氟乐灵（Trifluralin）又名氟乐宁、氟特力、茄科宁，化学名称为2，6-二硝基-N，N-二丙基-4-三氟甲基苯胺，分子式为C₁₃H₁₆F₃N₃O₄，结构式如图 1所示^[1]。氟乐灵是一种广泛应用的选择性芽前二硝基苯胺类除草剂，除对一年生禾本科杂草有特效外，还可防除一年生阔叶杂草及宿根高粱等多年生根茎杂草^[2]，具有杀草谱广、除草效果稳定等特点，年用量5000 t以上，在土壤中的半衰期为2~3个月^[3]。氟乐灵的大量应用减少了农作物的损失，但也不可避免地带来负面影响。据报道，氟乐灵施用于农田后，随地表径流进入地表水，可在水体中残留^[4]，具有蓄积性和迁移性^[5]，对鱼类有急性毒性，被列为水污染物质之一^[6,7]，可威胁地表水生态环境。值得注意的是，氟乐灵制剂能引起家鼠精细胞染色体的突变，也可能会对大鼠肝、肾微粒体酶产生影响^[8]，美国环境保护署将其列为C类人类可能性致癌物和疑似内分泌干扰物^[9,10]，存在影响人类健康的隐患。

图 1 氟乐灵的结构式 Figure 1 Structural formula of Trifluralin

图选项

氟乐灵虽对鱼类具高毒，但对虾蟹类的毒性较低^[11]，因可控制虾蟹类体表的寄生虫和养殖池塘中的青苔而正在我国虾蟹类水产养殖上广泛应用。因其可在水体环境及水产品体内残留而成为当前影响水产品质量安全和人类健康的潜在风险隐患，日益受到国内外的关注。2010年日本多次检出我国出口的鳗鱼、梭子蟹等水产品中氟乐灵超标^[12]。目前关于氟乐灵的研究几乎集中在探究其在土壤中的残留^[13,14,15]、动态变化过程^[16,17]以及在农产品中的残留检测方法上^[18]，没有涉及氟乐灵在养殖水体环境中残留和消解的动态变化，对其毒理学的评价也有待深入。本文试图了解其在水环境中的消解动态变化及影响因素，最大限度地降低其在养殖水体中的残留，为规范使用渔用药物和保证水产品质量安全提供理论基础。 1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 仪器

试验器材为Agilent 7890 A气相色谱仪（配μ-ECD检测器），色谱柱为HP-5MS石英毛细柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），高纯氮气，METTLER AL 204电子分析天平，精密pH计，ZHJH-1214双面气流式无菌工作台，TOMY Autoclave SS-325型全自动高压灭菌器，SANYO MIR-153型高低温恒温培养箱，全自动控温型养殖系统（内含100 cm×60 cm×50 cm玻璃水族箱60个），500 mL分液漏斗等。 1.1.2 试剂

98.4%的氟乐灵标准品由国家标准物质中心提供；48%氟乐灵乳油由镇江建苏农药化工有限公司提供；盐酸、氢氧化钠为分析纯（A.R），二氯甲烷为色谱纯（GC），均为国药集团化学试剂公司产品。 1.2 试验方法 1.2.1 养殖水体中氟乐灵分析方法的建立

养殖水体中氟乐灵的测定采用气相色谱法，其中色谱条件的选择参考文献^[18]的方法加以修正和改进。将98.4%的氟乐灵标准品用色谱纯的二氯甲烷配成浓度为0、0.01、0.05、0.10、0.25、0.50、1.00、2.00、2.50 mg·L^-1的标准溶液，每个浓度用气相色谱测定3次，以氟乐灵浓度为横坐标，峰面积的平均值为纵坐标，绘制标准工作曲线，并计算回归方程。参照文献^[19]的方法分析检出限和测定下限。

