龔方圓 - 王成秋,3,4 -,3,4 焦必寧,3,4 -,3,4張耀海,3,4 -,3,4 趙其陽,3,4 -,3,4 安 姣
(1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所,重慶 400712;2. 西南大學(xué)柑桔研究所,重慶 400712;3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部柑桔產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室,重慶 400712;4. 國家柑桔工程技術(shù)研究中心,重慶 400712)
高效氯氟氰菊酯(λ-cyhalothrin)是目前擬除蟲菊酯中殺蟲活性最高的品種之一;吡蟲啉(Imidacloprid)是全球用量最大、具有特殊殺蟲機(jī)制的煙堿類殺蟲劑。2種藥劑作為柑橘生產(chǎn)中的常用殺蟲劑,應(yīng)用十分廣泛,但如果長期單一使用易形成抗藥性。研究[1]表明,2種農(nóng)藥復(fù)配使用具有增效作用,能較好延緩抗性發(fā)生,并可有效減少使用劑量和次數(shù)以降低農(nóng)藥殘留超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。目前,國內(nèi)外研究主要集中于高效氯氟氰菊酯在果蔬中的殘留動(dòng)態(tài)消解[2-3]和微生物降解[4]以及吡蟲啉在果蔬中的殘留消解動(dòng)態(tài)[5-6]方面,單劑或復(fù)配農(nóng)藥在柑橘中的殘留及消解動(dòng)態(tài)研究鮮見報(bào)道[7-8],且已有結(jié)果因農(nóng)藥劑型、柑橘品種等差異無法直接采用進(jìn)而對(duì)柑橘種植進(jìn)行合理指導(dǎo)。此外,高效氯氟氰菊酯與吡蟲啉雖毒性較低,但若超劑量使用或不按安全間隔期采收仍會(huì)在果實(shí)中存在殘留,危害人體健康,故有必要對(duì)其可能產(chǎn)生的膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。
本研究擬采用QuEChERS前處理技術(shù)結(jié)合超高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜儀(UPLC-MS/MS)同時(shí)檢測柑橘中高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉的殘留,對(duì)33%氯氟·吡蟲啉懸浮劑在2年(2016~2017年)3地(中國重慶、湖南和廣西)柑橘田殘?jiān)囼?yàn)的殘留消解動(dòng)態(tài)規(guī)律進(jìn)行研究,并就試驗(yàn)結(jié)果對(duì)6類典型人群進(jìn)行膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,以期對(duì)合理、安全使用33%氯氟·吡蟲啉懸浮劑提供可行的理論依據(jù)。
1.1.1 供試農(nóng)藥
33%氯氟·吡蟲啉懸浮劑:市售。
1.1.2 供試作物
溫州蜜柑:宮川,產(chǎn)地中國重慶、湖南和廣西。
1.1.3 試劑及標(biāo)準(zhǔn)品
高效氯氟氰菊酯、吡蟲啉標(biāo)準(zhǔn)品:純度99.0%,德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司;
乙酸銨:分析純,成都市科龍化工試劑廠;
乙腈、甲醇:色譜純,德國CNW Technologies GmbH公司;
無水硫酸鎂、氯化鈉:分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;
甲酸、乙酸:分析純,重慶川東化工有限公司;
乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、超純反相C18填料:加拿大SiliCycle公司;
石墨化碳黑(GCB):德國 CNW Technologies GmbH公司。
1.1.4 儀器設(shè)備
超高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜儀:Agilent 1290-6495 型,美國Agilent公司;
超純水儀:Milli-Q A10型,美國Millipore公司;
多用途離心機(jī):CL31/CL31型,美國Thermo Fisher公司;
數(shù)控超聲波清洗器:KQ5200DE型,昆山市超聲儀有限公司;
1.2.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2016~2017年在中國重慶北碚、湖南張家界、廣西崇左3地進(jìn)行,試驗(yàn)設(shè)計(jì)參照《農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》[9]。殘留動(dòng)態(tài)試驗(yàn)施藥劑量為495 mg/kg (以1.5倍推薦劑量作為消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的施藥量),施藥1次,施藥后2 h和1,3,7,10,14,21,30,45 d分別采集樣品測定;最終殘留試驗(yàn)根據(jù)推薦劑量,以33%氯氟·吡蟲啉懸浮劑的1 000倍稀釋液(330 mg/kg)為低劑量、500倍稀釋液(495 mg/kg)為高劑量噴施2和3次,施藥間隔期10 d,各處理組設(shè)3個(gè)重復(fù),自最后一次噴藥當(dāng)天起間隔21,28,35 d采集樣品測定。試驗(yàn)期間天氣以晴或多云為主,部分地區(qū)存在陣雨或中到小雨,大風(fēng)天或預(yù)計(jì)1 h內(nèi)降雨延后施藥。
