趙之德, 李海濤, 梁 濤
聯(lián)苯菊酯等3種殺蟲劑在茶園茶葉、土壤及降雨徑流中的殘留*
趙之德1,2, 李海濤1**, 梁 濤1
(1. 中國科學院地理科學與資源研究所 北京 100101; 2. 中國科學院大學 北京 100049)
為探究殺蟲劑聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈的常用劑量和減施劑量對綠茶品種‘豐綠’(Yutakmitor)的鮮葉和茶園土壤及降雨徑流的影響以及可能產(chǎn)生的膳食攝入風險, 選擇聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈的當?shù)爻S脛┝亢蜏p量30%劑量作為處理組, 在浙江紹興富盛鎮(zhèn)御茶村茶園進行田間試驗, 噴藥后1 d、3 d、7 d、10 d分別采集試驗小區(qū)的鮮葉和土壤, 噴藥后4 d、8 d采集降雨徑流, 檢測樣品中的殺蟲劑殘留并評估3種殺蟲劑的膳食暴露風險。試驗結(jié)果表明: 同種殺蟲劑常用劑量處理的茶鮮葉中殘留雖然高于減施劑量處理, 但二者差異不顯著, 殺蟲劑減量30%對減少鮮葉中的殘留并無明顯效果。經(jīng)過常用劑量與減施劑量處理的茶鮮葉中聯(lián)苯菊酯的半衰期分別為5.89 d和4.61 d, 溴氰菊酯的半衰期分別為5.75 d和2.55 d, 蟲螨腈的半衰期分別為3.72 d和2.70 d。3種殺蟲劑在土壤中的殘留均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB 15618—1995)》中有機氯殺蟲劑六六六的一級標準值(≤0.05 mg?kg-1)。聯(lián)苯菊酯和蟲螨腈在降雨徑流中的殘留均低于《生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749—2006)》中有機氯殺蟲劑六六六的限值(0.005 mg?L-1), 溴氰菊酯在降雨徑流中的殘留低于《生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749—2006)》中溴氰菊酯的限值(≤0.02 mg?L-1)。3種殺蟲劑在茶葉中的膳食暴露風險評估結(jié)果表明, 聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈的最大暴露量分別為0.5′10-4~1.7′10-4mg?kg-1(bw)?d-1、1.0′10-6~7.3′10-6mg?kg-1(bw)?d-1、1.0′10-5~8.3′10-5mg?kg-1(bw)?d-1, 風險商分別為0.005~0.017、0.000 2~0.001和0.000 2~0.003, 使用聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈防治茶樹蟲害, 對消費者的膳食暴露的風險均可以接受。與常用劑量相比, 減施劑量處理對減少茶葉和環(huán)境中的殺蟲劑殘留的效果不明顯。
殺蟲劑殘留; 茶; 土壤; 降雨徑流; 殺蟲劑減量使用
茶樹[(L.) O. Kuntze.]是中國的傳統(tǒng)經(jīng)濟作物。茶葉可作飲品, 含有多種有益成分, 并有保健功效。茶樹蟲害的防治是茶樹種植和茶葉生產(chǎn)過程必須面對的問題, 殺蟲劑在蟲害的防治中占據(jù)著主導地位, 殺蟲劑殘留導致的茶葉質(zhì)量安全問題屢見不鮮。殺蟲劑的使用有效地遏制了茶樹蟲害的爆發(fā), 使茶樹免受蟲害的侵擾; 但與此同時, 殺蟲劑的使用也影響了害蟲天敵的生存[1], 殘留的殺蟲劑也會遷移至茶葉和周邊的土壤、空氣、水體中[2-4], 給人類健康和環(huán)境帶來潛在威脅。降低原有殺蟲劑的噴施劑量, 或使用其他方式替代化學殺蟲劑, 如使用生物殺蟲劑(植物源殺蟲劑、微生物殺蟲劑)[5-6]、采用物理方式(粘蟲板、殺蟲燈等)[7], 能夠在不降低防治效果的同時, 減少化學殺蟲劑的使用[8]。與此同時, 殺蟲劑減施之后在茶葉、土壤及降雨徑流中的殘留是否顯著減少, 需要通過實地采樣檢測加以判別, 也是目前急需解決的問題。
聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯、蟲螨腈是茶樹蟲害防治中的3種常用殺蟲劑。聯(lián)苯菊酯是一種擬除蟲菊酯類殺蟲劑, 殺蟲活性很高, 主要為觸殺和胃毒作用, 無內(nèi)吸和熏蒸活性。其作用迅速, 持效期長, 殺蟲譜廣[9-10]。溴氰菊酯具有觸殺和胃毒作用, 觸殺作用迅速, 擊倒力強, 沒有熏蒸和內(nèi)吸作用, 在高濃度下對一些害蟲有驅(qū)避作用, 持效期長[11]。蟲螨腈是新型吡咯類化合物, 作用于昆蟲體內(nèi)細胞的線粒體上, 通過昆蟲體內(nèi)的多功能氧化酶起作用, 主要抑制二磷酸腺苷(ADP)向三磷酸腺苷(ATP)的轉(zhuǎn)化, 該藥具有胃毒及觸殺作用, 在葉面滲透性強, 有一定的內(nèi)吸作用, 且具有殺蟲譜廣、防效高、持效長、安全的特點[12]。上述3種殺蟲劑在浙江等茶葉主產(chǎn)區(qū)被長期廣泛使用, 近年來在“無公害茶園” “有機茶園”的倡議要求下減少施加, 但減施之后其在環(huán)境中的殘留是否顯著減少, 尚需通過試驗加以確認。
目前尚鮮有文獻報道殺蟲劑減量使用對茶葉中殘留的影響, 少數(shù)研究者關(guān)注了殺蟲劑減量使用對害蟲防效的影響。例如, 謝文革[13]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用靜電噴霧器噴施殺蟲劑蟲螨腈的防效明顯高于應(yīng)用普通手動噴霧器和機動彌霧機噴施蟲螨腈的防效, 靜電噴霧器對蟲螨腈防治假眼小綠葉蟬()起到減量增效的作用。已有研究報道, 農(nóng)藥助劑“激健”配合15%茚蟲威懸浮劑防治茶尺蠖()、小綠葉蟬()等能起到較好的減量增效作用, 可減少殺蟲劑茚蟲威的用量[14]。通過添加農(nóng)用有機硅助劑可以有效減少殺蟲劑聯(lián)苯菊酯、吡蟲啉的使用而不影響其對假眼小綠葉蟬的防效[15]。陳軼[16]發(fā)現(xiàn)使用農(nóng)用有機硅助劑能減少殺蟲劑毒死蜱1/3的用量并達到對水稻縱卷葉螟()相同的防效。穆蘭芳等[17]也報道了農(nóng)用有機硅助劑能夠減少殺蟲劑氟蟲腈的用量并增加其對水稻褐飛虱()的防效。這些文獻僅就殺蟲劑減量使用后的防效進行了報道, 未深入探討減施之后其在環(huán)境中的殘留是否顯著減少。
殺蟲劑在茶葉中的殘留對人的風險評估也是研究者關(guān)注的問題。其中, 農(nóng)藥殘留聯(lián)席會議(Joint Meeting on Pesticide Residues, JMPR)在茶葉風險評估中發(fā)揮著重要作用。根據(jù)JMPR的評估報告, 聯(lián)苯菊酯的每日允許攝入量(ADI)和急性參考劑量(ARfD)均為0.01mg?kg-1(bw)?d-1[18], 溴氰菊酯的ADI和ARfD分別為0.01 mg?kg-1(bw)?d-1和0.05 mg?kg-1(bw)?d-1[19], 蟲螨腈的ADI為0.03 mg?kg-1(bw)?d-1, 蟲螨腈的ARfD不需要制定[20], ADI和ARfD單位中的bw為body weight(體重)的縮寫。本研究通過聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯、蟲螨腈的田間試驗, 探究不同噴藥劑量下聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯、蟲螨腈在茶園茶鮮葉、土壤、降雨徑流中的殘留行為, 并評估3種殺蟲劑對消費者的膳食攝入風險, 為茶園施用殺蟲劑提供參考。
田間試驗位于浙江紹興富盛鎮(zhèn)御茶村茶葉有限公司試驗茶園(29°56¢452N, 120°43¢392E)。紹興屬亞熱帶季風氣候, 溫暖濕潤, 四季分明。年平均氣溫16.2~16.5 ℃, 年極端最高氣溫主要出現(xiàn)在7—8月, 無霜日年均234~246 d, 年降水量為1 301~1 465 mm。
田間試驗于2017年6—8月在浙江紹興富盛鎮(zhèn)御茶村茶葉有限公司的試驗茶園進行, 在6月上旬、6月中下旬、8月中旬分別田間試驗噴施殺蟲劑聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈。試驗茶園的茶樹品種為‘豐綠’(), 試驗前所有小區(qū)栽培條件一致。采用市下牌SX-LK16C型背負式手動氣壓噴霧器進行噴藥, 工作壓力0.2~0.4 MPa, 噴液量900 L?hm-2。
聯(lián)苯菊酯的田間試驗于2017年6月3—14日進行, 試驗藥劑為10%濃度的聯(lián)苯菊酯乳油(美國富美實公司生產(chǎn)), 防治對象為假眼小綠葉蟬。根據(jù)中國農(nóng)藥信息網(wǎng)給出的農(nóng)藥登記數(shù)據(jù), 聯(lián)苯菊酯乳油(濃度10%)的大田登記用藥劑量為300~375 mL?hm-2, 而我們在當?shù)卣{(diào)研獲知聯(lián)苯菊酯乳油(濃度10%)的常用劑量為150 mL?hm-2, 視為當?shù)爻S酶鞔胧? 與大田登記用藥劑量相比減少1/2。因此, 試驗設(shè)2個處理: A1, 10%濃度的聯(lián)苯菊酯乳油150 mL?hm-2(常用劑量); A2, 10%濃度的聯(lián)苯菊酯乳油105 mL?hm-2(減施劑量); CK1, 清水對照。每處理9次重復(fù), 試驗小區(qū)按隨機區(qū)組排列, 每小區(qū)面積21 m2, 各小區(qū)之間設(shè)置1 m的保護行。
