魏京華，袁善奎，周艷明，劉雁雨

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，北京 100125）

大黃素甲醚（physcion）屬蒽醌類化合物,是以大黃等天然植物為原料加工研制而成的。國(guó)內(nèi)對(duì)大黃素甲醚提取工藝的研究已經(jīng)比較成熟，目前高效、簡(jiǎn)便的大黃酚和大黃素甲醚分離方法已成熟，可使大黃素甲醚的純度達(dá)到99%以上[1]，而西安綠海生物科技有限公司發(fā)明的閃式提取大黃素和大黃素甲醚的方法更節(jié)省大量能源和時(shí)間[2]。因大黃素甲醚具有多種生理活性，其在醫(yī)藥和農(nóng)藥方面的用途頗廣，如其對(duì)腦神經(jīng)具有保護(hù)作用[3]；對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、鏈球菌和痢疾桿菌等26種人體病原細(xì)菌均具有抑制作用[4]。國(guó)內(nèi)已有兩家企業(yè)的6個(gè)大黃素甲醚相關(guān)產(chǎn)品在農(nóng)藥上取得登記，涉及葡萄、黃瓜、小麥等作物的白粉病和番茄病毒病等植物病害。

近年來，隨著全社會(huì)對(duì)化學(xué)農(nóng)藥殘留和環(huán)境安全性的日益關(guān)注，類似大黃素甲醚的植物源農(nóng)藥普遍受到歡迎。但植物源農(nóng)藥也是化學(xué)物質(zhì)，并非絕對(duì)無害，安全性與其毒性和環(huán)境暴露濃度密切相關(guān)。而化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的降解主要包括生物降解和物理降解，其中光解又是最主要的物理降解途徑。為了解大黃素甲醚的光解特性，筆者參考GB/T 31270.3—2014《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》[5]，在室內(nèi)采用模擬自然光源對(duì)大黃素甲醚在水和土壤表面的光解行為進(jìn)行了試驗(yàn)研究，旨在為大黃素甲醚的環(huán)境安全性評(píng)估提供參考。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

XT5409光穩(wěn)定性試驗(yàn)箱，杭州雪中炭恒溫技術(shù)有限公司；離心機(jī)，德國(guó)希格瑪公司；2695-2996高效液相色譜儀，美國(guó)沃特世公司；低溫恒溫培養(yǎng)箱，日本三陽(yáng)公司；BP211D電子天平，德國(guó)賽多利斯公司。98%大黃素甲醚標(biāo)準(zhǔn)品，成都瑞芬思生物科技有限公司；甲醇、二氯甲烷（色譜純），美國(guó)霍尼韋爾公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

稱取98%大黃素甲醚標(biāo)準(zhǔn)品0.013 41 g（精確至0.00 01 g），少量多次用甲醇超聲溶解，并定容至100 mL，得到131.42 mg/L大黃素甲醚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，冷藏備用。取儲(chǔ)備液用甲醇逐級(jí)稀釋，分別配成10.00、8.00、5.00、2.00、1.00、0.80、0.50、0.20、0.10 mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2 方法的準(zhǔn)確度和精密度

在空白水樣中添加大黃素甲醚，使其添加水平分別為0.25 mg/L和4.00 mg/L，每個(gè)添加水平重復(fù)5次；在空白土樣中添加大黃素甲醚，使其添加水平分別為0.40 mg/kg和10.00 mg/kg。每個(gè)添加水平重復(fù)5次。

1.2.3 色譜條件

采用2695-2996高效液相色譜儀進(jìn)行測(cè)定，儀器配置二極管陣列檢測(cè)器（PDA），色譜柱為C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動(dòng)相為85%甲醇＋15%磷酸水（磷酸體積分?jǐn)?shù)為0.1%）；流速為1.0 mL/min；柱溫為室溫；進(jìn)樣體積為10 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)為222.9 nm。

1.2.4 樣品前處理

水樣品：量取5.0 mL供試水樣，加入5.0 mL二氯甲烷，渦旋振蕩2 min，靜置分層后，取下層二氯甲烷相1.0 mL氮吹至干，加入1.0 mL甲醇，充分溶解后過0.22 μm有機(jī)濾膜，待測(cè)。土壤樣品：稱取4 g供試土壤，加入10.0 mL水和10.0 mL二氯甲烷，渦旋振蕩2 min，室溫下10 000 r/min離心10 min,取下層二氯甲烷相1.0 mL氮吹至干，加入1.0 mL甲醇，充分溶解后過0.22 μm有機(jī)濾膜，待測(cè)。

