吡蚜酮和毒死蜱在稻田中的殘留行為及膳食風(fēng)險評估

郭 鈐，張春榮，孔麗萍，吳園園，宣彩迪，林 琴，許振嵐，湯 濤

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營養(yǎng)研究所/農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全危害因子與風(fēng)險防控國家重點(diǎn)實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥殘留檢測重點(diǎn)實驗室，杭州310021）

吡蚜酮是瑞士諾華公司于1988年開發(fā)的防治蚜蟲和粉虱的新型雜環(huán)類殺蟲劑，其制劑在我國被廣泛應(yīng)用于水稻、棉花、蔬菜、果樹等多種作物的害蟲防治。其作用方式獨(dú)特，主要影響昆蟲進(jìn)食行為，使昆蟲拒食而死。該藥在稻田使用時，其對水稻褐飛虱不僅具有觸殺作用，還具有一定的內(nèi)吸作用[1-2]。吡蚜酮的使用也可能對食品安全、生態(tài)環(huán)境以及人類健康構(gòu)成潛在風(fēng)險[3]。已有研究結(jié)果表明，一定劑量的吡蚜酮可導(dǎo)致動物體重增長緩慢，肝、腎和脾等和體重的比值增高，血液紅細(xì)胞數(shù)目下降[4]，對大鼠具有發(fā)育毒性，也可能存在潛在的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，并引起小鼠和大鼠的肝臟腫瘤[5]。毒死蜱作為一種高效、廣譜的有機(jī)磷類殺蟲劑，由美國陶氏化學(xué)公司于1965年研發(fā)成功，其具有良好的觸殺、胃毒和熏蒸作用，常用于水稻、小麥、棉花、果樹、蔬菜、茶樹等多種作物的病蟲害防治，尤其是防治褐飛虱的理想藥劑[6-7]。毒死蜱能夠抑制乙酰膽堿酯酶，改變微生物群落結(jié)構(gòu)和代謝反應(yīng)，同時對蜜蜂、家蠶、魚類、鳥類、赤眼蜂為高毒[8-9]。美國加州農(nóng)藥監(jiān)管機(jī)構(gòu)將毒死蜱列為“有毒空氣污染物”并限制其使用，我國于2016年底開始禁止毒死蜱在蔬菜上使用[6]。

吡蚜酮和毒死蜱在水稻上復(fù)配使用，不但能提高防治褐飛虱的效果，同時也能延緩抗藥性的產(chǎn)生。目前，吡蚜酮和毒死蜱在棉花、芥藍(lán)、煙草、蔬菜、花生、甘蔗和茶葉中的殘留消解研究已有相關(guān)報道[10-17]，而吡蚜酮和毒死蜱作為復(fù)配劑使用后，在水稻上的殘留行為還未有報道。筆者以建立的分析方法為基礎(chǔ)，開展了稻田施用吡蚜酮和毒死蜱復(fù)配制劑后，2種農(nóng)藥在稻田系統(tǒng)中的殘留行為研究，并基于獲得的稻米中的殘留數(shù)據(jù)，評估了2種農(nóng)藥的膳食暴露慢性風(fēng)險，以期指導(dǎo)吡蚜酮和毒死蜱在水稻上的安全合理使用。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Waters 2695高效液相色譜儀（含2996 PAD檢測器），美國沃特世科技有限公司；Trace GC Ultra氣相色譜儀（含F(xiàn)PD檢測器、磷濾光片），美國熱電公司；SPS202F型電子天平，梅特勒-托利多測量技術(shù)有限公司；FA 1004型分析天平，上海天平儀器廠；SHZ-D型循環(huán)水真空泵，鞏義市予華儀器有限公司；DHZ-DA全溫型大容器恒溫振蕩器，太倉市實驗設(shè)備廠；R201型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海申勝生物技術(shù)有限公司；12通道固相萃取裝置，美國Supelco公司；THU-35C礱谷機(jī)，蘇州佐竹機(jī)械有限公司；DFY-500D食品粉碎機(jī)，浙江屹立工貿(mào)有限公司。

