全 文 ：此文于 1998 年 3 月 18 日收到
浙江省科委“九五”项目和浙江省自然科学基金资助项目
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C2绿黄隆结合残留的释放研究
郭江峰　孙锦荷　叶庆富
(浙江大学核农所　农业部核农学重点开放实验室　杭州　310029)
研究利用高温蒸馏法和超临界流体提取法从土壤中提取14 C2绿黄隆的结合残
留。结果表明 ,利用高温蒸馏法 ,在 200～300 ℃之间 ,有 2718 %结合残留能被释放出
来 ;但由于其挥发性较小 ,难以被载气载带进捕集液中。利用超临界甲醇提取
30min ,提取效率达 85182 %。
关键词 :绿黄隆 　结合残留 　高温蒸馏 　超临界流体提取
利用放射性标记农药使人们能检测到用常规分析法难以检测到的结合残留。结合残留即
不可提取态残留 ,是指源于农药的、不能为残留分析和代谢研究通常使用的方法所提取的、存
在于植物、土壤和食品中的农药或其降解产物[1 ] 。人们一度认为结合残留的形成有可能降低
污染物的毒性 ,对防治土壤污染有积极意义 ;但越来越多的事实证明 ,土壤中结合残留农药对
植物、土壤动物仍具有潜在的有效性[2～4 ] 。因此 ,在农药环境行为研究中 ,不可忽视结合残留
特性的研究。对农药结合残留的定量分析 ,可以通过燃烧法进行 ;然而在进行定性研究时 ,首
先要采用适宜的方法将其释放出来 ,然后才能进行定性鉴定。
绿黄隆是杜邦公司于 80 年代初推出的一种新型磺酰脲类除草剂 ,具有高效、广谱和成本
低等特点 ,已广泛用于麦田除草。但当用量大于 18g/ hm2 时 ,会对后茬作物造成药害。陈祖
义等人的研究表明[5 ] ,绿黄隆甚至在结合状态下也能对水稻和豌豆的正常生长产生影响。
本试验通过研究比较高温蒸馏法 ( HTD)和超临界流体提取法 ( SFE) 建立14 C2绿黄隆结合
残留物的释放方法 ,以便作进一步的定性鉴定。
1 　材料与方法
111 　供试农药与土壤
14C2绿黄隆由中国农业科学院原子能利用研究所合成 ,放射性比活度为 6107 ×104Bq/
mg ,放射化学纯度在 9512 %以上 ,化学纯度大于 96 % ,化学结构及标记位置如下 ( 3 表示14 C
标记位置) :
Cl
SO2N HCN H
O
N
N
N
OCH
　　3
CH3
701　核 农 学 报　1999 ,13 (2) :107～110Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
供试土壤采自浙江农业大学实验农场。p H 值 ( H2O) 7166 ,有机质含量 2114g/ kg ,粉粒、
砂粒和粘粒的含量分别为 39 %、43 %和 18 %。
112 　含14C2绿黄隆结合残留土壤的制备
将土壤风干过 1mm 筛 ,按 2143 ×103Bq/ g 土的比例添加14 C2绿黄隆甲醇液 ,充分混匀 ,待
甲醇挥发尽后 ,加水使含水量达 70 %田间最大持水量 ,瓶口用棉塞塞住 ,放入 26 ℃的培养箱中
于黑暗条件下培养 ,为保持恒定的持水量 ,隔天补加所失去的水分。培养 120d 后取出 ,在
50 ℃下烘干 ,用甲醇抽提 24h ,待溶剂挥发尽后即得仅含14C2绿黄隆结全残留的土壤。
113 　HTD 法释放 　
试验所用仪器的示意图见文献 [ 6 ]。将 110g 含14 C2结合残留的土壤置于燃烧瓶中 ,待温
度升至预定温度时 ,送入 HTD 仪中 ,释放出的14 C2残留物用捕集液吸收。本试验所用的捕集
液依次为甲醇、乙酸乙酯、甲醇和乙醇胺吸收液 (均为 10mL) ,载气为氮气 ,流量为 50mL/ min ,
蒸馏时间为 15min。结束后 ,更换土壤样品和吸收剂 ,依次测定其在不同温度下的释放。蒸馏
后的土壤再用 10mL 甲醇过夜振荡提取 ,浓缩定容 ,测定提取液中的放射性 ,残渣用燃烧法测
定其中的放射性。
114 　SFE法释放 　
将含有14C2绿黄隆结合残留的土壤过 200 目筛后 ,装入不锈钢样品提取管内 (长 95mm ,直
径为 416mm) ,使甲醇经 HPLC 泵加压至 15MPa ,通过位于柱温室内的不锈钢样品管 ,柱温室
的温度保持在 250 ℃,提取物经冷却后收集在平底烧瓶中 ,经浓缩、定容后用 L SC 仪测定。为
确定提取时间与提取效率之间的关系 ,将样品采用上述方法进行提取 ,提取时间分别为 5、15、
20、30、40、60min ,每处理 2 个重复 ,提取物的测量同上。
2 　结果与分析
211 　HTD 法释放
进行 HTD 后 ,将各捕集液分别用 L SC 测定。结果表明 ,在甲醇、乙酸乙酯和甲醇中未检
测到放射性 ,乙醇胺吸收液中的放射性 (14CO2)随温度的升高而增加 (图 1) 。
图 1 　HTD 过程中14CO2 的形成与释放
Fig. 1 　Formation and release of
14CO2 in HTD process
当温度升至 200 ℃时 ,14 CO2 的生成开始
逐渐增加 ,当温度超过 300 ℃时 ,14 CO2 的生成
急剧上升。而前 3 种有机捕集液中却始终未
检测到放射性。
对 HTD 后的土壤振荡提取 ,14C2残留物在
