论文部分内容阅读
摘要
本文建立了超高效液相色谱串联质谱法（UPLCMS/MS）测定糙米、稻壳、稻田水、土壤和水稻植株中吡嘧磺隆残留的分析方法，并对我国不同人群的膳食暴露风险进行评估。样品经甲酸乙腈提取，超纯水稀释10倍，UPLCMS/MS检测。结果表明：在添加水平为0.000 5～1 mg/kg范围内，吡嘧磺隆在稻田水、土壤、糙米、稻壳和水稻植株中平均回收率为73.7%～113.6%，相对标准偏差（RSD）为1.5%～12.5%。2014年-2015年北京、安徽和广西田间规范残留试验表明，吡嘧磺隆在水稻植株、土壤和稻田水中的消解符合一级动力学方程，半衰期分别为0.8～2.9 d，4.4～5.2 d和0.9～5.9 d。膳食摄入风险评估显示：我国各类人群的吡嘧磺隆国家估计每日摄入量（NEDI）为0.002 2～0.005 3 μg/kg，风险商值（RQ）为5.1×10-5～1.23×10-4，表明吡嘧磺隆在糙米中的残留水平不会对人类健康造成不可接受的慢性中毒风险。
关键词
吡嘧磺隆；超高效液相色譜串联质谱；水稻；残留；风险评估
中图分类号：
O 657.63
文献标识码：A
DOI：10.3969/j.issn.05291542.2017.06.021
Dissipation， residue and dietary risk assessment of pyrazosulfuronethyl in rice
Rong Lili1，2，Wu Xiaohu2，Dong Fengshou2，Liu Xingang2，Xu Jun2，Zheng Yongquan1，2
（1.College of Life Science， Northeast Agricultural University， Harbin150030， China；
2. Key Laboratory of Integrated Pest Management in Crops， Ministry of Agriculture， Institute of Plant
Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing100193， China）
Abstract
A new method was developed to detect pyrazosulfuronethyl residues in rice， paddy soil， and paddy water using ultraperformance liquid chromatography with tandem mass spectrometry （UPLCMS/MS）. The dietary exposure risk assessment to different populations based on data of pyrazosulfuronethyl residues in rice was also investigated. The samples were extracted with acetonitrile containing formic acid. The extracts was diluted 10 times with purified water， and then detected by UPLCMS/MS.The results showed that at spiked levels of 0.000 5 to 1 mg/kg， average recoveries of pyrazosulfuronethyl ranged from 73.7% to 113.6% with the relative standard deviations （RSD） of 1.5% to 12.5%. The method was used to detect the residue and dissipation of pyrazosulfuronethyl in rice field in Beijing， Anhui and Guangxi in 2014 and 2015. The results indicated that the dissipation of pyrazosulfuronethyl in rice plant， soil and paddy water fitted to the first order kinetics， with the halflife of 0.8 to 29 days， 4.4 to 5.2 days and 0.9 to 5.9 days， respectively. The national estimated daily intake （NEDI） was between 0002 2 to 0.005 3 μg/kg and the risk quotients （RQ） were between 5.1×10-5 to 1.23×10-4 for different groups in China. The results revealed that the final residue levels of pyrazosulfuronethyl in rice will not cause unacceptable slow poisoned risk to the human health.
Key words
