2018, Vol. 20
噻唑磷(图式1)是1992年由日本石原产业株式会研发的有机磷杀虫剂，具有触杀和内吸传导作用，对植物寄生线虫具有广谱的杀虫活性，对螨类、蓟马和土壤害虫也有活性，施用方式主要为撒施于土壤表面，在作物生长期使用1次[1]。噻唑磷在中国登记作物有番茄、甘蔗和西瓜，主要剂型为颗粒剂[2]。国际食品法典委员会尚未制定噻唑磷在甘蔗上的最大残留限量 (MRL) 值，欧盟制定其在甘蔗上的MRL值为0.02 mg/kg[3]，中国规定其在甘蔗上的MRL值为0.05 mg/kg[4]。
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图式1 噻唑磷结构式 Scheme1 Structural formula of fasthiazate |
甘蔗广泛种植于热带及亚热带地区，中国主要种植地分布在广西、云南、广东和贵州等省 (区)[5]。甘蔗上主要害虫为蚜虫、蓟马及寄生性线虫，严重影响甘蔗产量及品质[6]。噻唑磷能有效防治甘蔗根结线虫。目前，关于其在农作物上的残留动态报道较少：张玉婷等研究认为，噻唑磷在西瓜中无明显消解规律，土壤中半衰期为8.9～9.3 d[7]；Wu等的研究发现，噻唑磷在黄瓜土壤中的半衰期为4.08～4.33 d[8]。关于噻唑磷残留的分析方法主要有液相色谱法[9-10]和高效液相色谱-串联质谱法[11]等。目前尚未见有关甘蔗上噻唑磷的分析方法及残留特性的研究报道。甘蔗不仅作为制糖的原料，其生产过程中产生的蔗渣也是畜牧业的主要饲料来源[12]，因此，开展甘蔗上杀虫剂噻唑磷的田间试验并评价其摄入风险十分必要。鉴于此，笔者建立了检测甘蔗和土壤中噻唑磷残留的分析方法，并采用该方法对10%噻唑磷颗粒剂在田间的消解动态及最终残留进行了研究，同时对其残留量进行了膳食暴露和风险评估，旨在为噻唑磷在甘蔗上的合理使用提供数据支持。
1 材料与方法 1.1 药剂和主要仪器噻唑磷 (fosthiazate) 标准品 (纯度96.0 %)，购自德国Dr. Ehrenstorfer GmbH；10%噻唑磷颗粒剂，购自河北三农农用化工有限公司。乙腈、乙酸乙酯购自上海凌峰化学试剂有限公司；氯化钠、无水硫酸钠、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠 (均为分析纯)，购自国药集团化学试剂有限公司；氨基固相萃取小柱 (NH2-SPE，500 mg/6 mL)，购自美国安捷伦公司。
岛津气相色谱仪2010plus (日本岛津公司)；水浴恒温振荡器 (江苏金坛市佳美仪器有限公司)；组织捣碎机 (上海标本模型厂)；ULTRA-TURRAX T25型匀浆机 (德国IKA®-Werke GmbH & CO. KG生产)。
1.2 田间试验试验于2011—2012年分别在广东省惠州市和广西壮族自治区南宁市进行。供试甘蔗品种为‘糖蔗’ (广东) 和‘台糖159’ (广西)。供试农药为10%噻唑磷颗粒剂，于甘蔗生长初期进行沟施。按照《农作物中农药残留试验准则》[13]和《农药登记残留田间试验标准操作规程》[14]，分别设空白对照区、高剂量处理区、低剂量处理区和消解动态试验区。
1.2.1 消解动态试验按1次施药多次取样方法进行。施药剂量为噻唑磷有效成分4 500 g/hm2 (推荐剂量的1.5倍)，用水量为600 L/hm2。3次重复，每小区面积50 m2。分别于施药后2 h及1、3、7、14、21、28、35、42、49 d采集甘蔗样品；分别于施药后2 h及1、3、7、14、21、28、35、42、60、90 d采集土壤样品。
1.2.2 最终残留试验共设3个处理小区，以不施药土壤为对照，每个处理重复3次，每小区面积50 m2，施药剂量为低剂量 (推荐剂量，有效成分3 000 g/hm2)、高剂量 (推荐剂量的1.5倍，有效成分4 500 g/hm2)，分别施药1次。于收获期采集甘蔗和土壤样品。
