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附录A 外文参考文献（译文）

比较被污染土壤中的小油菜中几种新烟碱类杀虫剂的吸收，迁移和累积

Yong Li, Ling Long, Huangqian Yan, Jing Ge, Jinjin Cheng, Liyun Ren, Xiangyang Yu

Jiangsu Key Laboratory for Food Quality and Safety-State Key Laboratory Cultivation Base of Ministry of Science and Technology, 50 Zhongling Street, Nanjing 210014, China

Institute of Food Quality and Safety, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,50 Zhongling Street, Nanjing 210014, China

College of Agriculture, Guangxi Univerisity, Nanning 530005, China

摘要 蔬菜中农药的累积可能通过食物链对人类健康和生态系统产生严重影响；因此，研究农药在蔬菜组织中的吸收和累积行为具有重要意义。本文研究了五种新烟碱类杀虫剂噻虫嗪（THIM）、噻虫胺（CLO）、噻虫啉(THID）、啶虫脒(ACE）和呋虫胺(DIN）在小油菜中的吸收、迁移和累积。蔬菜组织中新烟碱类杀虫剂的浓度范围为0.068plusmn;0.002至29.6plusmn;2.5 mg/kg。在培养期间(除第一天外），芽中每种新烟碱的浓度最高，其次是根和土壤。新烟碱类杀虫剂从土壤向根的富集顺序依次为:噻虫嗪（THIM）gt;噻虫胺（CLO）gt;噻虫啉(THID）gt;呋虫胺(DIN）gt; 啶虫脒(ACE），而新烟碱类杀虫剂从根向芽迁移的能力顺序正好相反。新烟碱类杀虫剂吸收和迁移行为的差异似乎与辛醇/水分配系数(logK_ow）、水溶性或解离常数(pK_a）不相关，但与分子量显著相关。此外，在蔬菜芽中检测到的噻虫嗪代谢物噻虫胺(M-CLO）浓度高于根和土壤中的浓度。

关键词 新烟碱类杀虫剂；吸收；迁移

1 引言

现在，新烟碱类杀虫剂是全球市场上销量最大的杀虫剂和种子处理剂，在许多植物物种（如农作物和蔬菜）中都有记载（Obana et al., 2003; Jeschke et al.,2011;Bonmatin et al.,2015; Farajzadeh et al., 2016; Pastor-Belda et al., 2016）。这些化合物具有对脊椎动物低毒性和对昆虫高毒性的突出特性（Ford and Casida, 2008;Bonmatin et al., 2015; Stamm et al., 2016）。它们与昆虫中枢神经系统中的烟碱乙酰胆碱受体结合(Byrne et al., 2014）。吡虫啉(IMI）、噻虫嗪(THIM）、噻虫胺(CLO）、噻虫啉(THID）、啶虫脒(ACE）、呋虫胺(DIN）、烯啶虫胺和氟吡呋喃是商业化的新烟碱类杀虫剂(Byrne et al., 2012; Stamm et al., 2016; Giorio et al., 2017）。然而，许多研究表明，新烟碱类杀虫剂可以在土壤中持续几个月甚至几年(Li et al., 2012; Bonmatin et al., 2015）。此外，由于高水溶性，土壤中新烟碱类杀虫剂的残留可能会进入水生生态系统(Sanchez-Bayo and Hyne, 2014）。此外，土壤或水中的新烟碱杀虫剂残留物可能会被非目标植物或生物吸收，从而间接增加食品和环境安全的风险(Kraaij and Connell, 1997; Byrne et al., 2014; Rundlof et al., 2015; Botias et al., 2016）。