1.2.5 土壤表面光解試驗(yàn)

稱取經(jīng)風(fēng)干后過0.25 mm篩的土壤4 g，加適量水，使其均勻展布于玻璃平皿上，室溫下陰干，制成厚度為1～2 mm土壤薄層。將供試物試驗(yàn)溶液均勻滴加于各土壤薄層表面，使土壤中供試物濃度為4.00 mg/kg，蓋上石英玻璃板，然后將其置于光化學(xué)反應(yīng)裝置中進(jìn)行光解試驗(yàn)，光源采用人工光源氙燈（波長(zhǎng)范圍為290～800 nm），保證試樣接受紫外強(qiáng)度90～110 μW/cm2（紫外強(qiáng)度測(cè)定波長(zhǎng)為365 nm）照射，反應(yīng)溫度為23～27℃。試驗(yàn)過程中定期取樣，測(cè)定土壤中供試物含量，同時(shí)設(shè)黑暗條件下的對(duì)照試驗(yàn)。整個(gè)光解試驗(yàn)期內(nèi)隔離其他光源，以減少對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響[5]。

1.2.6 水中光解試驗(yàn)

將3.00 mg/L供試物水溶液裝滿石英玻璃管，蓋緊塞子，保持管外壁潔凈，將光解反應(yīng)管置于光化學(xué)反應(yīng)裝置中進(jìn)行光解試驗(yàn)，光源采用人工光源氙燈（波長(zhǎng)范圍為290～800 nm），保證試樣接受紫外強(qiáng)度90～110 μw/cm2（紫外強(qiáng)度測(cè)定波長(zhǎng)為365 nm），反應(yīng)溫度為23～27℃。試驗(yàn)過程中定期取樣，測(cè)定水中供試物含量變化，同時(shí)設(shè)黑暗條件下的對(duì)照試驗(yàn)。整個(gè)光解試驗(yàn)期內(nèi)隔離其他光源，以減少對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響[5]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

農(nóng)藥在環(huán)境中降解規(guī)律一般遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，可按式（1）與式（2）計(jì)算光解半衰期（T0.5）[5]。

式中：k為光解速率常數(shù)；t為光解時(shí)間，d；C0、Ct分別為初始時(shí)刻和t時(shí)刻時(shí)大黃素甲醚的質(zhì)量濃度或質(zhì)量比，mg/L或mg/kg；T0.5為光解半衰期，d。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法準(zhǔn)確度和精密度

在空白樣品中，添加大黃素甲醚標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率試驗(yàn)，每個(gè)濃度設(shè)置5個(gè)重復(fù)，同時(shí)設(shè)置空白對(duì)照，按上述方法進(jìn)行分析測(cè)定，并計(jì)算回收率，結(jié)果見表1?？瞻姿畼又刑砑淤|(zhì)量濃度為0.25 mg/L和4.00 mg/L，回收率在82.6%～103.7%范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.7%～8.5%；空白土壤樣品中添加質(zhì)量比為0.40 mg/kg和10.00 mg/kg，回收率在76.2%～90.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%～6.6%。方法的回收率和精密度均滿足農(nóng)藥殘留分析的要求。大黃素甲醚色譜圖見圖1，由圖1可見，在此檢測(cè)條件下，目標(biāo)物峰形好，響應(yīng)高，保留時(shí)間約21 min，雖然土壤中雜質(zhì)較多，但是檢測(cè)時(shí)并沒有出現(xiàn)干擾峰，說明水中和土壤中大黃素甲醚無論是前處理還是檢測(cè)方法都能很好地滿足試驗(yàn)的要求。