pyrazosulfuronethyl；UPLCMS/MS；rice；residue；risk assessment 吡嘧磺隆（pyrazosulfuronethyl）是日本日产化学工业株式会社开發的磺酰脲类除草剂，因其高效、广谱、低毒等优点，广泛用于我国水稻田防除一年生和多年生阔叶杂草和莎草科杂草。其在植物体内传导，通过抑制乙酰乳酸合成酶的活性，阻碍细胞有丝分裂达到抑制杂草茎叶部的生长和根部的伸展而发挥除草作用[1]。然而，吡嘧磺隆水溶性好，在环境中的可移动性强，在环境中的残留问题也日益突出。Braz等[2]在地下水和饮用水中均检测到吡嘧磺隆的残留，这对环境和人类的健康存在潜在的威胁[3]。
目前，针对吡嘧磺隆的研究主要集中于药效和残留检测，主要利用高效液相色谱法（HPLC）[46]和高效液相色谱串联质谱法（HPLCMS/MS）[712]测定不同基质中残留的吡嘧磺隆。刘琛等[4]、杨丽华等[5]分别采用有机溶剂提取，二氯甲烷液液分配，固相萃取柱净化，高效液相色谱法（HPLC）检测吡嘧磺隆残留。Kang等[6]采用超临界流体萃取方法结合液相色谱（LC）测定土壤中吡嘧磺隆的残留。李娜等[7]、许迪等[8]分别采用有机溶剂乙腈、二氯甲烷或二氯甲烷/丙酮提取，石墨化炭黑柱（ENVICarbon）或C18固相萃取柱净化，HPLCMS/MS分别检测人参和水稻基质中吡嘧磺隆。另外，Fenoll[9]、Ayano等[10]采用固相萃取（SPE）结合LCMS建立了水中吡嘧磺隆等磺酰脲类除草剂的检测方法。李慧晨等[12]采用QuEChERS样品前处理方法，利用HPLCMS/MS建立了水稻中吡嘧磺隆的残留检测方法。样品经乙腈/水提取，分散固相萃取（dSPE）净化，再经HPLCMS/MS检测。QuEChERS是2003年开发的一种快速，简单、经济、高效的检测农药残留的前处理方法，结合UPLCMS/MS检测被广泛应用于多种农药残留检测中[1317]。本研究对QuEChERS提取方法适当改进，以稀释的方式取代dSPE的前处理，结合Waters Xevo TQS高灵敏度，建立更加快速、灵敏的水稻基质中吡嘧磺隆的残留检测方法。
针对吡嘧磺隆的报道主要集中在其在水稻生长环境中的消解动态以及最终残留的测定，刘琛等[4]发现吡嘧磺隆在稻田中的消解速度呈现田水>土壤>水稻植株的规律；许迪等[8]发现吡嘧磺隆在稻田水中的消解可能受温度的影响较大，在土壤中的消解主要和土壤中的有机质含量有关。然而在我国居民的膳食结构下，残留在稻米中的吡嘧磺隆是否对不同年龄的人群存在膳食摄入的风险未见报道。因此，需要结合我国居民的膳食结构做进一步的风险分析。
本研究建立了糙米、土壤、稻田水、稻壳和植株中吡嘧磺隆快速、灵敏的残留分析方法。基于此方法研究了吡嘧磺隆在水稻植株、土壤和稻田水中的消解动态及膳食暴露风险评估。以期为指导水稻实际生产过程中吡嘧磺隆的科学合理使用，以及膳食安全提供依据。
1材料与方法
1.1试剂与仪器
吡嘧磺隆标准品，纯度98.8%，国家农药质检中心；25%吡嘧磺隆可湿性粉剂，哈尔滨富力生化科技发展有限公司；色谱纯乙腈，SigmaAldrich公司；甲酸、乙腈、氯化钠（分析纯），北京北化精细化学品有限公司；超纯水（MilliQ System，Bedford，MA，USA）；Filter Unit 滤膜，天津博纳艾杰尔科技有限公司。色谱纯乙腈配制吡嘧磺隆母液（100 mg/L），梯度稀释配制10、1、0.5、0.1、0.05、0.01、0.005、0.001 mg/L的标准溶液。
超高效液相色谱三重四级杆质谱串联仪（UPLCMS/MS，Waters Xevo TQS，Waters公司）；HSS T3色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm，Waters公司）；超声波清洗器（KQ500B，昆山市超声仪器有限公司）；小型高速粉碎机（YS04，北京燕山正德机械设备有限公司）；高通量组织研磨仪（CK1000，托摩根生物科技有限公司）；台式高速离心机（TG16WS，长沙湘仪离心机仪器有限公司）；XW80A漩涡混合器（美国Scientific Industries公司）。
1.2试验设计
2014年-2015年以25%吡嘧磺隆可湿性粉剂为供试药剂于水稻移栽后以直接撒施的方式在北京、安徽和广西开展2年3地水稻田消解动态和最终残留试验。
1.2.1消解动态试验
试验小区面积为30 m2（进行稻田水和土壤消解动态试验的小区不种水稻），各处理均设3个重复，小区间设保护行，同时设空白对照区。于水稻移栽后10～15 d，施药1次，施药剂量为674.7 g/hm2（有效成分168.75 g/hm2，为推荐最高剂量的1.5倍）。分别于施药后2 h、1、2、4、7、14、21、28 d采集样品。植株样品在试验小区内随机取6～12个点采集2 kg生长正常、无病害的水稻植株切碎、混匀后留样500 g装入样品袋中。稻田水约采集2 000 mL，混匀后留样500 mL；稻田土用取土器取0～10 cm深土壤约2 kg，混匀后留样500 g，贴好标签，-20℃低温冷冻保存。
1.2.2最终残留试验
设置低剂量（有效成分112.5 g/hm2，为推荐最高剂量）和高剂量（有效成分168.75 g/hm2，为推荐最高剂量的1.5倍）2种处理。每个处理设3个重复，分别于水稻移栽后10～15 d施药1次，施药后保持3～5 cm水层5～7 d，不淹没稻苗心叶。于收获期在试验小区内随机选取6～12个采样点分别采集稻穗2 kg、水2 000 mL、植株2 kg和土壤2 kg，混匀后水留样500 mL，稻穗、植株和土壤分别留样500 g，装入样本容器中，贴好标签，-20℃低温冷冻保存待测。
1.3分析方法
1.3.1超高效液相色谱串联质谱（UPLCMS/MS）检测条件 色谱条件：HSS T3色谱柱，柱温45℃；采用二元梯度洗脱分离，流动相A为乙腈，流動相B为超纯水，梯度洗脱程序见表1。流速为0.4 mL/min，进样体积10 μL。
质谱条件：电喷雾正离子源（ESI ）；干燥气为氮气，流速600 L/h，温度350℃；雾化气为氮气，流速50 L/h，去溶剂温度350℃；碰撞气为氩气，流速0.16 mL/min；离子源温度120℃；锥孔电压35 V；毛细管电压3.0 kV。
