嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤中的殘留行為及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

朱宇珂，石凱威，朱光艷，劉鳳嬌，馬 成，李 莉*

(1.中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害鼠害綜合治理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，北京 100125)

番茄富含豐富的番茄紅素、維生素C、糖類、蛋白質(zhì)及無(wú)機(jī)鹽類等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有降低患肥胖、心血管疾病和癌癥等各種疾病風(fēng)險(xiǎn)等功效[1]。目前，我國(guó)番茄種植面積已>101.17萬(wàn)hm2[2]，但由于病害影響，至少造成每年20%的減產(chǎn)。其中，灰霉病是造成番茄減產(chǎn)的諸多病害中的一種[3-5]。

灰霉病屬于真菌性病害，由灰葡萄孢菌侵染所致。嘧菌環(huán)胺(cyprodinil)是一種苯氨基嘧啶類殺菌劑，對(duì)多種作物灰霉病的防治有特效作用，與三唑類、咪唑類、嗎啉類、酰亞胺類等殺菌劑無(wú)交互抗性，適用于病害的綜合治理[6-7]。戊唑醇(tebuconazole)通過(guò)抑制真菌的麥角甾醇的生物合成，達(dá)到殺菌效果，主要用于水稻、小麥、花生、蔬菜、蘋(píng)果、梨、香蕉以及玉米、高粱等作物[8]。嘧菌環(huán)胺和戊唑醇可以有效防治番茄中的灰霉病，然而，對(duì)于兩種農(nóng)藥在番茄種植中的殘留、消解行為尚未見(jiàn)到報(bào)道。

我國(guó)GB2763-2019《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》中規(guī)定嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄中的最大殘留限量分別為0.5mg/kg和2mg/kg，國(guó)際食品法典委員會(huì)規(guī)定嘧菌環(huán)胺在果菜類蔬菜(葫蘆科除外)的最大殘留限量為2mg/kg，戊唑醇在番茄中的最大殘留限量為0.7mg/kg。

本文采用氣相色譜建立了嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤中的分析方法，通過(guò)三地田間試驗(yàn)得到了嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤中的殘留消解行為，并結(jié)合我國(guó)膳食情況評(píng)價(jià)番茄中嘧菌環(huán)胺和戊唑醇對(duì)不同年齡人群的膳食風(fēng)險(xiǎn)，以期為全面評(píng)價(jià)兩種農(nóng)藥在番茄種植中使用的安全性和合理性提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑 Agilent7890A氣相色譜儀，配有氮磷檢測(cè)器；昆山KQ-600型超聲波清洗器；EYELA OSB-2000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；臺(tái)式低速離心機(jī)SC-3612；電子分析天平AL204-IC；電子天平(0.01g)。

嘧菌環(huán)胺標(biāo)準(zhǔn)品：純度99.0%(Dr.Ehrenstorfer Gmbh)；戊唑醇標(biāo)準(zhǔn)品：純度98.5%(Dr.Ehrenstorfer Gmbh)；乙腈、丙酮、氯化鈉均為分析純；石油醚(60～90℃，分析純，使用前重蒸)；1g/6mL弗羅里硅土柱。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2017年分別在北京市順義區(qū)木林鎮(zhèn)榮各莊村(北緯40.20，東經(jīng)116.80，品種：金輝1號(hào))、安徽省宿州市蕭縣王寨鎮(zhèn)戴樓村(北緯34.11，東經(jīng)116.77，品種：歐冠)和吉林省雙遼市那木鄉(xiāng)建設(shè)村(北緯43.42，東經(jīng)123.58，品種：萬(wàn)柿如意)3地開(kāi)展312.5g/L嘧菌環(huán)胺·戊唑醇乳油(嘧菌環(huán)胺含量為187.5g/L，戊唑醇為125g/L)在番茄上的殘留田間試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置處理小區(qū)和對(duì)照小區(qū)，小區(qū)面積15m2，每個(gè)處理小區(qū)設(shè)3個(gè)重復(fù)，小區(qū)之間設(shè)置隔離帶。

