山東濰坊地區(qū)黃瓜中623種農藥及代謝物殘留的快速篩查及風險評估

李曉慧，王琦，張琛，岳寧，李敏潔，邵勇，邵華，鄭鷺飛，王靜，金芬

（中國農業(yè)科學院農業(yè)質量標準與檢測技術研究所，北京 100081）

蔬菜質量安全與廣大民眾的身體健康和生命安全息息相關。黃瓜作為我國重要的蔬菜作物，種植面積達125.8×104hm2，產量為7 033.9×104t，生產規(guī)模位居世界第一[1]。然而黃瓜易遭受病蟲害侵害[2]，農藥仍是目前防治黃瓜病蟲害最有效的措施之一[3]。因此，黃瓜中農藥殘留也成為消費者關注的主要問題之一。山東是我國蔬菜的主要產區(qū)和銷區(qū)，開展從生產基地到批發(fā)市場、農貿市場和超市等流通環(huán)節(jié)中黃瓜的農藥殘留調查及膳食暴露評估，摸清主要危害因子的類型和風險水平，對保障我國蔬菜產品質量安全具有重要意義。

利用保留指數-氣相色譜-串聯質譜法，結合數據庫分析是近年來發(fā)展起來的一種非常有效的高通量篩查方法，已在果蔬及中草藥等風險監(jiān)測、隱患識別及未知風險篩查中應用。Tan等[4,5]采用保留指數-氣相色譜-串聯質譜法分別快速篩查中草藥和西洋參中74種和130種農藥殘留；高會蘭等[6]建立了基于保留指數原理結合氣相色譜-三重四極桿質譜法，構建了蔬菜中257種農藥殘留快速篩查法。張鵬云等[7]采用頂空固相微萃取技術，利用氣相色譜-三重四級桿串聯質譜退卷積定性系統，結合保留指數法分析了杭白菊揮發(fā)性成分，共檢出88種化合物。

目前，我國針對蔬菜中已知農藥殘留的靶向分析，已建立了成熟可靠的檢測方法和體系[8,9]，而針對樣品中不可預知的農藥及代謝物，亟需建立快速的篩查技術。此外，零星的采樣并不能反映濰坊地區(qū)農藥殘留的真實情況和風險高低，從生產環(huán)節(jié)到流通環(huán)節(jié)的全程風險評估研究缺乏。采用保留指數結合氣相色譜-三重四極桿質譜法，自建農藥殘留數據庫，對黃瓜樣品進行623種農藥及代謝物的快速定性篩查，然后通過標準物質對檢出農藥及代謝物再進行驗證，定量測定了山東濰坊地區(qū)從生產基地到不同流通環(huán)節(jié)的農藥殘留；并結合農藥殘留慢性和急性膳食攝入風險評估方法、殘留風險排序矩陣對農藥殘留風險進行評估和排序，明確了黃瓜樣品中需要重點關注的高風險農藥的類型，為保障農產品質量安全和人民健康提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 樣品采集與制備

2020年11月于山東濰坊地區(qū)采集25個種植基地和25個市場（農貿市場、超市、便利店、合作社各10個）的黃瓜樣品，共392個樣品。對采集樣品的名稱、采集地點、采集日期、采樣人等相關信息進行登記并編號，去除泥土等雜質，按照GB 2763-2021《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》附錄A取其可食部分，進行勻漿混勻后，裝入自封袋，于-20 ℃的深加工冷庫中冷凍保存待測。

1.1.2 材料與試劑

正構烷烴（C7-C40，10 mg/L），AccuStandard；N-丙基乙二胺（40～60 μm PSA），天津博納艾杰爾科技公司；正己烷（色譜級），美國Fisher公司；乙腈（色譜級），美國Fisher公司；檸檬酸鈉、檸檬酸二氫鈉無水硫酸鎂和氯化鈉（均為分析純），北京化工廠；0.22μm有機系濾膜，天津博納艾杰爾公司；55種農藥及代謝物標準品：購自First standard。

1.1.3 儀器與設備

GCMS-TQ8040三重四極桿氣質聯用儀，日本島津企業(yè)管理有限公司；電子天平，瑞士Mettler Toledo公司；渦旋混勻器，美國Scientific industries公司；高速冷凍離心機，美國Thermo公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理