监测模式：多反应监测模式（MRM）。母离子为415.26（m/z）；定量离子和定性离子分别为182.14（m/z）和83.06（m/z）；碰撞能量分别为18 V和46 V。
1.3.2样品前处理
糙米：准确称取糙米样品5.0 g（精确至0.01 g）于50 mL离心管中，加入5 mL超纯水和5 mL 0.5%甲酸乙腈，涡旋3 min，加入1 g NaCl和3 g MgSO4，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，抽取上清液用0.22 μm微膜过滤，取0.1 mL于进样瓶里，加0.9 mL水，UPLCMS/MS测定。
稻壳：准确称取稻壳样品2.0 g（精确至0.01 g）于50 mL离心管中，加入2 mL超纯水和10 mL的2%甲酸乙腈，涡旋3 min，加入1 g NaCl，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，上清液经0.22 μm微膜过滤，取0.5 mL于进样瓶里，氮气吹干，加1 mL水、乙腈混合液（9∶1）溶解，UPLCMS/MS测定。
植株：准确称取植株样品5.0 g（精确至0.01 g）于50 mL离心管中，加入10 mL超纯水和5 mL的0.5%甲酸乙腈，涡旋3 min，加入1 g NaCl和3 g MgSO4，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，上清液经0.22 μm微膜过滤，取0.1 mL于进样瓶里，加0.9 mL水，UPLCMS/MS测定。
土壤：准确称取土壤样品5.0 g（精确至0.01 g）于50 mL离心管中，加入2 mL超纯水和5 mL的2%甲酸乙腈，涡旋3 min，加入1 g NaCl和2 g MgSO4，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，上清液经0.22 μm微膜过滤，取0.1 mL于进样瓶里，加0.9 mL水，UPLCMS/MS测定。
稻田水：准确抽取稻田水样品5.0 mL于50 mL离心管中，加入5 mL的0.5%甲酸乙腈，振荡10 min，加入1 g NaCl，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，抽取上清液用0.22 μm微膜过滤，取0.1 mL于进样瓶里，加0.9 mL水，UPLCMS/MS测定。
1.4膳食摄入风险评估
膳食暴露风险按公式（1）和（2）计算：
NEDI=（ΣSTMRi×Fi）/bw（1）
RQ=NEDI/ADI（2）
式（1）中：NEDI（national estimated daily intake）为国家估计每日摄入量（以每千克体重计），单位μg/kg：STMRi（supervised trials median residue）指第i级农产品的规范试验中值，单位为mg/kg；Fi（food intake）为不同人群对第i级农产品的膳食消费量，单位g[18]。
式（2）中：RQ（risk quotient）为风险商值，ADI为每千克体重的农药日允许摄入量，单位mg/kg。当RQ<1时，表示风险可以接受，数值越小，风险越小；当RQ>1时，表示有不可接受的慢性风险，数值越大，风险越大[18]。
2结果与分析
2.1色谱及质谱条件的选择
为获得吡嘧磺隆最佳检测灵敏度和最佳分离效果，首先采用直接注入的方式，扫描范围m/z为50～500，以选择合适的离子源和流动相。结果表明，在电喷雾离子化、正离子扫描模式下，吡嘧磺隆获得较好的电离效果，特征离子峰[M H] 显著。在此基础上进一步优化质谱参数和色谱参数。试验证明，采用乙腈水体系为流动相，获得较高的灵敏度、重现性及峰形。
2.2方法的线性及基质效应评价
基质效应（matrix effects）是指色谱分离时共洗脱的物质引起的待测成分的离子化效率的增强或减弱[19]。基质效应是LCMSMS检测的主要缺点之一，尤其是电喷雾模式[19]，而且，基质效应的大小取决于农药的结构、基质及前处理方式[19]。由表2可得，在糙米、土壤、稻田水、稻壳、植株等基质中洗脱的物质，对吡嘧磺隆存在抑制效应（-19.1≤ME≤-40.4）。因此，为提高定量准确性，采用基质匹配标准溶液校正方法对基质效应进行补偿。
2.3方法的精密度和准确度
本方法的准确度及精密度用添加回收率和变异系数来衡量。在0.000 5～1 mg/kg范围内，在空白的糙米、土壤、稻田水、稻壳、植株等基质中分别添加吡嘧磺隆标准品，每种基质3个水平，每个水平5个重复，计算添加回收率和相对标准偏差（RSD）。由表3可得，吡嘧磺隆在稻田水中的平均回收率为95.7%～113.6%，RSD为2.3%～9.1%；在土壤中的平均回收率为97.4%～105.9%，RSD为1.5%～12.5%；在糙米中的平均回收率为78.4%～103.1%，RSD为5.8%～11.2%；在水稻壳中的平均回收率为82.3%～104.4%，RSD为2.0%～5.2%；在水稻植株中的平均回收率为77.2%～103.7%，RSD为3.2%～12.1%，准确度及精密度均满足农药残留试验准则（NY/T 788-2004）的要求。
2.4田间试验结果 2.4.1吡嘧磺隆在水稻植株、稻田水和土壤中的消解动态
田间消解动态试验结果显示：施药后吡嘧磺隆在水稻植株、土壤、稻田水中残留浓度与施药后间隔时间的关系符合一级动力学方程Ct=C0e-kt，降解动态回归方程见表4。2014年吡嘧磺隆在安徽、广西、北京试验点水稻植株上的原始沉积量分别为0.297、0.055 4和0.001 3 mg/kg，半衰期分别为1.0、1.1和2.8 d，结果见图2a；2015年吡嘧磺隆在安徽、广西、北京试验点水稻植株上的原始沉积量分别为0.866、0.412和0.045 6 mg/kg，半衰期分别为2.7、0.8和2.9 d，结果见图2b。