提取液与残渣中的分布见图 2 (以占结合残留
总量的百分比表示 ) 。结果表明 , 在 200 ～
300 ℃时 ,有 2718 %的14 C 残留物可被提取出
来 ,说明在此温度范围内 ,一部分14C2结合残留
物释放出来 ,但大部分仍以结合态存在于土壤
中。之所以在有机捕集液中未能检测到放射
性 ,可能由于该14C2残留物的挥发性较小 ,难以从土壤中逸出而被载气带入捕集液中 ;随着温
801 核　农　学　报 13 卷
度进一步升高 ,这些14C2残留物都被氧化成14CO2 ;及至 550 ℃时 ,使提取液中检测不到放射性。
与此同时 ,存在于土壤残渣中的放射性也随着温度的升高而减少 ,这与图 1 中14 CO2 的增加是
同步的。
在 HTD 方法中 ,通常采用的温度均高达 800 ℃,从以上结果看 ,当温度升至 800 ℃时 ,有
9819 %的14C2绿黄隆结合残留已被氧化成14CO2 ,无法做定性鉴定。Sun[7 ]等人在研究14C2呋喃
丹的结合残留时也发现 ,将水解后的土壤进一步进行 HTD 处理 ,对于培育 30d 得到的含结合
残留的土壤 ,在 330 ℃时 ,有 90119 %的放射性被有机吸收剂捕集 ,当温度升高至 750 ℃时 ,释
放的放射性虽然增加 ,但主要以14CO2 为主 ,被有机吸收剂捕集的仅占 15136 %。由此看来 ,如
果要将 HTD 方法应用于绿黄隆结合残留的研究 ,仅局限于 200～300 ℃这一区间的馏出物。
由于该馏出物难以被有机吸收剂捕集 ; HTD 处理后 ,还需要进一步从蒸馏过的土壤中提取。
张连仲[8 ]在利用 HTD 释放溴氰菊酯的结合残留时 ,蒸馏时间长达 3～4h 时 ,为提高其释放
率 ,可以考虑通过延长蒸馏时间和 HTD 后的提取方法 (如索氏抽提法)来实现。
图 2 　14C2残留物在 HTD 后的土壤提取
液与残渣中的分布
Fig. 2 　Distribution of 14C2residues in extract and
residues of soil processed by HTD
图 3 　提取时间与提取效率的关系
Fig. 3 　Relationship between extraction
time and extraction efficacy
从图 2 中可以看出 ,在 200～300 ℃时 ,有
2718 %的放射性可以被释放提取出来 ,但当温
度进一步升高时 ,这部分放射性也越来越多地
以14CO2的形式释放出来 , Schnitzer 等[9 ]的研
究表明 ,在 200～400 ℃时 ,腐殖质中所有羧基
与羟基均被消除 ,他们认为与有机质的酚羟基
或羧基结合的结合残留农药的稳定性被破坏 ,
表明14C2绿黄隆结合残留物可能是通过与腐殖
质中的羟基或羧基相连而成。在 200～300 ℃
时 ,当羟基或羧基被破坏后 ,14C2结合残留物被
释放出来 ,所以能被溶剂提取。
212 　SFE法释放
采用超临界甲醇提取14C2绿黄隆结合残留
物时 ,其提取效率与提取时间之间的关系如图 3 所示。由图 3 可见 ,在超临界状态下维持
5min ,其提取效率达到 70131 % ,并随着提取时间的延长 ,提取效率也不断提高 ;在 30min 时 ,
提取效率为 85182 % ,当提取时间继续延长时 ,
提取效率变化不大 ,在提取时间长达 1h ,也只
有 87182 %。因此 ,在本试验条件下 ,14 C2绿黄
隆结合残留物的提取时间都采用 30min。Ca2
priel [10 ]等人在利用超临界甲醇提取结合残留
物时 ,提取时间长达 2h ,提取效率大多在 80 %
～90 %间。从以上结果看 ,用 SFE 方法释放提
取14 C2绿黄隆结合残留物时 , 提取时间为
30min 时 ,提取效率到达 85 %以上。
SFE 的工作温度和压力分别为 250 ℃和
15MPa ,尽管与 HTD (工作温度为 800 ℃) 法相
比可以认为比较温和 ,但对于大多数农药来
901　2 期 14C2绿黄隆结合残留的释放研究
说 ,该温度仍有可能引起其分解。Dupont 和 Khan [11 ]在研究赛克嗪在大豆中的结合残留时发
现 ,在将14C2赛克嗪进行 SFE 时 ,有 12 %发生分解 ,在加入空白植株材料后 ,进一步促进其分
解 ,产生了两种分解产物 ,所占比例分别为 22 %和 19 %。因此 ,尽管 SFE 法的提取效率远大
于 HTD 法 ,但它是否会造成14C2绿黄隆结合残留物的分解 ,还有待于进一步验证。
致谢　感谢南京农业大学陈祖义教授在14C2绿黄隆供给上给予的大力支持和帮助。
参 考 文 献
1 　Hassan A. Report on first FAO/ IAEA research coordination meeting on isotopic traceraided studies of bound pesticide residues
in soil , plants and food. San Jose , costa Rica , 30 November～9 December ,1981. Chemosphere. 1982 ,11 (4) :N26～N28
