胡曉蕾 , 陳亮*, 侯杰, 吳少培, 王蕾

(1.天津大學(xué)水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 天津 300350;2.天津大學(xué)建筑工程學(xué)院, 天津 300350;3.啟衡(天津)檢測(cè)科技有限公司, 天津 300350)

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑被定義為天然存在或人工合成的化合物[1],在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要有加速或延緩種子萌發(fā)、打破植物休眠、誘導(dǎo)開(kāi)花結(jié)果以及影響衰老過(guò)程的功效[2-3],對(duì)植物的生長(zhǎng)有著重要作用。據(jù)2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,過(guò)去十年間植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在國(guó)際市場(chǎng)上的貿(mào)易額達(dá)到約16億美元[4],在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。中國(guó)作為世界上使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑較多的國(guó)家之一,2010—2016年間平均使用量為65×107kg/年[5]。截至2021年5月,中國(guó)共登記了1175個(gè)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑產(chǎn)品[6]。但是,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑使用過(guò)程中存在的大量濫用、誤用現(xiàn)象不僅減少了農(nóng)作物的產(chǎn)量,而且加劇了其在環(huán)境中的殘留,特別是在果蔬等農(nóng)產(chǎn)品中的殘留尤為顯著。顏偉華等[7]在259份豆芽樣品的146份中檢出多效唑、赤霉素和噻苯隆等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,芒果中6-芐氨基嘌呤的含量高達(dá)0.50mg/kg[8]。同時(shí),在水體和土壤中也檢出多種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。黃思靜等[9]檢測(cè)了水源水、出廠水和末梢水8份水樣中7種目標(biāo)青霉素的殘留,測(cè)定值在4.56～20.79ng/L之間。湯濤等[10]對(duì)浙江和山東兩省的棉花田土壤樣品中乙烯利進(jìn)行檢測(cè),檢出范圍分別為0.17～8.90mg/kg和0.19～4.00mg/kg。另外,絕大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑都有毒性,且部分進(jìn)入土壤后會(huì)發(fā)生吸附、解吸、水解、光解和微生物降解等環(huán)境行為并產(chǎn)生分解產(chǎn)物[11],而分解產(chǎn)物多具有更高的毒性。例如,赤霉酸的水解產(chǎn)物異構(gòu)赤霉酸會(huì)造成小鼠腎臟和肝組織細(xì)胞壞死,水解副產(chǎn)物赤霉烯酸和羥基赤霉酸等毒性也均比赤霉酸強(qiáng)[12-13]。

為評(píng)估植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑殘留是否會(huì)對(duì)環(huán)境及人體健康造成威脅,一些高效、快速的分析測(cè)試技術(shù)被用來(lái)對(duì)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行定性和定量分析,以判斷其殘留是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前,分析測(cè)試技術(shù)主要包括氣相色譜(GC)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)[14-16]、高效/超高效液相色譜(HPLC/UPLC)和高效/超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC/UPLC-MS/MS)[17]、離子色譜法(IC)[18]、分光光度法(SP)[19]、毛細(xì)管電泳分析法(CE)[20]、酶聯(lián)免疫法(ELISA)[21]和電化學(xué)傳感器法[22]等。其中,由于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑雙鍵、羧基等結(jié)構(gòu)特性及其較高水溶性,色譜[23]以及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用[24]成為目前比較成熟且被廣泛應(yīng)用的分析測(cè)試技術(shù),在相關(guān)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑分析測(cè)試的研究文獻(xiàn)中占比高達(dá)70%(分別為32.84%和36.82%)。早在2000年,Hau等[25]采用液相色譜-電噴霧電離串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定了食品中的矮壯素,最高檢出濃度達(dá)到5.50mg/kg。Liu等[26]將熒光技術(shù)與HPLC-MS聯(lián)用,并結(jié)合微波輔助萃取-衍生化的方法,對(duì)食用油中的赤霉酸、吲哚乙酸、吲哚丙酸、吲哚丁酸、1-萘乙酸和2-萘乙酸等6種酸性植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果顯示非轉(zhuǎn)基因菜籽油中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑檢出濃度最高,在2.93～10.85mg/kg之間。2022年,陳建波等[27]將高效液相色譜與附蒸發(fā)光散射檢測(cè)器聯(lián)用,檢測(cè)了水溶性肥料中季銨鹽類(lèi)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,13min內(nèi)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物的完全分離,在10%的樣品中檢測(cè)出植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的殘留。