2014年和2015年吡嘧磺隆在安徽试验点土壤中的原始沉积量分别为0.003 2和0.003 3 mg/kg，半衰期分别为4.4 d和5.2 d；广西、北京两个试验点土壤中的农药的初始残留量均低于0.000 5 mg/kg。结果见图2c～d。
2014年吡嘧磺隆在安徽、广西、北京试验点稻田水中的原始沉积量分别为0.089 8、0.211和0.010 3 mg/kg，半衰期分别为0.9、2.5和5.9 d，结果见图2e；2015年吡嘧磺隆在安徽、广西、北京试验点稻田水中的原始沉积量分别为0.239、0.087 0和0.112 mg/kg，半衰期分别为1.3、1.3和1.5 d，结果见图2f。
李慧晨等[12]报道吡嘧磺隆在稻田水中的半衰期为0.7～2.0 d，在土壤中的半衰期为2.5～9.9 d；刘琛等[4]报道吡嘧磺隆在水稻植株、稻田水和土壤中的半衰期均低于5.2 d，本试验的结果与此一致，表明吡嘧磺隆属于易降解农药（t1/2<30 d）。
2.4.2吡嘧磺隆在糙米、稻壳、水稻植株、稻田水和土壤中的最终残留量
由表5可得，25%吡嘧磺隆可湿性粉剂以有效成分112.5 g/hm2和168.75 g/hm2施药1次，水稻收获期采样，土壤、水稻植株和稻壳中吡嘧磺隆的最大残留量分别为0.000 8、0.001 4和0.002 9 mg/kg；糙米中吡嘧磺隆的残留量均小于0.000 5 mg/kg。稻田水中吡嘧磺隆的残留量均小于0.001 mg/kg。
2.5吡嘧磺隆的膳食暴露量和风险评估
農药的膳食暴露量和风险商值由农产品中最终残留试验结果、膳食摄入结构和摄入量、农药的ADI值共同决定。不同国家和不同年龄组成均可导致不同的风险评估结果。本研究根据我国不同人群的膳食结构和所得最终残留结果，计算出不同人群的膳食摄入暴露量，从而进行风险评估。
吡嘧磺隆的ADI值为0.043 mg/kg[20]，所有的国际组织和国家都未制定该农药的ARfD值，因此只作吡嘧磺隆的慢性暴露评估。由于试验中稻米中吡嘧磺隆的最终残留量皆低于最低检测浓度0.000 5 mg/kg，因此STMR为0.000 5 mg/kg，根据公式（1）和（2）计算估计暴露量和风险商值。我国不同人群稻米的平均摄入量[21]，国家估计每日摄入量和吡嘧磺隆的风险商值详见表6。从表中可以看出，我国不同年龄段、不同性别的人群中吡嘧磺隆的风险商值为5.1×10-5～1.26×10-4，小于1。因此按照推荐剂量、使用次数和安全间隔期在水稻上使用吡嘧磺隆，其残留水平不会对人类健康造成不可接受的慢性中毒风险。
3结论与讨论
本研究建立了超高效液相色谱串联质谱（UPLCMS/MS）快速测定吡嘧磺隆在水稻（糙米、稻壳和植株）、土壤和稻田水中残留量的分析方法。此方法无需分散固相萃取净化，前处理操作简单，精密度、准确度等均符合农药残留分析要求。
2014-2015年北京、安徽和广西三地吡嘧磺隆的消解动态试验结果表明：吡嘧磺隆在水稻植株、土壤和稻田水中的消解速率较快，半衰期均≤5.9 d。最终残留试验表明：25%吡嘧磺隆可湿性粉剂，分别以有效成分112.5 g/hm2和168.75 g/hm2的剂量施药1次，收获期采收，糙米样品中吡嘧磺隆的最终残留量均低于最小添加浓度（0.000 5 mg/kg）。
膳食摄入风险评估结果显示：我国各类人群的吡嘧磺隆国家估计每日摄入量（NEDI）为0.002 2～ 0.005 3 μg/kg，风险商值（RQ）为5.1×10-5～1.23×10-4，小于1，表明吡嘧磺隆在糙米中的残留水平不会对人类健康造成不可接受的慢性中毒风险。
参考文献
[1]Sondhia S， Waseem U， Varma R K. Fungal degradation of an acetolactate synthase （ALS） inhibitor pyrazosulfuronethyl in soil [J]. Chemosphere， 2013， 93（9）： 21402147.
[2]Demoliner A， Caldas S S， Costa F P， et al. Development and validation of a method using SPE and LCESIMSMS for the determination of multiple classes of pesticides and metabolites in water samples [J]. Journal of the Brazilian Chemical Society， 2010， 21（8）： 14241433.
[3]Ding Fei， Liu Wei， Zhang Xi， et al. Identification of pyrazosulfuronethyl binding affinity and binding site subdomain IIA in human serum albumin by spectroscopic methods [J]. Spectrochimica Acta Part A： Molecular and Biomolecular Spectroscopy， 2010， 75（3）： 10881094. [4]刘琛， 朱文学， 吕笑天， 等. 吡嘧磺隆和苯噻酰草胺在水稻中的残留分析[J]. 环境化学， 2013， 32（9）： 16531659.
[5]杨丽华， 龚道新， 罗俊凯， 等. 高效液相色谱法同时分析水稻和稻田中吡嘧磺隆和苯噻酰草胺的残留量[J]. 湖南农业大学学报（自然科学版）， 2013， 39（3）： 291297.
