唑蟲酰胺在柑桔及土壤中殘留規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)評估

劉 茜,陳 敏,尹 全,靳可婷,羅曉梅,楊曉鳳

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所,成都,610066)

唑蟲酰胺(tolfenpyrad)是1988年由日本三菱化學(xué)公司研發(fā)的一種新型高效殺蟲殺螨劑,其主要作用機(jī)制是通過阻止昆蟲的氧化磷酸化作用致死昆蟲[2],具有廣譜殺蟲性,2002年在日本獲得登記[3]。在中國,唑蟲酰胺對西蘭苔[1]、甘藍(lán)[27]、柑桔[6-7]等園藝作物某些害蟲的田間藥效陸續(xù)得到評價(jià),從2020年開始其混劑或單劑被登記用于防治柑桔銹壁虱[5]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,如反復(fù)多次使用唑蟲酰胺,則可能造成空氣、水、土壤等不同程度的污染[4]。關(guān)于蔬菜上唑蟲酰胺殘留及其膳食風(fēng)險(xiǎn)的研究報(bào)道較多[8-10]。Dong等[11]研究唑蟲酰胺等農(nóng)藥在上海市奉賢區(qū)莊行鎮(zhèn)“山下紅”溫州蜜柑上施用后的殘留消解和膳食安全性,認(rèn)為施用14 d后唑蟲酰胺在柑桔上的殘留量膳食風(fēng)險(xiǎn)是可以接受的。目前,國內(nèi)關(guān)于唑蟲酰胺在柑桔及土壤中的殘留規(guī)律和風(fēng)險(xiǎn)評估報(bào)道較少見,且我國尚未制定唑蟲酰胺在柑桔中的最大殘留限量值。為了“舌尖上的安全”,有必要開展相關(guān)試驗(yàn)探討唑蟲酰胺在柑桔上的最大殘留限量值。本試驗(yàn)對四川成都、浙江義務(wù)和湖南長沙的柑桔園中唑蟲酰胺在柑桔及土壤中的殘留規(guī)律和膳食風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究,旨在為柑桔生產(chǎn)上唑蟲酰胺的合理使用及柑桔中唑蟲酰胺最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)的制定等提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜儀(高效液相-三重四級桿質(zhì)譜,島津LC-MS/MS 8040),高速均質(zhì)機(jī)(德國IKA公司IKA-T18 basic)等。30%螺蟲乙酯·唑蟲酰胺懸浮劑(螺蟲乙酯:10%,唑蟲酰胺:20%,陜西美邦農(nóng)藥有限公司),唑蟲酰胺標(biāo)準(zhǔn)品(純度99.0%,德國Dr.公司),乙腈和甲醇(色譜純,美國Fisher公司),氯化鈉(分析純,上海中化試劑公司),純凈水(屈臣氏)。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)[12]

2016—2017年于四川成都、湖南長沙和浙江義烏三地自然生態(tài)環(huán)境條件下的桔園,進(jìn)行了兩年的唑蟲酰胺殘留消解和最終殘留田間試驗(yàn)。試驗(yàn)期間要求施藥時(shí)的天氣為晴天,溫度低于40 ℃,風(fēng)速小于3 m/s。四川成都(樹高2.5 m,樹冠直徑2.0 m)和湖南長沙(樹高1.3 m,樹冠直徑1.0 m)為溫州蜜柑園,浙江義烏(樹高1.2 m,樹冠直徑1.1 m)為椪柑園。

1.2.1 殘留消解試驗(yàn)設(shè)計(jì) 柑桔果實(shí):選擇未使用過唑蟲酰胺的柑桔種植地做試驗(yàn)小區(qū)。按《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》(NY/T 788—2018)[13]要求設(shè)計(jì)試驗(yàn)小區(qū)。試驗(yàn)小區(qū)面積為2株樹,設(shè)3個(gè)平行小區(qū),小區(qū)間設(shè)有保護(hù)隔離帶,同時(shí)另設(shè)對照(清水)小區(qū)。用30%螺蟲乙酯?唑蟲酰胺懸浮劑以200 mg/kg(以唑蟲酰胺有效成分計(jì),制劑稀釋1 000倍)濃度于柑桔果實(shí)生長發(fā)育至半大時(shí)施藥于樹冠,施藥1次(四川噴液量1.5 L/株,湖南噴液量0.83 L/株,浙江噴液量0.83 L/株),分別于噴霧后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d、14 d、21 d、30 d和45 d采果實(shí)樣品測定唑蟲酰胺殘留量。土壤:在柑桔園選一塊20 m2未使用過唑蟲酰胺的地塊,單獨(dú)施藥,施藥劑量(以唑蟲酰胺計(jì))為666.67 g/hm2(制劑0.33 g/m2),施藥次數(shù)和采樣時(shí)間均與柑桔相同。

