2. 农业部农药检定所, 北京 100125
2. Institute for the Control of Agrochemicals, Ministry of Agriculture, Beijing 100125, China
我国是世界上草莓栽培面积最大、产量最多的国家,种植面积约为13万hm2,年产量约200万t,产值约300亿元[1]。目前,草莓种植在南方以大棚为主,而在北方则以温室栽培为主。设施栽培的环境条件与露地栽培有很大差别,相对封闭的生态环境容易造成病虫害(如白粉病和灰霉病)大量发生。目前,其防治仍以化学农药为主[2,3]。在我国农药登记公告中,醚菌酯用于防治草莓白粉病的推荐用量为有效成分67.5~195 g/hm2,每季用药最多3次,施药间隔期7~14 d,采收间隔期3~5 d;腐霉利用于防治草莓灰霉病的推荐用量为有效成分300~750 g/hm2。目前,这两种药剂的使用准则(good agricultural practices,GAP)和在作物中的最大残留限量(MRL)的制定依据均是通过露地条件下试验获得的。与露地环境相比,棚室内温度高、湿度大、通风性和透光性较差,农药在农作物中的残留消解有很大差异。沈根祥等[4]和汪志威等[5]发现,设施蔬菜上的农药残留大于露地蔬菜;施海萍等[6]发现,大棚中青菜上毒死蜱的降解速率明显慢于露地,但乐果在两种环境下差异不显著;孔祥义等[7]的试验表明,甜瓜果肉中,吡虫啉、三唑酮在大棚中的降解比在露地中的慢,但苯醚甲环唑却比露地降解快。张志恒等[8]报道,温室中百菌清施药后1~3 d在草莓上的残留量高达19~38 mg/kg,远高于百菌清在水果上的最大残留限量。Bojacá等[9]对哥伦比亚温室番茄上17种农药进行监测,超标率达27.6%。设施条件下农药合理使用准则的缺乏以及较低的施药水平,导致摄入含高浓度农药残留的食品的可能性加大,尤其是草莓属于鲜食农产品,加大了膳食暴露的风险。膳食暴露风险评估是食品危险度评估的重要组成部分,也是膳食安全性的衡量指标,已有风险评估模型及农产品风险评估原理、方法和应用的研究报道[10]。刘聪云等[11]进行了黄瓜中醚菌酯的膳食风险评估,表明其残留风险是可接受的;而张志恒[8]等报道保护地条件下,草莓上喷施百菌清对多种人群的风险不可接受。鉴于此,笔者选择生产中常用的两种杀菌剂醚菌酯和腐霉利,在北京地区进行了日光温室条件下的残留行为研究及对不同人群的膳食暴露和风险评估,旨在为制定温室条件下农药合理使用规范提供依据。 1 材料与方法 1.1 农药残留田间试验 1.1.1 试验地点及材料
试验于2012—2013年分别在北京市海淀区北京市农林科学院林业果树研究所试验农场(2012年3~4月)、房山区北京泰华芦村种植专业合作社(2013年4月)和延庆县福之源蔬菜种植基地(2013年5月)3地的日光温室进行,草莓品种分别为:章姬(海淀、房山)和甜查理(延庆)。
供试农药:50%醚菌酯(kresoxim-methyl)水分散粒剂(WG),青岛奥迪斯生物科技有限公司;50%腐霉利(procymidone)可湿性粉剂(WP),陕西上格之路生物科技有限公司。 1.1.2 残留消解动态试验
按推荐高剂量,即有效成分醚菌酯195 g/hm2(制剂用量390 g/hm2),腐霉利750 g/hm2(制剂用量1 500 g/hm2),分别于草莓果实长至成熟个体一半大小时全株喷雾,喷雾量为450 L/hm2,于施药后2 h及1、2、3、7、10、14 d,随机取样。 1.1.3 最终残留试验
设推荐高剂量及高剂量的1/2两个剂量:醚菌酯有效成分97.5 g/hm2(制剂用量195 g/hm2)和195 g/hm2(制剂用量390 g/hm2);腐霉利有效成分含量375 g/hm2(制剂用量750 g/hm2)和750 g/hm2(制剂用量1 500 g/hm2)。分别施药2次和3次,施药间隔期为7 d。从草莓第1次采收向前推算施药时期:施药2次的第1次施药时间为采收前8 d;施药3次的第1次施药时间为采收前15 d。分别于末次施药后1、2、3和5 d随机取样。
残留消解动态试验和最终残留试验,均采用随机取样。于试验小区内10个以上的采样点采集生长正常、无病害、已着药的草莓果实。每小区采集果实不少于1 kg。小区面积10 m2,3次重复。以不施药喷清水为空白对照。样品于采摘后1~2 h内,切碎,混匀后四分法取100 g两份,封入聚乙烯袋中,于-18 ℃冰箱中保存,备用。 1.2 样品中农药残留检测 1.2.1 试剂与仪器
醚菌酯和腐霉利标准品(纯度均99%),美国DIMA公司;PSA(乙二胺-N-丙基硅烷),40~60 μm,天津博纳艾吉尔科技有限公司;乙腈为色谱纯,氯化钠和无水硫酸镁均为分析纯。
岛津QP2010 GC-MS气相色谱-质谱联用仪;电子分析天平(感量0.1 mg,METTLER公司,0.01 g,上海越平科学仪器有限公司);QL-901涡旋仪(海门市其林贝尔仪器制造有限公司);KQ-500E超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);KL-512氮吹仪(北京康林科技有限责任公司)。 1.2.2 样品前处理