[6]Kang C A， Kim M R， Shen J Y， et al. Supercritical fluid extraction for liquid chromatographic determination of pyrazosulfuronethyl in soils [J]. Bulletin of Environmental Contamination
本文建立了超高效液相色谱串联质谱法（UPLCMS/MS）测定糙米、稻壳、稻田水、土壤和水稻植株中吡嘧磺隆残留的分析方法，并对我国不同人群的膳食暴露风险进行评估。样品经甲酸乙腈提取，超纯水稀释10倍，UPLCMS/MS检测。结果表明：在添加水平为0.000 5～1 mg/kg范围内，吡嘧磺隆在稻田水、土壤、糙米、稻壳和水稻植株中平均回收率为73.7%～113.6%，相对标准偏差（RSD）为1.5%～12.5%。2014年-2015年北京、安徽和广西田间规范残留试验表明，吡嘧磺隆在水稻植株、土壤和稻田水中的消解符合一级动力学方程，半衰期分别为0.8～2.9 d，4.4～5.2 d和0.9～5.9 d。膳食摄入风险评估显示：我国各类人群的吡嘧磺隆国家估计每日摄入量（NEDI）为0.002 2～0.005 3 μg/kg，风险商值（RQ）为5.1×10-5～1.23×10-4，表明吡嘧磺隆在糙米中的残留水平不会对人类健康造成不可接受的慢性中毒风险。
关键词
吡嘧磺隆；超高效液相色譜串联质谱；水稻；残留；风险评估
中图分类号：
O 657.63
文献标识码：A
DOI：10.3969/j.issn.05291542.2017.06.021
Dissipation， residue and dietary risk assessment of pyrazosulfuronethyl in rice
Rong Lili1，2，Wu Xiaohu2，Dong Fengshou2，Liu Xingang2，Xu Jun2，Zheng Yongquan1，2
（1.College of Life Science， Northeast Agricultural University， Harbin150030， China；
2. Key Laboratory of Integrated Pest Management in Crops， Ministry of Agriculture， Institute of Plant
Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing100193， China）
Abstract
A new method was developed to detect pyrazosulfuronethyl residues in rice， paddy soil， and paddy water using ultraperformance liquid chromatography with tandem mass spectrometry （UPLCMS/MS）. The dietary exposure risk assessment to different populations based on data of pyrazosulfuronethyl residues in rice was also investigated. The samples were extracted with acetonitrile containing formic acid. The extracts was diluted 10 times with purified water， and then detected by UPLCMS/MS.The results showed that at spiked levels of 0.000 5 to 1 mg/kg， average recoveries of pyrazosulfuronethyl ranged from 73.7% to 113.6% with the relative standard deviations （RSD） of 1.5% to 12.5%. The method was used to detect the residue and dissipation of pyrazosulfuronethyl in rice field in Beijing， Anhui and Guangxi in 2014 and 2015. The results indicated that the dissipation of pyrazosulfuronethyl in rice plant， soil and paddy water fitted to the first order kinetics， with the halflife of 0.8 to 29 days， 4.4 to 5.2 days and 0.9 to 5.9 days， respectively. The national estimated daily intake （NEDI） was between 0002 2 to 0.005 3 μg/kg and the risk quotients （RQ） were between 5.1×10-5 to 1.23×10-4 for different groups in China. The results revealed that the final residue levels of pyrazosulfuronethyl in rice will not cause unacceptable slow poisoned risk to the human health.
Key words