1.2.2 最終殘留試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選擇未使用過唑蟲酰胺的柑桔種植地做試驗(yàn)小區(qū)。按農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》(NY/T 788—2018)要求設(shè)計(jì)試驗(yàn)小區(qū)。試驗(yàn)小區(qū)面積為2株樹,設(shè)3個(gè)平行小區(qū),小區(qū)間設(shè)有保護(hù)隔離帶,同時(shí)另設(shè)對照(清水)小區(qū)。根據(jù)柑桔收獲期向前推算確定施藥時(shí)期,柑桔樹冠和土壤分開施藥。設(shè)兩個(gè)施藥濃度(以唑蟲酰胺有效成分計(jì)):100 mg/kg(制劑稀釋2 000倍)(推薦濃度)和150 mg/kg(制劑稀釋1 333倍)。施藥次數(shù)分別設(shè)1次和2次(四川噴液量1.5 L/株,湖南噴液量0.83 L/株,浙江噴液量0.83 L/株),施藥間隔期14 d。末次施藥后間隔7、14和21 d采集柑桔果實(shí)和土壤樣品測定唑蟲酰胺殘留量。

1.2.3 樣品采集 柑桔果實(shí)樣品:用隨機(jī)方法在試驗(yàn)小區(qū)柑桔樹不同方向及上、中、下、里、外等不同部位采集2～3 kg生長正常、無病害的果實(shí),裝入樣本容器中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。殘留消解樣品沿縱向均勻切成4～8瓣(雙數(shù)),分取不相鄰的2～4瓣勻漿后裝入封口容器,貼好標(biāo)簽,貯存于-20 ℃冰柜。最終殘留樣品包括桔皮、桔肉和全果,將采集的柑桔果實(shí)沿縱向均勻切成4～8瓣(雙數(shù)),分取不相鄰的2～4瓣,分離桔皮和桔肉,同時(shí)收集全部桔皮和桔肉,分別稱量,記錄并計(jì)算皮肉比,勻漿后分別裝入封口容器,記為桔皮及桔肉,貼好標(biāo)簽,貯存于-20 ℃冰柜;另外不相鄰的2～4瓣勻漿后裝入封口容器,記為柑桔全果,貼好標(biāo)簽,貯存于-20 ℃冰柜。

土壤樣品:在試驗(yàn)小區(qū)中隨機(jī)取樣,選擇6～12個(gè)采樣點(diǎn),取土深度為0～15 cm,每小區(qū)采樣量2 kg,裝入樣本容器中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。樣本除去碎石、雜草和植物根莖等雜物,混勻后,再用四分法取500 g,裝入樣本容器,貼好標(biāo)簽,貯存于-20 ℃冰柜。

1.3 分析方法

高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定條件:Phenomenex XB-C18(1.7 μm ×100 mm×2.1 mm)色譜柱。0.1%甲酸水溶液-甲醇 (20∶80,體積比)流動相,流速0.3 mL/min。柱溫40 ℃。進(jìn)樣量5 μL。電噴霧離子源ESI。正離子ESI+。掃描方式MRM多反應(yīng)監(jiān)測。離子源接口電壓4.5 kV。霧化氣為氮?dú)?3.0 L/min。干燥氣為氮?dú)?15.0 L/min。碰撞氣為氬氣。脫溶劑管溫度250 ℃。加熱塊溫度400 ℃。在上述條件下,唑蟲酰胺的相對保留時(shí)間為2.4 min,外標(biāo)法定量。監(jiān)測離子對、Q1預(yù)置桿、碰撞能量、Q3預(yù)置桿參數(shù)如表1所示。

表1 高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜儀分析唑蟲酰胺時(shí)所設(shè)定的相關(guān)參數(shù)

樣品前處理:稱取10 g(精確至0.01 g)果皮、果肉、全果和土壤(磨碎、過100目篩)試樣于50 mL離心管中,準(zhǔn)確加入20.0 mL乙腈,充分混勻后,15 000 轉(zhuǎn)/min高速勻漿2 min后抽濾,濾液全部裝入放有3～5 g NaCl的50 mL比色管中,蓋上塞子,振蕩1 min,在室溫下靜置1 h,待乙腈相和水相分層,再準(zhǔn)確吸取1.00 mL上清液于5 mL離心管中,準(zhǔn)確加入1.00 mL甲醇+水(V甲醇∶V水=1∶1),混勻,過0.22 μm有機(jī)系濾膜,裝瓶,供分析用。