1.2.2 前處理方法 參照文獻(xiàn)[10]并略作修改。準(zhǔn)確稱取5 g已勻漿的柑橘全果、果肉、果皮樣品(果皮樣品預(yù)先加入2.5 mL水),置于50 mL離心管中,加入10 mL 1%乙酸—乙腈,超聲波提取25 min,加入2.0 g無水MgSO4和0.5 g NaCl,劇烈振蕩1 min,以10 000 r/min離心5 min。移取2 mL上清液于已加入50 mg PSA的4 mL離心管中,渦旋振蕩處理1 min后以3 000 r/min離心5 min,移取上清液經(jīng)有機(jī)濾膜(0.22 μm)過濾,待測。
1.2.3 儀器檢測條件
(1) 超高效液相色譜條件:Agilent ecipes plus C18液相色譜柱(2.1 mm×50 mm,1.8 μm);柱溫40 ℃;進(jìn)樣量3 μL;流速0.3 mL/min;流動(dòng)相(A)為0.1% 甲酸水溶液(5 mmol/L乙酸銨),流動(dòng)相(B)為甲醇,梯度洗脫6 min,其中,0~2 min,VA∶VB(流動(dòng)相A與流動(dòng)相B的體積比)為9∶1;2~6 min,VA∶VB為1∶9。
(2) 質(zhì)譜條件:采用電噴霧離子源正離子模式(ESI+)掃描方式和多反應(yīng)離子監(jiān)測模式(MRM);干燥氣流速14 L/min,干燥氣溫度250 ℃;氮?dú)鈮毫?06.84 kPa;鞘氣流速12 L/min,鞘氣溫度375 ℃;保留時(shí)間、檢測離子、駐留時(shí)間、錐孔電壓及碰撞能量參數(shù)見表1。
表1 高效氯氟氰菊酯、吡蟲啉各檢測參數(shù)?
? *定量離子。
膳食暴露及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[11]主要用來評(píng)價(jià)日常生活中可能接觸的暴露途徑和劑量,明確可能遭受危害的敏感人群及實(shí)際和預(yù)期暴露的劑量水平。本研究僅以柑橘為單一農(nóng)藥殘留的暴露途徑,基于殘留試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行慢性攝入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。慢性攝入風(fēng)險(xiǎn)采用風(fēng)險(xiǎn)商(RQ)按式(1)、(2)計(jì)算:
(1)
(2)
式中:
EDI——日估算攝入量,mg/(kg BW·d);
螺釘斷裂者,如骨折愈合可行內(nèi)固定取出;如骨折未愈合而無明顯不適可佩戴胸腰背支具外固定至骨折愈合;如存在胸腰背部疼痛不適,應(yīng)行開放手術(shù)翻修并增加傷椎固定。
STMR——農(nóng)產(chǎn)品規(guī)范試驗(yàn)殘留中值,mg/kg;
F——農(nóng)產(chǎn)品消耗量,kg/d;
bw——某一人群平均體重,kg;
ADI——日允許攝入量,mg/(kg BW·d)。
當(dāng)RQ≤1時(shí),表示存在的慢性風(fēng)險(xiǎn)在可接受范圍內(nèi);當(dāng)RQ>1時(shí),表示存在不可接受的慢性風(fēng)險(xiǎn)。RQ值越小,風(fēng)險(xiǎn)越小,反之則越大。不同性別及年齡人群的體重水平和水果消耗量采用文獻(xiàn)[11]發(fā)布的數(shù)據(jù)。
使用Origin 9.1進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果采用指數(shù)回歸方程進(jìn)行擬合。消解半衰期T1/2按式(3)、(4)計(jì)算:
Ct=Co×e-kt,
(3)
(4)
式中:
Ct——時(shí)間為t時(shí)果實(shí)中農(nóng)藥殘留量,mg/kg;
Co——果實(shí)中農(nóng)藥初始?xì)埩袅浚琺g/kg;
t——采樣時(shí)間,d;
k——消解速率常數(shù);
T1/2——消解半衰期,d。
在優(yōu)化后的分析條件下,高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉在不同基質(zhì)中的檢出限(LOD)為0.000 8~0.002 0 mg/kg,定量限(LOQ)為0.002~0.005 mg/kg,在0.2~2 000.0 μg/L時(shí),峰面積與濃度間呈良好線性關(guān)系。取柑橘的空白樣品進(jìn)行回收率試驗(yàn),高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉,添加水平為0.01,0.10,1.00,2.00 mg/kg,每個(gè)水平設(shè)置5個(gè)重復(fù),同時(shí)做空白對(duì)照,采用空白提取液配制的基質(zhì)標(biāo)樣進(jìn)行定量。試驗(yàn)結(jié)果表明:高效氯氟氰菊酯的回收率范圍為93.1%~107.0%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%~7.9%,吡蟲啉的回收率范圍為85.2%~101.7%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%~7.6%。方法精密度和準(zhǔn)確度均符合農(nóng)藥殘留分析的要求。