pyrazosulfuronethyl；UPLCMS/MS；rice；residue；risk assessment 吡嘧磺隆（pyrazosulfuronethyl）是日本日产化学工业株式会社开發的磺酰脲类除草剂，因其高效、广谱、低毒等优点，广泛用于我国水稻田防除一年生和多年生阔叶杂草和莎草科杂草。其在植物体内传导，通过抑制乙酰乳酸合成酶的活性，阻碍细胞有丝分裂达到抑制杂草茎叶部的生长和根部的伸展而发挥除草作用[1]。然而，吡嘧磺隆水溶性好，在环境中的可移动性强，在环境中的残留问题也日益突出。Braz等[2]在地下水和饮用水中均检测到吡嘧磺隆的残留，这对环境和人类的健康存在潜在的威胁[3]。
目前，针对吡嘧磺隆的研究主要集中于药效和残留检测，主要利用高效液相色谱法（HPLC）[46]和高效液相色谱串联质谱法（HPLCMS/MS）[712]测定不同基质中残留的吡嘧磺隆。刘琛等[4]、杨丽华等[5]分别采用有机溶剂提取，二氯甲烷液液分配，固相萃取柱净化，高效液相色谱法（HPLC）检测吡嘧磺隆残留。Kang等[6]采用超临界流体萃取方法结合液相色谱（LC）测定土壤中吡嘧磺隆的残留。李娜等[7]、许迪等[8]分别采用有机溶剂乙腈、二氯甲烷或二氯甲烷/丙酮提取，石墨化炭黑柱（ENVICarbon）或C18固相萃取柱净化，HPLCMS/MS分别检测人参和水稻基质中吡嘧磺隆。另外，Fenoll[9]、Ayano等[10]采用固相萃取（SPE）结合LCMS建立了水中吡嘧磺隆等磺酰脲类除草剂的检测方法。李慧晨等[12]采用QuEChERS样品前处理方法，利用HPLCMS/MS建立了水稻中吡嘧磺隆的残留检测方法。样品经乙腈/水提取，分散固相萃取（dSPE）净化，再经HPLCMS/MS检测。QuEChERS是2003年开发的一种快速，简单、经济、高效的检测农药残留的前处理方法，结合UPLCMS/MS检测被广泛应用于多种农药残留检测中[1317]。本研究对QuEChERS提取方法适当改进，以稀释的方式取代dSPE的前处理，结合Waters Xevo TQS高灵敏度，建立更加快速、灵敏的水稻基质中吡嘧磺隆的残留检测方法。
针对吡嘧磺隆的报道主要集中在其在水稻生长环境中的消解动态以及最终残留的测定，刘琛等[4]发现吡嘧磺隆在稻田中的消解速度呈现田水>土壤>水稻植株的规律；许迪等[8]发现吡嘧磺隆在稻田水中的消解可能受温度的影响较大，在土壤中的消解主要和土壤中的有机质含量有关。然而在我国居民的膳食结构下，残留在稻米中的吡嘧磺隆是否对不同年龄的人群存在膳食摄入的风险未见报道。因此，需要结合我国居民的膳食结构做进一步的风险分析。
本研究建立了糙米、土壤、稻田水、稻壳和植株中吡嘧磺隆快速、灵敏的残留分析方法。基于此方法研究了吡嘧磺隆在水稻植株、土壤和稻田水中的消解动态及膳食暴露风险评估。以期为指导水稻实际生产过程中吡嘧磺隆的科学合理使用，以及膳食安全提供依据。
1材料与方法
1.1试剂与仪器
吡嘧磺隆标准品，纯度98.8%，国家农药质检中心；25%吡嘧磺隆可湿性粉剂，哈尔滨富力生化科技发展有限公司；色谱纯乙腈，SigmaAldrich公司；甲酸、乙腈、氯化钠（分析纯），北京北化精细化学品有限公司；超纯水（MilliQ System，Bedford，MA，USA）；Filter Unit 滤膜，天津博纳艾杰尔科技有限公司。色谱纯乙腈配制吡嘧磺隆母液（100 mg/L），梯度稀释配制10、1、0.5、0.1、0.05、0.01、0.005、0.001 mg/L的标准溶液。
超高效液相色谱三重四级杆质谱串联仪（UPLCMS/MS，Waters Xevo TQS，Waters公司）；HSS T3色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm，Waters公司）；超声波清洗器（KQ500B，昆山市超声仪器有限公司）；小型高速粉碎机（YS04，北京燕山正德机械设备有限公司）；高通量组织研磨仪（CK1000，托摩根生物科技有限公司）；台式高速离心机（TG16WS，长沙湘仪离心机仪器有限公司）；XW80A漩涡混合器（美国Scientific Industries公司）。
1.2试验设计
2014年-2015年以25%吡嘧磺隆可湿性粉剂为供试药剂于水稻移栽后以直接撒施的方式在北京、安徽和广西开展2年3地水稻田消解动态和最终残留试验。
1.2.1消解动态试验
试验小区面积为30 m2（进行稻田水和土壤消解动态试验的小区不种水稻），各处理均设3个重复，小区间设保护行，同时设空白对照区。于水稻移栽后10～15 d，施药1次，施药剂量为674.7 g/hm2（有效成分168.75 g/hm2，为推荐最高剂量的1.5倍）。分别于施药后2 h、1、2、4、7、14、21、28 d采集样品。植株样品在试验小区内随机取6～12个点采集2 kg生长正常、无病害的水稻植株切碎、混匀后留样500 g装入样品袋中。稻田水约采集2 000 mL，混匀后留样500 mL；稻田土用取土器取0～10 cm深土壤约2 kg，混匀后留样500 g，贴好标签，-20℃低温冷冻保存。
1.2.2最终残留试验
设置低剂量（有效成分112.5 g/hm2，为推荐最高剂量）和高剂量（有效成分168.75 g/hm2，为推荐最高剂量的1.5倍）2种处理。每个处理设3个重复，分别于水稻移栽后10～15 d施药1次，施药后保持3～5 cm水层5～7 d，不淹没稻苗心叶。于收获期在试验小区内随机选取6～12个采样点分别采集稻穗2 kg、水2 000 mL、植株2 kg和土壤2 kg，混匀后水留样500 mL，稻穗、植株和土壤分别留样500 g，装入样本容器中，贴好标签，-20℃低温冷冻保存待测。
1.3分析方法
1.3.1超高效液相色谱串联质谱（UPLCMS/MS）检测条件 色谱条件：HSS T3色谱柱，柱温45℃；采用二元梯度洗脱分离，流动相A为乙腈，流動相B为超纯水，梯度洗脱程序见表1。流速为0.4 mL/min，进样体积10 μL。
质谱条件：电喷雾正离子源（ESI ）；干燥气为氮气，流速600 L/h，温度350℃；雾化气为氮气，流速50 L/h，去溶剂温度350℃；碰撞气为氩气，流速0.16 mL/min；离子源温度120℃；锥孔电压35 V；毛细管电压3.0 kV。