吡蚜酮標(biāo)準(zhǔn)品（純度98.40%）、毒死蜱標(biāo)準(zhǔn)品（純度99%），上海安譜實驗科技股份有限公司；30%吡蚜酮·毒死蜱懸乳劑（吡蚜酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，毒死蜱質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%），浙江錢江生物化學(xué)股份有限公司；色譜純乙腈和甲醇，德國默克公司；分析純氨水，杭州高晶精細(xì)化工有限公司；分析純乙酸乙酯和甲醇，杭州雙林化工試劑有限公司；色譜純庚烷磺酸鈉，北京百靈威科技有限公司；分析純氯化鈉和無水硫酸鈉，蘭溪屹達(dá)化工試劑有限公司；硅膠SPE小柱（1 000 mg，6 mL），北京振翔科技有限公司。

1.2 田間試驗

按照《農(nóng)藥登記殘留田間試驗標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程》[18]和NY/T 788—2018《農(nóng)藥殘留試驗準(zhǔn)則》[19]進(jìn)行。于2016—2017年在浙江省杭州市、山東省濟(jì)南市和湖南省長沙市開展了30%吡蚜酮·毒死蜱懸乳劑在水稻上的消解動態(tài)及最終殘留試驗。每個小區(qū)30 m2，每處理重復(fù)3次，同時設(shè)立清水空白對照小區(qū)。2016年浙江、山東、湖南3地水稻品種分別為“秀水09”、“豫粳6號”、“中浙優(yōu)1號”，2017年3地品種分別為“浙408”、“豫粳6號”、“先農(nóng)1號”。

1.2.1 消解動態(tài)試驗

于水稻分蘗期，按有效成分270 g/hm2（制劑用量為600 g/hm2，用水量為450 L/hm2）分別均勻噴施水稻植株。于施藥后2 h及1、3、5、7、14、21、28、35、42 d，以隨機(jī)多點(diǎn)采樣法采集植株、稻田水和土壤樣品。

1.2.2 最終殘留試驗

于水稻生長中期，分別按照推薦使用劑量（180 g/hm2）和1.5倍推薦使用劑量（270 g/hm2）施藥，施藥次數(shù)分別為3次和4次，施藥間隔期為7 d，處理間設(shè)保護(hù)隔離區(qū)。分別距最后1次施藥14、21、28 d時，采集水稻全株和土壤樣品。

1.2.3 樣本采集和實驗室樣本的制備

水稻：在小區(qū)內(nèi)隨機(jī)剪取土表以上的全株5 kg，小區(qū)邊行和每行距離2端0.5 m內(nèi)不采樣，水稻整株用脫粒機(jī)直接脫粒后，將稻稈剪成1 cm以下的小段，混勻，四分法留樣；稻谷經(jīng)礱谷機(jī)脫殼，獲得的糙米和稻殼再分別用高速粉碎機(jī)研磨粉碎，混勻。稻稈、糙米和稻殼均留樣約100 g，共2份。

田水：在消解動態(tài)試驗小區(qū)內(nèi)，隨機(jī)選取10個采樣點(diǎn)，混合取水樣500 mL，共2份。

土壤：在小區(qū)內(nèi)，隨機(jī)選取8個采樣點(diǎn)，采集0～10 cm深度土層的土壤約2 kg，除去碎石、雜草和植物根莖等雜物，混勻，留樣200 g，共2份。

所有田間樣品均于采集8 h內(nèi)處理完畢，并于-20℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 分析方法

1.3.1 儀器條件

液相檢測條件：Waters SunFireTM C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相為乙腈/0.005 mol/L庚烷磺酸鈉水溶液（10/90，V/V）；流速為1.0 mL/min；進(jìn)樣量為20.0 μL；柱溫為30℃；檢測波長為299 nm。

氣相檢測條件：Varian CP-Sil 24 CB毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣量為1.0 μL；進(jìn)樣口溫度為240℃；檢測器溫度為250℃；柱溫為初溫80℃，保持1 min，以50℃/min的速率升至240℃，保持3 min，再以50℃/min的速率升至260℃，保持2 min；載氣（N2）流量為2 mL/min；空氣流量為115 mL/min；氫氣流量為90 mL/min。

1.3.2 樣品前處理

1.3.2.1 樣品提取

（1）植株樣品。稱取2.5 g植株樣品，放入250 mL錐形瓶中，加入50 mL的乙腈氨水混合液（乙腈/水/氨水，90/9/1，V/V/V），在30℃、180 r/min的條件下振蕩提取40 min，減壓抽濾，濾渣再用上述方法提取1次，合并濾液于250 mL平底燒瓶中，40℃水浴條件下減壓濃縮至近干，4 mL丙酮超聲1 min溶解后，待凈化。

