農(nóng)藥制劑加工從業(yè)人員農(nóng)藥暴露風(fēng)險(xiǎn)評估

韓瑞旗，劉小芳，梁正雅，谷安宇，高圖強(qiáng)，劉鵬飛，劉西莉

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，北京 100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，北京 100193；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，昆明 650205)

化學(xué)農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用,但它同時(shí)也是有毒物質(zhì)，其廣泛使用不可避免地存在風(fēng)險(xiǎn)[1]。近年來，農(nóng)藥帶來的負(fù)面影響越來越受到關(guān)注。因此，對農(nóng)藥進(jìn)行暴露風(fēng)險(xiǎn)評估是一項(xiàng)非常必要的重要舉措[2]。目前，越來越多研究表明，職業(yè)性接觸農(nóng)藥與多種慢性疾病的產(chǎn)生有關(guān)[3-4]。

農(nóng)藥暴露能通過多種途徑產(chǎn)生，而受到農(nóng)藥暴露影響最為嚴(yán)重的是職業(yè)操作人員。農(nóng)藥暴露按照進(jìn)入人體方式的不同，分為皮膚暴露、攝入暴露和呼吸暴露。其中，皮膚暴露可通過皮膚替代法、熒光示蹤法、化學(xué)移除法進(jìn)行測定。此外，皮膚替代法又可具體分為貼片法和全身整體采樣法。全身整體取樣法采用全套棉質(zhì)防護(hù)服和手套作為采樣媒介。在施藥完成后，按照特定的方法，將其裁剪為不同的部位，包括左臂、右臂、前胸等部位，分別檢測各個(gè)部位的暴露量[5-6]。全身整體取樣法不僅能在采樣過程中對施藥人員有較好的防護(hù)，同時(shí)也能真實(shí)的反應(yīng)各部位暴露情況，避免了貼片法需要假設(shè)和外推的缺點(diǎn)，從而更準(zhǔn)確地評估農(nóng)藥試驗(yàn)人員的實(shí)際暴露量[7]。前期工作中，筆者采用全身整體取樣法檢測了玉米種子包衣過程中藥劑暴露情況[8]。

目前，美國及歐洲一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立了符合本國農(nóng)藥暴露現(xiàn)狀的暴露模型或數(shù)據(jù)庫，如北美的PHED(Pesticide Handler Exposure Database)，英國的POEM(Predictive Operator Exposure Model)等[9-10]。相對而言，我國職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)評估發(fā)展得較晚。截至目前，我國已經(jīng)建立了屬于中國自己的農(nóng)藥職業(yè)暴露評估模型COP Risk2.0 模型。該模型主要用于評估背負(fù)式手動噴霧場景下的農(nóng)藥職業(yè)暴露風(fēng)險(xiǎn)，可評估的劑型有可分散液劑、可分散油懸浮劑等。但由于目前農(nóng)藥劑型多樣，僅有背負(fù)式手動噴霧的風(fēng)險(xiǎn)評估模型無法滿足風(fēng)險(xiǎn)評估的需求，所以其他劑型如顆粒劑、種衣劑等相關(guān)數(shù)據(jù)還需進(jìn)一步補(bǔ)充。

種衣劑具有抗病、防治地下害蟲、調(diào)節(jié)植物生長、提供幼苗生長所需養(yǎng)分等多種功效[11]，種子包衣是提高種子質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)促產(chǎn)增收的重要途徑[12]。一些毒性較高的農(nóng)藥有效成分如克百威雖然已經(jīng)在常規(guī)的噴霧制劑中被禁止登記使用，但是在可隱蔽施藥的種衣劑產(chǎn)品中仍可使用。制劑生產(chǎn)過程中，相關(guān)操作人員有機(jī)會接觸高濃度的原藥，存在著潛在的暴露風(fēng)險(xiǎn)。然而，目前我國尚未見到關(guān)于種衣劑等農(nóng)藥制劑加工相關(guān)從業(yè)人員的農(nóng)藥暴露健康風(fēng)險(xiǎn)評估的報(bào)道，急需開展相關(guān)研究，為農(nóng)藥制劑安全生產(chǎn)管理和工人防護(hù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試藥劑

戊唑醇(tebuconazole，CAS 107534-96-3)標(biāo)準(zhǔn)品(有效成分含量為99.0%)，克百威(carbofuran，CAS 1563-66-2)標(biāo)準(zhǔn)品(有效成分含量為98.3%)，北京勤誠亦信科技開發(fā)有限公司；丙酮，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；甲醇，色譜純，賽默飛世爾科技有限公司。

