Degradation Behavior of Moroxydine Hydrochloride in Rice Plant and Field Water Using High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

Abstract

2011—2012年在黑龙江肇东、河南祝楼、江苏句容三地通过田间试验,研究了盐酸吗啉胍在水稻植株和田水中的消解动态。水稻植株和田水采用UPLC-MS/MS正离子扫描测定残留的盐酸吗啉胍。结果表明,水稻植株和田水的3种添加浓度(0.005、0.05、0.5 mg·kg^-1)平均回收率分别为92.50%-109.20%和86.40%-107.20%,相对标准偏差分别为6.10%-6.90%和0.73%-3.10%。本方法在植株和田水中的最低检出浓度为0.005mg·kg^-1。从消解动力学方程可知,盐酸吗啉胍在水稻植株及田水中的消解半衰期分别为1.2~4.7、1.0-3.5 d。从结果判断盐酸吗啉胍属较易降解农药。

Through field experiments, which were conducted in Zhaodong County of Heilongjiang Province, Zhulou County of Henan Province and Jurong County of Jiangsu Province, the degradation dynamics of moroxydine hydrochloride in rice plant and field water were investigated.The detection was performed by tandem mass spectrometry with electrospray ionization in positive mode(ESI+). The results showed that the average recoveries of rice plant and field water at three spiked levels (0.005, 0.05, 0.5 mg·kg ^-1)were found in the range of 92.50%-109.20% with RSD 6.10%-6.90% and 86.40%-107.2% with RSD 0.73%-3.10%, respectively. Limits of detection(LOD)of plant and water were 0.005 mg·kg ^-1. The degradation kinetic equation showed that the half-life of moroxydine hydrochloride in rice plant and field water was 1.2-4.7 d,1.0-3.5 d, respectively. The moroxydine hydrochloride was proved to be an easily degradable pesticide.

盐酸吗啉胍（moroxydine hydrochloride）又名病毒 灵，化学名为N-（2-胍基-乙亚氨基）-吗啉盐酸盐， 化学分子式为C₆H₁₄ClN₅O，CAS 号：3160-91-6。盐酸 吗啉胍原药为无嗅微苦的白色结晶粉末，熔点206~ 212 ℃，是一种医药和农业生产过程中常用的抗病 毒制剂，用于防治人畜病毒性感冒^[1]和烟草、番茄病毒 病^[2]、水稻条纹叶枯病^[3]等。目前对于盐酸吗啉胍的 研究多集中在药物分析方法的开发^{[4, 5, 6, 7, 8]}以及番茄^[9]、烟 草^[10]、动物性组织^[11]等农畜产品中残留分析，而对盐酸 吗啉胍在环境中的降解行为研究较少，仅见郑海香 等^[10]对盐酸吗啉胍在烟草上的降解行为开展研究。盐 酸吗啉胍在水稻植株和田水中的降解动态研究未见 相关报道。本文对复配剂中盐酸吗啉胍在水稻植株及 田水中的降解动态规律进行研究，为该农药的生态安 全性评价提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 仪器设备

Waters Acquity Ultra Performance LC 超高效液相 色谱仪，Waters TQD 三重四极杆质谱仪，配电喷雾离 子源（ESI）；固相萃取装置；氮吹仪。

1.1.2 试剂

三氯乙酸、庚烷磺酸钠、甲醇均为分析纯；乙腈为 色谱纯；水为超纯水。Oasis HLB 固相萃取柱（Waters 公司，3 mL，60 mg）。盐酸吗啉胍标准样品：纯度为 98.0%。20%吗胍·乙酸铜可湿性粉剂：盐酸吗啉胍 10%、乙酸铜10%，天津市绿亨化工有限公司。0.5 mol·L^-1庚烷磺酸钠溶液配制方法：称取10.1 g庚烷 磺酸钠用水定容至100 mL。

1.2 样品前处理

采用赵琳等^[12]研究的盐酸吗啉胍在植株中残留 的测定方法称取切碎的水稻植株样品5.0 g 于250 mL 三角瓶中，加入40 mL 5%三氯乙酸，震荡提取60 min，上清中加入0.5 mol·L^-1庚烷磺酸钠溶液0.5 mL 混匀，于4 000 r·min^-1 离心10 min，取8.0 mL 离心后 的上清液，待净化。

Oasis HLB 柱（3.0 mL，60 mg）使用前分别加3.0 mL甲醇和3.0 mL 水平衡保持湿润，将离心后的上清 液过柱，待全部通过后，用3 mL 甲醇/水（5/95，V/V） 淋洗柱，弃去，抽干柱，用6.0 mL 甲醇洗脱被测物，洗 脱液于45 ℃水浴中氮吹浓缩至干，1.0 mL 5%三氯乙 酸溶解残渣，过0.22 μm滤膜待测。