本文總結(jié)了果蔬、肥料和土壤等固態(tài)基質(zhì)和水體、食用油和營(yíng)養(yǎng)液等液態(tài)基質(zhì)中典型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑常用的固相萃取、液液萃取等前處理方法以及高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法和超高效液相色譜法等分析測(cè)試技術(shù)。同時(shí),考慮到植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑較強(qiáng)的自然衰減能力及其中間產(chǎn)物的高毒性,并結(jié)合植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的特殊結(jié)構(gòu)及性質(zhì)系統(tǒng)歸納了不同測(cè)試技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,以全面了解植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑前處理和分析測(cè)試現(xiàn)狀,為后續(xù)研究植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的分析測(cè)試、遷移轉(zhuǎn)化和污染評(píng)估與治理提供文獻(xiàn)支撐。

1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的特點(diǎn)

1.1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的分類(lèi)及作用

根據(jù)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的性質(zhì)和功效,可以將其分為三大類(lèi):植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑、植物生長(zhǎng)抑制劑和植物生長(zhǎng)延緩劑[5](表1)。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的作用多種多樣。例如,Chen等[28]發(fā)現(xiàn)施加赤霉素可以增加器官伸長(zhǎng)率,進(jìn)而增加番茄的形狀指數(shù)。Guzmán等[29]對(duì)生長(zhǎng)素、吲哚丁酸和赤霉素的組合能否改善“優(yōu)質(zhì)無(wú)籽”品種葡萄的品質(zhì)屬性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明使用該組合后,果實(shí)的硬度和冷藏60天后的新鮮度都得到了提高。李響等[30]用外源乙烯、脫落酸及乙醇對(duì)薄皮甜瓜的研究表明,脫落酸和乙烯能夠促進(jìn)果實(shí)的軟化。Lal等[31]通過(guò)噴施不同濃度多效唑,最高可使梨的產(chǎn)量增加34%。其中,赤霉素、乙烯利以及多效唑和希效唑是目前使用和研究比較廣泛的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑[7,10]。

1.2 典型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式和理化性質(zhì)

典型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式和理化性質(zhì)如表2所示。大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑水溶性較高,20℃左右時(shí)水中溶解度在0.02～8g/L之間;同等溫度下,乙烯利水中溶解度高達(dá)1000g/L,遠(yuǎn)高于其他植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。而且,大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑正辛醇水分配系數(shù)在0～4之間,表明其具有較強(qiáng)的極性和親水性。另外,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的官能團(tuán)種類(lèi)也較豐富,大部分含有雙鍵,吲哚乙酸、脫落酸和肉桂酸等酸性植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑含有羧基,芳環(huán)存在于氯吡脲、肉桂酸等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑中,其他植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑還含有羥基、醚鍵和氨基等官能團(tuán)。

1.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的毒性

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑屬于微毒或低毒農(nóng)藥,多直接作用于植物,并可能殘留于果蔬或進(jìn)入土壤和地下水系統(tǒng),進(jìn)而威脅環(huán)境安全和人體健康。例如,多效唑可以增加肝細(xì)胞的氧化應(yīng)激和凋亡率[32],造成斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育不良[33],若殘留于土壤中還會(huì)減緩馬鈴薯生長(zhǎng)速率[34];小鼠孕早期暴露于乙烯利中會(huì)降低血清孕激素水平[35],并損害體細(xì)胞組織[36];另外,暴露于2,4-二氯苯氧乙酸中,會(huì)損害斑馬魚(yú)幼蟲(chóng)視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)[37],影響其肝細(xì)胞代謝[38],并增加肺癌患病率風(fēng)險(xiǎn)[39]。

表2 部分典型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)式和常用理化性質(zhì)

2 不同環(huán)境介質(zhì)中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑分析檢測(cè)前處理方法

