2. 上海市农业科学院 农产品质量标准与检测技术研究所, 上海 201403
2. Institute of Agro-Food Standards and Testing Technologies, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403, China
中国是世界上草莓属植物种类分布最多的国家,同时也是草莓栽培面积最大、产量最高的国家,草莓种植面积达13.3万公顷左右,年产量约200万吨,产值约300亿元[1]。由于中国草莓主要以鲜食为主,设施栽培比例较大,杀虫、杀菌剂使用较多[2],因此,草莓中农药残留超标的新闻时有报道[3, 4]。
中国目前已获准在草莓上登记使用的农药品种仅有克菌丹(captan)、粉唑醇(flutriafol)、四氟醚唑(tetraconazole)、醚菌酯(kresoxim-methyl)、啶酰菌胺(boscalid)及吡唑醚菌酯·啶酰菌胺(pyraclostrobin·boscalid)等几种以防治白粉病和灰霉病为主的杀菌剂,溴甲烷(methyl bromide)压缩气体和棉隆(dazomet)两种杀线虫剂,以及杀螨剂藜芦碱和杀蚜虫剂苦参碱[5]。由于可选择的农药品种少,加上农民规范用药的意识差,导致草莓上安全合理用药程度较低。此外,中国草莓设施栽培采果期长达5个月,几乎每天采收,因而给草莓的食用安全性带来了极大的风险。
吡虫啉属于烟碱类杀虫剂,具有广谱、高效、低毒的特点,已在中国小麦、水稻、蔬菜及枸杞等10多种作物上登记使用[6],在草莓上虽未登记,但实际生产中已有用于草莓上防治蚜虫。氟硅唑属于三唑类杀菌剂,主要用于防治谷类、苹果、葡萄及黄瓜等作物的黑星病、白粉病和炭疽病等[7],在草莓上虽然也未登记,但实际生产中已有用于防治草莓白粉病。在上海市农委科技攻关项目支持下,笔者选择上海市草莓生产中已有使用的吡虫啉和氟硅唑2种农药进行了残留试验,并就其在草莓中的膳食暴露风险进行了评估,旨在为制定这2种农药在草莓上的安全合理使用间隔期及残留限量(MRL)标准提供基础数据。
1 材料与方法 1.1 主要仪器和药剂1290超高效液相色谱仪及G6460三重四级杆质谱仪(美国Agilent公司);Milli-Q超纯水仪(美国Millipore公司);T18 ULTRA-TURRAX高速匀浆机(德国IKA集团);MP1000B百分之一天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司)等。
NH2固相萃取柱500 mg/6 mL(天津博纳艾杰尔有限公司);乙腈和甲醇为色谱纯,二氯甲烷和氯化钠为分析纯。
99.5%吡虫啉(imidacloprid)标准品及99.1%氟硅唑(flusilazole)标准品(购自上海市农药研究所有限公司);10%吡虫啉可湿性粉剂(imidacloprid 10% WP,上海绿泽生物科技有限公司);400 g/L氟硅唑乳油[flusilazole 400 g/L EC,兴农药业(中国)有限公司]。
1.2 田间试验供试药剂为10%吡虫啉WP和400 g/L氟硅唑EC。依据本单位生测部门前期药效试验结果拟推荐的施药剂量和施药次数,按照农药残留试验准则[8]开展田间试验。试验小区面积15 m2,每处理3个重复。小区间设保护带,另设不施药空白对照区,用水量为750 kg/hm2。
1.2.1 消解动态试验10%吡虫啉WP施药剂量为有效成分56.25 g/hm2、400 g/L氟硅唑EC施药剂量为有效成分67.5 g/hm2,兑水后,于草莓果实为成熟个体一半大小时开始向植株和果实喷雾施药(BBCH编号76-81),各施1次。分别于施药后2 h及1、3、5、7、10、20 d,在小区内按对角线法选取10个以上的采样点,采集生长正常、无病害、成熟的草莓果实,每小区每次采样40~60个(不少于500 g)。捣成匀浆,取150 g样品两份,于-18 ℃以下贮存,待测。试验期间室外平均气温9~15 ℃,大棚内白天最高气温25 ℃。
1.2.2 最终残留试验10%吡虫啉WP施药剂量为有效成分37.5和56.25 g/hm2、400 g/L氟硅唑EC施药剂量为有效成分45和67.5 g/hm2,于草莓座果期(BBCH编号73-75)开始施药,分别施2次和3次,施药间隔期为7 d。分别于末次施药后3、5、7、10 d在小区内10个以上的采样点采集草莓样本(不少于1 kg)。样品预处理及贮存同1.2.1节。