（2）糙米、谷殼及土壤樣品。稱樣量分別為10、5、10 g，同植株樣品處理方法。

（3）水樣。量取稻田水40 mL過濾入250 mL分液漏斗，然后加入40 mL乙酸乙酯充分振搖萃取，重復(fù)2次，合并乙酸乙酯相于平底燒瓶中，40℃水浴條件下減壓濃縮至近干，4 mL丙酮超聲1 min溶解后，待凈化。

1.3.2.2 樣品凈化

硅膠SPE小柱經(jīng)5 mL丙酮活化后，將待凈化液上樣并用6 mL丙酮洗脫，合并淋出液與洗脫液用于測定毒死蜱，然后用10 mL甲醇洗脫小柱并用真空泵抽干（1 min），收集洗脫液用于測定吡蚜酮。于40℃水浴條件下，分別將2種洗脫液減壓濃縮并氮吹至干，毒死蜱樣品用丙酮定容至5 mL，待GC-FPD分析，吡蚜酮樣品用流動相定容至2 mL，超聲1 min后過0.45 μm濾膜，待HPLC-PAD分析。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

準(zhǔn)確稱取0.010 2 g吡蚜酮標(biāo)準(zhǔn)品，以甲醇溶解并定容至100 mL，配制成100 mg/L吡蚜酮標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。用流動相配制成0.01、0.05、0.10、0.50、1.0、5.0、20.0 mg/L吡蚜酮系列濃度標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。準(zhǔn)確稱取0.010 1 g毒死蜱標(biāo)準(zhǔn)品，以乙腈溶解并定容至100 mL，配制成100 mg/L毒死蜱標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。用丙酮稀釋配制成0.01、0.05、0.10、0.50、1.0、5.0、20.0 mg/L毒死蜱系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。以化合物質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)峰面積響應(yīng)值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.5 添加回收試驗

在糙米、谷殼、稻桿、土壤和稻田水空白樣品中添加3檔濃度水平的吡蚜酮及毒死蜱標(biāo)準(zhǔn)溶液，靜置30 min，提取和凈化操作同“1.3.2”。每個添加水平重復(fù)5次，以上述實驗條件測定回收率。

1.6 膳食風(fēng)險評估

長期膳食攝入風(fēng)險根據(jù)規(guī)范殘留試驗中值（STMR/STMR-P）或最大殘留限量（MRL），按式（1）計算其國家估算每日攝入量（NEDI），按式（2）計算風(fēng)險概率（RQ）[20-22]。

式中：STMRi為農(nóng)藥在某種食品中的規(guī)范殘留試驗中值，mg/kg；Fi為一般人群對該食品的消費(fèi)量，kg；bw為中國人均體重，kg（一般以63 kg計）；RQ為風(fēng)險概率；ADI為農(nóng)藥的每日允許攝入量mg/(kg bw)。

當(dāng)RQ≤100%時，表示其風(fēng)險可以接受。RQ值越小，風(fēng)險越小；當(dāng)RQ＞100%時，表示有不可接受的慢性風(fēng)險。RQ值越大，風(fēng)險越大。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法有效性評價

在0.01～20 mg/L，吡蚜酮和毒死蜱的峰面積與其質(zhì)量濃度間均呈良好的線性關(guān)系，吡蚜酮的線性方程為y=381 374.679 8x-5 163.423 2（R2=1.000），毒死蜱線性方程為y=15 962 252.286 6x＋295 843.986 4（R2=0.999 6），吡蚜酮和毒死蜱的儀器檢出限（LOD）分別為0.2 ng和0.01 ng。添加回收試驗結(jié)果（表1）表明，吡蚜酮在糙米、谷殼、水稻植株、土壤及田水中的平均回收率為74%～92%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5%～3.2%；毒死蜱在糙米、谷殼、水稻植株、土壤及田水中平均回收率為85%～98%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5%～4.1%。吡蚜酮在糙米、谷殼、水稻植株、土壤、田水中的定量限（LOQ）分別為0.02、0.04、0.08、0.02、0.002 mg/kg；毒死蜱在糙米、谷殼、水稻植株、土壤、田水中的LOQ值分別為0.05、0.1、0.2、0.05、0.001 mg/kg。方法的準(zhǔn)確度和精密度能滿足試驗樣品中吡蚜酮和毒死蜱的檢測要求。

表1 吡蚜酮和毒死蜱在稻田樣品中的添加回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）

2.2 吡蚜酮、毒死蜱在水稻植株、田水和土壤中的消解動態(tài)