新烟碱类杀虫剂在环境和植物中的累积和消散行为已成为一个令人关切的问题(Castle et al., 2005; Stamm et al., 2016; Byrne et al., 2017; Sgolastra et al.,2017）。Bonmin及其合作者回顾了土壤、水、沉积物和植物中新烟碱类杀虫剂的环境命运和暴露情况(Bonmatin et al., 2015）。Sanchez-Bayo及其合作者分析了在新烟碱类种子处理过的作物附近的非目标植物中的三种新烟碱类杀虫剂，即吡虫啉(IMI），噻虫嗪(THIM）和吡虫啉(CLO）(Sanchez-Bayo and Hyne, 2014）。结果表明，非目标植物中新烟碱类杀虫剂的含量在甘蓝型油菜和油菜的花粉和叶片中有所不同。Ge及其合作者研究了水稻中吡虫啉(IMI）和噻虫嗪(THIM）的吸收和分布，结果表明，尽管两种农药的辛醇/水分配系数不同，但水稻具有将两种农药转移到水稻组织中的相似能力(Ge et al., 2016）。Girolami及其同事首先在玉米中研究了新烟碱类杀虫剂的迁移，发现吡虫啉(IMI），噻虫胺(CLO）和噻虫嗪(THIM）可以有效地从处理过的种子转移到幼苗内脏(Girolami et al., 2009）。Stamm等人报告了种子处理过的大豆对吡虫啉(IMI）、噻虫胺(CLO）和噻虫嗪(THIM）的吸收和迁移(Stamm et al. 2016）。作者指出，在大豆的三个生长阶段，三种农药的吸收和迁移并没有遵循明确的趋势，而且对土壤水分胁迫的反应也不同。其他植物，如向日葵、小麦和棉花，也报告了对吡虫啉吸收行为的研究(Zhang et al., 2009; Hokkanen et al., 2017）。最近，Alford和Krupke研究了玉米中吡虫啉(IMI）从土壤向植物组织的迁移(Alford and Krupke, 2017）。然而，植物中各种新烟碱类杀虫剂的吸收和迁移的差异仍不清楚。

在本研究中，我们研究了噻虫嗪（THIM）、吡虫啉（IMI）、噻虫啉（THID）、啶虫脒（ACE）、呋虫胺（DIN）这五种新烟碱类杀虫剂在小油菜（甘蓝型油菜，一种蔬菜）中的吸收和迁移。五种新烟碱类杀虫剂的结构式如图1所示。在污染土壤中蔬菜生长35天期间，检测了土壤和蔬菜组织中5种新烟碱类杀虫剂的浓度。然后，计算根浓度因子(RCF）和迁移因子(TF），比较五种农药在试验蔬菜中根吸收和迁移的差异。对这两个因素与农药理化参数进行了皮尔逊相关分析。此外，在噻虫嗪（THIM）处理中分析了噻虫嗪代谢物噻虫胺（M-CLO）。本文的结果将有助于了解农业生产过程中蔬菜中新烟碱的累积和分布，并为评估食品安全性提供数据。

图1五种新烟碱杀虫剂的结构式

2 材料和方法

2.1化学药品

噻虫嗪（THIM），吡虫啉（CLO），噻虫啉（THID），啶虫脒（ACE）和呋虫胺（DIN）标准品均从阿拉丁化学有限公司(中国上海）获得。乙腈（HPLC级），石墨化炭黑（GCB），无水硫酸镁（MgSO₄）和氯化钠（NaCl）购自上海安谱科学仪器有限公司（中国上海）。

2.2实验设计

土壤是从中国江苏省南京市农业科学院实验站采集的，没有检测到农药残留。将土壤样品风干，研磨，通过10目筛网，均质化并在高温下灭菌。土壤具有砂质壤土质地，含有30％的沙子，53％的粘土，2％的有机物和6.1的酸碱度。

Komatsuna是一种多叶蔬菜，被归类为甘蓝型油菜。它的种子购自辽宁东亚种子集团公司(中国）。将种子放在湿纸巾中于30℃下发芽3天，使其发芽，然后转移到装有0.6kg土壤的塑料容器中（长18cm，宽15cm，深12cm）。每个容器都种有6—8个蔬菜。本实验中，共准备了126个装有蔬菜的容器和21个不含蔬菜的容器。生长14天后，植物变得稀疏，在每个容器中留出两种大小相似的蔬菜。带蔬菜容器分为六组，每组21个容器。前五组分别用120mL 10mg/L的农药水灌溉。此时，容器中的土壤几乎没有被溶液覆盖。最后的植物组和未种植的土壤组用作对照。将这些容器在生长室中放置35天。在腔室的相对湿度为60%、昼夜周期为8:00-22:00、日温为18-25℃的条件下运行。带有蔬菜的容器每四天用100mL水冲洗一次。

在暴露的第1、6、10、15、21、28和35天收集每组的土壤和蔬菜组织。每个集合包括三个重复样本（一个容器视为一个样本）。将蔬菜的根和芽分开并切成小块。用真空干燥器（Christ GAMMA 1- 16LSC）将土壤样品冷冻干燥，研磨，通过60目的筛网并均质化。所有样品均存储在-20℃下直至分析。

2.3 提取、纯化和分析

根据QuECHERS方法制备蔬菜组织和土壤样品(Ge et al., 2016）。用搅拌器将根和芽样品均质化。然后将2g蔬菜组织添加到10mL Teflon离心管中,并用4mL乙腈萃取10分钟。将样品旋转1分钟，均质化1分钟，然后以5000 r/min离心20分钟。然后获得2mL上清液，并加入50mg石墨化炭黑（GCB）和150mg无水硫酸镁（MgSO₄）。上清液是旋转1分钟，以5000r/min离心10分钟。最后，将1mL提取物通过0.22mm膜过滤到样品瓶中进行分析。