在全自动养殖系统的每个水族箱中均放入取自养殖池塘的养殖水200 L（水质高锰酸盐指数为7.75 mg·L^-1，TN为1.12 mg·L^-1、TP为0.08 mg·L^-1、NH+4-N 0.52 mg·L^-1、NO-3-N 0.12 mg·L^-1、NO-2-N 0.10 mg·L^-1，下同），水温控制在22 ℃±1 ℃，水质pH值为7.0，根据养殖生产中的实际使用浓度及其10倍浓度加入48%的氟乐灵乳油，混合均匀，使水体中氟乐灵的最终浓度分别为0.05、0.50 mg·L^-1。取水样100 mL于500 mL分液漏斗中，加入色谱纯二氯甲烷10 mL，摇振萃取5 min，取有机溶剂层，浓缩至1 mL，采用气相色谱分析，同时进行加标回收，研究养殖水体中氟乐灵分析方法的精密度和准确度。 1.2.2 不同pH值养殖水体中氟乐灵动态变化的模拟

为了解水体pH值对氟乐灵消解动态的影响，在实验室全自动养殖系统水族箱中进行了模拟试验（下同）。在各水族箱中放入基础条件一致的养殖水200 L（不投放养殖生物，不充氧。下同），水温控制在22 ℃±1 ℃，光照强度2500 lx，光暗比12 h∶12 h，水质pH分别设置为6.5、7.0和8.5，按最终浓度0.05、0.50 mg·L^-1分别加入48%的氟乐灵乳油，混合均匀，在试验后0、10、20、30 d分析水体中氟乐灵的含量，了解不同pH条件下养殖水体中氟乐灵的动态变化。每个浓度下每个因子的试验均设3个平行，水样中氟乐灵的提取方法同1.2.1（下同）。 1.2.3 不同水温养殖水体中氟乐灵动态变化的模拟

在各水族箱中放入基础条件一致的养殖水200 L，水质pH值控制在7.0，光暗比12 h∶12 h，光照强度2500 lx，水温分别设置为（15±1）、（22±1）、（30±1）℃，按最终浓度0.05、0.50 mg·L^-1分别加入48%的氟乐灵乳油，混合均匀，在试验后的0、10、20、30 d分析水体中氟乐灵的含量，了解在不同水温条件下养殖水体中氟乐灵的动态变化。 1.2.4 不同光暗比条件下养殖水体中氟乐灵动态变化的模拟

在各水族箱中放入基础条件一致的养殖水200 L，水温控制在22 ℃±1 ℃，水质pH值控制在7.0，光暗比分别设置为4 h∶20 h、12 h∶12 h和20 h∶4 h，光照强度2500 lx，按最终浓度0.05、0.50 mg·L^-1分别加入48%的氟乐灵乳油，混合均匀，在试验后0、10、20、30 d分析水体中氟乐灵的含量，了解在不同光暗比条件下养殖水体中氟乐灵的动态变化。 1.2.5 封闭型养殖水体中氟乐灵动态变化的模拟

为了解氟乐灵的挥发对氟乐灵在养殖水体中动态变化的影响，在各水族箱中放入基础条件一致的养殖水200 L，水温控制在22 ℃±1 ℃，水质pH值控制在7.0，光暗比12 h∶12 h，光照强度2500 lx，按最终浓度0.05、0.50 mg·L^-1分别加入48%的氟乐灵乳油，混合均匀。试验分为2组，一组水族箱为敞开，一组为封闭。在试验后0、10、20、30 d分析水体中氟乐灵的含量，了解挥发对水体中氟乐灵消解动态的影响。 1.2.6 数据统计与分析

试验数据使用SPSS 19.0软件进行差异显著性分析及因子分析^[20]，P<0.05表明差异显著，P<0.01表明差异极显著。水体中氟乐灵的消解半衰期t0.5由如下公式得出：t_0.5=ln2/k=0.693 1/k。而消解速率常数k则通过C_t =C₀e^-kt求出^[21]，其中：C₀为氟乐灵初始浓度，C_t为t时的氟乐灵浓度，t为时间。 2 结果与讨论 2.1 养殖水体中氟乐灵分析方法及验证