1.2.2 消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn) 消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)采用1次施藥多次采樣的方法。施藥劑量為推薦劑量最高劑量(制劑量900mL/ha，有效成分281.25g a.i./ha)的1.5倍，即1 350mL/ha(有效成分用量421.875 g a.i./ha)進(jìn)行施藥。采樣時(shí)間為末次施藥后的0(2h)、1、3、5、7、10、14、21、30d，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.3 最終殘留試驗(yàn) 最終殘留試驗(yàn)采用多次施藥多次采樣的方法。施藥劑量為推薦劑量的高劑量，即900mL/ha(有效成分281.25g a.i./ha)，施藥3次，施藥間隔期為7d。采樣時(shí)間為末次施藥后的3、5、7、14d，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.4 樣品采集 隨機(jī)在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)12個(gè)采樣點(diǎn)采集生長(zhǎng)正常，無(wú)病害的成熟或半成熟的番茄果實(shí)。采集的樣品進(jìn)行四分法制備后，-20℃下保存。

在小區(qū)中用隨機(jī)方式選擇6～12個(gè)采樣點(diǎn)，將土鉆壓入10cm 深度，每小區(qū)每次采集土壤樣本1～2kg，除去碎石、雜草和植物根莖等雜物，貯存于-20℃冰柜中保存。

1.3 農(nóng)藥殘留分析方法

1.3.1 樣品前處理 提?。簻?zhǔn)確稱取粉碎后的番茄或土壤樣品10g于50mL離心管中，加入乙腈20mL，搖勻，超聲15min后加入5g氯化鈉，劇烈搖動(dòng)1min，于3 000rpm下離心5min，取上清液10mL 在35℃下旋蒸至近干。土壤樣品使用2.5mL丙酮：石油醚(2：8，v/v)定容，GC-NPD測(cè)定。番茄樣品待凈化。

凈化：取弗羅里硅土柱，5mL丙酮：石油醚(2：8，v/v)預(yù)淋，棄去淋洗液，15mL丙酮：石油醚(2：8，v/v)分三次將上述番茄樣品的殘?jiān)慈胄≈鶅?nèi)，收集全部洗脫液，35℃旋蒸至近干，2.5mL丙酮：石油醚(2：8，v/v)定容，GC-NPD測(cè)定。

1.3.2 儀器條件 色譜條件：HP-5色譜柱(30m×320μm×0.25μm)；載氣：高純氮?dú)?；流?mL/min；柱溫程序：100℃保持5min，以15℃/min升至280℃，保持5min；運(yùn)行時(shí)間：22min；進(jìn)樣口溫度280℃，不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量2μL；檢測(cè)器：NPD，溫度340℃，氫氣流量2mL/min，空氣流量：60mL/min，尾吹氣流量：3mL/min。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 分別準(zhǔn)確稱取嘧菌環(huán)胺和戊唑醇標(biāo)準(zhǔn)品，使用丙酮配制標(biāo)準(zhǔn)母液。用丙酮：石油醚(2：8，v/v)或番茄、土壤空白基質(zhì)提取液分別逐級(jí)稀釋，配制成濃度為0.040、0.10、0.20、0.50、1.0、2.5、5.0mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。在上述儀器條件下進(jìn)行測(cè)定，分別以嘧菌環(huán)胺和戊唑醇質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、監(jiān)測(cè)峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 添加回收試驗(yàn) 番茄和土壤空白樣品均設(shè)置3個(gè)添加水平：嘧菌環(huán)胺0.020mg/kg、0.50mg/kg、3.0mg/kg，戊唑醇為0.020mg/kg、0.70mg/kg、3.0mg/kg。每個(gè)添加水平重復(fù)5次，計(jì)算添加回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.3.5 本文使用ME評(píng)價(jià)嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄中的基質(zhì)效應(yīng) 根據(jù)兩種有效成分的溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液中的峰面積獲得線性方程，計(jì)算得到ME。當(dāng)ME在-20%～20%范圍內(nèi)時(shí)為弱基質(zhì)效應(yīng)；當(dāng)ME在-50%～-20%或20%～50%范圍時(shí)為中等基質(zhì)效應(yīng)；當(dāng)ME≤-50%或>50% 時(shí)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)[9]。

Sm和Ss分別表示基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線和溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率。

1.3.6 消解動(dòng)態(tài)曲線 嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤中的降解按照一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程按照公式(1)擬合，半衰期按照公式(2)計(jì)算。

Ct=C0e-Kt

(1)

DT50=ln2/K

(2)

