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60Coγ射线辐照降解多菌灵、噻菌灵和甲基托布津的研究

2014-12-22谢云霞+廖涛+熊光权+杨玉平+谷峰+金士

湖北农业科学 2014年21期
关键词:液相甲基多菌灵

谢云霞+廖涛+熊光权+杨玉平+谷峰+金士威+耿胜荣+李新+鉏晓艳+陈玉霞

摘要:利用60Co γ 射线辐照降解多菌灵、噻菌灵、甲基托布津,探讨了辐照剂量、初始浓度、pH和添加剂对3种农药降解效果的影响。结果表明,单一样品中,3种农药都能被有效地降解,其中甲基托布津降解成多菌灵;在混合样品中,低浓度的3种农药的降解效果随着辐照剂量的增加而增大,高浓度的混合样品中,随辐照剂量的增加噻菌灵降解效率增加,而甲基托布津的降解效率降低,由于甲基托布津降解成多菌灵,所以多菌灵的降解没有太大变化;添加剂NaNO3对多菌灵和噻菌灵的降解有抑制作用,对甲基托布津的降解有促进作用;正丁醇对3种农药的降解效果影响不大。

关键词:多菌灵;噻菌灵;甲基托布津;60Co γ射线;辐照降解;高效液相色谱

中图分类号:S482          文献标识码:A          文章编号:0439-8114(2014)21-5234-04

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.21.048

Degradating Carbendazim, Thiabendazole, Thiophanate

Methyl by 60Co γ-Radiation

XIE Yun-xia1,2, LIAO Tao2, XIONG Guang-quan2, YANG Yu-ping3, GU Feng2, JING Shi-wei4, GENG Sheng-rong2, LI Xin2, ZU Xiao-yan2, CHEN Yu-xia2, XIA He-zhou2, JIANG Hong-you2, CHENG Wei2, HU Xiao-bo1

(1.College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070,China; 2.Institute of Agri-Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology, Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Engineering Research Center for Farm Products Irradiation, Wuhan 430064,China;3.Wuhan Institute for Food and Drug Control, Wuhan 430012,China;4.School of Chemical Engineering and Pharmacy, Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education, Wuhan Institute of Technology,Wuhan 430074,China)

Abstract: The degradation of carbendazim, thiabendazole and thiophanate methyl by 60Co γ-radiation was studied. The effects of irradiation doses, initial concentrations, pH and additives on degradation rate were evaluated. The results showed that three pesticides effectively degraded in single samples. Thiophanate methyl was degraded to carbendazim. Degradation rate of low concentrations of three pesticides increased as the irradiation doses increased in mixed samples. In high concentrations of mixed samples, the degradation rate of thiabendazole increased, that of thiophanate methyl reduced and the degradation rate of carbendazim had no changes because thiophanate methyl was degraded to carbendazim. The degradation rate of carbendazim and thiabendazole were inhibited. The degradation rate of thiophanate methyl was stimulated by the addition of NaNO3. The addition of N-butanol had no significant effects on the degradation of three pesticides.

Key words: carbendazim; thiabendazole; thiophanate methyl; 60Co γ-radiation; radiolysis; HPLC

在我国农业生产中,农药发挥了巨大作用。多菌灵、噻菌灵和甲基托布津是苯并咪唑类农药的重要种类,是高效、低毒和广谱的内吸性杀菌剂。这类杀菌剂广泛应用于收获前和收获后的生产、储存及保鲜过程中,但其在土壤、水以及作物中仍有一定量的残留。这类农药在自然环境中降解较慢,对人、畜有一定的毒副作用[1-3]。目前,这类农药的检测方法主要有高效液相色谱法[4-6]、气相色谱法[7,8]、液相色谱-质谱联用法[9],其中液相色谱-质谱联用法是应用较普遍的一种方法。由于苯并咪唑类农药的沸点一般较高,热解及一些常用的降解方法对此类农药的降解效率较低[10,11]。本试验采用60Co γ射线辐照降解多菌灵、噻菌灵和甲基托布津,旨在探索出一种高效、快速降解苯并咪唑类农药的方法。

1  材料与方法

1.1  试验材料

多菌灵、噻菌灵、甲基托布津标准品(美国Sigma公司),农残级、色谱纯甲醇,其他试剂均为分析纯。

1.2  试验设备

Agilent1100型高效液相色谱仪(美国Agilent公司),辐照源(60Co γ,湖北省农产品辐照工程技术中心),PHB-4型便携式pH计(上海精科仪器有限公司),CS101-1E型电热鼓风干燥箱(重庆四达试验设备有限公司),FCD-238GSA型卧式双层门冷冻柜(青岛海尔股份有限公司),SZ-93型自动双重纯水蒸馏器(上海亚荣生化仪器厂)。

