山西省蘋果園農(nóng)藥施用典型場景操作者暴露水平及風(fēng)險(xiǎn)評估

馬 超 ，張宏軍 ，曹立冬 ，曹 沖 ，李鳳敏 ，黃啟良 *

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，北京 100193；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，北京 100121）

農(nóng)藥暴露風(fēng)險(xiǎn)評估是指對農(nóng)藥施用者和再進(jìn)入施藥區(qū)域勞動(dòng)者的農(nóng)藥接觸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，是農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)評估的重要組成部分[1]。歐美部分發(fā)達(dá)國家陸續(xù)建立符合自身國情和地域的農(nóng)藥操作者暴露風(fēng)險(xiǎn)評估數(shù)據(jù)庫或模型[2]。我國相關(guān)研究起步較晚，鑒于我國耕作方式、噴霧器械、施藥人員、施藥技術(shù)等多種因素，借鑒國外較為成熟的評估方法，立足于國內(nèi)典型的農(nóng)藥施用場景，我國逐步開展農(nóng)藥操作者暴露風(fēng)險(xiǎn)評估的探索[3-4]，本課題組在農(nóng)藥操作者暴露風(fēng)險(xiǎn)評估研究方面也開展了水溶性誘惑紅作為農(nóng)藥替代品的暴露風(fēng)險(xiǎn)分析方法的研究[5]。

蘋果在我國種植廣泛，果園管理過程中農(nóng)藥施用者大多為婦女、老人，施藥人員文化程度低，缺乏必要的防護(hù)意識，且存在日常生活、植保、果園農(nóng)藝等無間隔作業(yè)[6]等習(xí)慣，農(nóng)藥施用暴露風(fēng)險(xiǎn)較大。本研究選擇山西省蘋果園實(shí)際有害生物防控為典型場景，進(jìn)行施藥者暴露風(fēng)險(xiǎn)評估，以期指導(dǎo)該場景下施藥者合理防護(hù)操作，為其他果樹農(nóng)藥操作者的暴露風(fēng)險(xiǎn)評估提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 主要材料與設(shè)備

100%純棉防護(hù)服（定制），100%棉線手套，誘惑紅（純度80%），北京東方凱爾經(jīng)貿(mào)有限公司；甲醇（色譜純），賽默飛世爾科技公司；乙酸銨（分析純）；蒸餾水；超純水。10%吡蟲啉可濕性粉劑（商品名純紅蝎子），陜西西大華特科技實(shí)業(yè)有限公司；25%吡蚜酮懸浮劑（商品名福瑞龍），陜西皇牌作物科技有限公司；1%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油（商品名海正大贏家），浙江海正化工股份有限公司；70%甲基硫菌靈可濕性粉劑（商品名日曹），江蘇省龍燈化學(xué)有限公司。

Agilent 1200高效液相色譜系統(tǒng)（具G1311A四元泵、G1329A自動(dòng)進(jìn)樣器、G1316A柱溫箱、G315D二極管陣列檢測器）、Agilent ChemStation色譜工作站，美國Agilent公司；KQ3200B型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；3WZB-26動(dòng)力噴霧機(jī)，上海豐盛泵業(yè)有限公司；AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；SKC空氣采樣器（Aircheck 2000）；SKC吸附管OVS XAD-2；噴霧器（柱塞式機(jī)動(dòng)噴霧器、手持式噴槍、圓錐噴頭）。

1.2 蘋果園暴露試驗(yàn)

試驗(yàn)地點(diǎn)：山西省運(yùn)城市萬榮縣皇甫鄉(xiāng)東杜村蘋果園。試驗(yàn)蘋果樹：矮砧密植的盛果期蘋果樹[7]，樹齡13年，栽培密度為2.5 m×3 m，樹高3.0（±0.2）m，冠層直徑2.5（±0.5）m，未掛果底部冠層離地1.0（±0.2）m。施藥人員：當(dāng)?shù)剞r(nóng)民，男，48歲，身高168 cm，體重65 kg；施藥時(shí)間：5月中、下旬幼果發(fā)育期2次施藥（2016年5月8日：溫度21℃，濕度24.6%，風(fēng)速2.4～3.0 m/s；2016年5月19日：溫度24℃，濕度38.1%，風(fēng)速0～0.6 m/s）；施用農(nóng)藥：采取混合施用，誘惑紅、10%吡蟲啉可濕性粉劑、1%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油、25%吡蚜酮懸浮劑和70%甲基硫菌靈可濕性粉劑的質(zhì)量濃度分別為200、32、200、8、1 680 mg/L；施藥方式：將藥液泵放在地頭，液泵由農(nóng)用車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，人持藥槍牽引皮管噴藥作業(yè)。每次施藥藥液量為250 L，施藥時(shí)間145 min。