式中：Ct為時(shí)間t時(shí)的農(nóng)藥殘留量(mg/kg)；C0為施藥后的原始沉積量(mg/kg)；K為消解系數(shù)；t為施藥后時(shí)間(d)；DT50為半衰期(d)，即農(nóng)藥殘留量消解50%的時(shí)間。

1.3.7 膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果分別由公式 (3)(4)計(jì)算得出。

NEDI=∑[STMRi(或STMR-Pi)×Fi] /bw

(3)

RQc=NEDI/ADI×100

(4)

式中：NEDI指國(guó)家估計(jì)每日攝入量，單位mg/kg bw；STMRi為農(nóng)藥在某一食品中的規(guī)范殘留試驗(yàn)中值，單位為mg/kg；STMR-Pi為用加工因子校正的規(guī)范殘留試驗(yàn)中值，單位為單位mg/kg；Fi為一般人群某一食品的消費(fèi)量，單位為kg/d；bw為人群人均體重，單位為單位kg；ADI為每日允許攝入量，單位為mg/(kg bw)；bw為人群人均體重，單位為單位kg。

RQc為風(fēng)險(xiǎn)商指數(shù)，當(dāng) RQc<100%，表明膳食風(fēng)險(xiǎn)處于可接受范圍，反之則表示風(fēng)險(xiǎn)不可接受，且數(shù)值越大風(fēng)險(xiǎn)越高[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法有效性評(píng)價(jià) 在上述儀器條件下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行分析測(cè)定，結(jié)果得到嘧菌環(huán)胺和戊唑醇的溶劑、番茄基質(zhì)和土壤基質(zhì)中的標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)關(guān)系(表1)，試驗(yàn)表明，在溶劑、番茄和土壤基質(zhì)中，在0.04～5mg/L范圍內(nèi)嘧菌環(huán)胺和戊唑醇的質(zhì)量濃度與峰面積之間具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均>0.999 0。根據(jù)基質(zhì)效應(yīng)評(píng)價(jià)1.3.5，嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤基質(zhì)中均表現(xiàn)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)，其中在土壤中基質(zhì)效應(yīng)更加明顯，與土壤基質(zhì)未經(jīng)過(guò)凈化步驟有關(guān)。因此，測(cè)定時(shí)使用番茄和土壤基質(zhì)標(biāo)樣進(jìn)行定量。

表1 線性方程及相關(guān)參數(shù)

在0.020mg/kg、0.50mg/kg和3.0mg/kg 3個(gè)添加水平下，嘧菌環(huán)胺在番茄和土壤中的平均回收率在86%～97%范圍內(nèi)，RSD在0.64%～11%范圍內(nèi)；在0.020mg/kg、0.70mg/kg和3.0mg/kg添加水平下，番茄和土壤中戊唑醇的平均回收率為74%～93%，RSD為1.9%～9.4%。(表2)嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤中的定量限均為0.02mg/kg。由以上結(jié)果可知，該方法的線性、添加回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均符合農(nóng)藥殘留分析的要求。

表2 嘧菌環(huán)胺在番茄中和土壤的添加回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.2 殘留消解試驗(yàn)結(jié)果 按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.2.2和1.2.4進(jìn)行施藥和采樣，結(jié)果表明，嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在北京、安徽、吉林三地番茄和土壤中消解動(dòng)態(tài)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。(表3)嘧菌環(huán)胺在番茄中的的半衰期為3.5～5.3d，在土壤中的半衰期為23～27d，戊唑醇在番茄中的半衰期為4.6～12d，在土壤中為32～41d，嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄中降解明顯快于土壤。

農(nóng)藥在環(huán)境中的降解受到很多因素的影響，包括物理因素和化學(xué)因素，比如降雨、光照，作物的酸堿性以及濕度等[11-13]。實(shí)驗(yàn)時(shí)番茄生長(zhǎng)狀態(tài)、土壤條件和環(huán)境一致的情況下，戊唑醇在番茄和土壤中的半衰期均較嘧菌環(huán)胺長(zhǎng)，因此，農(nóng)藥降解與本身的物理化學(xué)性質(zhì)相關(guān)。