1.3 样品检测 1.3.1 提取准确称取20 g(精确至0.1 g)预处理好的样品至250 mL三角瓶中,加40 mL乙腈,高速匀浆1 min;收集滤液至装有5~7 g氯化钠的200 mL具塞量筒中,剧烈振荡1 min,室温下静置1 h;取上清液10 mL,于40 ℃水浴条件下氮气吹至近干,残渣用2 mL V(二氯甲烷): V(甲醇)=95:5的混合溶剂溶解,待净化。
1.3.2 净化NH2柱先用5 mLV(二氯甲烷): V(甲醇)=95:5的混合溶剂活化,将样品提取液转移至固相萃取柱中,并用该混合溶剂洗涤样品瓶(4 mL×2),将洗涤液全部转入固相萃取柱中;收集全部洗脱液,在40 ℃水浴条件下氮气吹至近干;用5 mL乙腈复溶,过0.22 μm有机相滤膜,待检测。
1.3.3 检测条件 1.3.3.1 色谱条件Agilent Proshell120 EC-C18不锈钢色谱柱(3 mm×100 mm,2.7 μm);流动相A为0.1%甲酸水溶液,流动相B为乙腈;柱温30 ℃;进样量2 μL;流速0.4 mL/min。梯度洗脱程序见表 1。
![]() | 表 1 流动相梯度洗脱条件 Table 1 Gradient elution conditions of mobile phase |
ESI源正离子模式电离;多反应监测(MRM);鞘气温度350 ℃;鞘气流量12 L/min;雾化气压力0.28 MPa;毛细管电压3 000 V(ESI+);干燥气温度300 ℃;干燥气流量7 L/min。吡虫啉定性离子对(m/z):256.1/209及256.1/175,定量离子对(m/z):256.1/209,碎裂电压80 V,碰撞能量10/10 V;氟硅唑定性离子对(m/z):316.1/247及316.1/165,定量离子对(m/z):316.1/247,碎裂电压120 V,碰撞能量15/20 V。
1.3.4 方法的灵敏度及准确度采用外标法,以保留时间定性,峰面积定量。向空白草莓中分别添加0.01、0.1和1.0 mg/kg 3个水平的吡虫啉和氟硅唑标准工作溶液,每个水平5次重复,测定添加回收率。
1.4 基于规范残留试验数据的膳食暴露风险评估 1.4.1 慢性膳食暴露风险长期慢性膳食暴露量以联合国环境规划署/粮农组织/世界卫生组织(UNEP/FAO/WHO)食品污染和监控程序(GEMS/FOOD)的居民膳食调查数据为基础,参照文献[9, 10, 11]中公式计算慢性风险熵(CRQ)值。CRQ ≤ 100%表示风险可以接受,数据越小,风险越小;CRQ > 100%表示风险不可接受,数据越大,风险越大。
1.4.2 急性膳食暴露风险参照文献[9, 10, 11]中公式计算国家估计短期摄入量(NESTIi)及急性风险商(ARQi)值。ARQi ≤ 100%表示其急性暴露风险可以接受,ARQi值越小,风险越小;ARQi > 100%表示存在不可接受的急性暴露风险,ARQi值越大,风险越大。
1.5 所推荐的MRL值对消费者的保护水平 1.5.1 针对慢性暴露风险的消费者保护水平推荐的MRL值对消费者长期慢性膳食暴露风险的保护水平(CPLc)用农药的ADI值与理论最大每日摄入量的商值[9, 10, 11]表示:CPLc ≥ 1表示推荐的MRL标准对消费者在慢性暴露风险方面的保护达到了可接受的水平,CPLc值越大,保护水平越高;CPLc < 1表示该MRL标准对消费者在慢性暴露风险方面的保护未达到可接受的水平,CPLc值越小,保护水平越低。
1.5.2 针对急性暴露风险的消费者保护水平推荐的MRL值对消费者短期急性暴露风险的保护水平(CPLa)用农药的急性参考剂量ARfD值与理论最大短期摄入量的商值[9, 10, 11]表示:CPLa ≥ 1表示推荐的MRL标准对消费者在急性暴露风险方面的保护达到了可接受的水平,CPLa值越大,保护水平越高;CPLa < 1表示该MRL标准对消费者在急性暴露风险方面的保护未达到可接受的水平,CPLa值越小,保护水平越低。
2 结果与分析 2.1 方法的灵敏度及准确度回收率测定结果见表 2,表明所用残留检测方法完全符合农药残留检测要求。
![]() | 表 2 吡虫啉和氟硅唑在草莓中的添加回收率和相对标准偏差 (n = 5) Table 2 The spiked recoveries and relative standard deviation of imidacloprid and flusilazole in strawberry (n = 5) |