由于樣品中多含有大量雜質(zhì)干擾檢測(cè),因此合適的前處理方法可提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是,樣品前處理過(guò)程所占工作量超過(guò)整個(gè)分析測(cè)試工作的70%,且最終檢測(cè)結(jié)果中約50%的誤差來(lái)源于前處理[40]。所以,建立快速、簡(jiǎn)便和穩(wěn)定的前處理方法,可有效地提高分析檢測(cè)效率及準(zhǔn)確度。目前,檢出植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的環(huán)境介質(zhì)形態(tài)主要分為兩種(表3):固態(tài)基質(zhì)樣品(果蔬、肥料和土壤等)和液態(tài)基質(zhì)樣品(水體、油和營(yíng)養(yǎng)液等),相關(guān)涉及的前處理方法也多針對(duì)這兩種不同形態(tài)的環(huán)境基質(zhì)。

表3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑分析測(cè)試時(shí)固態(tài)基質(zhì)樣品和液態(tài)基質(zhì)樣品常用的前處理方法

2.1 固態(tài)基質(zhì)樣品

涉及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的固態(tài)基質(zhì)主要包括果蔬、肥料和土壤等。其中,果蔬是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑檢出最頻繁的固體基質(zhì),而肥料和土壤等基質(zhì)中也已檢出部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。固態(tài)基質(zhì)樣品的前處理過(guò)程可分為提取和凈化兩大部分。其中,QuEChERS方法是應(yīng)用最廣泛的固體基質(zhì)樣品前處理方法。

(1)提取

索氏提取是一種經(jīng)典的液固提取技術(shù),可被用于固態(tài)基質(zhì)中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的提取,并可以配合超聲儀進(jìn)行提取[46]。超聲提取通過(guò)高頻率超聲波增加固體樣品中待測(cè)物的溶出速率,能夠大大縮短提取時(shí)間[47]。此外,加速溶劑萃取通過(guò)增大有機(jī)溶劑的沸點(diǎn),也可以提高待測(cè)樣品中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在較高溫壓下的提取效率[48-49];超臨界流體萃取則以超臨界流體代替有機(jī)溶劑,對(duì)待測(cè)樣品中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行提取[50-51];微波輔助萃取利用微波,使待測(cè)樣品中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的解吸速率及其在兩相中的分配速率加快,減少了試劑消耗量,同時(shí)提高了提取效率[52]。

(2)凈化

固相萃取技術(shù)具有溶劑耗量少、對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求較低的優(yōu)點(diǎn)[53-54]。目前,以固相萃取為基礎(chǔ),逐漸發(fā)展形成了許多新型固相萃取方法,主要包括固相微萃取、磁性固相萃取、分散固相萃取和全自動(dòng)固

相萃取等[55]。隨著研究深入,學(xué)者們已經(jīng)研究出許多新型材料構(gòu)建的吸附劑,例如新型磁性共價(jià)有機(jī)骨架材料[56]、氨基修飾的Scholl耦合介孔聚合物[57]、新型磁性β-環(huán)糊精修飾氧化石墨烯[58]和磁性碳化硼納米片[59]等,都可用于萃取固態(tài)基質(zhì)樣品中的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。

此外,QuEChERS方法因其快速、便宜、有效、可靠和安全的特點(diǎn),成為固態(tài)基質(zhì)樣品中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑檢測(cè)使用最廣泛的前處理方法[60]。該方法通過(guò)乙腈或者酸化乙腈提取植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,并進(jìn)行鹽析分層,再通過(guò)分散固相萃取,利用合適的吸附劑將植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑與乙腈中大部分干擾物結(jié)合,從而達(dá)到凈化的目的[61]。但當(dāng)基質(zhì)較復(fù)雜時(shí),該方法存在富集倍數(shù)不高、凈化效果不夠理想等問(wèn)題。畢軍等[62]通過(guò)冷凍誘導(dǎo)液液萃取技術(shù),選擇40%乙腈水溶液處理樣品,改良優(yōu)化了QuEChERS技術(shù),使樣品的相對(duì)回收率均可達(dá)到70%～120%。