同時(shí)，作物種類不同也會(huì)引起降解的差異。江景勇[14]和胡選祥[15]分析了嘧菌環(huán)胺在設(shè)施草莓中的殘留降解行為，得到其降解半衰期分別為5.776d、3.180d。李叢荻[16]采用氣相色譜-質(zhì)譜法研究了嘧菌環(huán)胺在蘋(píng)果中的殘留消解動(dòng)態(tài)，結(jié)果表明在北京和安徽兩地半衰期分別為26d、35d。因此，嘧菌環(huán)胺的降解快慢與作物生長(zhǎng)期密切相關(guān)，在番茄中的半衰期與草莓接近，顯著短于在蘋(píng)果中的半衰期。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于戊唑醇在水稻[17]、小麥[18]、玉米[19]、辣椒[20]、柑橘[21]等農(nóng)作物中的殘留分析和殘留研究已有諸多報(bào)道。羅雪婷[22]建立了GPC-GC/MS測(cè)定蘋(píng)果和土壤中戊唑醇?xì)埩舻姆椒?，戊唑醇在蘋(píng)果上的半衰期為13.9d。孫明娜[23]采用氣相色譜-氮磷檢測(cè)器(GC-NPD)法研究了戊唑醇在葡萄和土壤中的殘留半衰期分別為9.8～12.2d、8.2～17d。

表3 嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤中的消解動(dòng)力學(xué)參數(shù)

2.4 最終殘留數(shù)據(jù) 按照900mL/ha(有效成分281.25g a.i./ha)在番茄上施藥3次后，施藥后3、5、7、14d采集樣品，番茄中嘧菌環(huán)胺和戊唑醇的最終殘留量(表4)。在農(nóng)藥制劑中，嘧菌環(huán)胺和戊唑醇含量分別為187.5g/L和125g/L，3、5、7、14d采樣時(shí)戊唑醇的殘留量均大于嘧菌環(huán)胺，可能由于戊唑醇降解較慢，在番茄中有一定的累積造成。隨著采樣間隔期的延長(zhǎng)，2種農(nóng)藥殘留中值逐漸減小。

表4 嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄中的殘留量

2.5 膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 不同性別、年齡段的人群食物攝入量與其相應(yīng)的體重的比值不同，結(jié)合“中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與健康狀況監(jiān)測(cè)報(bào)告(2010～2013)”[24]中各年齡段居民體重和膳食調(diào)查數(shù)據(jù)，進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。嘧菌環(huán)胺和戊唑醇日允許攝入量(ADI)均為0.03mg/(kg bw)，遵循風(fēng)險(xiǎn)最大化原則，根據(jù)距末次施藥3d的嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄中的殘留中值0.050mg/kg、0.051mg/kg，以及不同年齡段和人群的平均體重，得出兩種農(nóng)藥在番茄中對(duì)不同人群的每日膳食攝入量(NEDI)和風(fēng)險(xiǎn)商(RQc)(表5)。結(jié)果表明不同年齡段及性別人群，嘧菌環(huán)胺在番茄中的風(fēng)險(xiǎn)商在0.203%～0.459%范圍內(nèi)，戊唑醇為0.207%～0.468%，均<100%，不會(huì)對(duì)不同年齡段人群造成不可接受的膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)。

表5 關(guān)于嘧菌環(huán)胺在番茄中的中國(guó)膳食消費(fèi)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

3 結(jié)果與討論

本研究建立了GC-NPD測(cè)定番茄和土壤中嘧菌環(huán)胺和戊唑醇?xì)埩舻姆治龇椒?，結(jié)果表明在0.04～5mg/L范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，在添加水平為0.020～3.0mg/kg范圍內(nèi)，嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤中的平均回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均滿足農(nóng)藥殘留分析要求，方法的定量限均為0.02mg/kg。殘留消解試驗(yàn)表明，嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄和土壤中的殘留消解動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄中的的半衰期為3.5～12d，在土壤中為23～41d，戊唑醇的半衰期均長(zhǎng)于嘧菌環(huán)胺。根據(jù)我國(guó)不同年齡段人群的體重及膳食結(jié)構(gòu)進(jìn)行長(zhǎng)期膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得出嘧菌環(huán)胺和戊唑醇在番茄中的風(fēng)險(xiǎn)商分別為0.203%～0.459%和0.207%～0.468%，表明不會(huì)對(duì)不同年齡消費(fèi)者人群產(chǎn)生不可接受的健康風(fēng)險(xiǎn)。