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制:準(zhǔn)確稱取一定量的唑蟲酰胺標(biāo)準(zhǔn)品,乙腈溶解配制成1 000 mg/L的儲備液,再用乙腈稀釋至100 mg/L,然后分別用柑桔全果、果肉、果皮和土壤空白樣品的基質(zhì)液逐級稀釋為0.001 0、0.005 0、0.010 0、0.0200、0.050 0、0.100 0、0.200 0、0.500 0、1.000 0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液,上機(jī)測試。以唑蟲酰胺的質(zhì)量濃度x(mg/L)為橫坐標(biāo),以峰面積y為縱坐標(biāo),繪制工作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

分析方法回收率與精密度測試:在柑桔果皮、果肉、全果和土壤空白樣品中添加3個(gè)水平濃度(0.010、0.200、1.500 mg/kg)的唑蟲酰胺,每個(gè)添加水平重復(fù)5次試驗(yàn),以此測定分析方法的回收率與精密度。

1.4 膳食風(fēng)險(xiǎn)評估

1.4.1 膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)評估 根據(jù)《中國居民膳食指南》或權(quán)威參考資料中的膳食結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),結(jié)合規(guī)范殘留試驗(yàn)中值,計(jì)算唑蟲酰胺估計(jì)暴露量(EED)和唑蟲酰胺的膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)(RQ%)。相關(guān)計(jì)算式如下:EED=(CRL×Fi)/bw,RQ%=(EED/ADI)×100%。式中,EED為農(nóng)藥在人體中的估計(jì)暴露量(mg/kg),CRL為農(nóng)藥在某一食品中的規(guī)范殘留試驗(yàn)中值(mg/kg),Fi為一般人群某一食品的消費(fèi)量(kg/d),bw為人群平均體質(zhì)量(kg),RQ%為農(nóng)藥的膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)商值,即估計(jì)暴露量占人體每日允許攝入量ADI(mg/kg)[14]的百分比。當(dāng)RQ%≤100%時(shí),表示慢性風(fēng)險(xiǎn)可以接受,RQ%越小,風(fēng)險(xiǎn)越小;當(dāng)RQ%>100%時(shí),表示有不可接受的慢性風(fēng)險(xiǎn),RQ%越大,風(fēng)險(xiǎn)越大。

1.4.2 急性膳食風(fēng)險(xiǎn)評估 柑桔單個(gè)質(zhì)量高于25 g且可食部分質(zhì)量小于個(gè)體每頓飯對該食品最大消耗量,因此,唑蟲酰胺的國家估計(jì)短期攝入量(IESTI)按公式IESTI=[U×HR×ν+(LP-U)×HR]/bw進(jìn)行計(jì)算[15]。式中,IESTI為國家估計(jì)短期攝入量(mg/kg),U為單個(gè)食品質(zhì)量(可食部分,由為建立MRL進(jìn)行最高殘留量試驗(yàn)的地區(qū)國家提供),HR為規(guī)范殘留試驗(yàn)最大殘留量(mg/kg),LP為可涵蓋97.5%食用者的每天消耗的食品量(kg/d),ν為差異因子(涵蓋97.5%的個(gè)體食品殘留量除以平均殘留量),根據(jù)農(nóng)藥殘留專家聯(lián)席會議的建議值取3[16],bw為人群平均體質(zhì)量(kg)。急性攝入風(fēng)險(xiǎn)(ARfD%)計(jì)算公式為ARfD%=(IESTI/ARfD)×100%。式中,IESTI為國家估計(jì)短期攝入量,ARfD為急性參考量(mg/kg)。

2 結(jié)果與分析

2.1 唑蟲酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線

試驗(yàn)結(jié)果表明,唑蟲酰胺在濃度為0.001 0～1.000 0mg/L范圍內(nèi),方法呈良好的線性關(guān)系,回歸方程見表2。

表2 高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜儀分析不同基質(zhì)中唑蟲酰胺所得線性方程、相關(guān)系數(shù)和定量限