监测模式：多反应监测模式（MRM）。母离子为415.26（m/z）；定量离子和定性离子分别为182.14（m/z）和83.06（m/z）；碰撞能量分别为18 V和46 V。
1.3.2样品前处理
糙米：准确称取糙米样品5.0 g（精确至0.01 g）于50 mL离心管中，加入5 mL超纯水和5 mL 0.5%甲酸乙腈，涡旋3 min，加入1 g NaCl和3 g MgSO4，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，抽取上清液用0.22 μm微膜过滤，取0.1 mL于进样瓶里，加0.9 mL水，UPLCMS/MS测定。
稻壳：准确称取稻壳样品2.0 g（精确至0.01 g）于50 mL离心管中，加入2 mL超纯水和10 mL的2%甲酸乙腈，涡旋3 min，加入1 g NaCl，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，上清液经0.22 μm微膜过滤，取0.5 mL于进样瓶里，氮气吹干，加1 mL水、乙腈混合液（9∶1）溶解，UPLCMS/MS测定。
植株：准确称取植株样品5.0 g（精确至0.01 g）于50 mL离心管中，加入10 mL超纯水和5 mL的0.5%甲酸乙腈，涡旋3 min，加入1 g NaCl和3 g MgSO4，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，上清液经0.22 μm微膜过滤，取0.1 mL于进样瓶里，加0.9 mL水，UPLCMS/MS测定。
土壤：准确称取土壤样品5.0 g（精确至0.01 g）于50 mL离心管中，加入2 mL超纯水和5 mL的2%甲酸乙腈，涡旋3 min，加入1 g NaCl和2 g MgSO4，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，上清液经0.22 μm微膜过滤，取0.1 mL于进样瓶里，加0.9 mL水，UPLCMS/MS测定。
稻田水：准确抽取稻田水样品5.0 mL于50 mL离心管中，加入5 mL的0.5%甲酸乙腈，振荡10 min，加入1 g NaCl，振荡5 min，在4 000 r/min下离心5 min，抽取上清液用0.22 μm微膜过滤，取0.1 mL于进样瓶里，加0.9 mL水，UPLCMS/MS测定。
1.4膳食摄入风险评估
膳食暴露风险按公式（1）和（2）计算：
NEDI=（ΣSTMRi×Fi）/bw（1）
RQ=NEDI/ADI（2）
式（1）中：NEDI（national estimated daily intake）为国家估计每日摄入量（以每千克体重计），单位μg/kg：STMRi（supervised trials median residue）指第i级农产品的规范试验中值，单位为mg/kg；Fi（food intake）为不同人群对第i级农产品的膳食消费量，单位g[18]。
式（2）中：RQ（risk quotient）为风险商值，ADI为每千克体重的农药日允许摄入量，单位mg/kg。当RQ<1时，表示风险可以接受，数值越小，风险越小；当RQ>1时，表示有不可接受的慢性风险，数值越大，风险越大[18]。
2结果与分析
2.1色谱及质谱条件的选择
为获得吡嘧磺隆最佳检测灵敏度和最佳分离效果，首先采用直接注入的方式，扫描范围m/z为50～500，以选择合适的离子源和流动相。结果表明，在电喷雾离子化、正离子扫描模式下，吡嘧磺隆获得较好的电离效果，特征离子峰[M H] 显著。在此基础上进一步优化质谱参数和色谱参数。试验证明，采用乙腈水体系为流动相，获得较高的灵敏度、重现性及峰形。
2.2方法的线性及基质效应评价
基质效应（matrix effects）是指色谱分离时共洗脱的物质引起的待测成分的离子化效率的增强或减弱[19]。基质效应是LCMSMS检测的主要缺点之一，尤其是电喷雾模式[19]，而且，基质效应的大小取决于农药的结构、基质及前处理方式[19]。由表2可得，在糙米、土壤、稻田水、稻壳、植株等基质中洗脱的物质，对吡嘧磺隆存在抑制效应（-19.1≤ME≤-40.4）。因此，为提高定量准确性，采用基质匹配标准溶液校正方法对基质效应进行补偿。
2.3方法的精密度和准确度
本方法的准确度及精密度用添加回收率和变异系数来衡量。在0.000 5～1 mg/kg范围内，在空白的糙米、土壤、稻田水、稻壳、植株等基质中分别添加吡嘧磺隆标准品，每种基质3个水平，每个水平5个重复，计算添加回收率和相对标准偏差（RSD）。由表3可得，吡嘧磺隆在稻田水中的平均回收率为95.7%～113.6%，RSD为2.3%～9.1%；在土壤中的平均回收率为97.4%～105.9%，RSD为1.5%～12.5%；在糙米中的平均回收率为78.4%～103.1%，RSD为5.8%～11.2%；在水稻壳中的平均回收率为82.3%～104.4%，RSD为2.0%～5.2%；在水稻植株中的平均回收率为77.2%～103.7%，RSD为3.2%～12.1%，准确度及精密度均满足农药残留试验准则（NY/T 788-2004）的要求。
2.4田间试验结果 2.4.1吡嘧磺隆在水稻植株、稻田水和土壤中的消解动态
田间消解动态试验结果显示：施药后吡嘧磺隆在水稻植株、土壤、稻田水中残留浓度与施药后间隔时间的关系符合一级动力学方程Ct=C0e-kt，降解动态回归方程见表4。2014年吡嘧磺隆在安徽、广西、北京试验点水稻植株上的原始沉积量分别为0.297、0.055 4和0.001 3 mg/kg，半衰期分别为1.0、1.1和2.8 d，结果见图2a；2015年吡嘧磺隆在安徽、广西、北京试验点水稻植株上的原始沉积量分别为0.866、0.412和0.045 6 mg/kg，半衰期分别为2.7、0.8和2.9 d，结果见图2b。