溴氰菊酯的田間試驗于2017年6月15—26日進行, 試驗藥劑為2.5%濃度的溴氰菊酯乳油[拜耳作物科學(中國)有限公司生產(chǎn)], 防治對象為茶尺蠖。根據(jù)中國農(nóng)藥信息網(wǎng)給出的農(nóng)藥登記數(shù)據(jù), 溴氰菊酯乳油(濃度2.5%)的大田登記用藥劑量為150~300 mL?hm-2, 而我們在當?shù)卣{(diào)研獲知2.5%溴氰菊酯乳油(濃度2.5%)的常用劑量為750 mL?hm-2, 視為當?shù)爻S酶鞔胧? 是大田登記用藥劑量的2.5倍。因此, 試驗設(shè)2個處理: B1, 2.5%濃度的溴氰菊酯乳油750 mL?hm-2(常用劑量); B2, 2.5%濃度的溴氰菊酯乳油525 mL?hm-2(減施劑量); CK2, 清水對照。每處理9次重復(fù), 試驗小區(qū)按隨機區(qū)組排列, 每小區(qū)面積21 m2, 各小區(qū)之間設(shè)置1 m的保護行。
蟲螨腈的田間試驗于2017年8月5—16日進行, 試驗藥劑為24%濃度的蟲螨腈懸浮劑(巴斯夫歐洲公司生產(chǎn)), 防治對象為假眼小綠葉蟬。根據(jù)中國農(nóng)藥信息網(wǎng)給出的農(nóng)藥登記數(shù)據(jù), 蟲螨腈懸浮劑(濃度24%)的大田登記用藥劑量為300~450 mL?hm-2, 而我們在當?shù)卣{(diào)研獲知蟲螨腈懸浮劑(濃度24%)的常用劑量為750 mL?hm-2, 視為當?shù)爻S酶鞔胧? 是大田登記用藥劑量的1.7倍。因此, 試驗設(shè)2個處理: C1, 24%濃度的蟲螨腈懸浮劑750 mL?hm-2(常用劑量); C2, 24%濃度的蟲螨腈懸浮劑525 mL?hm-2(減施劑量); CK3, 清水對照。每處理9次重復(fù), 試驗小區(qū)按隨機區(qū)組排列, 每小區(qū)面積21 m2, 各小區(qū)之間設(shè)置1 m的保護行。
每小區(qū)分別于噴藥前、噴藥后1 d、3 d、7 d、10 d按1芽3葉采摘標準采摘芽葉250 g, 0 ℃冷凍保存。徑流采集期間試驗區(qū)氣溫和降雨量見表1。
每小區(qū)分別于噴藥前、噴藥后1 d、3 d、7 d、10 d分別按深度0~20 cm、20~40 cm采集土樣約500 g, 自然風干后研磨過100目篩, 0 ℃冷凍保存。抽樣方法為: 采用五點取樣法在小區(qū)四角及中心處各分別采集0~20 cm和20~40 cm深度的土壤混合均勻, 堆成圓錐體并壓成圓餅狀, 用十字形架沿直徑方向分成4等份, 取相對的兩份混合, 然后再平分, 采集平分后的土壤作為小區(qū)0~20 cm和20~40 cm深度的土樣。徑流采集期間試驗區(qū)氣溫和降雨情況見表1。
每小區(qū)分別于噴藥前、噴藥后4 d、8 d采集降雨徑流100 mL左右, 0 ℃冷凍保存。
待全部樣品采集完成后, 統(tǒng)一送往中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院分析測試中心檢測, 檢測方法為氣相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法, 聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯、蟲螨腈的整體平均回收率分別為91%~93%、91%~96%、89%~93%, 相對標準偏差(RSD)分別為2.5%~4.7%、3.6%~7.7%、2.1%~5.3%。樣品的最低檢出濃度: 茶鮮葉0.004 mg·kg-1, 土壤0.001 mg·kg-1, 徑流0.001 mg·L-1。
表1 徑流采集期間試驗區(qū)氣溫和降雨量
膳食暴露量主要用來評估計算可能接觸的暴露途徑及劑量水平, 明確實際與預(yù)期暴露的劑量水平。通過飲用被污染的茶葉沖泡而成的茶湯是人群暴露的主要途徑, 本研究僅以飲用茶鮮葉制成的干茶所沖泡的茶湯為單一的農(nóng)藥殘留暴露途徑, 以風險商(RQ)和風險概率(RP)分別進行慢性風險和急性風險評估, 根據(jù)公式(1)-(4)計算估計暴露量(EE)、風險商(RQ)和風險概率(RP)[21]。