1.1.2 供試儀器

KQ 250DE 數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；分析天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)；HP1100 高效液相色譜儀(安捷倫科技有限公司)；N-1000 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(東京理化器械株式會社)；WBT-2 電動剪刀(廈門威倍特電動工具有限公司)；2 mL 離心管，移液管，容量瓶，0.22 μm 有機(jī)相濾膜，1 000 mL 三角瓶，量筒，50 mL 雞心瓶，1 mL注射器，50 μL 進(jìn)樣器。

1.1.3 評估工種

懸浮種衣劑生產(chǎn)采用封閉式濕法粉碎工藝，主要由混料釜、濕法粉碎機(jī)、多臺串聯(lián)砂磨機(jī)、調(diào)制釜、包裝機(jī)組成，每條生產(chǎn)線操作包括6 個(gè)工種：稱料工人、投料工人、研磨工人、質(zhì)檢工人、灌裝工人和運(yùn)輸工人。稱料工人主要負(fù)責(zé)將農(nóng)藥原藥及生產(chǎn)使用的相關(guān)助劑準(zhǔn)確稱量；投料工人負(fù)責(zé)將稱取好的原料投入到攪拌機(jī)中；研磨工人負(fù)責(zé)研磨機(jī)的正常運(yùn)行；質(zhì)檢工人負(fù)責(zé)檢驗(yàn)每批種衣劑的物理化學(xué)性質(zhì)，保證質(zhì)量穩(wěn)定；灌裝工人負(fù)責(zé)灌裝機(jī)的運(yùn)行；運(yùn)輸工人則負(fù)責(zé)將分裝好的種衣劑運(yùn)送到倉庫中。本研究重點(diǎn)評估潛在暴露風(fēng)險(xiǎn)較大的工種，包括稱料工人、投料工人和灌裝工人。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集與保存

采樣工廠種衣劑生產(chǎn)為間歇式操作模式，完成1 個(gè)批次的投料生產(chǎn)，取1 次樣品，每種藥劑生產(chǎn)進(jìn)行3 個(gè)批次的取樣。具體如下：每天分別生產(chǎn)10 t 6%克百威懸浮種衣劑和10 t 0.6%戊唑醇種衣劑，重復(fù)3 個(gè)批次。使各個(gè)工種穿上定制的純棉防護(hù)服進(jìn)行日常的工作，待生產(chǎn)結(jié)束后進(jìn)行采樣。

采樣操作人員佩戴一次性乳膠手套，按照圖1的剪樣方式將棉質(zhì)衣服樣品剪為9 個(gè)部分，分別裝入自封袋中。此外，工作人員手套、口罩也在采樣結(jié)束后分別裝入自封袋中。所有采集到的樣品均做好標(biāo)記，等待下一步處理。每位操作人員的樣品采集后，需要統(tǒng)一裝到單獨(dú)的自封袋中，防止不同人員的衣服產(chǎn)生接觸，出現(xiàn)交叉污染現(xiàn)象。獲得相關(guān)衣服材料后，將收集到的樣品置于陰涼干燥位置妥善保存并盡快檢測。

圖1 防護(hù)服剪裁方法[13]

1.2.2 樣品前處理

參照Han 等[8]的方法進(jìn)行防護(hù)服樣品上附著藥劑的提取和檢測。具體如下：用電動剪刀將收集到的防護(hù)服、手套、口罩剪成1 cm×1 cm 的小塊，防護(hù)服不同部位的全部樣品放入1 L 的三角瓶中，按照樣品量的多少向其中加入適當(dāng)體積的丙酮作為提取液，使其完全浸沒，編號1、2、3、4、5、8、9部位加入500 mL 丙酮溶劑，編號6、7 部位則需加入700 mL 丙酮溶劑，手套和口罩分別加入200 mL丙酮溶劑。加入溶劑后的三角瓶需要使用保鮮膜封口，以避免溶劑揮發(fā)，置于超聲波清洗機(jī)中超聲提取30 min，收集提取液。其中防護(hù)服樣品提取液取50 mL，口罩和手套分別取20 mL，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至干，加入1 mL 甲醇定容，0.22 μm 有機(jī)濾膜過濾，待HPLC 檢測。

1.2.3 液相色譜檢測條件

色譜儀：Agilent 1100 高效液相色譜儀；色譜柱：Agilent ZORBAX SB-C184.6 mm×250 mm，5 μm；柱溫：室溫；流動相：甲醇∶水(體積比)=70∶30，流速1 mL/min；檢測器：VWD 可變波長檢測器；檢測波長：220 nm；進(jìn)樣量：10 μL。