养殖水体中氟乐灵的测定采用气相色谱法，具体条件：色谱柱为HP-5MS石英毛细柱（30 m ×0.25 mm，0.25 μm）；程序升温为70 ℃保持1 min，以30 ℃·min^-1升至185 ℃并保持2.5 min，再以25 ℃·min^-1升至280 ℃并保持5 min；载气为高纯氮气，流速1.2 mL·min^-1；进样量1 μL，不分流进样；进样口温度230 ℃；检测器μ-ECD，检测器温度300 ℃；氟乐灵的保留时间在8.73 min左右。氟乐灵标准品的气相色谱图见图 2。不同浓度氟乐灵标准溶液气相色谱测定结果见图 3。

图 2 氟乐灵气相色谱图 Figure 2 Gas chromatogram of trifluralin

图选项

图 3 氟乐灵标准工作曲线 Figure 3 Standard curve of trifluralin

图选项

由文献^[19]的方法得到检出限为0.000 105 mg·L^-1，测定下限为0.000 42 mg·L^-1。

为了验证方法的精密度，分别配制0.25、1.25、2.5 mg·L^-1低中高3个浓度的标准溶液，各取1.0 μL进样6次，分别计算各个浓度测定值的相对标准偏差（RSD，%），结果显示0.25、1.25、2.5 mg·L^-1 3个浓度测定值的RSD分别为5.154 5%、0.988 1%、0.570 3%，均小于10%，符合要求。

为了验证方法的准确度，以0.5 mg·L^-1和0.05 mg·L^-1为本底浓度和加标的参考浓度基点（C），分别配制高（4C）、中（2C）、低（0.5C）3个浓度的加标溶液进行加标实验，各浓度组分别平行测定6次样品本底和样品加标，得到加标回收率在82.88%~108.19%。

试验结果表明，采用上述条件的气相色谱法可较为准确地分析氟乐灵在养殖水体环境中的动态变化。 2.2 不同pH值养殖水体中氟乐灵的动态变化

不同水质pH条件下养殖水体中氟乐灵的消解动态变化结果见图 4。

图 4 不同 pH 水体中氟乐灵的动态变化 Figure 4 Dynamics of trifluralin in aquacultural water under different pH

图选项

由图 4（a）可见，当初始浓度为0.05 mg·L^-1时，10 d后水体中氟乐灵的消解率分别为28.07%（pH 6.5）、35.35%（pH 7.0）和34.97%（pH 8.5），pH为6.5的水体中氟乐灵的消解率略低，但三者间无显著性差异（P>0.05）；20 d时各组的消解率与10 d时接近，无显著性变化（P>0.05）；30 d时各组的消解率分别为53.59%（pH 6.5）、58.42%（pH 7.0）和57.58%（pH 8.5），均大于50%。虽然从数值上看处于弱酸性水质中的氟乐灵消解率要低于中性和偏碱性水质，但其间并无显著差异。根据上述结果，由公式t0.5=ln2/k可算出：当水质pH为6.5、7、8.5时，低浓度氟乐灵的半衰期分别为29.62、26.16、26.36 d，均小于30 d，无显著差异。其中前10 d的消解速度较快，可能与其自身的挥发、光降解有关。据文献可知，氟乐灵具有一定的挥发性^[2]；后20 d的消解可能是由化学降解和微生物降解来完成的，故速度相对较低。关于氟乐灵在水体中的挥发将在2.5中探讨。

