,因此有利于拟除虫菊酯类杀虫剂的降解。在卷烟生产环境中,3种杀虫剂在铁板表面的半衰期比烟丝中长,为6~10 d,说明杀虫剂降解速率除了受环境条件的影响外,与介质的基质特性关系也非常密切。
  本研究对卷烟生产环境中3种拟除虫菊酯类杀虫剂的降解行为进行研究,得到了其降解动力学方程,今后将对环境因素(如温湿度、光照、微生物环境等)对杀虫剂降解的影响做进一步研究。
  4 结论
  本研究建立了氯菊酯、氟氯氰菊酯和顺式氯氰菊酯在卷烟生产环境中的烟丝和铁板金属表面的降解模型,发现随着时间的推移,3种杀虫剂在两种介质中的含量呈逐渐衰减趋势,且总体表现为先快后慢再加快,其规律符合降解一级动力学方程。
  参考文献:
  邓金花,刘腾飞,杨代凤, 顾俊荣,董明辉. 2012. 高效氯氟氰菊酯残留动态与降解去除方法概述[J]. 现代农药,(11):37-43.
  Deng J H, Liu T F, Yang D F, Gu J R, Dong M H. 2012. Methods of degradation and elimination of lambda-cyhalothrin in farm products and soil[J]. Current Status on Residue Dynamics,(11):37-43.   董强,樊明涛,梁俊. 2012. 苹果中拟除虫菊酯农药残留降解规律的研究[J]. 天津农业科学,18(5):158-161.
  Dong Q, Fan M T, Liang J. 2012. Study on degradation of pyrethroids in apple[J]. Tianjin Agricultural Sciences, 18(5): 158-161.
  梁茹晶,宋雪英,宋玉芳. 2015. 拟除虫菊酯类农药的土壤生态毒理学研究进展[J]. 沈阳药科大学学报, 32(8): 654-659.
  Liang R J, Song X Y, Song Y F. 2015. Research advances on the soil ecotoxicology of pyrethroids[J]. Journal of Shenyang Pharmaceutical University, 32(8): 654-659.
  刘腾飞,杨代凤,钱辉,陆皓茜,董明辉. 2015. 氯氰菊酯在露地和大棚小白菜上的残留动态研究[J]. 中国农学通报,31(11):200-204.
  Liu T F, Yang D F, Qian H, Lu H Q, Dong M H. 2015. Residue dynamics of cypermethrin in pakchoi under open field and greenhouse condition[J]. Chinese Agricultural Science Bulleti, 31(11): 200-204.
  文礼章, 陈永年, 潘桐, 龚道新. 1990. 氰戊菊醋在烟叶上的残留动态分析[J]. 农药,28(1):11-13.
  Wen L Z, Chen Y N, Pan T, Gong D X. 1990. Fenvalerate residue dynamic analysis on tobacco leaf[J]. Journal of China Agrochemicals, 28(1): 11-13.
  文礼章, 陈永年, 潘桐, 杨仁斌. 1989. 溴氰菊酯在烟叶上的残留动态分析[J]. 农药, 28(4):52-53.
  Wen L Z, Chen Y N, Pan T, Yang R B. 1989. Deltamethrin residue dynamic analysis on tobacco leaf[J]. Journal of China Agrochemicals, 28(4): 52-53.
  杨立强,徐光军,闫晓阳,徐金丽,郑晓,宋超,周杨全,孙惠青,王秀国,李义强. 2013. 拟除虫菊酯类杀虫剂在烟叶烘烤过程中的消解动态与最终残留[J]. 农药学学报,15(5): 534-540.
  Yang L Q, Xu G J, Yan X Y, Xu J L, Zheng X, Song C, Zhou Y Q, Sun H Q, Wang X G, Li Y Q. 2013. Residues and decline dynamics of pyrethroid insecticides in tobacco leaf during curing[J]. Chinese Journal of Pesticide Science, 15(5): 534-540.
  张一宾. 2006. 农药的非农业用途[J]. 农药研究与应用, 10(6): 9-12.
  Zhang Y B. 2006. Non-agricultur e uses of pesticides[J]. Agrochemicals Research & Application, 10(6): 9-12.
  张一宾. 2007. 世界农药新进展[M]. 北京:化学工业出版社:42-58.
  Zhang Y B. 2007. New Progress in Pesticide in the World[M]. Beijing: Chemical Industry Press: 42-58.
  趙百东,尹莉丽,杨虹琦,赵松义,李晓忠,汤若云. 2012. 烟草农药残留限量及消解动态研究进展[J]. 作物研究,26(5):611-615.
  Zhao B D, Yin L L, Yang H Q, Zhao S Y, Li X Z, Tang R Y. 2012. Tobacco pesticide residue limits and dynamic research progress[J]. Crop Research, 26(5): 611-615.
  中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会. 2011. YC/T 405.2-2011烟草及烟草制品 多种农药残留量的测定 第2部分:有机氯和拟除虫菊酯农药残留量的测定[S]. 北京:中国标准出版社.
  General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China, Standardi-
  zation Administration of China. 2011. YC/T 405.2-2011 Tobacco and Tobacco Preducts-Determination of Multi-pesticide Residues Part 2: Determination of Organochlorine and Pyrethroids Pesticide Residues-Gas Chromatographic Method[S]. Beijing: China Standard Publishing House.
  (责任编辑 麻小燕)
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