表1 大黃素甲醚添加回收率

圖1 大黃素甲醚色譜圖

2.2 水中光解特性

大黃素甲醚在水中降解情況滿足一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，擬合曲線見圖2，其在光照條件下動(dòng)態(tài)方程為Ct=2.509 8 e-0.1626t，R2=0.985 3，得到水中光解半衰期為4.26 d；而在黑暗條件下，其動(dòng)態(tài)方程為Ct=2.640 0 e-0.0878t，R2=0.984 3，降解半衰期為7.89 d。無論是光照還是黑暗條件降解曲線擬合度都較高（R2=0.985 3，R2=0.984 3）。其水中光解試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果見表2，分別于0、1、2、3、4、6、7、10、14 d取試驗(yàn)水樣進(jìn)行含量分析，大黃素甲醚在水中初始檢出量為2.69 mg/L，4 d時(shí)降解率達(dá)到51.2%，14 d時(shí)降解率達(dá)到89.6%。當(dāng)光照條件下降解率達(dá)到89.6%時(shí)，黑暗條件的降解率也達(dá)到了72.2%，說明在水中大黃素甲醚發(fā)生光解作用的同時(shí)，水解作用也加快了其降解速率。

圖2 大黃素甲醚水中光解曲線

表2 大黃素甲醚在水中光解試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

2.3 土壤表面光解特性

分別于0、2、3、4、5、6、7、13、40、55 d取試驗(yàn)土壤進(jìn)行定量分析，大黃素甲醚在土壤表面光解試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果見表3。由表3可見，大黃素甲醚在光照條件下前5 d降解率就已達(dá)到43%，而在黑暗條件下，大黃素甲醚在前5 d降解并不明顯，降解率僅為10%左右。因此可以看出，該時(shí)段大黃素甲醚對(duì)光照反應(yīng)更強(qiáng)烈，光解在其降解過程中占的比重較大。而在5 d之后的檢測(cè)結(jié)果中可以看出，黑暗條件下降解率逐漸升高，其升高速率明顯高于光照條件下，原因可能是隨著光解反應(yīng)的進(jìn)行土壤中存在的微生物活力增加或土壤pH等其他影響因素在大黃素甲醚的降解行為中占了主導(dǎo)地位。

表3 大黃素甲醚在土壤表面光解試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

對(duì)不同條件下大黃素甲醚在土壤表面的降解數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合曲線見圖3。由圖3可知，人工光源氙燈及黑暗對(duì)照處理中，大黃素甲醚的降解均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，其光解動(dòng)態(tài)方程為Ct=2.836 4 e-0.0341t，相關(guān)系數(shù)R2=0.923 7，由此得到土壤表面光照條件下降解半衰期為20.33 d。黑暗條件下，其動(dòng)態(tài)方程為Ct=3.664 5 e-0.0249t，相關(guān)系數(shù)R2=0.882 4，得到黑暗條件下降解半衰期為27.84 d。

圖3 大黃素甲醚土壤表面光解曲線

3 結(jié) 論

試驗(yàn)中大黃素甲醚在水中光解半衰期為4.26 d，在土壤表面光解半衰期為20.33 d，根據(jù)GB/T 31270.3—2014《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》[5]中農(nóng)藥光解性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)光解半衰期不小于24 h時(shí)農(nóng)藥難光解，因此大黃素甲醚無論是在水中還是在土壤表面光解性等級(jí)均為難光解。

根據(jù)GB/T 31270.3—2014《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》[5]規(guī)定，光解試驗(yàn)周期最長(zhǎng)為7 d，而根據(jù)前7 d的檢測(cè)結(jié)果得到大黃素甲醚在水中光解半衰期為4.22 d，與降解率達(dá)到90%時(shí)得到的光解半衰期4.26 d基本一致。而前7 d的檢測(cè)結(jié)果得到大黃素甲醚在土壤表面光解半衰期6.58 d，與降解率達(dá)到90%時(shí)得到的光解半衰期20.33 d差距較大，這說明當(dāng)化學(xué)農(nóng)藥降解較慢時(shí)，7 d的試驗(yàn)周期已經(jīng)能判定農(nóng)藥的光解特性等級(jí)，但是如果想要得到較為準(zhǔn)確的半衰期仍需延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間，得到更充分的數(shù)據(jù)。

近年來農(nóng)藥殘留量限量標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，植物源農(nóng)藥的研發(fā)應(yīng)用正好能有效地解決這一瓶頸，植物源農(nóng)藥的廣泛應(yīng)用是必然趨勢(shì)，而對(duì)其環(huán)境安全性評(píng)價(jià)意義重大。目前大黃素甲醚在農(nóng)藥方面的研究較少，國(guó)內(nèi)對(duì)其環(huán)境安全性研究報(bào)道并不全面，本文對(duì)大黃素甲醚的光解行為進(jìn)行研究，為其環(huán)境安全評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。