設(shè)施農(nóng)業(yè)中空氣農(nóng)藥殘留與作物安全影響規(guī)律 研究進(jìn)展

姚春琳

（沈陽建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧沈陽 110168）

近年來，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大且綜合效益提升[1]。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所報道（2021 年8 月25 日），全國各類設(shè)施農(nóng)業(yè)面積約達(dá)1 367 萬hm2，占總耕地面積的10.7%，居世界第一。調(diào)查顯示，2018 年底，設(shè)施農(nóng)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)9 800 億元[2]，可以確保糧食有效供給。例如，黑龍江菜農(nóng)利用溫室種植菇類蔬菜，每畝收入高達(dá)2 萬；種植蔬菜每畝純收入5 000 元左右，推動了鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展[3]。上述研究表明，設(shè)施蔬菜不僅規(guī)模大，而且效益高。

設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展雖有優(yōu)勢，但設(shè)施農(nóng)業(yè)中農(nóng)藥殘留量高也是不可忽略的問題。適量的農(nóng)藥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以預(yù)防病蟲害，提高產(chǎn)量。但由于蔬菜大棚具有環(huán)境封閉、空氣不易流通的特點(diǎn)，噴施的農(nóng)藥不易降解，部分農(nóng)藥殘留在農(nóng)產(chǎn)品、土壤中，存在安全風(fēng)險[4]。因此，農(nóng)藥殘留檢測引起人們廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的農(nóng)作物農(nóng)藥檢測通常需要在蔬菜大棚內(nèi)采摘部分蔬菜樣本，并將其帶回實(shí)驗室進(jìn)行預(yù)處理和檢測，這種操作時效性差，無法保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文通過研究設(shè)施環(huán)境空氣和作物中的農(nóng)藥殘留含量，尋找并建立兩者之間的聯(lián)系，最終可以通過檢測設(shè)施環(huán)境中空氣的農(nóng)殘量間接獲得作物中農(nóng)藥殘留的含量，為設(shè)施農(nóng)業(yè)農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)及安全食用提供理論依據(jù)。

1 設(shè)施蔬菜中農(nóng)藥的施藥特點(diǎn)

在農(nóng)產(chǎn)品種植過程中，病蟲害難以避免，可能嚴(yán)重影響農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。而菜農(nóng)為增加蔬菜產(chǎn)量，防治病蟲害，常在溫室噴灑農(nóng)藥。農(nóng)藥從噴頭噴施出來，并非會全部落在作物葉片表面，部分液滴落在作物葉片表面和根莖等部位，另一部分則遺留在地表和空氣中，空氣中的農(nóng)藥殘留農(nóng)藥是由液態(tài)和固態(tài)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)這一循環(huán)過程引起的[5]。由于環(huán)境的特殊性，且噴施的農(nóng)藥是有機(jī)物質(zhì)，容易揮發(fā)，所以農(nóng)藥在噴施過程中會發(fā)生蒸發(fā)飄移，這種現(xiàn)象和農(nóng)藥理化性質(zhì)中的揮發(fā)性有關(guān)[6]。農(nóng)藥的蒸氣壓越高，揮發(fā)性也越強(qiáng)。土壤表面的農(nóng)藥經(jīng)過灌溉滲透到土里，同時這部分農(nóng)藥有的也會被作物根系吸收積累在作物體內(nèi)，在植物的蒸騰作用的驅(qū)動下，農(nóng)藥在作物、空氣和土壤之間運(yùn)轉(zhuǎn)[7]。正因如此，土壤和作物葉片表面的農(nóng)藥會二次揮發(fā)到空氣中。