将5克土壤样品加入10mL的Teflon离心管中。样品用5mL乙腈萃取10 分钟。将样品旋转30分钟，然后以5000r/min离心20分钟。然后获得4mL上清液，并与2g氯化钠（NaCl）合并。上清液旋转1分钟，以5000r/min离心20分钟。将提取物通过0.22mm的滤膜过滤到样品瓶中进行分析。

所有样品均采用配有二极管阵列检测器的安捷伦1260高效液相色谱进行分析。使用ZORBAX SB-C18色谱柱（4.6mmtimes;250mm，5mm）在30℃下进行色谱分离，进样量为10 mL。流动相为70％乙腈水溶液，流速为0.6mL/min。在190—400 nm范围内进行光度检测。噻虫嗪（THIM），吡虫啉（CLO），噻虫啉（THID），啶虫脒（ACE）和呋虫胺（DIN）的保留时间分别为10.20分钟，5.40分钟，11.31分钟，6.11分钟和6.99分钟。紫外光谱和保留时间可用于化合物的鉴定。为了避免干扰，用于定量噻虫嗪（THIM），吡虫啉（CLO），噻虫啉（THID），啶虫脒（ACE）和呋虫胺（DIN）的二极管阵列检测器的波长分别为255nm、255nm、233nm、254nm和270nm。

由于噻虫嗪（THIM）土壤和蔬菜根中代谢物噻虫胺(M-CLO）的浓度在高效液相色谱—二极管阵列检测器(HPLC-DAD）的定量限度内较低，因此使用配有电喷雾电离源的安捷伦1260高效液相色谱—6410三重四极杆质谱仪(HPLC-MS / MS）检测噻虫嗪（THIM）土壤和蔬菜根中代谢物噻虫胺(M-CLO）的浓度。在30℃下使用ZORBAX SB-C18色谱柱（2.1mmtimes;100mmtimes;1.8mu;m），进样量为3mL，流动相是流速为0.3mL/min的80％乙腈水溶液。质谱仪的参数如下:气体流量为10 L/min；气体温度(毛细管温度）为350℃；喷雾器压力为40 psi；毛细管电压为3500V。使用HPLC-MS / MS获得的氯离子水平如表S1所示。质量转变250.0至131.9用于定性分析，质量转变250.0至169.1用于定量分析。

2.4 质量保证和质量控制

通过用0.01-5.00mg/L的乙腈稀释标准混合物用于高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD）分析，制备了五种新烟碱杀虫剂的工作标准。用于高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS / MS）分析的代谢物噻虫胺(M-CLO）的工作标准为0.0002mg/L至0.1mg/L。通过分析三种不同水平（0.05mg/kg、0.20mg/kg和1.00mg/kg）的三个加标样品复制剂，获得了不同基质中每种农药的平均回收率和相对标准偏差，以评价该方法的性能。表S2，S3和S4分别显示了土壤，根和芽中五种新烟碱类杀虫剂的浓度回收率。可以看出，获得了可接受的补偿。每个新烟碱类杀虫剂均具有良好的线性（R²gt; 0.997）。检出限（LOD） 和定量限（LOQ）被估计为信噪比（S/N），其中信噪比3用于检测限，信噪比10用于定量限。在高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD）分析中，噻虫嗪（THIM），吡虫啉（CLO），噻虫啉（THID），啶虫脒（ACE）和呋虫胺（DIN）的检出限分别为0.003mg/L、0.006mg/L、0.005mg/L、0.007mg/L和0.004mg/L，噻虫嗪（THIM），吡虫啉（CLO），噻虫啉（THID），啶虫脒（ACE）和呋虫胺（DIN）的检出限分别为0.009mg/L、0.020mg/L、0.016mg/L、0.023mg/L和0.023mg/L。用于分析代谢物噻虫胺的高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS / MS）的检出限和定量限分别为0.0001mg/L和0.0003 mg/L。

2.5 数据处理和统计分析

为了比较农药吸收和迁移的差异，计算了根部浓缩因子（RCF）和迁移因子（TF）。根浓度因子(Zhang et al., 2009）用于描述化合物对土壤中植物根系的吸收能力，计算公式为：

其中C_root和C_soil分别是植物根和土壤中一种化合物的浓度(mg/kg）。RCF值大于1表示该化合物具有从土壤进入植物根部的强大能力(Gao et al., 2000）。

迁移因子(Mattina et al., 2000; Castle

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