1.3 暴露劑量采集

按照全身整體取樣法（暴露服分區(qū)圖見圖1）和呼吸采樣方法測定施藥者皮膚暴露水平（PDE）和呼吸暴露水平（PIE）[2]。本研究中PDE和PIE是指用單位時(shí)間的施藥液量來表示操作者噴施農(nóng)藥的暴露量（mL/h），通過誘惑紅配制濃度、分析檢測誘惑紅量、作業(yè)時(shí)間來計(jì)算暴露量。所有樣品避光保存并及時(shí)運(yùn)回試驗(yàn)室，存放于-20℃冰箱中，并于采樣20個(gè)工作日內(nèi)完成待測物的分析和提取。

圖1 全身整體取樣方法防護(hù)服的分區(qū)

1.4 暴露樣品處理

將不同分區(qū)暴露樣品粉碎，置于1 000 mL聚乙烯廣口瓶中，加入蒸餾水，其中暴露服加蒸餾水900 mL，手套加蒸餾水200 mL，空氣采樣填料加蒸餾水5 mL，密封后置于超聲波中提取1 h，靜置1 h，顛倒10次。每瓶取樣1 mL，過0.22 μm水系濾膜至進(jìn)樣瓶，待測。

1.5 色譜條件

誘惑紅的HPLC監(jiān)測條件：DAD檢測器，檢測波長254 nm；色譜柱Eclipse plus C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動(dòng)相0.5%乙酸銨+甲醇體積比為65∶35；流速1 mL/min；柱箱30℃；進(jìn)樣體積5 μL；外標(biāo)法定量。

1.6 暴露風(fēng)險(xiǎn)評估

本文采用暴露界限（MOE）來評估暴露風(fēng)險(xiǎn)，對于某個(gè)特定的農(nóng)藥其計(jì)算見公式（1）。

式中：MOE是人類毒理學(xué)安全劑量與實(shí)際暴露量的比值，農(nóng)藥職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)評估中MOE的安全界限值定為100（10倍種間變異×10倍種內(nèi)變異）。MOE大于100，表明該農(nóng)藥的風(fēng)險(xiǎn)為可以接受；MOE小于100，表明該農(nóng)藥對人體有潛在危害，應(yīng)減少暴露，調(diào)整施藥頻率，增加防護(hù)，或停止施藥活動(dòng)。NOAEL為特定農(nóng)藥無可見有害作用水平，mg/(kg·d)，是通過動(dòng)物劑量-反應(yīng)關(guān)系試驗(yàn)得到。DE（Dermal exposure）為農(nóng)藥的皮膚暴露量，mg/(kg·d)；AF為農(nóng)藥吸收因子11%（10%皮膚吸收因子+1%吸入因子[5]）；CP為防護(hù)服的滲透因子10%。

本研究采用DE（dermal exposure）來表示農(nóng)藥皮膚暴露量[mg/(kg·d)] 。

式中：PDE為單位時(shí)間暴露的施藥液量，mL/h；NC為噴施農(nóng)藥的配制濃度，mg/L；ET為暴露時(shí)間4 h/d；BW為施藥人員的體重，按65 kg計(jì)算。

本研究通過分析誘惑紅來計(jì)算單位時(shí)間暴露的施藥液量PDE（mL/h）。對于同時(shí)噴施多個(gè)農(nóng)藥，暴露風(fēng)險(xiǎn)以總的MOE評估[8]。