1.3  试验方法

1.3.1  标准溶液的配制  分别称取多菌灵、噻菌灵和甲基托布津标准品各2.00 mg,用农残级甲醇溶解并定容到10 mL,配成浓度为200 μg/mL的储备液,置于-20 ℃的冰箱中储存待用,配制甲醇和水溶液,体积比1∶4。

1.3.2  辐照处理  用上述标准溶液配制一系列浓度的多菌灵、噻菌灵和甲基托布津的单一样品和混合样品,溶剂为甲醇和水的混合溶液。①初始浓度分别为10、10和20 mg/L的多菌灵、噻菌灵和甲基托布津单一标准溶液在不同剂量下进行辐照,辐照剂量设定为0、1.3、2.6、5.2、10.4 kGy;②初始浓度为5、5、10 mg/L多菌灵,10、10、20 mg/L噻菌灵和20、20、40 mg/L甲基托布津混合标准溶液在不同剂量下辐照,辐照剂量设定为0、1.3、2.6、5.2、10.4 kGy;③初始浓度为10、10和20 mg/L的多菌灵、噻菌灵和甲基托布津单一标准溶液在不同初始pH(2、10和不调)和不同剂量下进行辐照,辐照剂量设定为0、1.3、2.6、5.2、10.4 kGy;④初始浓度为10、10和20 mg/L的多菌灵、噻菌灵和甲基托布津混合标准溶液分别以NaNO3和正丁醇作为添加剂,NaNO3的浓度分别为10-2 mol/L和10-3 mol/L,正丁醇的浓度为10-2 mol/L,辐照剂量分别为0、1.3、2.6、5.2、10.4 kGy。

1.3.3  高效液相色谱仪检测方法  检测条件参照廖涛等[12]的方法,色谱柱Phenomenex C18柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),柱温为室温,进样量为10 μL,检测波长280 nm,流动相为甲醇∶磷酸盐缓冲液(pH 6.8)=50∶50(体积比),流速为0.8 mL/min,当样品色谱图和标准品色谱图色谱峰保留时间一致时,作为定性依据,色谱峰面积作为定量依据。

2  结果与分析

2.1  高效液相色谱检测条件

选择280 nm作为检测波长,从图1可以看出,流动相为甲醇∶磷酸盐缓冲液=50∶50,流速为0.8 mL/min时,3种物质分离完全,而且峰型和保留时间也较理想。

2.2  不同因素对3种农药降解效果的影响

2.2.1  单一样品在不同辐照剂量下的降解效果  10 mg/L多菌灵、10 mg/L噻菌灵和20 mg/L甲基托布津的单一样品在不同辐照剂量下的降解效果,结果如图2所示。从图2可以看出,随着辐照剂量的增加,多菌灵和噻菌灵的降解效率逐渐增加,当辐照剂量达到5.2 kGy时,噻菌灵几乎被完全降解。与多菌灵的降解效果相比,噻菌灵降解所需的辐照剂量较低、降解效率较高;甲基托布津经60Co γ射线辐照后部分转化为多菌灵,随着辐照剂量的增加,甲基托布津降解和转化为多菌灵的效率逐渐增加,当辐照剂量为10.4 kGy时,甲基托布津几乎完全被降解,多菌灵的量也趋于稳定。

2.2.2  不同浓度的混合样品在不同辐照剂量下的降解效果  为了考察单一样品和混合样品辐照降解效果的差异,本试验考察了不同浓度多菌灵、噻菌灵、甲基托布津的混合样品在不同辐照剂量下的降解效果,结果如图3所示。从图3可以看出,3种不同浓度的混合样品经不同剂量60Co γ射线辐照后,3种农药呈现不同的降解趋势,低浓度时,随着辐照剂量的增加,噻菌灵和甲基托布津几乎被完全降解。但是随着样品浓度的增加,噻菌灵降解速度加快,甲基托布津降解效率降低,由于甲基托布津转化为多菌灵,使得多菌灵的降解趋势不明显。以上结果说明,与单一样品相比,混合样品浓度越低越有利于3种农药的降解。

2.2.3  单一样品的pH对降解效果的影响  比较样品初始pH(2、10和不调)对单一多菌灵、噻菌灵、甲基托布津样品降解效果的影响,结果如图4所示。从图4可以看出,不同的pH对多菌灵的降解有影响,酸性环境对多菌灵的降解有抑制作用,而pH为10时多菌灵的降解效果最好;pH对噻菌灵的降解效果影响不大,到辐照剂量为1.3 kGy时,噻菌灵几乎被完全降解;pH为10的碱性环境有利于甲基托布津的降解,当辐照剂量为1.3 kGy时,甲基托布津几乎被完全降解,酸性环境降解效果最差。