1.2.4 評估方法

在農(nóng)藥職業(yè)暴露風(fēng)險(xiǎn)評估中，一般采用暴露界限(Margin of exposure，MOE)作為指標(biāo)來評價(jià)農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)。MOE 指的是農(nóng)藥NOAEL(無明顯損害水平)和實(shí)際接觸劑量的比值。當(dāng)MOE＞100 時(shí)，表明該施藥場景下施藥人員安全；當(dāng)MOE＜100 時(shí)，則表明施藥人員在該施藥場景下不安全，需要加強(qiáng)防護(hù)降低暴露量，使該場景達(dá)到安全狀態(tài)。MOE 的計(jì)算公式如公式(1)[14]：

式中：DOSE 為實(shí)際的接觸劑量，單位為mg/kg/d；NOAEL 為無明顯損害水平實(shí)際的接觸劑量，單位為mg/kg/d。

戊唑醇的NOAEL(無明顯損害水平)=5.9mg/kg/d[15]，在USEPA 給出的參考資料中，評價(jià)克百威毒性的毒理學(xué)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)劑量(Benchmark dose，BMD)來代替NOAEL，其中BMDL10(Benchmark dose lower confidence limit)=0.01 mg/kg/d[16]。

DOSE 可通過公式(2)進(jìn)行計(jì)算：

式中：UE 為單位暴露量，單位為μg/kg；WF 為種衣劑質(zhì)量，單位為kg；P 為有效成分在種衣劑中的含量，單位為%；AF 為農(nóng)藥的皮膚吸收系數(shù)，克百威的AF=6%，戊唑醇AF=13%[16]；b.w.為施藥人員平均體重，為65 kg。

UE 可通過公式(3)進(jìn)行計(jì)算：

式中：UE 為單位暴露量，單位為mg/kg 和μg/kg；E 為有效成分暴露量，單位為mg 和μg，通過對采集的防護(hù)服樣品進(jìn)行克百威或戊唑醇的HPLC 檢測分析獲得；AH 為有效成分生產(chǎn)量，單位為kg。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)使用Excel 2016 軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 稱料工人農(nóng)藥暴露量

根據(jù)HPLC 檢測結(jié)果，稱料工人單位暴露量如表1 所示?？税偻挝槐┞犊偭繛?34.89 μg/kg，暴露最高的身體部位為左大腿，其暴露水平為34.46 μg/kg，占全身暴露量的25.55%。戊唑醇單位暴露總量為5 404.71 μg/kg，暴露最高的部位為右手，占全身暴露水平的19.21%。

表1 稱料工人身體各部位暴露量

根據(jù)檢測結(jié)果，戊唑醇的暴露水平明顯大于克百威，這可能是由2 種原藥的物理性質(zhì)差異造成的?？税偻幍奈锢硇再|(zhì)為白色、黃色或淡黃色結(jié)晶，戊唑醇的物理性質(zhì)為白色至淺黃色粉末，在稱取原藥的過程中戊唑醇原藥更容易擴(kuò)散到空氣中，導(dǎo)致暴露水平升高。

2.2 投料工人農(nóng)藥暴露量

根據(jù)HPLC 檢測結(jié)果，投料工人的單位暴露量如表2 所示。克百威單位暴露總量為1 767.32 μg/kg，雙臂是暴露最高的身體部位，左右手臂的暴露水平分別為472.54、445.69 μg/kg，占全身暴露量的26.74%和25.22%。戊唑醇單位暴露總量為3 454.58 μg/kg，暴露高的部位是雙臂，左右臂的暴露水平分別為617.80、581.81 μg/kg，占全身暴露水平的17.88%和16.84%。

表2 投料工人身體各部位單位暴露量

投料工人的主要暴露部位為雙臂，這也是因?yàn)樵谕读线^程中，工人需要頻繁使用上肢進(jìn)行操作，導(dǎo)致雙臂的暴露水平增加。此外，因?yàn)? 種原藥的物理性質(zhì)不同，戊唑醇單位暴露量高于克百威單位暴露量的情況也出現(xiàn)在投料工人中。

2.3 灌裝工人農(nóng)藥暴露量

根據(jù)HPLC 檢測結(jié)果，灌裝工人的單位暴露量如表3 所示?？税偻挝槐┞犊偭繛?0.39 μg/kg，雙手是暴露最高的身體部位，左右手的暴露水平分別為2.38、2.33 μg/kg，占全身暴露量的22.95%和22.42%。戊唑醇單位暴露總量為12.69 μg/kg，暴露最高的部位是右手，其暴露水平為2.77 μg/kg，占全身暴露水平的21.81%。