2.2.1 高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉的殘留消解動(dòng)態(tài) 柑橘果實(shí)中的殘留消解動(dòng)態(tài)見圖1,施藥2 h后,高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉初始沉積量分別為0.190~0.380,1.209~1.481 mg/kg,之后殘留量逐漸減少。消解規(guī)律均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)關(guān)系,動(dòng)力學(xué)方程、擬合優(yōu)度、半衰期等見表2。施藥45 d后,高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉最終降解率均在92%以上。各地區(qū)的氣候因素可能是造成殘留量及消解率差異的主要原因,如2017年重慶、湖南高效氯氟氰菊酯的初始?xì)埩袅考s為2016年的2倍,可能是試驗(yàn)前期兩地陣雨天氣較頻繁,雨水的沖刷作用極大地降低了高效氯氟氰菊酯的殘留量,而吡蟲啉因具有內(nèi)吸性受到的影響較小。
目前,國內(nèi)外關(guān)于高效氯氟氰菊酯、吡蟲啉單劑在柑橘中的殘留動(dòng)態(tài)規(guī)律研究暫未見報(bào)道,其復(fù)配劑在柑橘中的殘留動(dòng)態(tài)規(guī)律研究有少量報(bào)道:Kofi[7]研究顯示高效氯氟氰菊酯在柑橘中的半衰期為1~2 d;崔幸幸等[8]研究表明吡蟲啉在柑橘中的半衰期為3.38 d。已有研究中劑型、柑橘品種等存在差異,且復(fù)配劑之間的相互作用或地區(qū)環(huán)境之間的差異也可能會(huì)造成兩者半衰期的差別,故無法對(duì)兩者的結(jié)果進(jìn)行深入比較。因此,本研究的試驗(yàn)結(jié)果填補(bǔ)了高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉單劑或復(fù)配劑在柑橘中的殘留動(dòng)態(tài)研究方面的空白,是對(duì)該類藥劑在農(nóng)業(yè)種植方面合理安全使用技術(shù)的一個(gè)補(bǔ)充和延伸。
2.2.2 最終殘留試驗(yàn) 表3表明:高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉在柑橘中的最終殘留量與施藥劑量、施藥次數(shù)及采收間隔呈正相關(guān)。這與Sun等[12]研究的螺螨酯在柑橘上的最終殘留規(guī)律及Chen等[13-14]研究的2,4-D與氯吡脲在柑橘上的最終殘留規(guī)律一致。兩種有效成分在柑橘中的殘留量總體呈:果皮>全果>果肉,大部分仍舊存留在果皮中,這可能是殘留物在表皮變干燥并以附著物的形式存于果皮表面或者結(jié)合到柑橘皮外部中的蠟質(zhì)物質(zhì)中積聚起來導(dǎo)致的[12],此外滲透作用[15]和酶促變化[16]可能致使少量高效氯氟氰菊酯與吡蟲啉進(jìn)入到果肉中。距末次施藥28 d后,所有處理組柑橘全果中吡蟲啉和高效氯氟氰菊酯的殘留量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2763—2016)中規(guī)定的MRL值,中國農(nóng)藥信息網(wǎng)的已登記的數(shù)據(jù)顯示[17-18]:高效氯氟氰菊酯單劑在柑橘上的采收安全間隔期為21 d、吡蟲啉在柑橘上的單劑的采收安全間隔期為14 d。與單劑相比,吡蟲啉與高效氯氟氰菊酯復(fù)配后安全間隔期有一定程度延長,表明復(fù)配可以延長藥劑的持效期,這對(duì)于柑橘的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有一定指導(dǎo)意義。
圖1 33%氯氟·吡蟲啉懸浮劑有效成分在柑橘中的殘留動(dòng)態(tài)
分析物時(shí)間試驗(yàn)地消解動(dòng)態(tài)方程擬合優(yōu)度R半衰期/d高效氯氟氰菊酯2016年2017年重慶y=0.325 5e-0.08x0.984 28.7湖南y=0.378 1e-0.075x0.985 59.2廣西y=0.361 2e-0.076x0.934 59.1重慶y=0.142 6e-0.085x0.956 08.2湖南y=0.233 0e-0.079x0.978 28.8廣西y=0.185 7e-0.071x0.933 89.8吡蟲啉 2016年2017年重慶y=1.246 4e-0.091x0.987 46.9湖南y=1.232 2e-0.085x0.991 55.5廣西y=1.816 2e-0.079x0.949 36.8重慶y=0.822 3e-0.075x0.981 77.6湖南y=0.974 4e-0.07x0.992 66.8廣西y=0.853 7e-0.082x0.982 46.6