式中:EE(estimated exposure dose)為估計暴露量[mg?kg-1(bw)?d-1];R(residue level)為干茶中殺蟲劑殘留量(mg·kg-1);FI(food intake)為茶葉人均日消耗量, 為3.2×10-3kg·d-1[22];B(body weight)為成人平均體重, 60 kg;FT(residue level in fresh tea leaves)為試驗中獲得的茶鮮葉中殺蟲劑殘留量(mg?kg-1), 本研究中采用試驗測得最大殘留量;D(digestion rate)為茶鮮葉加工為干茶的過程中殘留的消解率, 基于風險最大化原則, 此處D取0;M(moisture content)為茶鮮葉的平均含水率, 取75%[23-24]。
式中: RQ(risk quotient)為風險商。RQ≥1, 風險不可接受; RQ<1, 風險可接受。ADI(acceptable daily intake)為每日允許攝入量[mg?kg-1(bw)?d-1], 指人體終生每日攝入某種化學物質(zhì), 對健康不引起任何已知不良效應(yīng)的劑量。根據(jù)農(nóng)藥殘留聯(lián)席會議(JMPR)的評估報告, 聯(lián)苯菊酯的ADI為0.01 mg?kg-1(bw)?d-1[18], 溴氰菊酯的ADI為0.01 mg?kg-1(bw)?d-1[19], 蟲螨腈的ADI為0.03 mg?kg-1(bw)?d-1[20]。
式中: RP(risk probability)為風險概率。RP≥100%, 風險不可接受; RP<100%, 風險可接受; ARfD(acute reference dose)為急性參考劑量[mg?kg-1(bw)?d-1], 指人體在一餐或一日內(nèi)攝入某種化學物質(zhì), 對健康不引起任何已知不良效應(yīng)的劑量。根據(jù)JMPR的評估報告, 聯(lián)苯菊酯的ARfD為0.01 mg?kg-1(bw)?d-1[18], 溴氰菊酯的ARfD為0.05 mg?kg-1(bw)?d-1[19], 蟲螨腈的ARfD不需要制定[20]。
應(yīng)用SPSS 19 for Windows軟件對數(shù)據(jù)進行分析。
采用一階動力學方程分析茶鮮葉中殺蟲劑殘留的消解:
式中:C為第天的殺蟲劑濃度,0是表觀初始濃度,是消解速率常數(shù)[25]。
采用下式計算殺蟲劑半衰期:
茶鮮葉的殘留檢測結(jié)果表明(圖1): 聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈的對照組茶鮮葉中殘留均未檢出; 聯(lián)苯菊酯在茶鮮葉中的殘留為0.145~0.713 mg·kg-1。顯著性檢驗結(jié)果表明(圖1A), 噴藥后1 d、10 d, 同一天內(nèi)聯(lián)苯菊酯常用劑量處理茶鮮葉中的殘留雖然高于減施劑量處理的茶鮮葉中的殘留, 但二者差異不顯著; 噴藥后3 d、7 d, 同一天內(nèi)聯(lián)苯菊酯常用劑量處理的茶鮮葉中的殘留顯著高于減施劑量處理的茶鮮葉中的殘留(<0.05), 同一天內(nèi)前者分別比后者高34.6%和86.6%。隨天數(shù)增加, 同一劑量處理茶鮮葉中的聯(lián)苯菊酯殘留顯著降低。溴氰菊酯在茶鮮葉中的殘留為0.004~0.026 mg·kg-1。顯著性檢驗結(jié)果表明(圖1B), 噴藥后1 d、3 d、7 d, 同一天內(nèi)溴氰菊酯兩劑量處理的茶鮮葉中的殘留無顯著差異; 噴藥后10 d, 溴氰菊酯常用劑量處理的茶鮮葉中的殘留顯著低于減施劑量處理的茶鮮葉中的殘留(<0.05), 前者比后者低76.2%。隨著天數(shù)增加, 同一劑量處理茶鮮葉中的溴氰菊酯殘留顯著降低。蟲螨腈在茶鮮葉中的殘留為0.022~0.350 mg·kg-1。顯著性檢驗結(jié)果表明(圖1C), 噴藥后1 d, 蟲螨腈常用劑量處理的茶鮮葉中的殘留顯著高于減施劑量處理的茶鮮葉中的殘留(<0.05), 前者比后者高57.2%; 噴藥后3 d、7 d、10 d, 同一天內(nèi)常用劑量處理的茶鮮葉中的殘留高于減施劑量處理的茶鮮葉中的殘留, 但二者的差異不顯著。隨著天數(shù)增加, 同一劑量處理茶鮮葉中的蟲螨腈殘留顯著降低。
圖1 噴施后不同時間不同施用劑量聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在茶鮮葉中的殘留