2.2 液態(tài)基質(zhì)樣品

水體、食用油和營(yíng)養(yǎng)液是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑被檢出最頻繁的液態(tài)基質(zhì)。目前,液液萃取是液態(tài)基質(zhì)最常用的萃取方法。對(duì)于萃取劑的選擇,赤霉酸和乙烯利等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的正辛醇水分配系數(shù)小于1,為強(qiáng)極性化合物,可用甲醇、乙醇和丙酮等親水性有機(jī)溶劑萃取;氯吡脲和多效唑等其余大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的極性相對(duì)較弱,但與苯和氯乙烷等其他類(lèi)別的化合物(正辛醇-水分配系數(shù)>10)相比,仍屬于極性較強(qiáng)的范疇,因此,萃取劑不僅可以用甲醇,還可用乙酸乙酯和氯仿等不溶于水的極性有機(jī)溶劑。雖然液液萃取對(duì)萃取劑的要求較多,但是絕大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑高水溶性的特性,使其常通過(guò)HPLC或HPLC-MS/MS直接檢測(cè),省去了復(fù)雜的提取和凈化等前處理步驟。此外,由于一些植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑色譜特性差或不易被檢測(cè),還需要進(jìn)行衍生化處理[26],從而將待測(cè)組分轉(zhuǎn)化成適合被分析的衍生物。

3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑分析測(cè)試技術(shù)

大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑存在羥基、羧基和芳環(huán)等官能團(tuán),且辛醇水分配系數(shù)小于4、親水性較強(qiáng),因此具有前處理簡(jiǎn)單、快速便捷等優(yōu)點(diǎn)的HPLC/UPLC-MS/MS成為應(yīng)用最廣泛的分析測(cè)試技術(shù)。同時(shí),植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑進(jìn)入土壤和水體等環(huán)境中,會(huì)發(fā)生吸附、解吸和微生物降解等環(huán)境行為并產(chǎn)生濃度較低的中間產(chǎn)物,若對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行定性、定量分析,則對(duì)儀器的檢出限要求較高,這也是HPLC/UPLC-MS/MS被應(yīng)用最多的原因之一。另外,部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑由于其沸點(diǎn)較低、易揮發(fā),需采用GC或GC-MS進(jìn)行分析測(cè)試,但在使用GC檢測(cè)時(shí)大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑色譜特性差或不易被檢測(cè)[63],需要提前進(jìn)行衍生化處理。從普適性強(qiáng)弱的角度,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑相關(guān)測(cè)試技術(shù)主要包括HPLC/UPLC-MS/MS[17,59]、HPLC/UPLC[64]、GC-MS[65-66]、GC[63]、IC[67]、SP[19]、ELISA[68]、CE[20]、電化學(xué)傳感器[22]及微孔側(cè)流免疫層析法[69]等。

3.1 高效液相色譜法、超高效液相色譜法及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法

高效液相色譜法(HPLC)具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、分析周期較短、前處理較為方便等優(yōu)點(diǎn),可用于多種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的同時(shí)檢測(cè)[70]。但是,當(dāng)樣品基質(zhì)比較復(fù)雜時(shí),這種技術(shù)的選擇性和靈敏度不高,且維修費(fèi)用相對(duì)較高。與GC相同,為提高檢測(cè)效率與準(zhǔn)確度,HPLC也常與質(zhì)譜聯(lián)用,具有樣品前處理簡(jiǎn)便、特異性更強(qiáng)、靈敏度更高和定性能力更好等特點(diǎn)[71-72]。

目前,大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑水中的溶解度(20℃)在0.50～10g/L,且自然分解轉(zhuǎn)化速率較快,在土壤和地下水中的殘留極少,對(duì)分析測(cè)試技術(shù)檢出限要求較高。同時(shí),絕大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的辛醇-水分配系數(shù)在0.50～4,親水性強(qiáng)[73]。因此,HPLC/UPLC和HPLC/UPLC-MS/MS幾乎適用于所有植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢出。但是,HPLC/UPLC和HPLC/UPLC-MS/MS常被用于檢測(cè)果蔬中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的殘留,其次是土壤和肥料,而自然水體中的相關(guān)研究較少。這可能是由于自然環(huán)境中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑自然衰減速率很快,導(dǎo)致其在地表水和地下水等自然水體中的殘留極其微量甚至無(wú)法被直接檢出。