2 設(shè)施環(huán)境中的農(nóng)藥殘留及分布

研究表明，噴施在設(shè)施環(huán)境中的農(nóng)藥約30%被噴灑在農(nóng)作物表面，而其余70%的農(nóng)藥則落入土壤和空氣中[8]。近年來，研究人員對設(shè)施農(nóng)業(yè)中蔬菜、空氣和土壤中的農(nóng)藥殘留都進(jìn)行了針對性研究。我國有關(guān)設(shè)施農(nóng)業(yè)空氣農(nóng)藥殘留情況的研究相對較少，對工作場所的空氣中有害物質(zhì)情況的研究相對較多。如表1 所示，學(xué)者們調(diào)查我國青海省海東市[9]和安徽省宿州市[10]的蔬菜農(nóng)藥殘留分布情況時，均從溫室中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的蔬菜樣品，隨后參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 761—2008[11]進(jìn)行處理，利用氣相色譜儀進(jìn)行檢測。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)我國寧夏回族自治區(qū)銀川市[12]和山東省[13]的溫室土壤中存在有機(jī)氯和有機(jī)磷農(nóng)藥殘留，有機(jī)農(nóng)藥在溫室種植土壤中的殘留現(xiàn)象很普遍，檢出率均為40%以上。隨著時間的推移，土壤中農(nóng)藥殘留量會逐漸降低，對從我國許多地區(qū)采集的用于種植蔬菜的實(shí)際土壤樣品進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥殘留量低于檢測限[14]。

表1 溫室作物、土壤和空氣農(nóng)藥殘留

目前國外溫室空氣和土壤農(nóng)藥殘留問題較為嚴(yán)重。研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入空氣中的農(nóng)藥來源有以下兩種。①噴施農(nóng)藥后農(nóng)藥直接進(jìn)入到設(shè)施環(huán)境中。例如，EGEA GONZáLEZ 等[15]、GARRIDO FRENICH等[16]和KAZOS 等[17]均是通過采集空氣中農(nóng)藥樣本，并使用色譜法檢測殘留農(nóng)藥，隨后檢測出溫室的空氣中存在有機(jī)農(nóng)藥殘留。②噴灑農(nóng)藥時落在土壤和作物表面的農(nóng)藥揮發(fā)，并擴(kuò)散到空氣中。例如，BIDLEMAN 等[18]采集土壤和空氣樣本并進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)土壤中的農(nóng)藥殘留會擴(kuò)散到空氣中。BEDOS等[19]研究發(fā)現(xiàn)植物表面的農(nóng)藥揮發(fā)到空氣中的速度比土壤更快。此外，還有學(xué)者對土壤中農(nóng)藥殘留問題進(jìn)行了研究。QUEREJETA 等[20]研究農(nóng)藥噴施在大棚的作物上的分布情況，發(fā)現(xiàn)大約66.67%的農(nóng)藥殘留在作物上，25%的農(nóng)藥殘留在土壤里。KATSOULAS 等[21]在希臘東部的溫室里為番茄噴施嘧霉胺后研究該農(nóng)藥的去向，發(fā)現(xiàn)15%的農(nóng)藥殘留在土壤中，61%的農(nóng)藥殘留在番茄作物上，10%殘留在溫室的墻壁周圍?？傮w而言，目前對除有機(jī)氯和有機(jī)磷農(nóng)藥以外的其他種類的農(nóng)藥殘留的研究有限；溫室土壤農(nóng)藥殘留應(yīng)該引起相關(guān)部門的重視。

3 農(nóng)作物農(nóng)藥殘留研究現(xiàn)狀

近年來，農(nóng)作物農(nóng)藥殘留檢測在農(nóng)產(chǎn)品安全研究領(lǐng)域的熱度較高，現(xiàn)有設(shè)施農(nóng)業(yè)中的作物殘留檢測研究主要集中在作物全量、作物表面和它們之間的相互關(guān)系上。如表2 所示，研究人員對于國內(nèi)部分地區(qū)市場銷售蔬菜中的殘留農(nóng)藥情況進(jìn)行調(diào)查。羅莎等[22]對天津市市場銷售蔬菜的516 份樣品進(jìn)行46 種農(nóng)藥殘留檢測，總檢出率為70.54%，超標(biāo)率為5.07%，其中殺菌劑的檢出率最高，為80.37%。孟繁磊等[23]對吉林省的7 個市縣采集的211 份蔬菜樣品進(jìn)行80 種農(nóng)藥殘留檢測，總檢出率為41.50%，超標(biāo)率為5.19%，啶蟲脒的檢出率最高，為5.21%。姜松強(qiáng)等[24]對鄭州市市場銷售蔬菜的305 份樣品進(jìn)行76 種農(nóng)藥殘留檢測，總檢出率為34.43%，超標(biāo)率為3.93%，其中咪鮮胺的檢出率最高為30.56%。以上研究均是根據(jù)國家食品標(biāo)準(zhǔn)對蔬菜進(jìn)行粉碎，然后帶回實(shí)驗室利用氣相色譜、色譜質(zhì)譜等大型儀器檢測蔬菜粉碎后的全量農(nóng)藥殘留，檢測結(jié)果根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》 （GB 2763—2019）的限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定。