1.2.3 采样甘蔗：随机在试验小区内多点采集8～12株甘蔗 (取从地上基部至肥厚带植株部分)，分别在地上基部至肥厚带植株部分的上、中和下部位切取1节，切成小块，混匀，四分法留样1 kg，于–20 ℃保存，备用。
土壤：随机在各处理小区多点取0～15 cm表层土壤，混匀，过1 mm孔径筛，备用。
1.3 样品前处理提取：称取甘蔗或土壤样品各10.0 g (折风干土)，置入80 mL离心管中，依次加入10 mL 2 mol/L磷酸盐缓冲液和40 mL乙腈，高速匀浆提取1 min，振荡30 min；加入7 g氯化钠，继续匀浆提取1 min，于3 500 r/min下离心10 min；取20 mL上清液 (相当于5 g样品量)，减压浓缩至少许，用氮气吹至近干，加入2 mL V (乙腈) : V (乙酸乙酯)= 3 : 1溶液，待净化。
净化：在氨基固相萃取小柱中加入2 cm高无水硫酸钠，用4 mL V (乙腈):V (乙酸乙酯)= 3 : 1溶液预淋洗，加入待净化液，用3 mL上述预淋洗溶液洗涤样品瓶并转移至柱中，再用25 mL该溶液洗脱。收集洗脱液，在60 ℃水浴中用氮气吹至近干，用乙酸乙酯定容至2 mL，待气相色谱测定。
1.4 检测条件岛津气相色谱仪2010plus，配磷滤光片的火焰光度检测器 (Flame Photometric Detector，FPD-P)；HP-1701色谱柱 (30 m × 0.53 mm，石英交联毛细管柱)；柱温以60～240 ℃程序升温，进样口温度260 ℃，检测器温度280 ℃；载气为氮气，流量20 mL/min；燃烧气为氢气40 mL/min，空气60 mL/min。噻唑磷相对保留时间为10.6 min。
1.5 膳食摄入风险评估 1.5.1 急性膳食摄入风险评估按公式 (1) 和 (2) 计算噻唑磷的急性膳食摄入风险[15]。
| ${\rm{IESTI }} = {\rm{LP }}{\rm{ }} \times {\rm{HR }}{\rm{ }} \times {\rm{v/bw }}$ | (1) |
| ${%}{\rm{ARfD }} = {\rm{IESTI/ARfD}} \times 100$ | (2) |
公式 (1) 和 (2) 中，IESTI：国家估计短期摄入量 (mg/kg)；HR：最高残留量 (mg/kg)；LP：大份餐 (kg)，即某类食品1 d最大的消费量，一般以日消费量的97.5百分位点值为准；bw：人群体重 (kg)；v：变异因子，表示同批次产品中不同个体或相同个体不同部位的残留差异，定义为97.5百分位点残留量与平均残留量的商，由于甘蔗单果重 > 250 g，v取5 [16]；ARfD：急性参考剂量 (mg/kg bw)，采用FAO/WHO农药残留联席会议 (JMPR) 评估报告数据，其中噻唑磷的ARfD为0.000 4 mg/kg bw；%ARfD：农药的急性膳食摄入风险。
当%ARfD < 100%时，表示风险是可以接受的；当%ARfD > 100%时，表示风险水平超出可接受的范围。%ARfD越小，急性风险越低 [15]。
1.5.2 慢性膳食摄入风险评估按公式 (3) 和 (4) 计算噻唑膦的膳食摄入风险概率[17]。
| ${\rm{NEDI }} = {\rm{ }} \bigg(\sum \left ( {{\rm{ STMRi}} \times {\rm{ Fi}}} \right)\bigg )/{\rm{bw}}$ | (3) |
| ${\rm{RQ }} = {\rm{NEDI/ADI }}$ | (4) |