不同小寫字母表示噴藥后同一天常用劑量和減施劑量處理間差異顯著(<0.05)。Different lowercase letters for the same days after spraying show significant differences between treatments of common dose and reduced dose (< 0.05).
施用聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈后茶鮮葉的膳食暴露量、風險商和風險概率如表3所示。茶鮮葉殘留量為茶鮮葉中殘留的最大值; 估計暴露量為茶鮮葉經(jīng)加工成為干茶后, 消費者每天因飲茶而吸收的殘留的最大攝入量; 風險商和風險概率的大小分別反映了茶鮮葉中的殘留對消費者的慢性風險和急性風險。結(jié)果表明, 無論處理劑量和噴藥后天數(shù)如何變化, 聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈的風險商均遠小于1, 對成人健康造成的慢性風險可以接受; 聯(lián)苯菊酯和溴氰菊酯的風險概率均遠小于100%(蟲螨腈因不需制定ARfD而未計算風險概率), 對成人健康造成的急性風險也可以接受。
圖2 噴藥后不同時間不同施用劑量聯(lián)苯菊酯(A)、溴氰菊酯(B)和蟲螨腈(C)在茶鮮葉中的殘留相比噴藥后1 d的消解率
不同小寫字母表示噴藥后同一天常用劑量和減施劑量處理間差異顯著(<0.05)。Different lowercase letters for the same days after spraying show significant differences between treatments of common dose and reduced dose (< 0.05).
目前中國尚未制定有關(guān)聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在土壤中的殘留限量標準, 因此參考《土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB 15618—1995)》中有機氯殺蟲劑六六六的一級標準值對3種殺蟲劑在土壤中的殘留進行評價。聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在土壤中的殘留數(shù)據(jù)表明(表4): 在所有采樣時間上, 聯(lián)苯菊酯在土壤中均未檢出, 溴氰菊酯在土壤中的殘留為0.003~0.008 mg?kg-1, 蟲螨腈在土壤中的殘留為0.001~0.031 mg?kg-1, 均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB 15618—1995)》中有機氯殺蟲劑六六六的一級標準值(≤0.05 mg?kg-1)。3種殺蟲劑在處理劑量下遷移至土壤介質(zhì)的殘留較低, 對茶園土壤生態(tài)環(huán)境不造成危害。
已有研究表明, 土壤對物質(zhì)的吸附性與物質(zhì)的溶解度有關(guān), 物質(zhì)越易溶于水, 土壤對其吸附能力越弱[30-31]。3種殺蟲劑中聯(lián)苯菊酯在土壤中殘留最低, 這主要是因為聯(lián)苯菊酯的溶解度最大, 其分子從水相中逃逸的傾向最弱, 吸附至土壤的幾率最低。
目前中國尚未制定有關(guān)聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在降雨徑流中的殘留限量標準, 由于降雨徑流主要匯入地表徑流, 對生活飲用水影響較大, 因此參考《生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749—2006)》中有機氯殺蟲劑六六六和溴氰菊酯的限值對3種殺蟲劑在降雨徑流中的殘留進行評價。聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在降雨徑流中的殘留數(shù)據(jù)如表5所示。在所有采樣時間, 聯(lián)苯菊酯的兩劑量處理在降雨徑流中的殘留均為0.002 mg·L-1, 溴氰菊酯的兩劑量處理在降雨徑流中的殘留為0.001~0.002 mg·L-1, 蟲螨腈在降雨徑流中的殘留除減量劑量處理在噴藥后8 d的殘留為0.001 mg·L-1外, 其余均未檢出。聯(lián)苯菊酯和蟲螨腈在降雨徑流中的殘留均低于《生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749—2006)》中有機氯殺蟲劑六六六的限值(≤0.005 mg·L-1), 溴氰菊酯在降雨徑流中的殘留量均低于《生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749—2006)》中溴氰菊酯的限值(≤0.02 mg·L-1)。降雨徑流中的殺蟲劑主要來源于茶葉葉片沖刷和土壤淋溶, 3種殺蟲劑在降雨徑流中的低殘留與其在土壤中的低殘留具有一致性。