以30%吡蚜酮·毒死蜱懸乳劑270 g/hm2噴施1次，吡蚜酮和毒死蜱在3地植株中的原始沉積量分別為0.38～1.91 mg/kg和1.27～5.09 mg/kg；在稻田水中的原始沉積量分別為0.085～0.21 mg/L和0.022～0.14 mg/L。對消解動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理，消解動態(tài)曲線均符合一級動力學(xué)方程（表2～5），2種農(nóng)藥的降解趨勢均為先快而后變慢，最后逐漸趨于平緩。吡蚜酮和毒死蜱在水稻植株上消解較快，到第7 d時吡蚜酮消解率達(dá)81.4%，到21 d時毒死蜱消解率達(dá)90.9%，消解半衰期分別為1.8～9.1 d和1.2～3.4 d；在田水中14 d時吡蚜酮降解率在82.7%以上，21 d時毒死蜱降解率在90.9%以上，消解半衰期分別為0.76～17.7 d和1.7～7.0 d。李佳等[23]報道吡蚜酮在水稻植株和田水中的半衰期分別為11 d和7 d左右，柳王榮等[24]報道毒死蜱在水稻植株和田水中的半衰期分別為4.4～5.8 d和0.90～1.4 d，本研究結(jié)果與此基本一致。

表2 吡蚜酮在水稻植株中的消解動態(tài)

土壤中吡蚜酮僅2016年在山東點(diǎn)有檢出，其原始沉積量為0.024 mg/kg，1 d和3 d檢測值分別為0.076 mg/kg和0.033 mg/kg，5 d后均未檢出（沉積量小于0.02 mg/kg）；毒死蜱僅2017年在湖南點(diǎn)土壤中（第5 d實測值0.073 mg/kg）和2017年在山東點(diǎn)土壤中（原始沉積量0.11 mg/kg，1 d實測值0.062 mg/kg）有檢出，其他采樣時間點(diǎn)均未檢出（沉積量小于0.05 mg/kg）。與水稻植株和田水相比，土壤中吡蚜酮和毒死蜱檢出濃度較低，主要原因與實驗設(shè)計有關(guān)。本研究未在土壤表面單獨(dú)施藥來測定其土壤消解動態(tài)，而是在稻田施藥后，采集相應(yīng)的土壤樣品測定。水稻植株的攔截、田水和土壤中的吸附分配等因素均是土壤中吡蚜酮和毒死蜱檢出濃度較低的主要原因[25]。

表3 毒死蜱在水稻植株中的消解動態(tài)

表4 吡蚜酮在田水中的消解動態(tài)

表5 毒死蜱在田水中的消解動態(tài)

2.3 吡蚜酮、毒死蜱在水稻及土壤中的最終殘留量

2016、2017年浙江、湖南和山東三地不同施藥劑量、施藥次數(shù)和采收間隔期，糙米、谷殼和稻稈中吡蚜酮和毒死蜱最終殘留量檢測結(jié)果見表6、7。糙米中吡蚜酮的最終殘留量在采收間隔期為14 d時小于0.02～0.15 mg/kg，采收間隔期21 d和28 d時均小于0.02 mg/kg，低于我國規(guī)定的MRL值（0.2 mg/kg）；谷殼、水稻植株上吡蚜酮的最終殘留量分別為小于0.040～0.19 mg/kg和0.080 mg/kg。糙米中毒死蜱的最終殘留量在采收間隔期為14、21和28 d時為小于0.05～0.15mg/kg，低于我國規(guī)定的MRL值（0.5 mg/kg）；谷殼、水稻植株上毒死蜱的最終殘留量分別為小于0.10～1.4 mg/kg和0.20～1.1 mg/kg。結(jié)果表明，吡蚜酮和毒死蜱在糙米、稻殼、植株上的殘留量均表現(xiàn)出隨施藥濃度及施藥次數(shù)的增加而升高，隨時間延長而降低的趨勢。鄭坤明等[26]研究表明，高粱田中施用吡蚜酮（有效成分225 g/hm2），于末次施藥后21 d，高粱中吡蚜酮最終殘留量小于0.002～0.009 mg/kg，與本研究結(jié)果一致。毒死蜱在稻田土壤中均未檢出（小于0.050 mg/kg），吡蚜酮在稻田土壤中殘留量較低（小于0.020～0.026 mg/kg），28 d后均未檢出。

