Определение абсорбции, транслокации и распределения имидаклоприда в пшенице

В современной агрономии использование пестицидов имеет важное значение для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Неоникотиноидные инсектициды изменяют баланс мембранных потенциалов, контролируя никотиновые ацетилхолиновые рецепторы в нервной системе насекомых, тем самым ингибируя нормальную проводимость центральной нервной системы насекомого, что приводит к параличу и гибели насекомых¹. По сравнению с традиционными инсектицидами неоникотиноиды обладают такими преимуществами, как новые способы действия, высокая инсектицидная активность и сильное поглощение корней, что делает их очень успешными на рынке пестицидов ^2,3. Сообщается, что объем продаж неоникотиноидов составил 27% мирового рынка пестицидов в 2014 году. Среднегодовой темп роста неоникотиноидов составил 11,4% с 2005 по 2010 год, из которых около 7% было зарегистрировано в Китае ^4,5,6%. С конца 2016 года по первое полугодие 2017 года продажи пестицидов в Китае начали восстанавливаться после падения, а цены на пестициды продолжали расти, среди которых значительный рост цен показали неоникотиноидные инсектициды⁷. К настоящему времени было разработано три поколения неоникотиноидных инсектицидов, каждое из которых содержит пиридинхлоридные, тиазолиловые и тетрагидрофурановые группы никотина, соответственно⁸.

Имидаклоприд представляет собой первое поколение неоникотиноидных инсектицидов, молекулярная формула которых C₉H₁₀ClN₅O₂ и представляет собой бесцветный кристалл. Имидаклоприд используется в основном для борьбы с вредителями, такими как тля, кузнечики, мучные черви и трипсы⁹ , и может применяться к таким культурам, как рис, пшеница, кукуруза, хлопок и овощи, такие как картофель, а также фруктовые деревья. Из-за долгосрочного, существенного и постоянного применения пестицидов количество как полезных насекомых, так и естественных врагов вредителей быстро сократилось, а некоторые сельскохозяйственные вредители стали устойчивыми к пестицидам, что привело к порочному кругу применения постоянных и растущих количеств пестицидов¹⁰. Кроме того, широкое применение пестицидов привело к ухудшению качества почвы, стойким остаткам пестицидов в сельскохозяйственной продукции и другим экологическим проблемам, которые не только наносят значительный ущерб сельскохозяйственной экологической среде^11, но и представляют серьезную угрозу здоровью человека¹². Распыление пестицидов серьезно влияет на рост и качество почвенных микробов и почвенных животных¹³. Необоснованное или чрезмерное использование пестицидов создало значительные риски для безопасности почвы и водной среды, животных и растений и даже жизни человека¹⁴. В последние годы проблема избыточных остатков пестицидов в сельскохозяйственных культурах стала более острой в связи с широким применением пестицидов. Когда имидаклоприд использовался для повышения урожайности овощей, скорость абсорбции имидаклоприда в овощах увеличивалась с увеличением количества и остатка имидаклоприда¹⁵. Поскольку пшеница является основной продовольственной культурой, ее производство и безопасность имеют решающее значение. Поэтому необходимо уточнить остатки и политику распределения пестицидов, используемых для пшеницы.

В последние годы было разработано множество методов извлечения остатков имидаклоприда из воды, почвы и растений. Метод QuEChERS (быстрый, простой, дешевый, эффективный, прочный и безопасный) представляет собой новый метод, который сочетает в себе технологию твердофазной микроэкстракции и технологию дисперсной твердофазной экстракции и включает использование ацетонитрила в качестве экстракционного растворителя и удаление смешанных примесей и воды в образце с использованием NaCl и безводного MgSO₄ соответственно¹⁶. Метод QuEChERS требует минимального количества стеклянной посуды и имеет простые экспериментальные этапы, что делает его одним из самых популярных методов экстракции пестицидов¹⁷. Для обнаружения имидаклоприда предел обнаружения составляет всего 1 × 10−9 г¹⁸ был достигнут с помощью жидкостной хроматографии (ЖК), а 1 × 10⁻¹¹ г ¹⁹ был достигнут с помощью газовой хроматографии (ГХ). Благодаря высокой разрешающей способности и чувствительности ЖК-МС и ГХ-МС показали еще более низкие пределы обнаружения имидаклоприда от 1 × 10-13 до 1 × ^10-14 г ^20,21; Таким образом, эти методы хорошо подходят для анализа следовых остатков имидаклоприда.

В настоящем исследовании имидаклоприд был выбран в качестве целевого загрязнителя, а пшеница была выбрана в качестве тестовой культуры для изучения распределения остатков имидаклоприда в пшенице. В этом протоколе подробно описывается метод всестороннего анализа обогащения и переноса пестицида имидаклоприда в пшенице путем изучения поглощения и хранения имидаклоприда в различных частях растений пшеницы, выращенных в условиях гидропоники. Настоящее исследование направлено на то, чтобы обеспечить теоретическую основу для оценки риска остатков пестицидов в пшенице, руководство по рациональному применению пестицидов в сельскохозяйственной производственной деятельности для сокращения остатков пестицидов и повышения безопасности растениеводства.