參照國家標準方法GB 23200.113-2018，稱取10 g黃瓜試樣（精確至0.01 g）于50 mL塑料離心管中，加入10 mL乙腈劇烈振蕩1 min。加入4 g無水硫酸鎂、1 g氯化鈉、1 g檸檬酸鈉、0.5 g檸檬酸二氫鈉，劇烈振蕩1 min，4 200 r/min離心5 min。準確吸取3 mL上清液加入到內含450 mg無水硫酸鎂、75 mg PSA的15 mL塑料離心管，渦旋混勻1 min，4 200 r/min離心5 min，準確吸取2 mL上清液于10 mL試管中，40 ℃水浴中氮氣吹干，加入正己烷復溶，過0.22 μm有機系濾膜后用于測定。

1.2.2 色譜、質譜條件

色譜條件：色譜柱：DB-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；色譜柱溫度程序：50 ℃保持1 min，然后以25 ℃/min程序升溫至125 ℃，再以10 ℃/min升溫至300 ℃保持15 min；載氣：氦氣，純度≥99.999%；流速：1.69 mL/min；進樣口溫度：250 ℃；進樣量：1 μL；進樣方式：無分流進樣。

質譜條件：電子轟擊源：70 eV；離子源：EI；離子源溫度：200 ℃；GC-MS接口溫度：250 ℃；碰撞氣為氬氣；溶劑延遲時間為1.5 min。

1.2.3 保留指數-氣相色譜-串聯質譜快速定性篩查方法

式中：

RI——保留指數，

tR——保留時間，min；

X——待分析的化合物；

Z，Z+1——待分析物前后的兩個正構烷烴的碳原子數，即tR(Z)＜tR(X)＜tR(Z+1)。

用正己烷準確配制質量濃度為5 mg/kg的C7-C40正構烷烴的溶液，進行全掃描，獲得C7-C40正構烷烴TIC圖（圖1）；依據公式（1），帶入對應的正構烷烴的保留時間，計算623種農藥及代謝物的保留指數RI。以623種農藥及代謝物為目標物，建立質譜多反應監(jiān)測（Multiple Reaction Monitoring，MRM）方法，結合自建農藥殘留數據庫，計算出待測目標農藥的預測保留時間及質譜分析參數，采用保留時間和離子比率對黃瓜樣品中的農藥殘留及代謝物進行定性篩查。

圖1 C7-C40正構烷烴混合標準品總離子流圖Fig.1 Total ions chromatogram of C7-C40 n-alkane mixture standard

1.2.4 氣相色譜-串聯質譜定量分析方法

對于定性篩查的結果，采用標準品進行驗證。準確稱取10 mg（精確至0.1 mg）各農藥標準品，根據標準品的溶解性選丙酮或正己烷等溶劑溶解并定容至10 mL，配制10 mg/L儲備液。取黃瓜空白樣品，按1.2.1的方法制得空白基質溶液，配制濃度為0.01、0.02、0.05、0.10、0.2、0.5 mg/kg的基質匹配混合標準溶液，并按1.2.2中的色譜、質譜條件進樣，繪制基質匹配標準曲線，采用外標法對定性篩查出的農藥及代謝物進行定量分析。

1.2.5 慢性和急性膳食攝入風險計算方法

慢性膳食攝入風險（%ADI）使用以下方程式：

式中：

STMR——規(guī)范試驗殘留中值，取平均殘留值，mg/kg；

0.01854[10]——居民日均黃瓜消費量，kg；

ADI——每日允許攝入量，mg/kg；

bw——體重，單位kg，按60 kg[10]計。

%ADI越小風險越小，當%ADI≤100%時，表示風險可以接受；反之，當%ADI＞100%時，表示有不可接受的風險。

急性膳食攝入風險（%ARfD）使用方程式（4）和（5）：

式中：

IESTI——估計短期攝入量，kg；

HR——最高殘留量，mg/kg；

LP——大份餐，kg，按0.42469[10]計；

ARfD——急性參考劑量，mg/kg，

bw——體重，kg，按60 kg計。

%ARfD越小風險越小，當%ARfD≤100%時，表示風險可以接受；反之，%ARfD＞100%時，表示有不可接受的風險。

1.2.6 風險排序

參考Fang等[11]所采用的風險排序矩陣對黃瓜中農藥殘留風險排序，其中毒性指標代替藥性指標，膳食比例、農藥毒效、農藥使用頻率、高暴露人群、殘留水平等5項指標均采用原賦值標準[12]，各指標的賦值標準見表1。毒性采用急性經口毒性，毒效采用ADI值，膳食比例指中國黃瓜暴露量占總膳食的比例，農藥使用頻率（FOD）根據公式（6）計算，各農藥的殘留風險得分S用公式（7）計算，最終每種農藥的殘留風險得分以該農藥在所有樣品中殘留風險得分平均值計算。S值越高，殘留風險越大。