10%吡虫啉可湿性粉剂按有效成分56.25 g/hm2的剂量施药1次,施药5 d后吡虫啉在草莓上的消解率达50%左右,10 d时消解80%左右,20 d时消解90%以上。其消解动态符合一级动力学模型,两年的消解动态方程分别为c2014=0.114e-0.11t(r=0.967)和c2015=0.110e-0.11t(r=0.983),两年的半衰期均为6.3 d。
2.2.2 氟硅唑的消解动态400 g/L氟硅唑乳油按有效成分67.5 g/hm2剂量施药1次,施药10 d后氟硅唑在草莓上的消解率为50%左右,20 d时消解80%左右。其消解动态符合一级动力学模型,两年的消解动态方程分别为c2014=0.305e-0.07t(r=0.991)和c2015=0.197e-0.06t(r=0.975),2014年的半衰期(t1/2)=9.9 d,2015年的t1/2=11.5 d。
2.3 最终残留 2.3.1 吡虫啉的最终残留量结果见表 3。10%吡虫啉可湿性粉剂按有效成分37.5和56.25 g/hm2剂量分别施药2次和3次,每次间隔7 d,距最后一次施药3、5、7和10 d分别采样测定,草莓中吡虫啉的残留量在0.022~0.16 mg/kg之间。
![]() | 表 3 吡虫啉和氟硅唑在草莓中的最终残留量 Table 3 Final residues of imidacloprid and flusilazole in strawberry |
结果见表 3。400 g/L氟硅唑乳油按有效成分45和67.5 g/hm2剂量分别施药2次和3次,每次间隔7 d,距最后一次施药3、5、7和10 d分别采样测定,草莓中氟硅唑的残留量在0.079~0.298 mg/kg之间。
2.4 急性膳食暴露风险根据农药残留联席会议(JMPR)相关规定[12],吡虫啉的ARfD值为0.4 mg/kg bw,氟硅唑的ARfD值为0.02 mg/kg bw。根据中国居民营养与健康状况调查报告之十中不同人群的体重和膳食调查统计数据[13, 14](见表 4),结合本研究残留试验所得草莓中吡虫啉及氟硅唑的残留量最高值(见表 3),计算得到吡虫啉和氟硅唑药后3~10 d对各类人群的急性风险商(ARQ)值分别为其各自ARfD值的0.18%~1.01%和10.0%~37.7%(见表 5)。该结果表明,在规范施用吡虫啉或氟硅唑后第3天起,食用草莓均不会引起消费者的急性膳食暴露风险。
![]() | 表 4 不同消费者群体的平均体重和水果膳食量 Table 4 Average weight of different consumers and dietary intake of fruits |
![]() | 表 5 急性膳食暴露量及其风险 Table 5 Acute dietary intake and its risk quotient of pesticides in strawberry |
JMPR规定吡虫啉的ADI值为0.06(mg/kg bw)/d,氟硅唑的ADI值为0.007(mg/kg bw)/d[15]。根据表 4中的膳食及体重调查数据,结合本研究规范试验获得的残留量中间值(见表 3),根据各类食物的平均膳食量以及吡虫啉和氟硅唑在不同食物中的残留限量值(见表 6),计算得到摄入草莓等水果中的吡虫啉和氟硅唑对其全膳食暴露风险的贡献率分别为0.3%~0.4%和2.1%~3.2%;而吡虫啉和氟硅唑药后3~10 d对各类人群的慢性风险商(CRQ)值分别为其各自ADI值的18.6%~85.3%和68.3%~316.4%(表 7)。该结果显示,草莓生产中规范使用吡虫啉不会对各类人群造成慢性膳食暴露风险,但使用氟硅唑对2~4岁幼童的安全风险超出了可接受水平,不过草莓中的氟硅唑残留并不是其主要暴露风险源。
![]() | 表 6 不同食物的日平均膳食量及其中吡虫啉和氟硅唑的残留限量值 Table 6 Average daily dietary intake and MRLs of imidacloprid and flusilazole in different foods |
![]() | 表 7 慢性膳食暴露量及风险商值 Table 7 Dietary intake and its risk quotient of imidacloprid in strawberry |