水稻田水样品直接过0.22 μm水性滤膜待测。

1.3 仪器条件

色谱柱：AcquityUPLC^®BEHC18（100mm×2.1 mm， 1.7μm）；柱温：35℃；进样量：2.0μL；流速：0.2mL·min^-1， 运行时间：3 min。梯度洗脱条件见表 1。

表 1 梯度洗脱条件 Table 1 Condition of gradient elution

离子源：ESI（+）；毛细管电压：4.0 kV；离子源温 度：120 ℃；脱溶剂气温度：350 ℃；锥孔反吹气流量： 50 L·h^-1；脱溶剂气流量：650 L·h^-1；检测方式：多反应 监测扫描模式（MRM），见表 2。

表 2 多反应监测表 Table 2 Multiple reaction monitoring

1.4 定量

以外标标准曲线法定量，为减小基质效应对定量 准确性的影响，采用基质配制工作标准溶液作标准曲 线，并且保证所测化合物响应在仪器线性范围之内。 残留量计算公式如下：

R=C×V/W

式中：R 为样品中农药残留量（mg·kg^-1），C 为根据标 准曲线计算的农药浓度（μg·mL^-1），V 为样品溶液定 容体积（mL），W 为称样重量（g）。

1.5 田间试验设计

2011—2012 年连续2 年7 月—10 月在黑龙江省 肇东市东发乡、河南省原阳县祝楼乡、江苏省句容市 华阳镇开展盐酸吗啉胍在植株和田水中的消解动态 试验。

1.5.1 水稻植株消解动态试验

选3 块30 m²的地块在水稻生长到成熟个体1/2 大小时进行植株消解动态施药。施药剂量为制剂量 11 250 g·hm^-2，施药后2 h、1、2、3、5、7、10、14、21、28、 45 d采样，处理重复3次，设空白对照。

水稻植株样本的采集：在小区中用随机方式剪取 土表以上的全株1 kg，将其剪成1 cm 以下的小段，混 匀后用四分法分取100 g 2份，装入样品容器中，贴好 标签，贮存于-20 ℃冰柜中保存。小区边行和每行距 离两端0.5 m内不采样。

1.5.2 水稻田水消解动态试验

选1 块30 m²的地块单独施药，因为在田水中施 药时，田水将药物进行了一定程度的稀释，因此加大 农药的施药浓度，施药浓度为高剂量制剂量56 250 g·hm^-2，施药后2 h、1、2、3、5、7、10、14、21、28、45 d采 样，另设空白对照。

田水样本的采集：在动态试验小区中，在随机的 10 个以上采样点用水杯取水，倒入盆中混合均匀后， 取500 mL 装入样品瓶中，贴好标签，贮存于-20 ℃冰 柜中保存。

2 结果与讨论

2.1 检测方法评价

2.1.1 前处理条件和保留时间

盐酸吗啉胍易溶于水，微溶于乙醇，几乎不溶于 氯仿。因此在提取植株中盐酸吗啉胍时采用水性溶液 进行提取，提取农药的同时植株中水溶性杂质也被提取出来，样品提取液浑浊。采用三氯乙酸作为提取液 时，提取液澄清利于后续的净化操作。盐酸吗啉胍在 C18 色谱柱上保留较弱，加入庚烷磺酸钠可以增加其 在净化柱Oasis HLB 上的保留，提高回收率。

基质对盐酸吗啉胍在液质上面保留时间和响应 值的影响非常明显，水稻植株样品经过净化后采用5% 三氯乙酸定容上机（减少有机溶剂使用）。田水样品经 0.22 μm 水性滤膜过滤后直接上机进行测定，2 种样 品上机时的定容溶剂不同造成保留时间有所差异。

2.1.2 标准曲线和方法灵敏度

将1.0 mg·mL^-1的盐酸吗啉胍标准溶液用蒸馏水 稀释配得2.0、1.0、0.5、0.1、0.005 mg·L^-1 系列标准溶 液，在上述液相色谱/质谱条件下进行测定，以盐酸吗 啉胍标准溶液浓度（x）与监测离子峰面积（y）作标准 曲线。标样线性方程为：y=3 673.36x+45.865，相关系 数为：r=0.999 1。表明盐酸吗啉胍质量浓度与色谱峰 面积呈良好的线性关系，可以满足定量分析的要求。 按照3 倍信噪比计算最低检出量为0.011 ng，根据添 加回收试验该方法最低检出浓度为0.005 mg·kg^-1。水稻植株基质加标和植株空白色谱图见图 1（上图为基 质加标样，标样浓度0.005 mg·kg^-1，保留时间2.17 min，下图为空白），水稻田水基质加标和水稻田水空 白色谱图见图 2（上图为基质加标样，标样浓度0.005 mg·kg^-1，保留时间1.29 min，下图为空白）。