式中：

FOD——農藥使用頻率，

P——果實發(fā)育日數，（黃瓜從開花到果實成熟所經歷的時間，單位d，按40 d[13]計）；

T——黃瓜發(fā)育過程中使用該農藥的次數；

A——毒性得分；

B——毒效得分；

C——黃瓜膳食比例得分；

D——農藥使用頻率得分；

E——高暴露人群得分；

F——殘留水平得分。

表1 黃瓜農藥殘留風險排序指標得分賦值標準Table 1 Evaluation criteria for ranking index scores of pesticide residue risk in cucumber

1.2.7 數據處理

MRL和ADI均為GB 2763-2021標準中給定數值。依據相關檢測標準規(guī)定，殘留含量＞1.00 mg/kg時，計算結果保留3位有效數字；殘留含量＜1.00 mg/kg時，計算結果保留2位有效數字。檢出率、超標率等統一保留兩位小數。

2 結果與討論

2.1 黃瓜中農藥及代謝產物的定性篩查分析

采用保留指數-氣相色譜-串聯質譜聯用法對黃瓜中623種農藥及代謝物進行快速定性篩查，發(fā)現392份黃瓜樣品中均存在不同程度的農藥殘留，共篩出55種農藥及代謝物。其中，26種為我國登記農藥，29種為我國未登記使用農藥，檢出率分別為1.02%～92.09%和0.26%～63.78%。從單個樣品檢出農藥的數量看，農藥多殘留現象較突出，大部分樣品檢出農藥數量為6～15種，占比92.39%，而檢出農藥數量少于5種和大于15種的黃瓜樣品占比分別為4.06%和3.56%。值得注意的是，不同環(huán)節(jié)單個黃瓜樣品中農藥檢出的數量分布存在明顯差異。如圖2所示，采自生產基地的黃瓜樣品檢出農藥數量相對較少，為0～20種（圖2a），檢出農藥數量高于15種的樣品僅占4.08%；而采自流通環(huán)節(jié)的黃瓜樣品檢出農藥數量較多，為0～25種（圖2b），檢出農藥數量高于15種的樣品占33.5%。與生產環(huán)節(jié)（4.08%）相比，流通環(huán)節(jié)（33.5%）單個黃瓜樣品的多殘留現象更嚴重，這可能與黃瓜采后收、貯、運環(huán)節(jié)缺乏有效監(jiān)管有關。有研究表明，在果蔬采后采用殺菌劑浸果、涂布、噴灑可以起到防腐保鮮的作用[14]，如烯酰嗎啉處理椪柑可有效防治貯藏期褐腐病[15]；咯菌腈[16]、吡唑醚菌酯[17]可有效控制蘋果采摘后由真菌引起的腐爛??；嘧菌酯[18]用于處理收獲后的柑橘可防治儲運期間的腐敗變質；戊唑醇、百菌清等殺菌劑用于卷心菜采后灰霉病的有效控制[19]；抑霉唑、多菌靈等用于提高蒜薹貯藏期[20]。黃瓜在采后收、貯、運環(huán)節(jié)的農藥殘留應引起關注。

圖2 黃瓜樣品中農藥及代謝物殘留分布Fig.2 Residue distribution of pesticides and metabolites in cucumber samples

表2 黃瓜中55 種農藥及代謝物的檢出情況Table 2 Detection of 55 pesticides and metabolites in cucumbers

續(xù)表2

2.2 黃瓜中農藥及代謝產物的殘留水平

在采用保留指數-氣相色譜-串聯質譜聯用法對黃瓜樣品中不可預知的農藥殘留進行初篩后，采用標準品對所有檢出農藥進行了定性驗證和定量分析，結果如表2所示。為考察方法的準確度和精密度，對試樣進行了加標回收率實驗，在已知空白試樣中分別添加三個水平（1、0.5和0.2 mg/kg）55種農藥混合標準溶液（n=6），農藥的回收率在68.02%～119.90%之間，相對標準偏差小于15.1%。