通過(guò)HPLC/UPLC和HPLC/UPLC-MS/MS檢測(cè)的不同環(huán)境介質(zhì)中部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢出限及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑回收率情況如表4所示。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在使用HPLC/UPLC和HPLC/UPLC-MS/MS檢測(cè)時(shí),其平均回收率分別為70.40%～110.00%和69.10%～116.00%。其中,部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的回收率較低,例如水楊酸的回收率只有69. 10%～97. 30%[80],主要是其易水解特性導(dǎo)致。另外,相較于GC而言,HPLC精密度和準(zhǔn)確度也更高、檢出限更低。例如,用GC和HPLC分別檢測(cè)土壤中的多效唑,GC檢出限為10mg/kg[23],而HPLC檢出限可低至0.80×10-2mg/kg[74]。同時(shí),HPLC與質(zhì)譜聯(lián)用可使檢出限進(jìn)一步降低,用于檢測(cè)土壤中烯效唑殘留時(shí),檢出限可達(dá)10-5mg/kg[78]。

表4 高效液相色譜/超高效液相色譜及液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法分析條件及部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑檢出情況

基于上述優(yōu)點(diǎn),植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑進(jìn)入土壤和水體等環(huán)境后通過(guò)水解、光解和微生物降解等環(huán)境行為產(chǎn)生的低濃度中間產(chǎn)物,也通常使用HPLC/UPLC或HPLC/UPLC-MS/MS技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。例如,Zhang等[12]將LC-MS與離子阱(QIT)和飛行時(shí)間(TOF)技術(shù)結(jié)合,對(duì)赤霉酸的水解產(chǎn)物異構(gòu)赤霉酸及水解副產(chǎn)物赤霉烯酸和羥基赤霉酸進(jìn)行了檢測(cè)。

3.2 氣相色譜法和氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法

氣相色譜法(GC)具有低成本、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn),且氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS)已成為一種常規(guī)測(cè)試技術(shù)[64]。但是,GC和GC-MS受樣品基質(zhì)干擾影響較大,對(duì)前處理方法要求很高。另外,受不同植物生長(zhǎng)調(diào)劑物理化學(xué)性質(zhì)的影響(如沸點(diǎn)超過(guò)400℃的脫落酸和吲哚乙酸等,或含羥基、羧基的氯吡脲及肉桂酸等),大部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的氣相色譜特性差(表2),且不易被檢測(cè)。例如,李忠煜等[66]使用GC-MS檢測(cè)土壤中酚類(lèi)化合物時(shí),需提前進(jìn)行衍生化處理,使待測(cè)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成適合被分析的衍生物。另外,衍生化反應(yīng)還能夠改善化合物的分離度和熱穩(wěn)定性,使其利于被檢測(cè)。

GC和GC-MS檢測(cè)不同環(huán)境介質(zhì)中的部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢出限及回收率情況如表5所示?？梢钥闯?植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在使用GC和GC-MS檢測(cè)時(shí),其平均回收率分別為72.50%～108.80%和70.00%～127.00%。為了進(jìn)一步降低檢出限,GC常與質(zhì)譜聯(lián)用,以滿足低濃度植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑殘留的檢測(cè)。例如,土壤中較常檢測(cè)出的多效唑和烯效唑等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,使用GC檢測(cè)時(shí)的檢出限為0.03mg/kg[85],而GC與質(zhì)譜聯(lián)用后檢出限降低至0.42×10-2mg/kg[88]。

表5 氣相色譜法及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析條件及部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑檢出情況

3.3 離子色譜法

離子色譜法(IC)屬于LC的分支[89],可用于檢測(cè)果蔬中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。例如,Muhammad等[90]利用IC結(jié)合熒光技術(shù)檢測(cè)了10種食品中萘乙酸的含量,檢出限范圍為0.08～6.60ng/kg;Melton等[91]利用混合離子色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(IC-MS/MS)同時(shí)測(cè)定了果蔬中乙烯利和草甘膦,檢出限為0.05mg/kg,平均回收率在83.0%～112.0%。Bauer等[92]用優(yōu)化的IC-MS/MS,測(cè)定了番茄、蘋(píng)果和檸檬中的乙烯利,檢出限為0.01mg/kg,回收率均為100.0%。該技術(shù)操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì),并且更多地以試劑盒的形式提供,可實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè),但其靈敏度較低,主要用于果蔬等可能檢出的高濃度植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑介質(zhì)。