由图 4（b）可见，当初始浓度为0.5 mg·L^-1时，10 d时水体中氟乐灵的消解率分别为36.20%（pH 6.5）、48.55%（pH7.0）和58.19%（pH8.5），pH值由低到高时氟乐灵的消解率显著升高（P<0.05）；20 d时各组的消解率继续上升，分别达到53.28%（pH6.5）、57.82%（pH7.0）和66.15%（pH8.5），与10 d时差异显著（P<0.05），20 d时的消解率已超50%；30 d时各组的消解率分别为66.46%（pH6.5）、67.57%（pH7.0）和71.46%（pH8.5），此时虽然从数值上看处于弱酸性水质中的氟乐灵消解率要低于中性和偏碱性水质，但其间已无显著差异。依此结果，不同pH下较高浓度氟乐灵的消解半衰期分别为19.31、19.36、17.46 d，30 d时各组消解率已超过65%，与郑麟等^[22] 对氟乐灵在土壤中的降解实验结果近似。郑麟等在实验室条件下，采用放射性同位素示踪技术研究了14C-氟乐灵在土壤中的迁移和降解，发现在厌氧条件的土壤中，氟乐灵降解较快，30 d在土壤提取态中有60.2%~64.2%的降解。由此看出，一定浓度的氟乐灵在土壤和水体介质中的降解或消解时间和效率比较接近。之所以在低浓度时pH对氟乐灵消解无影响，而较高浓度时在消解的前期有影响，可能是因pH影响氟乐灵在水中的溶解度所致。随着pH值的升高，氟乐灵在水中的溶解度降低。当氟乐灵浓度较低时，这种影响几乎不存在，而氟乐灵浓度升高后则显现出来。pH低，氟乐灵溶解度高，消解率则相对较低。尤其在试验前期，因消解可能主要受挥发等因素影响，故pH-溶解度的关联对消解率的影响可能更大，但具体机理还有待进一步研究探讨。 2.3 不同水温养殖水体中氟乐灵的动态变化

不同水温条件下养殖水体中氟乐灵的消解动态结果见图 5。

图 5 不同水温下水体中氟乐灵的动态变化 Figure 5 Dynamics of trifluralin in aquaculture water under different water temperature

图选项

　　由图 5（a）可见，当初始浓度为0.05 mg·L^-1时，10 d时水体中氟乐灵的消解率分别为15.66%（15 ℃）、35.55%（22 ℃）和50.14%（30 ℃），差异显著（P<0.05）；20 d时各组的消解率分别为27.17%（15 ℃）、37.63%（22 ℃）和63.88%（30 ℃），差异显著（P<0.05）；30 d时各组的消解率分别为47.07%（15 ℃）、58.42%（22 ℃）和69.79%（30 ℃），差异显著（P<0.05）。结果表明，水温对氟乐灵的消解影响很大。水温22 ℃以上时，低浓度氟乐灵的消解半衰期为26.16 d和17.73 d，均小于30 d；15 ℃时则大于30 d，为33.65 d。水温太低，水体中生物代谢弱，氟乐灵的挥发速率和生物降解能力弱，故其在环境中停留的时间较长。

由图 5（b）可见，当初始浓度为0.5 mg·L^-1时，10 d时水体中氟乐灵的消解率分别为32.82%（15℃）、48.53%（22 ℃）和56.97%（30 ℃），差异显著（P<0.05）；20 d时各组的消解率分别为50.19%（15 ℃）、57.82%（22 ℃）和81.41%（30 ℃），前2组间差异不显著（P>0.05），但与第3组间差异显著（P<0.05）；30 d时各组的消解率分别为66.99%（15 ℃）、67.57%（22 ℃）和94.34%（30 ℃），前2组间差异不显著（P>0.05），而与第3组间差异显著（P<0.05）。结果表明，当氟乐灵的浓度较大时，水温在15~30 ℃间，其消解半衰期接近20 d，分别为19.15 d和19.36 d。水温达到30 ℃时，10 d即有50%以上的消解，30 d时消解率高达94.34%，消解半衰期为7.33 d。必须注意的是，因氟乐灵的浓度较高，虽然有90%以上消解，但水体中仍存在0.028 mg·L^-1的氟乐灵，与图 5（a）中60%左右消解率时的残留水平相近。目前水产养殖中氟乐灵的使用主要集中在22~30 ℃的温度区间，用于防治青苔和虾蟹类病害，使用浓度一般为0.05 mg·L^-1，故需了解其在水环境中的存留，注意用药间隔，防止药物残留迭加而引发毒性风险。 2.4 不同光暗比条件下养殖水体中氟乐灵的动态变化