图 1 水稻植株基质加标和空白色谱图Figure 1 Chromatogram of standard-addition in rice plant blank and blank

图 2 水稻田水基质加标和空白色谱图Figure 2 Chromatogram of standard-addition infield water blank and blank

2.1.3 方法的平均回收率和相对标准偏差

分别在空白水稻田水、水稻植株中添加3 档浓度 的盐酸吗啉胍标准溶液，每档重复5 次，添加浓度为 盐酸吗啉胍最低检出浓度、10 倍和100 倍最低检出 浓度，结果见表 3。本方法在参考方法基础上优化了 色谱系统和质谱系统，在保证无杂质干扰的情况下， 缩短了样品的保留时间同时峰形呈正态分布，具有良 好的定量和定性能力。根据我国农业行业标准NY/T 788—2004 农药残留试验准则，对平均回收率和相对 标准偏差的要求能满足农药残留分析对准确度和精 密度的要求。

表 3 水稻植株中盐酸吗啉胍的添加回收率和相对标准偏差 Table 3 Recoveries and relative standard deviations（RSD）of moroxydine hydrochloride in rice plant and field water

2.2 盐酸吗啉胍在水稻植株和水稻田水中的消解动态

两年三地田间试验结果表明（图 3~图 4），水稻植 株和田水中盐酸吗啉胍残留量随时间推移而逐渐下降。盐酸吗啉胍在植株中平均原始沉积量约为13.13 mg·kg^-1，大于田水中平均原始沉积量2.43mg·kg^-1。不同 年份及不同试验点结果显示，受水稻品种、施药时期 气候条件、施药或采样不均匀等因素影响，植株中盐 酸吗啉胍原始沉积量有所差异。施药过程中直接将配 置好浓度的农药喷施在水稻田水中，将农药进行了稀 释，致使植株中盐酸吗啉胍原始沉积量大于田水中。 植株中盐酸吗啉胍施药5 d 时降解率为64.92%~ 99.08%，施药21 d时为80.78%~93.56%。田水中盐酸 吗啉胍施药21 d 时降解率为58.74%~92.53%。

图 3 盐酸吗啉胍在水稻植株中的消解曲线Figure 3 The residues decline curves of moroxydine hydrochloride in rice plant

图 4 盐酸吗啉胍在水稻植株和水稻田水中的消解动力学方程Figure 4 Regression equation of moroxydine hydrochloride in rice plant and field water

20%吗胍·乙酸铜可湿性粉剂在稻田中施用后， 其有效成分盐酸吗啉胍在水稻植株和田水中的降解 符合一级化学反应动力学方程，在植株和田水中的消 解半衰期分别为1.2~4.7 d、1.0~3.5 d，结果见表 4。根 据化学农药环境安全评价试验准则中我国农药在土 壤中的降解等级划分标准，盐酸吗啉胍属较易降解 农药。

表 4 水稻植株中盐酸吗啉胍的添加回收率和相对标准偏差 Table 4 Recoveries and relative standard deviations（RSD）of moroxydine hydrochloride in rice plant and field water

施药期间不同实验地点气候条件不同、水稻植株 质量和体积迅速增长，其生长稀释因素在降低水稻 植株中农药残留量方面也起着重要作用，可能是导致不同年份及不同试验点植株及田水中盐酸吗啉胍降 解速率存在差异的主要原因。郑海香等^[10]研究发现盐 酸吗啉胍在烟草上消解半衰期为5.8~9.1 d，大于在水 稻植株上的1.2~4.7 d。水稻植株与烟草相比植株高、 水分蒸发量大，农药在水稻植株中更容易降解是造成 差异的部分原因。除盐酸吗啉胍外，很多农药在水田 中的消解半衰期都小于旱田，如吡虫啉在水稻植株中 的消解半衰期为0.8~2.2 d ^[13]，而在烟草中的半衰期为 3~4 d ^[14]。

3 结论

本研究采用的盐酸吗啉胍残留分析方法，前处理 简单易行，能够准确定性和定量测定水稻植株和田水 中的盐酸吗啉胍残留。通过两年三地农药残留田间试 验，盐酸吗啉胍在水稻植株和田水中的平均消解半衰 期分别为1.2~4.7 d、1.0~3.5 d，表明盐酸吗啉胍属较 易降解农药。

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