3.4 分光光度法

分光光度法(SP)因其快速、準(zhǔn)確、成本低及耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn),常用于現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定。張莉等[93]采用快速SP技術(shù)同時(shí)檢測(cè)了地下水中的赤霉素和草甘膦,檢出限分別為0.48μg/L和0.82μg/L,平均回收率分別為69.40%～73.20%和90.30%～106.50%,并發(fā)現(xiàn)赤霉素在一定程度上會(huì)使草甘膦的回收率增加10%左右。黃報(bào)亮等[94]和張璇等[95]檢測(cè)了水溶液中除草劑氰尿酸及食品保鮮劑茶多酚和植酸的殘留,平均回收率分別為98.10%～102.00%、97.50%～102.50%和96.36%～102.24%。Maragou等[96]通過(guò)IC-間接SP技術(shù)檢測(cè)了農(nóng)藥制劑中的乙烯利,改進(jìn)后兩種方法的平均回收率分別為100.4%和99.6%,用第二種方法檢測(cè)實(shí)驗(yàn)樣品中乙烯利的含量范圍在481±5.90g/L。

3.5 其他技術(shù)

酶聯(lián)免疫技術(shù)(ELISA)解決了GC存在的分析物易分解的技術(shù)難題。吳璟等[68]建立的直接競(jìng)爭(zhēng)ELISA技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)餅干、薯片及咖啡中丙烯酰胺的定量分析,平均加標(biāo)回收率為83.60%～112.70%,檢出限為3μg/L。Yi等[97]開(kāi)發(fā)了一種基于單克隆抗體的ELISA技術(shù)檢測(cè)了植物中的茉莉酸甲酯,檢出限為0.20μg/L。但是,ELISA技術(shù)在同時(shí)分析多種類(lèi)型殘留組分時(shí)存在較大困難,用于分析結(jié)構(gòu)相似的化合物時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度的交叉反應(yīng)等[98]。

毛細(xì)管電泳技術(shù)(CE)的分離效率高、耗時(shí)短,且有機(jī)試劑用量少[98],不僅在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)及農(nóng)學(xué)等多方面應(yīng)用極其廣泛,也適用于分析測(cè)試大多數(shù)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。張玉芬等[99]采用CE技術(shù)測(cè)定了番茄中2,4-二氯苯氧乙酸的殘留量,平均回收率在98.20%～104.60%之間,檢出限為0.94mg/L。白新偉等[20]使用該技術(shù)對(duì)豆芽中10種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑殘留進(jìn)行檢測(cè),平均回收率為96.30%～102.10%,檢出限為0.04～0.06μmol/L。陳宗保[100]采用聚合物整體柱微萃取-CE技術(shù)測(cè)定了食品中萘乙酸等5種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的殘留,平均回收率范圍為87.30%～107.40%,檢出限為0.01～0.02mg/L。

電化學(xué)傳感器法因其使用成本低、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)[101],逐漸被廣泛研究和關(guān)注。該技術(shù)可以用于檢測(cè)在電極表面發(fā)生有效電化學(xué)反應(yīng),且具有典型電化學(xué)結(jié)構(gòu)特征的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,例如水楊酸、茉莉酸甲酯、脫落酸和吲哚乙酸等。Wang等[102]以類(lèi)石墨氮化碳作為光活性材料,采用石墨烯量子點(diǎn)作為改進(jìn)劑,并使用金納米顆粒作為DNA探針的固定基質(zhì)建立了光電化學(xué)傳感法對(duì)玉米素進(jìn)行捕獲識(shí)別,回收率在94%～105%。Zhu等[103]通過(guò)結(jié)合具有高電催化活性的分子印跡聚合物和基于離子液體的石墨烯制備的新型復(fù)合材料提高了6-芐基氨基嘌呤的檢測(cè)效率,檢出限可達(dá)0.20μmol/L。Li等[104]采用不銹鋼絲作為電極,通過(guò)電沉積和電聚合作用依次形成石墨烯復(fù)合膜和番紅花紅聚合膜,增強(qiáng)了電極對(duì)吲哚乙酸的敏感程度,檢出限低至43pg/mL,實(shí)現(xiàn)了微電化學(xué)傳感器檢測(cè)植物體內(nèi)吲哚乙酸的首次應(yīng)用。