2014年和2015年吡嘧磺隆在安徽试验点土壤中的原始沉积量分别为0.003 2和0.003 3 mg/kg，半衰期分别为4.4 d和5.2 d；广西、北京两个试验点土壤中的农药的初始残留量均低于0.000 5 mg/kg。结果见图2c～d。
2014年吡嘧磺隆在安徽、广西、北京试验点稻田水中的原始沉积量分别为0.089 8、0.211和0.010 3 mg/kg，半衰期分别为0.9、2.5和5.9 d，结果见图2e；2015年吡嘧磺隆在安徽、广西、北京试验点稻田水中的原始沉积量分别为0.239、0.087 0和0.112 mg/kg，半衰期分别为1.3、1.3和1.5 d，结果见图2f。
李慧晨等[12]报道吡嘧磺隆在稻田水中的半衰期为0.7～2.0 d，在土壤中的半衰期为2.5～9.9 d；刘琛等[4]报道吡嘧磺隆在水稻植株、稻田水和土壤中的半衰期均低于5.2 d，本试验的结果与此一致，表明吡嘧磺隆属于易降解农药（t1/2<30 d）。
2.4.2吡嘧磺隆在糙米、稻壳、水稻植株、稻田水和土壤中的最终残留量
由表5可得，25%吡嘧磺隆可湿性粉剂以有效成分112.5 g/hm2和168.75 g/hm2施药1次，水稻收获期采样，土壤、水稻植株和稻壳中吡嘧磺隆的最大残留量分别为0.000 8、0.001 4和0.002 9 mg/kg；糙米中吡嘧磺隆的残留量均小于0.000 5 mg/kg。稻田水中吡嘧磺隆的残留量均小于0.001 mg/kg。
2.5吡嘧磺隆的膳食暴露量和风险评估
農药的膳食暴露量和风险商值由农产品中最终残留试验结果、膳食摄入结构和摄入量、农药的ADI值共同决定。不同国家和不同年龄组成均可导致不同的风险评估结果。本研究根据我国不同人群的膳食结构和所得最终残留结果，计算出不同人群的膳食摄入暴露量，从而进行风险评估。
吡嘧磺隆的ADI值为0.043 mg/kg[20]，所有的国际组织和国家都未制定该农药的ARfD值，因此只作吡嘧磺隆的慢性暴露评估。由于试验中稻米中吡嘧磺隆的最终残留量皆低于最低检测浓度0.000 5 mg/kg，因此STMR为0.000 5 mg/kg，根据公式（1）和（2）计算估计暴露量和风险商值。我国不同人群稻米的平均摄入量[21]，国家估计每日摄入量和吡嘧磺隆的风险商值详见表6。从表中可以看出，我国不同年龄段、不同性别的人群中吡嘧磺隆的风险商值为5.1×10-5～1.26×10-4，小于1。因此按照推荐剂量、使用次数和安全间隔期在水稻上使用吡嘧磺隆，其残留水平不会对人类健康造成不可接受的慢性中毒风险。
3结论与讨论
本研究建立了超高效液相色谱串联质谱（UPLCMS/MS）快速测定吡嘧磺隆在水稻（糙米、稻壳和植株）、土壤和稻田水中残留量的分析方法。此方法无需分散固相萃取净化，前处理操作简单，精密度、准确度等均符合农药残留分析要求。
2014-2015年北京、安徽和广西三地吡嘧磺隆的消解动态试验结果表明：吡嘧磺隆在水稻植株、土壤和稻田水中的消解速率较快，半衰期均≤5.9 d。最终残留试验表明：25%吡嘧磺隆可湿性粉剂，分别以有效成分112.5 g/hm2和168.75 g/hm2的剂量施药1次，收获期采收，糙米样品中吡嘧磺隆的最终残留量均低于最小添加浓度（0.000 5 mg/kg）。
膳食摄入风险评估结果显示：我国各类人群的吡嘧磺隆国家估计每日摄入量（NEDI）为0.002 2～ 0.005 3 μg/kg，风险商值（RQ）为5.1×10-5～1.23×10-4，小于1，表明吡嘧磺隆在糙米中的残留水平不会对人类健康造成不可接受的慢性中毒风险。
参考文献
[1]Sondhia S， Waseem U， Varma R K. Fungal degradation of an acetolactate synthase （ALS） inhibitor pyrazosulfuronethyl in soil [J]. Chemosphere， 2013， 93（9）： 21402147.
[2]Demoliner A， Caldas S S， Costa F P， et al. Development and validation of a method using SPE and LCESIMSMS for the determination of multiple classes of pesticides and metabolites in water samples [J]. Journal of the Brazilian Chemical Society， 2010， 21（8）： 14241433.
[3]Ding Fei， Liu Wei， Zhang Xi， et al. Identification of pyrazosulfuronethyl binding affinity and binding site subdomain IIA in human serum albumin by spectroscopic methods [J]. Spectrochimica Acta Part A： Molecular and Biomolecular Spectroscopy， 2010， 75（3）： 10881094. [4]刘琛， 朱文学， 吕笑天， 等. 吡嘧磺隆和苯噻酰草胺在水稻中的残留分析[J]. 环境化学， 2013， 32（9）： 16531659.
[5]杨丽华， 龚道新， 罗俊凯， 等. 高效液相色谱法同时分析水稻和稻田中吡嘧磺隆和苯噻酰草胺的残留量[J]. 湖南农业大学学报（自然科学版）， 2013， 39（3）： 291297.
[6]Kang C A， Kim M R， Shen J Y， et al. Supercritical fluid extraction for liquid chromatographic determination of pyrazosulfuronethyl in soils [J]. Bulletin of Environmental Contamination