公式 (3) 和 (4) 中，NEDI：农药的国家估计每日摄入量 (mg/kg bw)；STMRi：农药在某一食品中的规范残留试验中值 (mg/kg)；Fi：一般人群对某一食物摄入量 (kg)；bw：人群体重 (kg)；ADI：日允许摄入量 (mg/kg bw)，采用FAO/WHO农药残留联席会议 (JMPR) 评估报告数据，其中噻唑膦的ADI值为0.004 mg/kg bw；RQ：农药的风险商。
RQ是评估化学组分对人类健康产生有害影响的潜在风险性。当RQ < 100%时，表示风险是可以接受的，数值越小，风险越小；当RQ > 100%时，表示存在对人类的负面影响，数值越大，风险越大 [17]。
2 结果与讨论 2.1 方法的线性范围、准确度、精密度及检出限用乙酸乙酯配制质量浓度为1 000 mg/L的噻唑磷标准储备液，再用乙酸乙酯稀释成质量浓度分别为0.01、0.05、0.1、0.5和1.0 mg/kg的系列标准溶液，按1.4节条件测定，以峰面积对其质量浓度作线性回归曲线，得到线性方程为y = 2 × 107x – 1 × 10 7，相关系数为0.996 7。
3个水平 (0.01、0.1和1 mg/L) 的添加回收试验结果 (表1) 表明：噻唑磷在甘蔗和土壤中的平均回收率分别为83%～84%和84%～86%，相对标准偏差分别为2.6%～3.4%和4.1%~6.7%。检出限和定量限均为0.01 mg/kg，符合残留分析检测要求[13]。
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表 1 噻唑磷在甘蔗和土壤中的添加回收率、相对标准偏差、检出限和定量限 (n = 5) Table 1 The average recoveries, RSD, LOD and LOQ of fosthiazate in sugar cane and soil (n = 5) |
2.2 噻唑磷在甘蔗和土壤中的消解动态 2.2.1 噻唑磷在甘蔗中的消解动态
10%噻唑磷颗粒剂在甘蔗上的施药方式为在甘蔗生长初期进行沟施，这点不同于常规剂型 (如乳油、可湿性粉剂等) 的茎叶喷雾。常规剂型呈现的规律是初始浓度最大，随着时间延长及作物生长稀释作用其残留量逐渐降低；噻唑磷颗粒剂的特点是逐渐释放出有效成分，再通过甘蔗根部吸收，其残留量呈现出先由小变大的过程，伴随甘蔗生长及农药本身的降解，其残留量又出现变小的趋势。因此，噻唑磷颗粒剂在甘蔗中的消解不符合一级反应动力学方程，无明显的消解规律。广东试验点施药后21 d噻唑磷的残留量达到最大值，为0.027 mg/kg；广西试验点施药后14 d达到最大值，为0.027 mg/kg。2个试验点均低于检测出限，且施药后42 d甘蔗中均未检出噻唑磷 (图1)。
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图 1 噻唑磷在甘蔗上的残留归趋 Fig. 1 The fate of fosthiazate in sugar cane |
2.2.2 噻唑磷在土壤中的消解动态
噻唑磷在土壤中的消解动态符合一级反应动力学方程，原始沉积量广东为2.3～2.8 mg/kg，半衰期为8.6～8.7 d，施药后28 d，消解率均达到92 %以上；广西为2.7～3.1 mg/kg，半衰期8.6~9.6 d，施药后28 d，消解率达93 %以上 (表2)。从结果中可以看出，2地的原始沉积量略有差异，广西略高于广东，可能与施药当天及前后的气温、湿度及风速等因素有关。噻唑磷在广东和广西2地的半衰期接近，消解程度相似，与其在西瓜土壤中的半衰期接近[7] (8.2～9.3 d)，比其在黄瓜土壤中的半衰期[8] (4.1～4.3 d) 短，说明噻唑磷在土壤中的消解与土壤类型 (土壤pH、有机质含量等)、土壤温湿度及光照等因素有关。
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表 2 噻唑磷在土壤中的消解参数 Table 2 Statistical parameters for fosthiazate dissipation in the soil |