2 　Fuhremann J W , Lichtenstein E P. Release of soil2bound methyl[ 14C] parethion residues and their uptake by earthworms and
oat plants , J Agric. Food Chem. 1978 :26 (3) ,605～610
3 　Helling C S , Krivinak A E. Biological characteristics of bound dinitroaniline herbicides in soil. J . Agric. Food Chem. 1978 :26
(5) ,1164～1172
4 　Fuhr F , Mittelstaedt W. Plant experiments on the bioavailability of unextractable [ carbaryl 14C] methabenzthizauron residues
from soil. J Agric. Food Chem. 1980 ,28 (1) :122～125
5 　陈祖义 ,程薇 ,成冰 1 14C2绿黄隆的土壤结合残留及其有效性. 南京农业大学学报 ,1996 ,19 (2) :78～83
6 　郭江峰 ,孙锦荷. 土壤中结合残留农药的研究方法. 农业环境保护 ,1996 ,15 (6) :270～273
7 　Sun J Li X Chen Z. Research on bound residues of carbofuran in paddy rice/ fish ecosystem utilizing nuclear techniques , Nuclear
Techniques. 1989 ,12 (7) :419～426
8 　张连仲 1 溴氰菊酯的结合残留. 环境化学 ,1986 :5 (2) ,19～27
9 　Schnitzer M Khan S U. Humic subtances in the environment , New York :Marcel Dekker , 1972
10 　Capriel P A. Haisch , S. U. Khan. Supercritical methanol : an efficacious technique for the extraction of bound pesticide
residues from soil and plant samples. J . Agric. Food Chem. ,1986 ,34 (1) ,70～73
11 　Dupont S Khan SU. Bound(nonextractable) 14C2residues in soybean treated with [ 14C] metribuzin , J . Agric. Food Chem.
1992 ,40 (5) :890～893
STUDY ON THE REL EASE OF 14C2CHLORSULFURON BOUND RESID UES
Guo Jiangfeng 　Sun Jinhe 　Ye Qingfu
( Instit ute of N uclear A gricult ural Sciences , Zhejiang A gricult ural U niversity , Key L aboratory of
N uclear A gricult ural Science , the Minist ry of A gricult ure , Hangz hou 　310029)
ABSTRACT
High2temperature distillation ( HTD) and supercritical fluid extraction( SFE) methods were
used to extract 14C2chlorsulf uron bound residues from soil . It was revealed that about 2718 %of
bound residues could be released from soil at 200～300 ℃ with HTD method. However , the re2
leased residues could not be trapped by absorbent solution because of their less volatil ity. When
supercritical methanol was used to extract bound residues , 85181 % of bound residues could be
extracted from soil in 30 minutes.
Key words :Chlorsulfuron , bound residues , high2temperature distillation , supercritical fluid
extraction.
011 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1999 ,13 (2) :107～110