中国目前暂未制定吡虫啉和氟硅唑在草莓上的MRL值。国际食品法典委员会(CAC)、欧盟、美国及日本制定的草莓中吡虫啉的MRL值均为0.5 mg/kg[16, 17];欧盟制定了草莓中氟硅唑的MRL值(实为其检测限)为0.01 mg/kg[17]。根据吡虫啉2~3次施药后第3天的残留量最高值为0.16 mg/kg,推荐中国可将吡虫啉在草莓中的MRL值暂定为0.5 mg/kg;根据氟硅唑2~3次施药后第5天的残留量最高值为0.29 mg/kg,推荐中国可将草莓中氟硅唑的MRL值暂定为0.5 mg/kg。采用所推荐的MRL值,计算得到吡虫啉及氟硅唑对消费者慢性膳食暴露风险的保护水平(CPLc)分别为18~109倍和2~13倍、急性膳食暴露风险的保护水平(CPLa)分别为121~725倍和6~36倍(见表 8)。结果表明,所推荐的吡虫啉在草莓中的MRL值对消费者保护水较高,而推荐的氟硅唑的MRL值对消费者保护水平稍低,但风险也达到了可接受的水平。
![]() | 表 8 所推荐吡虫啉和氟硅唑最大残留限量值对消费者的保护水平 Table 8 Protection level of recommended imidacloprid and flusilazole MRLs in strawberry to consumer risk |
吡虫啉和氟硅唑目前尚未在中国草莓上登记使用。本研究中田间残留试验施药浓度以上海草莓种植户实际生产中使用的浓度为基础,并参考已报道的相关残留及药效试验报告中的浓度[18, 19],设定的施药浓度原则上能满足生产上病虫害防治的需要。
消解动态结果表明:吡虫啉可湿性粉剂在大棚草莓上两年的消解半衰期均为6.3 d,药后20 d可消解90%以上,这与肖艺等[18]报道不同设施条件下吡虫啉在草莓上20 d后消解92%以上、半衰期4~6 d的结果一致;国内外暂无氟硅唑在草莓上残留状况的研究报道,陈莉等[20]曾报道氟硅唑乳油在葡萄上的半衰期为5.8~7.0 d,本研究得到氟硅唑乳油在草莓上两年的半衰期分别为9.9和11.5 d,表明氟硅唑在草莓和葡萄两种浆果上的消解速率基本一致。
10%吡虫啉可湿性粉剂按有效成分37.5和56.25 g/hm2剂量分别施药2次和3次,每次间隔7 d,药后3、5、7、10 d时草莓中吡虫啉的残留量在0.022~0.16 mg/kg之间,均未超出CAC、欧盟、美国及日本规定的吡虫啉在草莓上的MRL值0.5 mg/kg[16, 17]。距最后一次施药后3、5、7、10 d采摘的草莓果实对各类人群的急性及慢性风险商值均小于100%,处于可接受的安全水平。建议吡虫啉可湿性粉剂用于草莓上防治蚜虫时,最高施药剂量为有效成分37.5 g/hm2,每季最多施药2次,安全间隔期3 d;吡虫啉在草莓上的MRL值可暂定为0.5 mg/kg。
400 g/L氟硅唑乳油按有效成分45和67.5 g/hm2剂量分别施药2次和3次,每次间隔7 d,药后3、5、7、10 d时草莓中氟硅唑的残留量为0.079~0.298 mg/kg。距最后一次施药后3、5、7、10 d采摘的草莓果实对各类人群的急性风险商值均小于100%,处于可接受的安全水平,但对11岁以下儿童的慢性风险商值大于100%,风险超出了可接受的水平。除欧盟将氟硅唑在草莓上的检测限0.01 mg/kg定为其MRL值外,其他国家和组织均未制定氟硅唑在草莓上的MRL值。根据中国生产实际需要、本研究风险评估结果及氟硅唑的毒理学数据[15],建议氟硅唑乳油用于草莓上防治白粉病时,最高施药剂量可为有效成分45 g/hm2,每季最多施药2次,安全间隔期5 d;氟硅唑在草莓上的MRL值可暂定为0.5 mg/kg。
所推荐的吡虫啉及氟硅唑MRL标准对消费者慢性膳食风险的保护水平分别为18~109倍和2~13倍,对消费者急性膳食风险的保护水平分别为121~725倍和6~36倍,均大于1,达到了可接受水平。两年的残留试验结果显示,氟硅唑在草莓上消解较慢,按照欧盟0.01 mg/kg的MRL标准,草莓样品中的氟硅唑残留均超标,因此对面向欧盟出口的草莓生产基地,不建议使用氟硅唑;同时风险评估数据显示,氟硅唑对于2~4岁幼童长期食用草莓产生的慢性风险商值大于100,超出了可接受的水平。
按照制定安全合理使用建议及规范MRL值的规则,需要多个有代表性试验点的残留数据,以得到较为合理的残留量中值(STMR)及残留量最高值(HR)。由于本研究只有两年一地的残留数据,数据量及代表性尚不足以说明全国的情况,因此本研究结果仅供风险评估及制定MRL值时参考。
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