2.3 噻唑磷在甘蔗和土壤中的最终残留量
最终残留量测定结果显示：按低剂量 (有效成分3 000 g/hm2) 和高剂量 (有效成分4 500 g/hm2) 分别施药1次，至收获期甘蔗中噻唑磷的残留量均小于0.01 mg/kg，且均低于中国规定噻唑磷在甘蔗上的MRL值 (0.05 mg/kg)[4]；噻唑磷在土壤中的残留量亦均小于0.01 mg/kg。
2.4 噻唑磷在甘蔗中的风险评估结果 2.4.1 急性膳食摄入风险评估噻唑磷在甘蔗上施用后，其最高残留量 (HR) 为0.027 mg/kg，大份餐 (LP) 按照0.4 kg/d计算，得出噻唑磷的急性膳食摄入风险 (%ARfD) 为225%，高于100%，说明10 %噻唑磷颗粒剂按照推荐剂量在甘蔗上施用，其在甘蔗中的残留量对消费者的急性膳食摄入风险极高。该结果仅是对噻唑磷在甘蔗上急性膳食摄入风险的初级评价，还需进一步结合噻唑磷在人体内的代谢行为等数据进行综合评估。
2.4.2 慢性膳食摄入风险评估噻唑磷在甘蔗上施用后对人类存在的潜在慢性膳食摄入风险通过RQ值进行评估。中国居民的饮食结构、相关各国和组织的MRLs值等信息见表3。MRLs值的选择标准为：优先采用中国[4]，然后是CAC[18]、美国[19]、澳大利亚[20]、韩国[21]和欧盟[3]，最后是日本[22]，并且数值的选用遵循风险最大化的原则，其中CAC和澳大利亚均未制定噻唑磷的MRL值。
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表 3 各国及组织规定的噻唑膦在不同作物中的最大残留限量值 Table 3 The MRLs of fosthiazate registered by different countries and organizations |
噻唑磷的慢性膳食摄入风险评估结果见表4。从中可看出，噻唑磷的风险概率为每人每日摄入总量的57%，低于100%，说明采用10 %噻唑磷颗粒剂按照推荐剂量在甘蔗上施用，其在甘蔗中的残留量对消费者的慢性膳食摄入风险极低。因此，按照推荐剂量施用此农药对人体健康是安全的。
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表 4 噻唑磷的慢性膳食摄入风险评估结果 Table 4 The chronic dietary intake risk probability of fosthiazate |
甘蔗渣用作饲料的主要处理方法有物理 (高温高压蒸煮)、化学 (酸化和碱化)、微贮 (微生物发酵) 以及混合处理等[5]，噻唑磷属于易降解农药，尤其在含水介质中会发生分解[23]，甘蔗渣经过酸/碱、高温处理以及长期贮藏发酵等过程后，噻唑磷将发生水解、酸解和氧化等一系列代谢过程；同时，噻唑磷在动物体内有90%以上可通过噻唑啉酮开环等途径代谢[24]，导致其残留水平显著降低甚至完全降解，因此，噻唑磷作为饲料使用对畜产品等的风险可忽略。
3 结论样品采用乙腈提取，氨基固相萃取小柱净化，GC-FPD检测，建立了甘蔗中噻唑磷残留量的检测方法，并采用该方法研究了10%噻唑磷颗粒剂在甘蔗和土壤中的残留及消解动态。发现噻唑磷颗粒剂在甘蔗上的消解规律呈现浓度由小变大再变小的过程，体现了颗粒剂的降解特点；噻唑磷在土壤中的半衰期为8.57～9.59 d，属易降解农药；噻唑磷在甘蔗中的最终残留量低于中国规定的最大残留限量值(0.05 mg/kg)。膳食风险评估结果表明，10%噻唑磷颗粒剂按推荐剂量在甘蔗上使用后的急性膳食摄入风险性较大，而慢性膳食摄入风险对消费者是安全的。
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