表6 吡蚜酮在糙米、稻稈、谷殼和土壤中最終殘留量（n=3）

表7 毒死蜱在糙米、稻稈、谷殼和土壤中最終殘留量

（續(xù)表7）

2.4 膳食攝入風(fēng)險評估結(jié)果

GB 2763中規(guī)定吡蚜酮和毒死蜱的ADI值分別為0.03 mg/kg bw和0.01 mg/kg bw[27]。以中國不同人群的膳食結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)[28]，按照推薦使用劑量（180 g/hm2）施藥3次，距末次施藥14 d時，在糙米中吡蚜酮和毒死蜱的殘留中值分別為0.02、0.05 mg/kg，結(jié)合吡蚜酮和毒死蜱在我國的登記使用情況[29]和已制定的最大殘留限量（MRLs），按照“1.6”中的公式計算其國家估算每日攝入量（NEDI）和風(fēng)險概率（RQ）。

計算得出吡蚜酮的國家估算每日攝入量（NEDI）為1.595 mg，風(fēng)險概率（RQ）為84.4%；毒死蜱的國家估算每日攝入量（NEDI）為0.602 mg，RQ值為95.6%；吡蚜酮和毒死蜱RQ值均小于1，處于可接受水平。其中糙米中吡蚜酮?dú)埩魧ι攀硵z入風(fēng)險的占比為0.25%，毒死蜱殘留對膳食攝入風(fēng)險的占比為1.9%，2種農(nóng)藥均不會對一般人群健康造成不可接受的風(fēng)險。因此，按照有效成分180 g/hm2的劑量使用30%吡蚜酮·毒死蜱懸浮劑不會對一般人群造成慢性膳食攝入風(fēng)險。

3 結(jié)果與討論

筆者采用建立的分析方法，研究了稻田施用吡蚜酮和毒死蜱復(fù)配制劑后的殘留行為，并采用試驗數(shù)據(jù)及查詢數(shù)據(jù)評估了吡蚜酮和毒死蜱對人群的膳食暴露風(fēng)險。吡蚜酮和毒死蜱在水稻植株和田水中消解速率較快，吡蚜酮在水稻植株和稻田水中的半衰期分別為1.8～9.1 d和0.76～17.7 d，毒死蜱的半衰期分別為1.2～3.4 d和1.7～7.0 d，本研究結(jié)果與之前的研究報道基本一致[23-24]。將吡蚜酮和毒死蜱復(fù)配制劑噴施至水稻田后采集土壤檢測，結(jié)果表明吡蚜酮和毒死蜱在土壤中的檢出量較低，主要原因是一方面與植株和田水的攔截[25]有關(guān)；另一方面吡蚜酮和毒死蜱在水稻-田水-土壤系統(tǒng)中的行為特征與分布還受水體酸堿度、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤孔隙結(jié)構(gòu)和田間管理措施等影響[30]，同時微生物的降解也是土壤中吡蚜酮和毒死蜱檢出濃度較低的重要因素[31]。

在水稻吐穗期，按照推薦使用劑量（180 g/hm2）施藥3次，距末次施藥14 d時，在糙米中吡蚜酮和毒死蜱的殘留中值分別為0.02和0.05 mg/kg，最終殘留量最高均為0.15 mg/kg，均低于我國制定的糙米中吡蚜酮和毒死蜱的MRL值（分別為0.2和0.5 mg/kg）[27]。結(jié)合試驗獲得的數(shù)據(jù)和查詢數(shù)據(jù)，采用食品中農(nóng)藥殘留風(fēng)險評估指南中長期膳食攝入評估的方法估算了2種農(nóng)藥的膳食風(fēng)險，其中糙米中吡蚜酮?dú)埩魧ι攀硵z入風(fēng)險的占比為0.25%，毒死蜱殘留對膳食攝入風(fēng)險的占比為1.9%，基本不會對一般人群健康造成不可接受的風(fēng)險。本研究的膳食風(fēng)險評估結(jié)果也驗證了前人的研究報道，即吡蚜酮和毒死蜱對人群膳食風(fēng)險較低，但對生態(tài)環(huán)境風(fēng)險較高，特別是對水生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險[32]。因此，關(guān)于稻田中施用吡蚜酮和毒死蜱，后續(xù)的研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注吡蚜酮、毒死蜱及主要代謝物在稻田系統(tǒng)中的殘留、分布、遷移等環(huán)境歸趨行為特征，以及通過降雨等因素由稻田漫溢至附近地表水中的濃度、對敏感生物的毒性和水生態(tài)風(fēng)險評估等方面。