現(xiàn)有文獻研究結(jié)果表明, 高劑量處理的茶鮮葉中的殺蟲劑殘留高于低劑量處理的茶鮮葉中的殺蟲劑殘留。Tewary等[32]研究了殺蟲劑聯(lián)苯菊酯的推薦劑量[40 g(a.i.)?hm-2, a.i.為有效成分的縮寫]和雙倍推薦劑量[80 g(a.i.)?hm-2]處理在茶鮮葉中的殘留情況, 發(fā)現(xiàn)雙倍推薦劑量處理在茶鮮葉中的聯(lián)苯菊酯殘留量高于推薦劑量處理在茶鮮葉中的聯(lián)苯菊酯殘留量。Seenivasan等[33]研究了2.5%濃度殺蟲劑氯氟氰菊酯乳油250 mL?hm-2(減半劑量)、500 mL?hm-2(推薦劑量)、1 000 mL?hm-2(雙倍推薦劑量)處理在茶鮮葉中的殘留情況, 發(fā)現(xiàn)茶鮮葉中的氯氟氰菊酯殘留量從高到底依次為雙倍推薦劑量處理、推薦劑量處理、減半劑量處理。Sharma等[34]研究了殺蟲劑溴氰菊酯的推薦劑量[10 g(a.i.)?hm-2]和雙倍推薦劑量[20 g(a.i.)?hm-2]以及殺蟲劑噻蟲啉的推薦劑量[90 g(a.i.)?hm-2]和雙倍推薦劑量[180 g(a.i.)?hm-2]處理在茶鮮葉中的殘留情況, 發(fā)現(xiàn)雙倍推薦劑量處理在茶鮮葉中的殺蟲劑殘留量高于推薦劑量處理在茶鮮葉中的殺蟲劑殘留量。本研究與這些文獻的不同之處在于, 盡管本研究的常用劑量處理茶鮮葉中的殘留高于減施劑量處理茶鮮葉中的殘留, 但兩處理茶鮮葉中的殘留差異不顯著。出現(xiàn)這一不同之處的原因可能是設(shè)置的試驗劑量梯度不同, 上述文獻研究設(shè)置的試驗劑量均為整數(shù)倍數(shù)關(guān)系, 而本研究所設(shè)置的減施劑量與常用劑量相比僅相差30%, 因此產(chǎn)生差異不顯著的結(jié)果。
表2 噴藥后不同施用劑量聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在茶鮮葉中的消解動力學參數(shù)
表3 噴藥后不同時間不同施用劑量聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈后茶鮮葉的膳食暴露量、風險商和風險概率
風險商<1, 對人體的慢性風險可接受; 風險概率<100%, 對人體的急性風險可接受。Risk quotient < 1, the chronic risk to the human body is acceptable; Risk probability < 100%, the acute risk to the human body is acceptable.
表4 噴藥后不同時間不同施用劑量聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在土壤中的殘留
ND表示未檢出, 同列同一種殺蟲劑不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。ND indicates not detected. Different lowercase letters in the same column for the same pesticides indicate significant differences among different treatments (< 0.05).
表5 噴藥后不同時間不同施用劑量聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在降雨徑流中的殘留
ND表示未檢出, 同列同一種殺蟲劑不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。ND indicates not detected. Different lowercase letters in the same column for the same pesticides indicate significant differences among different treatments (< 0.05).