不同光暗比条件下养殖水体中氟乐灵的消解动态变化结果见图 6。

图 6 不同光暗比条件下水体中氟乐灵的动态变化 Figure 6 Dynamics of trifluralin in aquaculture water under different ratios of light and darkness

图选项

由图 6（a）可见，当初始浓度为0.05 mg·L^-1时，10 d时水体中氟乐灵的消解率分别为28.72%（4 h∶20 h）、35.56%（12 h∶12 h）和32.98%（20 h∶4 h），光暗比4 h∶20 h组氟乐灵的消解率略低于其他2组，但差异不显著（P>0.05）；20 d时各组的消解率分别为39.41%（4 h∶20 h）、36.59%（12 h∶12 h）和39.50%（20 h∶4 h），无显著性差异（P>0.05）；30 d时各组的消解率分别为50.52%（4 h∶20 h）、58.42%（12 h∶12 h）和60.08%（20 h∶4 h），均大于50%，但低光暗比组（4 h∶20 h）与高光暗比组（20 h∶4 h）之间差异显著（P<0.05）。结果表明，当每日光照时间在4 h以上时，低浓度氟乐灵的消解半衰期为24.24~30.81 d，光照对氟乐灵的消解有一定的影响。

由图 6（b）可见，当初始浓度为0.5 mg·L^-1时，10 d时水体中氟乐灵的消解率分别为47.53%（4 h∶20 h）、48.53%（12 h∶12 h）和62.87%（20 h∶4 h），光暗比20 h∶4 h组氟乐灵的消解率显著高于其他2组（P<0.05）；20 d时各组的消解率继续升高，分别达到59.91%（4 h∶20 h）、57.82%（12 h∶12 h）和77.80%（20 h∶4 h），已超过50%，与10 d时差异显著（P<0.05），30 d时各组的消解率分别为66.63%（4 h∶20 h）、67.57%（12 h∶12 h）和92.02%（20 h∶4 h），20 h∶4 h组水体中氟乐灵的消解率显著高于其他2组（P<0.05）。结果表明，当每日光照时间在4 h以上时，较高浓度的氟乐灵消解半衰期分别为19.47、19.36、8.56 d，30 d时各组消解率已超过65%，光暗比为20 h∶4 h组甚至超过90%。研究显示，光降解是氟乐灵消解的途径之一。岳永德等^[23]在探究氟乐灵与混合农药的光化学相互作用的研究中，以高压汞灯为光源，结果发现氟乐灵在玻片表面的光解很快，光解半衰期为23.78 min，1 h后氟乐灵的浓度就降到了25%以下。由此可见氟乐灵在光照下不稳定，易降解。

光化学降解是一类极为重要的非生物降解方式，它是指化合物分子接受光辐射能量后，光能转化到化合物分子键上使键断裂而产生分子内部反应的过程^[24]。根据农药分子对光吸收的途径不同，农药光化学反应的基本类型可分为直接光解和间接光解。直接光解反应是指农药分子直接吸收光能造成自身裂解的方式，是农药在纯水或饱和烃中唯一的光化学转化机制^[25]；间接光解是指农药分子本身不能吸收光辐射能量，而是借助于其他物质作为载体吸收光能，再通过载体能量的转移，造成农药分子变成激发态而发生裂解的过程^[26]。氟乐灵的光解包括氧化、脱烷基化、硝基还原以及环化作用^[27]。在此需要指出的是，光降解与光照时间和光照强度密切相关，本文之所以未选择光照强度作为变量进行研究，主要是考虑到氟乐灵在养殖水体中的大量使用集中在初春季的某时间段，但在以后的研究中将进一步关注。至于其在水体中的光降解具体机制有待深入研究。

2.5 封闭型养殖水体中氟乐灵的动态变化

为了解氟乐灵的挥发对氟乐灵在养殖水体中消解动态的影响，试验分设开放水体和封闭水体，研究氟乐灵的动态变化，试验结果见表 1。

表 1 封闭和开放水体中氟乐灵的动态变化 Table 1 Dynamics of trifluralin in open or closed aquaculture water