表3 灌裝工人身體各部位單位暴露量

灌裝工人主要工作內(nèi)容是維持好自動灌裝機(jī)的工作，灌裝機(jī)有獨(dú)立的車間，且通風(fēng)條件良好。在這個(gè)過程中，需要手動將灌裝完成的種衣劑進(jìn)行封口，那么就克百威暴露量而言，灌裝工人的主要暴露部位是雙手。除雙手之外，灌裝工人其他身體部位的暴露劑量較為均勻。戊唑醇在灌裝工人身上暴露水平較低，而且與克百威暴露水平相似，可能是由于有效成分成為種衣劑一部分，暴露水平與自身理化性質(zhì)無關(guān)。

2.4 不同工種工人的農(nóng)藥暴露界限MOE

根據(jù)單位暴露總量計(jì)算種衣劑生產(chǎn)廠不同工種農(nóng)藥暴露界限，結(jié)果見表4?？梢缘贸?，生產(chǎn)含有克百威種衣劑時(shí)，生產(chǎn)線上的稱料、投料和灌裝工人的MOE 為0.01～1.74，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于100，表明工人在工作過程中都有潛在的暴露風(fēng)險(xiǎn)，需要在后續(xù)的工作過程中加強(qiáng)防護(hù)。生產(chǎn)含有戊唑醇種衣劑時(shí)，稱料工人和投料工人MOE 都小于100，表明工人在操作戊唑醇種衣劑生產(chǎn)時(shí)存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)，而罐裝工人MOE 大于100，是安全的。

表4 不同工種人員農(nóng)藥暴界限MOE

根據(jù)計(jì)算的暴露界限，雖然克百威在種衣劑廠的單位暴露量較低，但由于生產(chǎn)量大，也會給工人帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)?？税偻前被姿狨ヮ愞r(nóng)藥，有著廣譜、高效的生物活性，可用于防治多種土壤中及地上害蟲和線蟲。但是由于其毒性高，在環(huán)境中殘留時(shí)間長，對非靶標(biāo)生物和人類有潛在的風(fēng)險(xiǎn)。作為一種高毒農(nóng)藥，雖然已有相關(guān)的行業(yè)規(guī)定克百威不允許噴霧使用，但是作為一種種子包衣使用的主要有效成分，克百威仍依然發(fā)揮著重要作用，這在一定程度上增加了相關(guān)操作工人的安全風(fēng)險(xiǎn)。另外一種重要的種子處理劑戊唑醇是德國拜耳公司于1986 年開發(fā)的一種高效、低毒的三唑類殺菌劑，能防治銹病、麥類赤霉病等多種真菌病害。

3 結(jié) 論

本文對種衣劑生產(chǎn)場景下3 個(gè)主要工種的暴露量進(jìn)行探索，明確了在工廠生產(chǎn)場景下的職業(yè)暴露評估方法和劑量，評估了農(nóng)藥暴露風(fēng)險(xiǎn)。評估結(jié)果認(rèn)為稱料、投料和罐裝工人均存在較高的農(nóng)藥暴露風(fēng)險(xiǎn)，克百威制劑的生產(chǎn)線不同工種的MOE 為0.01～1.74，而戊唑醇單劑生產(chǎn)線上稱料工人和投料工人MOE 分別為9.10 和14.23，同樣存在暴露風(fēng)險(xiǎn)。僅戊唑醇灌裝工人MOE 大于100，安全。分析認(rèn)為，農(nóng)藥制劑生產(chǎn)過程中，操作原藥的相關(guān)工種如稱料和投料，均存在較高農(nóng)藥暴露風(fēng)險(xiǎn)，而操作制劑的工種如灌裝，農(nóng)藥暴露風(fēng)險(xiǎn)則與活性成分的毒性相關(guān)性較大。

為了能緩解此類風(fēng)險(xiǎn)，可以通過采取增加通風(fēng)設(shè)備，降低廠區(qū)環(huán)境中農(nóng)藥的濃度，同時(shí)工作時(shí)加強(qiáng)防護(hù)，穿戴特定的防護(hù)服，同時(shí)佩戴手套，對于直接接觸原藥的工種最好佩戴化工專用的橡膠手套等措施以減少此類風(fēng)險(xiǎn)。高水平的安全防護(hù)是農(nóng)藥制劑生產(chǎn)安全管理的必要措施。