本試驗是基于中國的良好農(nóng)業(yè)規(guī)范(Good Agricultural Practices, GAP)條件進行的, 由于JMPR是基于各國GAP條件下的殘留試驗結(jié)果而制定ADI和ARfD的, 這里就本研究和JMPR依據(jù)的GAP條件進行比較分析。
JMPR規(guī)定的聯(lián)苯菊酯的GAP條件為施藥劑量7.5~53 g(a.i.)?hm-2, 施藥1次, 安全間隔期7 d[35]。本研究中聯(lián)苯菊酯的施藥劑量為10.5~15 g(a.i.)?hm-2, 在JMPR的試驗劑量范圍內(nèi), 施藥1次, 采收間隔期為7 d。JMPR規(guī)定的溴氰菊酯的GAP條件為施藥劑量3.8~7.5 g(a.i.)?hm-2, 施藥1次, 安全間隔期5 d[36]。本研究中溴氰菊酯的施藥劑量為13.0~18.8 g(a.i.)?hm-2, 高于JMPR的試驗劑量, 施藥1次, 采收間隔期為7 d, 長于JMPR的間隔時間。JMPR規(guī)定的蟲螨腈的GAP條件為施藥劑量100 g(a.i.)?hm-2, 施藥2次, 安全間隔期7 d[37]。本研究中蟲螨腈的施藥劑量為126~180 g(a.i.)?hm-2, 高于JMPR的試驗劑量, 施藥1次, 采收間隔期為7 d。
本試驗的聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈的殘留數(shù)據(jù)均低于JMPR的數(shù)據(jù), 分析其原因可能與茶樹品種、種植密度以及試驗期間的氣候條件有關(guān)。
在膳食暴露風險中, 因茶葉為加工農(nóng)產(chǎn)品, 對茶葉進行殺蟲劑殘留的慢性膳食風險的評估越來越受到關(guān)注。慢性膳食風險通常用殺蟲劑的膳食暴露量與每日允許攝入量(ADI)之比來描述。根據(jù)JMPR評估, 聯(lián)苯菊酯的ADI為0.01 mg?kg-1(bw)?d-1[18], 溴氰菊酯的ADI為0.01 mg?kg-1(bw)?d-1[19], 蟲螨腈的ADI為0.03 mg?kg-1(bw)?d-1[20]。本研究中成人對聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈的最大暴露量分別為0.5~1.7′10-4mg?kg-1(bw)?d-1、1.0~7.3′10-6mg?kg-1(bw)?d-1和1.0~8.3′10-5mg?kg-1(bw)?d-1, 與ADI之比僅為0.005~0.017、0.000 2~0.001、0.000 2~0.003, 風險可接受。本研究僅以飲茶為唯一的暴露途徑與來源, 暴露途徑相對單一。雖然在進行膳食暴露風險評估時為使風險最大化, 使用試驗所測最大殘留量為茶鮮葉的殘留量, 并取茶鮮葉加工為干茶的過程中殘留的消解率為零, 但人群膳食結(jié)構(gòu)多樣, 人們可能多途徑和多介質(zhì)地接觸或暴露于這3種殺蟲劑中, 故實際情況要比本研究所設(shè)情景復(fù)雜得多。聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的廣泛使用, 使得3種殺蟲劑存在于不同農(nóng)產(chǎn)品中, 膳食暴露幾率增加, 暴露風險高于本研究預(yù)估水平。
聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈的兩個不同劑量處理對應(yīng)的綠茶品種‘豐綠’(Yutakmitor)的茶鮮葉中的殘留無顯著差異, 按常用劑量減量30%對減少茶鮮葉中的殘留無明顯效果; 聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈在土壤中的殘留均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB 15618—1995)》中有機氯殺蟲劑六六六的一級標準值; 聯(lián)苯菊酯和蟲螨腈在降雨徑流中的殘留量均低于《生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749—2006)》中有機氯殺蟲劑六六六的限值, 溴氰菊酯在降雨徑流中的殘留量均低于《生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749—2006)》中溴氰菊酯的限值。膳食風險評估結(jié)果表明, 使用聯(lián)苯菊酯、溴氰菊酯和蟲螨腈防治茶樹蟲害, 對成人的膳食暴露的風險均可以接受。這只是在浙江一地單次的試驗結(jié)論, 尚待更多地點的試驗結(jié)果證實。
致謝 本試驗得到中國科學院地理科學與資源研究所的兩位研究生胡雪荻、謝邵文的大力協(xié)助,韋朝陽老師、耿元波老師提供建議, 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院分析測試中心的呂岱竹老師提供測試幫助, 美國密蘇里州Mary Institute & St. Louis Country Day School李嘉慧(Jennifer Jiahui Li)同學參與試驗, 特此致謝!