55種檢出農藥及代謝物的殘留濃度范圍為0.010～5.33 mg/kg，其中生產環(huán)節(jié)和流通環(huán)節(jié)的黃瓜樣品中農藥殘留濃度存在明顯差異。最高濃度出現在基地黃瓜樣品中，為炔丙菊酯，檢出濃度為5.33 mg/kg；與GB 2763-2021《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》相比，有5種農藥存在超標現象，即螺螨酯、硫丹、甲霜靈、醚菌酯、噠螨靈，超標率分別為2.30%、1.02%、0.51%、0.26%、0.26%，超標濃度范圍分別為0.072～0.30、0.051～0.12、0.50～0.76、0.50、0.11mg/kg。Ma等[21]對湖北省黃瓜中噠螨靈進行檢測，葉片中含量高達2.19 mg/kg，但果實未檢出；Ramadan等[22]對沙特阿拉伯的黃瓜進行檢測甲霜靈檢出率達16.67%，但均未超過歐盟的最大殘留限量；Wang等[23]對浙江福建江蘇三省黃瓜樣品進行檢測，均未檢出醚菌酯；本研究檢出超標農藥中，其中硫丹為高毒禁限用農藥，而螺螨酯和醚菌酯未在我國黃瓜中登記使用，其檢出可能與農業(yè)投入品的違法使用、隱性添加和未嚴格遵守采收間隔期等有關?？傮w看，本研究黃瓜樣品中農藥殘留超標現象較先前研究突出，可能與冬季黃瓜均為大棚設施栽培，棚室內溫度高和濕度大，易受病害侵襲，農藥施用更加頻繁有關。

55種檢出農藥及代謝物中有19種（占比34.55%）不在現行國標方法（G B 2 3 20 0.11 3-2 0 18和GB 23200.8-2016）的檢測范圍內。值得注意的是，在這19個農藥中，氟吡菌酰胺的檢出率為28.57%，這與崔春艷等[24]的結果相類似，在京津冀地區(qū)的黃瓜樣品中氟吡菌酰胺的檢出率高達1 0 0%，濃度為0.06～14.41 mg/kg。氟吡菌胺的檢出率為30.36%，濃度為0.02～0.11 mg/kg，Vieira等[25]在巴西的黃瓜樣品中也檢出未登記成分氟吡菌胺，濃度為1.50 mg/kg。敵菌丹雖未在我國黃瓜中登記使用，但也呈現了高檢出率（63.78%）。此外，通過該方法還篩查出氟吡菌胺[26]、克菌丹[27]、百菌清[28]、乙烯菌核利[29]的代謝物2,6-二氯苯甲酰胺、四氫鄰苯二甲酰亞胺、五氯苯腈和3,5-二氯苯胺，其濃度分別為0.03～0.07、0.05～0.12、0.040～0.041和0.03～0.06 mg/kg。雖然這些代謝物的檢出濃度較低，但由于其毒性均高于其母體[30-33]，也應引起關注。Manikrao等[34]、Shi等[35]在對印度和中國的北京、河南及安徽等地黃瓜的檢測中，也發(fā)現了類似的結果，2,6-二氯苯甲酰胺的檢出濃度小于0.05 mg/kg，與本研究相當。

而在檢出的29種未登記農藥中，其中12種農藥，即甲氰菊酯、多效唑、甲草胺、敵菌丹、四氟醚唑、呋蟲胺、醚菌酯、嘧菌胺、茚蟲威、殘殺威、氟環(huán)唑、噻草酮，國際食品法典委員會（Codex Alimentarius Commission，CAC）、歐 盟 委 員 會（European Commission）和日本已制定最大殘留限量，而我國均未制定其在黃瓜中的最大殘留限量[36]。對照國外限量，敵菌丹、多效唑、甲草胺、甲氰菊酯、呋蟲胺存在部分超標現象，超標率分別為63.78%、34.69%、24.49%、2.81%、1.02%，在我國黃瓜產品出口時，應重點關注這些農藥。

2.3 農藥殘留慢性和急性膳食攝入風險

如表3所示，55種農藥及代謝物殘留的慢性膳食攝入風險%ADI值為0.05%～11.88%，平均值為1.56%，遠低于100%；總體上看，黃瓜中農藥殘留慢性膳食攝入風險較低。%ADI值最高為11.88%（異丙威）。對有ARfD信息的27種農藥及代謝物進行急性膳食攝入風險評估，%ARfD為0.01%～52.66%，平均值為4.57%，均遠低于100%，其中腐霉利的%ARfD值最高為52.66%。腐霉利、噻唑磷、氟硅唑、聯苯三唑醇、溴蟲腈5種農藥的%ARfD大于5%（5.54%～52.66%）；吡唑醚菌酯、硫丹、噁唑菌酮、戊唑醇、聯苯菊酯、殘殺威、苯醚甲環(huán)唑、噠螨靈、咪鮮胺、甲霜靈、粉唑醇11種農藥的%ARfD為1.02%～4.52%，介于1%-5%之間，而呋蟲胺、茚蟲威、霜霉威、三唑酮、多效唑、氟吡菌胺、烯酰嗎啉、氟吡菌酰胺、肟菌酯、甲草胺、噻草酮11種農藥的%ARfD最低，均小于1%，這表明黃瓜農藥殘留急性膳食攝入風險可以接受，且風險很低。李運朝等[37]對河北黃瓜中對腐霉利、烯酰嗎啉、吡唑醚菌酯等8種殺菌劑進行膳食暴露評估，殘留慢性和急性膳食攝入風險均遠低于100%；Ozgur Golge等[38]對土耳其的黃瓜樣品中170種農藥進行檢測并進行急性膳食攝入評估，風險值均遠低于100%，均不會對一般人群的健康造成不可接受的風險。