2.2 分析方法的回收率與精密度

試驗(yàn)結(jié)果表明,在添加水平為0.010～ 1.500 mg/kg時(shí),唑蟲酰胺在柑桔果肉、果皮、全果和土壤中的平均添加回收率在94.5%～107.4%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.5%～9.0%。根據(jù)中國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》,當(dāng)添加濃度>0.01 mg/kg且≤0.1 mg/kg時(shí),檢測分析方法的回收率要求在70%～120%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤20%;當(dāng)添加濃度>0.1 mg/kg且<1 mg/kg時(shí),檢測分析方法的回收率要求在70%～110%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤15%;當(dāng)添加濃度>1 mg/kg時(shí),檢測分析方法的回收率要求在70%～110%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤10%。由此,本試驗(yàn)分析方法的回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均達(dá)到農(nóng)藥殘留分析方法要求,可以用于唑蟲酰胺在柑桔和土壤中的殘留分析測定(見表3)。

表3 柑桔及其土壤中唑蟲酰胺的平均回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5) %

2.3 唑蟲酰胺消解動態(tài)

兩年三地試驗(yàn)殘留量測定見表4。對柑桔和土壤分別施用200 mg/kg和666.67 g/hm2唑蟲酰胺(懸浮劑)后,在施藥間隔期21 d時(shí),唑蟲酰胺在柑桔(全果)中的消解率為25.0%～78.4%,在土壤中的消解率達(dá)到77.7%～98.2%。

表4 兩年三地唑蟲酰胺在柑桔園柑桔全果和土壤中殘留量

分析發(fā)現(xiàn),在未施用過唑蟲酰胺的試驗(yàn)小區(qū),于柑桔生長到成熟個(gè)體一半大小時(shí),用唑蟲酰胺(懸浮劑)200 mg/kg對柑桔樹均勻施藥1次后,唑蟲酰胺在柑桔上的消解殘留量呈明顯的負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系,可以用Ct=C0e-kt一級反應(yīng)動力學(xué)化學(xué)方程表示[17]。兩年三地唑蟲酰胺在柑桔中的原始沉積量、動力學(xué)方程、相關(guān)系數(shù)和半衰期見表5。

表5 兩年三地唑蟲酰胺在柑桔園柑桔全果中的消解殘留動力學(xué)方程、相關(guān)系數(shù)和半衰期

分析發(fā)現(xiàn),在未施用過唑蟲酰胺的試驗(yàn)小區(qū),用唑蟲酰胺(懸浮劑)666.67 g/hm2對柑桔園土壤均勻施藥1次后,唑蟲酰胺在土壤中的消解殘留量也呈現(xiàn)負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系。兩年三地唑蟲酰胺在土壤中的原始沉積量、動力學(xué)方程、相關(guān)系數(shù)和半衰期見表6。

表6 兩年三地唑蟲酰胺在柑桔園土壤中的消解殘留動力學(xué)方程、相關(guān)系數(shù)和半衰期

2.4 唑蟲酰胺最終殘留量

在未施用過唑蟲酰胺的試驗(yàn)小區(qū),30%螺蟲乙酯·唑蟲酰胺懸浮劑按推薦濃度100 mg/kg和1.5倍推薦濃度150 mg/kg對水噴霧施藥1～2次。距末次施藥后第7天、第14天和第21天采樣測定結(jié)果見表7?？梢钥闯?柑桔果皮中唑蟲酰胺殘留量是最高的;隨著采樣間隔的推移,唑蟲酰胺最終殘留量逐漸降低,在距施藥21 d時(shí)柑桔全果、果肉及土壤中唑蟲酰胺最終殘留量均低于美國規(guī)定的唑蟲酰胺在柑桔中的MRL值(0.8 mg/kg)[18]。

表7 兩年三地施藥后不同時(shí)間和不同樣品中唑蟲酰胺最終殘留量 mg/kg

2.5 唑蟲酰胺在柑桔中的風(fēng)險(xiǎn)評估

根據(jù)《中國居民膳食指南》,我國居民每天水果的膳食攝入量為200～350 g[19],我國人群平均體質(zhì)量按照63 kg計(jì)算,根據(jù)施藥后采收間隔7、14、21天柑桔全果中唑蟲酰胺殘留中值,按本文“1.4.1”中公式對施用唑蟲酰胺柑桔園柑桔果實(shí)膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估,估計(jì)暴露量分別為0.001 1、0.000 78和0.000 78 mg/kg,均低于《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)中規(guī)定的唑蟲酰胺ADI值(0.006 mg/kg),柑桔中唑蟲酰胺的膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)(RQ%)均低于100%,慢性風(fēng)險(xiǎn)可以接受(見表8)。