表选项

当氟乐灵浓度为0.05 mg·L^-1时，封闭水体中10~30 d的消解率为7.9%~28.6%，而开放水体中10~30 d的消解率为34%~58%，两者之间差异极显著（P<0.01）；当氟乐灵浓度为0.50 mg·L^-1时，封闭水体中10~30 d的消解率为11.4%~32.4%，而开放水体中10~30 d的消解率为44%~66%，两者之间差异也极显著（P<0.01）。这说明在30 d的消解中，挥发作用占有较大的比重，且初始浓度大的水体挥发能力要高于浓度低的。研究结果表明，开放式水体中之所以在前10 d消解率较大，与氟乐灵的挥发有一定的关系。氟乐灵是二硝基苯胺类除草剂中挥发性最强的品种，氟乐灵的蒸汽压为1.99×10^-4mmHg（29.5 ℃）。在20~40 ℃之间，温度每升高10 ℃，其蒸汽压大约提高5倍^[1]。这也解释了水温30 ℃时开放式水体中前10 d氟乐灵具有高消解率的原因。 2.6 影响养殖水体中氟乐灵动态变化的主要因素分析

氟乐灵在环境中的消解受多种因素的影响。曾有研究表明，其在土壤中的降解与土壤水分、温度、微生物活性密切相关^[28]。而本文的试验结果表明，养殖水体中氟乐灵的初始浓度、水温、pH值、光照时间、持续时间和水体敞开程度等因素均与氟乐灵的消解有一定的关联。为了在诸多因素中找出影响氟乐灵消解的主要因素，采用因子分析方法进行了分析。因子分析方法是将众多的原变量组成少数的独立新变量，并用较少的具有代表性的因子概括多维变量所包含的信息，在水环境研究中已得到较好的应用^[20]。

本文在氟乐灵的初始浓度、水温、pH值、光照时间、持续时间和水体敞开程度6个影响因素中，经计算提取了2个主成分。这2个主成分的特征值均大于1，贡献率分别为61.4%和28.1%，累积贡献率达89.5%，说明这2个因子基本包涵了上述6个因素的所有信息。通过因子载荷矩阵分析因子载荷的大小可知，第1个主成分的因子载荷达52.7%，与第1个主成分密切相关的因素是氟乐灵的初始浓度和水温。因氟乐灵的初始浓度决定了其在水体中的实际残留含量，在一定范围内呈正相关，故水体中初始的氟乐灵浓度与其消解之间密切关联。而水温则影响水体中的多种反应，据文献报道，氟乐灵的消解途径包括挥发、光降解、化学降解和生物降解^[17,28]，温度对水体中气体的溶解度、可挥发性物质的挥发能力、化学反应速率、微生物的活跃性等均有影响，因此水温可能是通过影响氟乐灵的挥发、化学降解和生物降解来决定其最终的消解效果，具体的途径还有待深入研究。第2个主成分的因子载荷达36.8%，与第2个主成分密切相关的因素是光照时间。光照时间的长短决定了水体接受光能辐射的效能，从而可能影响到氟乐灵的光降解。李伟格等^[17]的研究表明，土壤中氟乐灵的消解与光照时间密切相关，与本文的研究较一致。从累积贡献率可以看到，第1主成分大于第2主成分的贡献率，所以氟乐灵初始浓度和水温是控制养殖水体中氟乐灵消解的主要因素，其次是光照时间。 3 结论

采用气相色谱法分析了养殖水体中的氟乐灵，该方法的检出限低、加标回收率高，可较为准确地分析氟乐灵在养殖水体环境中的动态变化。

氟乐灵在养殖水体环境中具有一定的残留效应，消解半衰期在35 d之内。氟乐灵的初始浓度、水温和光照时间是影响其在水体中消解的主要因素。水产养殖中氟乐灵的使用浓度以0.05 mg·L^-1为宜，使用后安排1050 ℃·d（由30 ℃×35 d得出）的休药期，既可达到杀虫除青苔的目的，又不会引起因其在水环境中的残留而产生水产品质量安全的风险。