表3 農藥及代謝物殘留慢性風險評估和急性風險評估Table 3 Chronic and acute risk assessment of pesticide and metabolites residues in cucumbers

續(xù)表3

圖3 黃瓜中40種農藥的殘留風險排序Fig.3 Ranking of residue risk of 40 pesticides in cucumber

2.4 農藥殘留風險排序

由于五氯苯腈、3,5-二氯苯胺、炔丙菊酯、驅蟲特、噻氟菌胺、氯啶、四氫鄰苯二甲酰亞胺、等7種農藥的毒性數據缺乏，敵菌丹、菌核凈、2,6-二氯苯甲酰胺、呋蟲胺、氟環(huán)唑、嘧菌胺、殘殺威、猛殺威等8種農藥無ADI值，無法計算其殘留風險。本研究僅對剩余40種檢出農藥殘留的風險得分進行排序。由《中國居民營養(yǎng)與健康狀況監(jiān)測綜合報告（2010-2013）》可知，黃瓜攝入量占總膳食的比例為18.5%，由表1確定黃瓜膳食得分（C）為1；經查詢中國農藥信息網，農藥在黃瓜發(fā)育過程中使用次數（T）最多不超過3次，根據公式（6）可得農藥的使用頻率（FOD）低于7.5%，使用頻率得分（D）為1；所有檢出農藥高暴露人群得分（E）統一賦值為3。根據公式（7）計算，風險排序結果如圖3所示：第1類風險得分≥20，為高風險農藥，有22種（占比55%），主要為硫丹、噻唑膦、噠螨靈等；第2類風險得分為20～15，為中風險農藥，僅有2種（占比5%）；第3類風險得分均＜15，為低風險農藥，共有16種（占比40%），主要為腐霉利、咯菌腈、烯酰嗎啉等。

本研究中高風險農藥占比（60%）高于馬新耀等[13]對山西省黃瓜農藥殘留進行風險排序時中高風險農藥占比（30.8%），可能與本研究采用保留指數法對黃瓜樣品中農藥及相關化學品進行非靶向篩查，擴大了農藥篩查范圍，農藥覆蓋種類更廣，而上述研究僅針對常用農藥靶向篩查，覆蓋農藥種類有限（75種），導致部分潛在風險因子未被識別、監(jiān)測有關。本研究中檢出51種農藥主要為殺菌劑（56.4%）、殺蟲劑（21.57%）和除草劑（7.84%），其中高風險農藥的類型為殺菌劑、殺蟲劑、除草劑和殺螨劑，分別占61.9%、33.33%、9.52%和9.52%。北方設施黃瓜常見的病蟲害主要為霜霉病、灰霉病、細菌性角斑病等真菌性或細菌性疾病[39]以及蚜蟲、斑潛蠅和粉虱等[40]，這與本研究檢出主要農藥的類型相一致。因此，針對上述常見的病蟲害建議采用低毒已登記農藥如腐霉利、霜霉威、烯酰嗎啉等殺菌劑和滅蠅胺、阿維菌素等殺蟲劑防治。

3 結論

本研究采用保留指數-氣相色譜-串聯質譜聯用快速篩查法結合標準品確證定量的分析策略，對山東濰坊黃瓜樣品中623種農藥及代謝物進行篩查分析，擴大了現有農藥殘留風險篩查的范圍，檢出農藥及代謝物55種，其中19種為現有國標方法未覆蓋的農藥，提升了風險篩查的能力和準確度。篩查結果表明該地區(qū)黃瓜樣品中農藥多殘留較為普遍，但總體上農藥殘留的慢性和急性膳食攝入風險均較低，流通環(huán)節(jié)單個黃瓜樣品的多殘留較生產環(huán)節(jié)更嚴重，這一現象值得關注，從基地到市場的“三前環(huán)節(jié)”存在風險點，應加強監(jiān)管。