2.2.4  添加剂对混合样品降解效果的影响  比较添加不同浓度的NaNO3溶液和正丁醇时,3种农药混合样品在不同辐照剂量下的降解效果,其中多菌灵为10 mg/L、噻菌灵为10 mg/L 、甲基托布津为20 mg/L。NaNO3的添加浓度分别为10-2 mol/L和10-3 mol/L,正丁醇的添加浓度为10-2 mol/L,结果如图5所示。从图5可以看出,随着NaNO3浓度的增加,多菌灵和噻菌灵的降解效果降低;甲基托布津的变化不明显;正丁醇的加入对多菌灵、噻菌灵和甲基托布津降解效果影响均不大。

3  结论

本研究结果表明,60Coγ射线辐照法是一种有效地降解多菌灵、噻菌灵和甲基托布津等苯并咪唑类农药的方法。多菌灵、噻菌灵、甲基托布津的单一样品和混合样品都随着辐照剂量的增加降解效果增强,而且混合样品浓度越低越有利于多菌灵、噻菌灵和甲基托布津的降解,其中甲基托布津部分降解为多菌灵。pH对噻菌灵的降解影响不大,但是酸性环境对多菌灵和甲基托布津的降解具有抑制作用,碱性环境对多菌灵和甲基托布津的降解具有促进作用。添加剂NaNO3能抑制多菌灵和噻菌灵的降解,但能促进甲基托布津的降解。正丁醇对3种样品的降解效果影响不大。

参考文献:

[1] SITAREK K. Embryolethal and teratogenic effects of carbendazim in rats[J]. Teratogenesis, Carcinogenesis and Mutagenesis, 2001, 21 (5): 335-340.

[2] CATALGOL B, CATALGOL S, ALPERTUNGA B. Effects of benomyl and carbendazim on lipid peroxidation and antioxidant system in kidney of rats following acute exposure[J]. Toxicology Letter, 2007, 172S: 62-63.

[3] RADONJIC M, SCHOEN E, LAKE B, et al. Toxicogenomics analysis of the hepatic effects of mixtures of butylated hydroxytoluene, curcumin, propyl gallate and thiabendazole in Sprague-Dawley rats[J]. Toxicology Letter, 2007, 172S: S200.

[4] 郭英娜,姜茁松,张  敏,等.固相萃取富集-高效液相色谱法测定环境水中多菌灵和噻菌灵[J].分析化学,2005(33):395-397.

[5] 赵科华,车  军,黄安太,等.高效液相色谱法分析砂糖橘中多菌灵的残留[J].湖北农业科学,2010,49(5):1193-1195.

[6] VENEZIANO A, VACCA G, ARANA S, et al. Determination of carbendazim, thiabendazole and thiophanate-methyl in banana (Musa acuminata) samples imported to Italy[J]. Food Chemistry, 2004, 87: 383-386.

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[9] 张志勇,龚   勇,单炜力,等.QuEChERS-高效液相色谱-串联质谱法测定黄瓜和土壤中甲基硫菌灵和多菌灵[J].色谱,2012,30(1):91-94.

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[12] 廖  涛,杨玉平,程  薇,等.苹果中多菌灵、噻菌灵和甲基托布津的高效液相色谱法分析[J].分析测试技术与仪器,2010,16(4):257-261.

(责任编辑  赵  娟)

本研究结果表明,60Coγ射线辐照法是一种有效地降解多菌灵、噻菌灵和甲基托布津等苯并咪唑类农药的方法。多菌灵、噻菌灵、甲基托布津的单一样品和混合样品都随着辐照剂量的增加降解效果增强,而且混合样品浓度越低越有利于多菌灵、噻菌灵和甲基托布津的降解,其中甲基托布津部分降解为多菌灵。pH对噻菌灵的降解影响不大,但是酸性环境对多菌灵和甲基托布津的降解具有抑制作用,碱性环境对多菌灵和甲基托布津的降解具有促进作用。添加剂NaNO3能抑制多菌灵和噻菌灵的降解,但能促进甲基托布津的降解。正丁醇对3种样品的降解效果影响不大。

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(责任编辑  赵  娟)

本研究结果表明,60Coγ射线辐照法是一种有效地降解多菌灵、噻菌灵和甲基托布津等苯并咪唑类农药的方法。多菌灵、噻菌灵、甲基托布津的单一样品和混合样品都随着辐照剂量的增加降解效果增强,而且混合样品浓度越低越有利于多菌灵、噻菌灵和甲基托布津的降解,其中甲基托布津部分降解为多菌灵。pH对噻菌灵的降解影响不大,但是酸性环境对多菌灵和甲基托布津的降解具有抑制作用,碱性环境对多菌灵和甲基托布津的降解具有促进作用。添加剂NaNO3能抑制多菌灵和噻菌灵的降解,但能促进甲基托布津的降解。正丁醇对3种样品的降解效果影响不大。

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[12] 廖  涛,杨玉平,程  薇,等.苹果中多菌灵、噻菌灵和甲基托布津的高效液相色谱法分析[J].分析测试技术与仪器,2010,16(4):257-261.

(责任编辑  赵  娟)

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