式中：MOETotal為農(nóng)藥累積MOE值，MOE(1)、MOE(2)、MOE(3)等指單個(gè)農(nóng)藥的MOE值，mL/h。

2 結(jié)果與討論

2.1 暴露劑量檢測方法驗(yàn)證

在質(zhì)量濃度為0.01～25.00 mg/L時(shí)，誘惑紅線性方程為y=9.726x-0.190 8，R2=99.95%。最低檢測限（LOD）和最低檢測量（LOQ）分別是信噪比（S/N）為3和10時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度，誘惑紅的LOD和LOQ分別為0.002 mg/L和0.005 mg/L。防護(hù)服、手套和空氣采樣泵吸附材料XAD-2樹脂3種采樣媒介分別定量添加誘惑紅1、2、4 mg/L，誘惑紅在3種材料中的添加回收率為87.8%～102.4%，RSD為2.1%～8.2%，準(zhǔn)確度和精密度滿足定量分析的要求。

2.2 暴露劑量及分布

由單位時(shí)間的施藥液量來表示蘋果園施藥者人體各部位的暴露量（PDE）。實(shí)際施藥過程選擇適合天氣（晴天、微風(fēng)），操作者按照習(xí)慣管理模式操作。施藥過程中誘惑紅的暴露劑量測定結(jié)果顯示，5月8日和5月19日先后2次作業(yè)過程PDE分別為279.28、264.69 mL/h，平均值271.99 mL/h，遠(yuǎn)大于麥田噴施高效氯氟氰菊酯的暴露量（18.57 mL/h）[2]。

暴露劑量在農(nóng)藥施用操作者身體不同部位分布具有波動(dòng)性，誘惑紅暴露劑量分布見圖2。結(jié)果表明，暴露劑量主要分布在上半身，包括雙手、雙臂、頭部、前胸和后背，5月8日和5月19日2次作業(yè)暴露劑量分別為75.25%和68.23%。操作者為右手噴霧操作，右手暴露劑量相對較多。身體下部暴露相對較少，背部暴露主要是施藥者背部與果樹接觸，密植增加了暴露風(fēng)險(xiǎn)。相對于皮膚暴露，呼吸暴露量很低，5月8日和19日2次暴露量分別為0.02、0.01 mL/h，不足總暴露量的0.01%，基本可忽略不計(jì)，因此在暴露風(fēng)險(xiǎn)評估中，僅進(jìn)行皮膚暴露的風(fēng)險(xiǎn)評估。

圖2 誘惑紅在身體不同部位的暴露分布

2.3 暴露風(fēng)險(xiǎn)評估

對施藥過程皮膚暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，暴露界限計(jì)算結(jié)果見表1。結(jié)果顯示，在該施藥場景下，施藥者暴露風(fēng)險(xiǎn)較高，其中對吡蟲啉、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的MOE值分別為967.5和339.5，相對安全。吡蚜酮和甲基硫菌靈的MOE值分別為100.5和25.9，多種農(nóng)藥的累積MOE值為19.0，小于100，說明在該施藥場景下暴露風(fēng)險(xiǎn)較高，需要引起足夠的重視。

表1 施用不同農(nóng)藥的暴露界限計(jì)算結(jié)果

3 結(jié)論

蘋果園農(nóng)藥施用職業(yè)暴露量較高，平均暴露量271.99 mL/h，施藥作業(yè)中暴露主要在身體上部，占總暴露量71.74%，呼吸暴露較低，不足暴露總量的0.01%。果園施藥作業(yè)應(yīng)有針對性地做好必要的防護(hù)措施，特別是上半身的防護(hù)。實(shí)際作業(yè)吡蟲啉、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、吡蚜酮和甲基硫菌靈MOE值分別為967.5、339.5、100.5和25.9，多種農(nóng)藥的累積MOE值為19.0，小于100.0，說明在該蘋果園農(nóng)藥施用場景下，實(shí)際作業(yè)暴露風(fēng)險(xiǎn)較大，應(yīng)盡量減少作業(yè)時(shí)間，加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)。

蘋果是國內(nèi)水果主要種植品種，種植面積大，從業(yè)人數(shù)多，且文化程度偏低，管理大多依賴植保站和農(nóng)藥銷售公司，該模式下，多種農(nóng)藥混合使用，存在過量用藥，重復(fù)用藥，增加了職業(yè)暴露風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境暴露風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)加快進(jìn)行深入研究、建立符合我國國情的農(nóng)藥職業(yè)暴露研究工作，為保障農(nóng)藥施用者的人身安全提供技術(shù)支撐。