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Residues of three insecticides in tea leaves, soil and rainwater runoff*
ZHAO Zhide1,2, LI Haitao1**, LIANG Tao1
(1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Insecticide residues in tea have attracted much attention, and the means to reduce the level of residues in tea and the surrounding environment is a serious issue. Reducing the usage or dose of insecticide may be a viable option to address this problem. We analyzed the possible dietary intake risks and the effects of regular dose versus reduced dose of bifenthrin, deltamethrin, and chlorfenapyr on their residues in fresh tea leaves, soil, and rainwater runoff in tea plantations of the green tea variety ‘Fenglv’ (Yutakmitor). Field trials using bifenthrin, deltamethrin, and chlorfenapyr were conducted in the tea plantations of Yucha Village, Shaoxing City, Zhejiang Province in China. The local regular dose and 30% dose reduction of bifenthrin, deltamethrin, and chlorfenapyr were considered as the experimental treatments group, which included dosages of bifenthrin at 150 mL·hm-2and 105 mL·hm-2, deltamethrin at 750 mL·hm-2and 525 mL·hm-2, and chlorfenapyr at 750 mL·hm-2and 525 mL·hm-2, respectively. Samples of tea leaves and soil were collected on the 1st, 3rd, 7th, and 10thday after spraying, and rainwater runoff was similarly collected on the 4thand 8thday after spraying. The data related to insecticide residues in all the collected samples were used to evaluate the behavioral pattern of residue and risk assessment of the three insecticides. The results indicated that no significantly different residues present in fresh tea leaves was observed sprayed with regular dosage and 30%-reduced dose. The half-lives of bifenthrin in fresh tea leaves sprayed with regular dosage and reduced dosage were 5.89 d and 4.61 d, respectively, and the half-lives of deltamethrin with regular dosage and reduced dosage were 5.75 d and 2.55 d, respectively; and those of chlorfenapyr with regular dosage and reduced dosage were 3.72 d and 2.70 d, respectively. The residue levels of bifenthrin, deltamethrin, and chlorfenapyr in soil were lower than the primary standard value (≤0.05 mg·kg-1) of organochlorine insecticide, hexachlorocyclohexane, as stated in Environmental Quality Standard for Soils (GB15618—1995). The residue levels of bifenthrin and chlorfenapyr in rainwater runoff were lower than the value (≤0.005 mg·L-1) of organochlorine insecticide hexachlorocyclohexane as stated in Standards for Drinking Water Quality (GB5749—2006). The residue levels of deltamethrin in rainwater runoff were lower than the value (≤0.02 mg·L-1) of deltamethrin as stated in Standards for Drinking Water Quality (GB5749—2006). Dietary exposure risk assessment referred to the risk assessment of exposure to insecticides and other harmful substances ingested through food. The results related to the assessment of risk of dietary exposure to the three insecticides in tea indicated that the maximum exposures of bifenthrin, deltamethrin and chlorfenapyr were 0.5×10-4–1.7×10-4, 1.0×10-6–7.3×10-6, 1.0×10-5– 8.3×10-5mg?kg-1(bw)?d-1. Risk quotient was expressed as the ratio of maximum exposure to acceptable daily intake. The risk quotients of bifenthrin, deltamethrin and carbonitrile were 0.005–0.017, 0.000 2–0.001, 0.000 2–0.003, respectively, which meant the risk to consumers was within an acceptable range. Reducing sprayed dosages of the above three insecticides in the tea plantations made no significant differences to the residues in tea and the environment.
Insecticide residues; Tea; Soil; Rainfall-runoff; Insecticide reduction
S481+.1
2096-6237(2019)08-1265-10
10.13930/j.cnki.cjea.180814
* 國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0201208)資助
李海濤, 主要研究方向為環(huán)境核算、環(huán)境管理評價。E-mail: liht@igsnrr.ac.cn
趙之德, 主要研究方向為茶園農(nóng)藥殘留。E-mail: zhidezhao@qq.com
2018-09-03
2018-12-18
* This study was supported by the National Key R&D Program of China (2016YFD0201208).
, E-mail: liht@igsnrr.ac.cn
Sep. 3, 2018;
Dec. 18, 2018
趙之德, 李海濤, 梁濤. 聯(lián)苯菊酯等3種殺蟲劑在茶園茶葉、土壤及降雨徑流中的殘留[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報(中英文), 2019, 27(8): 1265-1274
ZHAO Z D, LI H T, LIANG T. Residues of three insecticides in tea leaves, soil and rainwater runoff[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2019, 27(8): 1265-1274