GB 2763—2016中規(guī)定高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉的日允許攝入量(ADI)分別為0.02,0.06 mg/(kg·BW)。不同人群食物攝入量與其體重的比值各不相同,由此造成的膳食攝入暴露量對(duì)各人群的風(fēng)險(xiǎn)也存在較大差異。因此,本研究選擇6類人群,即2~4,18~30,60~70歲的男性和女性為典型代表進(jìn)行膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[11]。根據(jù)文獻(xiàn)[11]中的體重和膳食調(diào)查數(shù)據(jù)及本研究殘留試驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見表4。結(jié)果表明:在3個(gè)不同采收間隔期(21,28,35 d),中國各類人群柑橘中高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉的估計(jì)每日攝入量(EDI)分別為0.000 0~0.000 4,0.000 0~0.000 2 mg/(kg BW·d)。柑橘中高效氯氟氰菊酯、吡蟲啉殘留對(duì)上述6類人群的風(fēng)險(xiǎn)商均在0.020 以下,表明在柑橘上合理使用高效氯氟氰菊酯與吡蟲啉對(duì)消費(fèi)者的膳食健康風(fēng)險(xiǎn)較低,對(duì)人體的風(fēng)險(xiǎn)均在可接受范圍內(nèi)。
表3 高效氯氟氰菊酯、吡蟲啉在柑橘全果、果肉、果皮中的最終殘留情況
表4 不同采收間隔期條件下高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉的膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)
但有一點(diǎn)必須指出的是,目前的膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估均是以某一食物為單一的農(nóng)藥殘留暴露途徑基于規(guī)范殘留試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的,而且絕大多數(shù)僅針對(duì)農(nóng)藥單劑。復(fù)配劑是未來農(nóng)藥發(fā)展的趨勢(shì)之一,鑒于目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者農(nóng)藥施用行為具普遍性、殺蟲劑具廣譜高效性和普遍適用性以及農(nóng)產(chǎn)品深加工等風(fēng)險(xiǎn)因素復(fù)配農(nóng)藥在食物中的殘留風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不應(yīng)只是針對(duì)各有效成分對(duì)人體造成的慢性攝入風(fēng)險(xiǎn)值的簡單加和,而應(yīng)當(dāng)在相關(guān)聯(lián)合毒性試驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,但目前關(guān)于多種農(nóng)藥聯(lián)合毒性的研究暫未形成系統(tǒng)且亟待補(bǔ)充。
33%氯氟·吡蟲啉懸浮劑的殘留消解試驗(yàn)表明,高效氯氟氰菊酯和吡蟲啉在柑橘中的殘留動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)消解模式,半衰期分別為8.2~9.8,5.5~7.6 d,最終降解率均在92%以上;最終殘留量表明最終殘留量與施藥劑量、施藥次數(shù)及采收間隔期呈正相關(guān);2種有效成分的殘留主要分布于果皮,其次為全果和果肉;距末次施藥28 d后,柑橘全果中吡蟲啉和高效氯氟氰菊酯的殘留量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2763—2016)中規(guī)定的MRL值,膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果表明,其殘留對(duì)6類典型人群的風(fēng)險(xiǎn)均在人體可接受范圍內(nèi)。因此建議33%氯氟·吡蟲啉懸浮劑以1 000倍稀釋液(330 mg/kg)施藥,1個(gè)柑橘生產(chǎn)周期最多施藥2次,施藥間隔期10 d,采收安全間隔期為28 d 對(duì)柑橘種植進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。
但本研究的分析檢測僅針對(duì)原藥母體,未涉及高效氯氟氰菊酯多種異構(gòu)體及吡蟲啉各代謝物的分析檢測。研究表明,高效氯氟氰菊酯不同異構(gòu)體[19]及吡蟲啉各代謝物[20]對(duì)人體也可能存在毒性作用,為了降低農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的潛在風(fēng)險(xiǎn),減輕人體內(nèi)的農(nóng)藥殘留威脅,需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)多類型農(nóng)藥的同時(shí)檢測及其異構(gòu)體和代謝物的檢測研究。此外,目前的膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通常以某一食物為單一農(nóng)藥殘留暴露途徑、基于規(guī)范殘留試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行,且絕大多數(shù)僅針對(duì)農(nóng)藥單劑,為準(zhǔn)確進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,需對(duì)多種農(nóng)藥聯(lián)合毒性的進(jìn)行系統(tǒng)研究且亟待進(jìn)一步補(bǔ)充。