表8 施用唑蟲酰胺柑桔園柑桔全果唑蟲酰胺膳食攝入量風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果

根據(jù)采收間隔7、14、21 d柑桔中唑蟲酰胺殘留最大值,按本文“1.4.2”中公式對施用唑蟲酰胺柑桔園柑桔果實(shí)急性膳食風(fēng)險(xiǎn)分別進(jìn)行評估,唑蟲酰胺的國家估計(jì)短期攝入量分別為0.011 81、0.012 83和0.007 73 mg/kg,急性參考量為0.01 mg/kg[20],采收間隔期為7 d和14 d時(shí)急性攝入風(fēng)險(xiǎn)超過100%,采收間隔達(dá)21 d時(shí)急性攝入風(fēng)險(xiǎn)低于100%(見表9)。

表9 施用唑蟲酰胺柑桔園柑桔全果唑蟲酰胺急性膳食風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果

3 討論

在采用氣相色譜-三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中唑蟲酰胺時(shí),李珊等[21]對土壤的前處理建立了一種溶劑萃取,萃取后通過氨基固相萃取柱凈化后上機(jī)。本研究對柑桔和土壤中唑蟲酰胺測定的前處理方法相對簡單快速,樣品經(jīng)乙腈提取后過膜上機(jī),回收率能滿足要求。

兩年三地試驗(yàn)結(jié)果表明,唑蟲酰胺按200 mg/kg和666.67 g/hm2對水后分別對柑桔和土壤噴霧施藥1次,不同產(chǎn)地和不同年份的原始沉積量均存在差異(見表3和表4)?？赡苁遣煌a(chǎn)地和不同年份施藥時(shí)的氣溫、光照強(qiáng)度等氣象條件差異造成的。2017年湖南的動態(tài)消解試驗(yàn),由于施藥半小時(shí)內(nèi)突然下雨且連續(xù)10 h以上,導(dǎo)致采樣檢測的殘留量均低于0.010 mg/kg,試驗(yàn)失敗。兩年三地唑蟲酰胺在柑桔中的半衰期為7.7～23.1 d,在土壤中的半衰期分別為5.8～11.6 d,屬于易消解農(nóng)藥(半衰期<3個(gè)月),這與之前的研究[22]結(jié)果相同,不易形成持久性污染。不同產(chǎn)地和不同年份的半衰期存在差異,其原因?yàn)楦鞯馗髂攴菰囼?yàn)期間溫度、降雨、光照、土壤中微生物、有機(jī)質(zhì)含量、土壤pH值、柑桔品種以及柑桔樹的長勢等因素存在差異,均可能會影響唑蟲酰胺在柑桔和土壤中的消解趨勢,從而影響其半衰期。

30%螺蟲乙酯?唑蟲酰胺懸浮劑按推薦濃度(唑蟲酰胺100 mg/kg)和1.5倍推薦推薦濃度(唑蟲酰胺150 mg/kg)對水噴霧施藥1～2次(施藥間隔14 d)。距末次施藥后第21天,唑蟲酰胺在三地柑桔全果、果肉和土壤中的殘留量均低于美國中唑蟲酰胺在柑桔上的MRL值(0.8 mg/kg),此時(shí)采摘柑桔食用是安全的。

根據(jù)膳食風(fēng)險(xiǎn)評估的情況看,末次施藥后7、14和21 d采樣,柑桔全果的唑蟲酰胺膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)均低于100%,慢性風(fēng)險(xiǎn)可以接受,不影響我國居民按照膳食指南攝入柑桔。在距末次施藥21 d后,急性攝入風(fēng)險(xiǎn)低于100%,即不存在急性攝入風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

采用高效液相-三重四級桿質(zhì)譜檢測器檢測研究唑蟲酰胺在柑桔及土壤中的殘留規(guī)律,檢測方法簡單快速,精確度和靈敏度高,準(zhǔn)確性好,能滿足農(nóng)藥殘留檢測分析要求,可以用于農(nóng)業(yè)行業(yè)對柑桔及土壤中唑蟲酰胺殘留進(jìn)行檢測。唑蟲酰胺在柑桔全果、果肉和土壤中均易消解,施藥21 d后采樣殘留量是低于美國的最大殘留限量值,膳食攝入不存在急性攝入風(fēng)險(xiǎn),慢性風(fēng)險(xiǎn)可以接受。