微孔側(cè)流免疫層析法的前處理簡(jiǎn)單便捷、快速靈敏,但只能檢測(cè)出結(jié)果呈陰性或呈陽(yáng)性[69],適合對(duì)樣品進(jìn)行快速篩選。華彥濤等[69]使用微孔側(cè)流免疫層析法檢測(cè)出農(nóng)產(chǎn)品中存在2,4-二氯苯氧乙酸(檢出限為0.05μg/mL),并能同時(shí)檢測(cè)與2,4-二氯苯氧乙酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似的4-氯苯氧乙酸和2,4,5-三氯苯氧乙酸(檢出限分別為0.20μg/mL和0.50μg/mL)。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑作為一種新型微毒農(nóng)藥,對(duì)環(huán)境以及人體健康的危害日益受到廣泛研究和關(guān)注?？紤]到植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑雙鍵、羧基等結(jié)構(gòu)特性及其較高水溶性,以液液萃取或固相萃取為主的前處理技術(shù)以及以色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法為主的分析測(cè)試技術(shù)在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的分析測(cè)試中被廣泛應(yīng)用。但是,關(guān)于土壤和水體中痕量植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的分析測(cè)試問(wèn)題仍亟待解決。未來(lái),相關(guān)研究應(yīng)聚焦于以下三個(gè)方面的內(nèi)容。

(1)重視土壤和水體中痕量植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的分析測(cè)試

雖然現(xiàn)有以高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法為主的分析測(cè)試技術(shù),已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)果樹(shù)、肥料和營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境基質(zhì)中痕量植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的分析測(cè)試,但是土壤和水體中痕量植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的分析測(cè)試經(jīng)常被忽視。在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑使用過(guò)程中,70%的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在施用過(guò)程中會(huì)灑落于土壤表面,并可能通過(guò)吸收、傳輸進(jìn)入到土壤或地下水中。同時(shí),植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在土壤或地下水傳輸過(guò)程中伴隨的一系列環(huán)境行為,使其含量呈遞減趨勢(shì)。因此,果樹(shù)等農(nóng)產(chǎn)品中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的殘留最為明顯,而土壤中可能由于其高溶解度導(dǎo)致的快速遷移使其在土壤中的殘留較少。另外,由于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的自然衰減速度快,導(dǎo)致其在水體和土壤等復(fù)雜基質(zhì)中的含量過(guò)低而無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。未來(lái)需進(jìn)一步優(yōu)化分析測(cè)試技術(shù),特別是前處理方法,以更好地評(píng)估植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)土壤以及水體(特別是地下水)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

(2)聚焦因環(huán)境行為產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的分析測(cè)試

大多數(shù)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑都屬于低毒或微毒,但一些植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在環(huán)境中降解的中間產(chǎn)物可能會(huì)有更大的毒性,如赤霉酸的水解產(chǎn)物異構(gòu)赤霉酸及副產(chǎn)物赤霉烯酸和羥基赤霉酸等均有較強(qiáng)的毒性。目前,鮮有關(guān)于因環(huán)境行為產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的研究,重視對(duì)不同環(huán)境介質(zhì)中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑中間產(chǎn)物的定性、定量分析檢測(cè)是未來(lái)的重點(diǎn)研究方向。

(3)開(kāi)發(fā)基于新材料新技術(shù)的分析測(cè)試方法

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的準(zhǔn)確度高,檢出限低,但儀器使用及維修費(fèi)用高,普通基層實(shí)驗(yàn)室無(wú)法達(dá)到如此高的硬件條件,不利于現(xiàn)場(chǎng)及大量檢測(cè)。一些成本低、效率高、耗時(shí)短的分析測(cè)試技術(shù),如離子色譜法和微孔側(cè)流免疫層析法,雖能進(jìn)行日?？焖贆z測(cè)和篩選,但無(wú)法滿足土壤和地下水中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑微量殘留的檢測(cè)。未來(lái)需要開(kāi)發(fā)的分析測(cè)試技術(shù)應(yīng)當(dāng)結(jié)合新材料或新技術(shù),不斷改進(jìn)、研究新型便捷高效的檢測(cè)方法,呈現(xiàn)多種技術(shù)交叉融合的新局面。