表2 蔬菜整體農(nóng)藥殘留檢測

農(nóng)藥殘留快速檢測方法適用于作物表面農(nóng)藥提取，具有操作簡單和實(shí)用的特點(diǎn)[25]。具體操作是選取有代表性的蔬菜樣品，擦去表面泥土，剪成1 cm左右的見方碎片，取5 g 放入帶蓋瓶中，加入10 mL緩沖液溶液，振搖50 次靜置2 min 以上，之后再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮定容檢測。王多加等[26]通過比較速測法與分光光度法的靈敏度，發(fā)現(xiàn)速測法更占優(yōu)勢，且速度更快。

為了探究全量和表面的關(guān)系，一些學(xué)者進(jìn)行了實(shí)驗。例如，吳衛(wèi)平等[27]采用速檢卡法以及氣相色譜質(zhì)譜法進(jìn)行蔬菜中農(nóng)藥殘留量檢測，并進(jìn)行了結(jié)果比對，結(jié)果發(fā)現(xiàn)符合率為83%，陰性結(jié)果符合率為77%。劉宏偉等[28]采用速測卡法檢測蔬菜中的有機(jī)農(nóng)藥殘留情況，并利用氣相色譜法對速測結(jié)果進(jìn)行驗證，發(fā)現(xiàn)陽性結(jié)果符合率為83.3%，陰性結(jié)果符合率為76.7%。謝俊平等[29]采用速測卡檢測稻谷樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留情況，并與氣相色譜儀檢測結(jié)果進(jìn)行對比，得到陰性符合率為99.5%，陽性符合率為84.6%。以上研究均對速測卡法和氣相色譜法得到的檢測結(jié)果進(jìn)行了對比，明確了農(nóng)藥殘留在蔬菜全量粉碎和表量速測具有關(guān)系，對農(nóng)產(chǎn)品安全具有指導(dǎo)意義。

4 空氣與作物農(nóng)藥殘留的關(guān)系

當(dāng)農(nóng)藥施用于設(shè)施環(huán)境中的目標(biāo)植物時，由于環(huán)境處于封閉狀態(tài)，空氣中的農(nóng)藥殘留會保留14 d左右，并與作物的農(nóng)藥殘留達(dá)到一個動態(tài)平衡。為了研究空氣農(nóng)藥殘留與作物表面的關(guān)系，KAZOS 等[30]在設(shè)施環(huán)境下噴施百菌清，連續(xù)21 d 采集空氣中的百菌清并檢測其含量，發(fā)現(xiàn)第1 天時百菌清含量最高，為0.82 μg·m-3，第21 天時下降為0.07 μg·m-3。為了研究作物表面的農(nóng)藥殘留含量，湯宇戀[31]在黃瓜果實(shí)表面噴施推薦劑量的百菌清后進(jìn)行間隔采樣，持續(xù) 16 d，第8 天時農(nóng)藥含量最高（7.2 mg·kg-1），最低含量為噴施后1 h（1.1 mg·kg-1）?？諝夂妥魑镛r(nóng)藥殘留含量降解均不是呈直線下降的趨勢，而是有波動幅度的變化，最后才呈現(xiàn)出下降的趨勢。

5 結(jié)語

目前，噴灑農(nóng)藥殺滅設(shè)施蔬菜中的病蟲害已成為一種常態(tài)。本文通過尋找空氣與作物中農(nóng)藥殘留的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)檢測空氣中農(nóng)藥殘留水平的狀態(tài)，以了解農(nóng)作物中的農(nóng)藥殘留水平，為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全做好源頭控制，從源頭控制農(nóng)藥殘留的負(fù)面影響。