提取:分别称取15 g(精确到0.01 g ) 处理和空白对照试样于50 mL聚四氟乙烯离心管中,加入15 mL乙腈,涡旋1 min后,依次加入1.5 g氯化钠和6 g无水硫酸镁,涡旋振荡1 min,于4 000 r/min下离心5 min,待净化。
净化:取上述离心后的上清液1 mL于1.5 mL离心管中,依次加入50 mg PSA和150 mg无水硫酸镁,涡旋振荡30 s,于12 000 r/min下离心1 min,待测。 1.2.3 检测条件
色谱条件:DB-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)。进样口温度290 ℃,检测器温度250 ℃,柱温80 ℃保持0.5 min,以30 ℃/min升至250 ℃,再以10 ℃/min升至300 ℃保持10 min。载气为氦气,恒流模式,流速1.2 mL/min。进样量1 μL,不分流进样。分流时间为0.75 min。
质谱条件:电子轰击源70 eV,离子源温度230 ℃,GC-MS接口温度280 ℃。溶剂延迟8 min。质谱参数见表 1。
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表 1 两种农药的质谱参数 Table 1 Characteristic mass fragments used in the GC-MS instrumental method |
草莓中农药残留量(mg/kg)采用试验测定数据;目标人群平均体重(kg)采用文献[12]中发布的不同年龄及性别人群的体重;水果消费数据由文献[13]及北京地区居民膳食调查[14]计算而来(表 2)。
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表 2 不同人群的体重和水果摄入量 Table 2 Body weight of the subpopulation and dietary intake of fruit |
膳食暴露量主要用来评估计算可能接触的暴露途径及剂量水平,明确实际与预期暴露的剂量水平及可能受危害的敏感人群。通过食用被污染的食物是人群暴露的主要途径,本研究中仅以草莓为单一的农药残留暴露途径,以风险商(RQ)和风险概率(RP)分别进行慢性风险和急性风险评估,根据公式(1)~(3)计算。

式(1)中:EED(estimated exposure dose)为估计暴露量[mg/(kg bw·d)];RL(residue level)为试验中获得的草莓中农药残留量(mg/kg,本研究中采用试验测得最大残留量);FI(food intake)为人体每日每千克体重食物摄入量[mg/(kg bw·d)]。鉴于本研究的两种农药在我国多种果蔬作物生产中广泛应用,并本着风险最大化的原则,此处的食物摄入量采用水果摄入量(表 2);BW(body weight)为体重(kg,不同人群体重见表 2)。

式(2)中:RQ(risk quotient)为风险商。RQ≥1,风险不可接受;RQ<1,风险可接受。ADI(acceptable daily intake)为每日允许摄入量 [mg/(kg bw·d)],指依据所有已知事实,人体终生每日摄入某种化学品,对健康不引起可察觉有害作用的剂量。采用FAO/WHO农药残留联席会议(Joint Meeting of Pesticide Residues,JMPR)数据,醚菌酯和腐霉利的ADI分别为0.4和0.1 mg/(kg bw·d)[15,16]。

式(3)中:RP(risk probability)为风险概率。RP<100%,风险可接受;RP≥100%,风险不可接受。ARfD(acute reference dose)为急性参考剂量(mg/kg bw),是根据所有已知事实,人体在一餐或一日中摄入的某种化学品,对健康不引起可察觉有害作用的剂量。根据JMPR的评估报告,醚菌酯的ARfD不需要制定[15],腐霉利的ARfD为0.1 mg/(kg bw)[16]。
2 结果与分析 2.1 方法的精确度、精密度与检测限
在0.05和0.5 mg/kg添加水平下,醚菌酯的回收率在85.3%~104.5%之间,平均为97%和92%,相对标准偏差为6.8%~7.3%;腐霉利的回收率在77.6%~91.6%之间,平均为86%和83%,相对标准偏差4.3%~6.2%,满足残留检测的要求[19](表 3)。
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表 3 草莓中醚菌酯和腐霉利的添加回收率及相对标准偏差 Table 3 Recoveries and RSDs for two fungicides in strawberry fruit samples |
本研究所建立的检测方法,对醚菌酯和腐霉利的检测限均为 0.05 mg/kg,均低于各国规定的其最大残留限量标准(表 4)。
2.2 醚菌酯和腐霉利在草莓中的残留消解动态醚菌酯在草莓中的原始沉积量为1.0 mg/kg,消解动态符合一级动力学方程:c=0.804 7e-0.114t,决定系数R2=0.935 6,半衰期t1/2=6.1 d;腐霉利在草莓中的原始沉积量为3.9 mg/kg,消解符合一级动力学方程:c=3.283 9e-0.098t,决定系数R2=0.927 9,半衰期为t1/2=7.1 d(图 1)。
![]() | 图 1 醚菌酯和腐霉利在草莓中的残留消解动态Fig. 1 Residue dynamics of kresoxim-methyl and procymidone in strawberry |
由表 5可知:在北京两年三地温室草莓果实中醚菌酯和腐霉利的最大残留量分别为1.5和5.8 mg/kg,均低于我国规定的这两种药剂在草莓中最大残留限量(醚菌酯2 mg/kg,腐霉利10 mg/kg),与前人研究结果一致[21,22,23,24]。相同施药剂量下,不同施药次数的最终残留量差异不大。但相同施药次数下,高剂量处理的最终残留量高于低剂量处理。表明两种药剂在草莓果实中的残留量与药剂用量呈正相关,与用药次数相关性不大。
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表 5 醚菌酯和腐霉利在草莓中的最终残留量 Table 5 Final residue of kresoxim-methyl and procymidone in strawberry fruits |
本研究选择8类人群,分别代表幼儿(2~6岁)、少年儿童(7~14岁)、青壮年(18~30岁)和老年人(60~70岁)进行健康风险评估。结果(表 6和表 7)表明:药剂处理后1~5 d,草莓中醚菌酯和腐霉利残留对8类人群的风险商(RQ)均远小于1,慢性风险可接受;腐霉利残留对8类人群的风险概率(RP)为2.4%~19.1%,均远小于100%,急性风险亦可接受。这与JMPR的评估结果一致[25,26]。
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表 6 草莓果期施用醚菌酯的膳食暴露量和风险商 Table 6 Dietary exposure and risk quotient of kresoxim-methyl in strawberry fruit |
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表 7 草莓果期施用腐霉利的膳食暴露量、风险商和风险概率 Table 7 Dietary exposure,risk quotient and risk probability of procymidone in strawberry fruit |
本研究参考露地GAP,为了更好地与生产实际相结合,选用醚菌酯和腐霉利推荐用量的最大剂量及其一半剂量作为施药剂量,施药间隔选推荐的最短时间7 d,并根据草莓成熟期采收特点,设末次施药后第1、2、3和5天为采收间隔期。在病原菌对药剂尚无抗性的地区,采用推荐低剂量,既可有效防治病害,也能降低农药残留。所得数据可为温室用药提供依据。 3.2 醚菌酯和腐霉利的急性膳食风险
对于鲜食农产品(如草莓)进行农药残留急性膳食风险评估越来越受到关注。急性膳食风险通常用农药的膳食暴露量占急性参考剂量(ARfD)的百分数来描述[17]。根据JMPR的评估,醚菌酯属于不需要制定ARfD的农药[15];2007年制定的腐霉利的ARfD为0.1 mg/kg bw[16]。本研究中不同人群对草莓中腐霉利的最大暴露量在0.002~0.019 mg/kg bw之间,仅占ARfD的2%~19%,风险可接受。醚菌酯和腐霉利已在我国多种农作物上登记,醚菌酯分别在大田作物、蔬菜、水果、中药材、茶叶等25种作物上登记,腐霉利在蔬菜、水果等9种作物上登记。本研究仅以草莓为惟一的暴露途径与来源,暴露途径与介质相对单一。虽然在进行评估时已经将草莓作为各类人群水果的惟一来源而使风险最大化,但人群膳食结构多样且复杂,人们可能多途径和多介质的接触或暴露于此两种农药中,所以实际情况要复杂得多。醚菌酯和腐霉利在我国农业生产上的大面积使用,使得此两种农药残留广泛存在于不同农产品中,总膳食的暴露机率大大增加,接触到的风险远大于预估水平。另一方面,本研究采用试验中获得的最大残留量进行摄入风险评估,远远高于残留平均值,又使风险处于被放大的水平。
4 结论
草莓中农药的最终残留量与农药使用剂量成正相关;在推荐的GAP规程下,醚菌酯和腐霉利在温室中用于防治草莓病害,其最终残留量均低于我国制定的最大残留限量标准。因此,不需要专门针对设施种植的草莓制定最大残留限量标准。但这只是两年在北京一地三点的试验结论,尚待更多地点的试验结果证实。风险评估结果表明,在草莓上使用醚菌酯和腐霉利,对8类不同人群膳食暴露的风险均可以接受。
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