,3,*
(1.河北工程大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院,河北邯鄲 056021; 2.中國農(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,北京 100081; 3.中國科學(xué)院植物研究所,北京 100093; 4.北京市昌平區(qū)農(nóng)藥管理站,北京 102200)
草莓因其色澤誘人,口感酸甜馥郁、柔軟多汁,深受人們的喜愛。我國是世界上草莓種植面積最大、產(chǎn)量最高的國家,其產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的35.7%[1]。草莓種植周期短,經(jīng)濟(jì)效益高,已成為我國一些地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)[2]。設(shè)施栽培是我國草莓種植的主要方式,然而由于土地連作,高溫高濕下草莓極易引起病害,常見病害主要包括白粉病、輪紋病、黑斑病、葉斑病、褐斑病和灰霉病等。因此,土壤消毒、殺蟲劑與殺菌劑的使用成為確保草莓產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要措施,據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道,草莓中使用的農(nóng)藥包括殺蟲劑、殺菌劑、生長調(diào)節(jié)劑等品種達(dá)57種,安全風(fēng)險較大[3]。
目前,針對草莓質(zhì)量安全風(fēng)險評估的研究已有部分報道[4-11]。Szpyrka等[6]對波蘭東南部地區(qū)的草莓、蘋果、土豆等1029種果蔬中嘧菌酯等167種農(nóng)藥殘留進(jìn)行了膳食暴露風(fēng)險評估。Maggioni等[7]針對阿根廷2~9歲的孩子和10~49歲的女性這兩個具有代表性的群體進(jìn)行了草莓、洋蔥、雞蛋、牛奶、杏仁等59種食品中28種農(nóng)藥的急性膳食暴露研究。江景勇等[10]對臺州67個設(shè)施栽培草莓樣品進(jìn)行了68種農(nóng)藥的殘留分析和風(fēng)險評估,結(jié)果表明,88.6%的草莓樣品檢出農(nóng)藥殘留,共檢出19種農(nóng)藥,其中烯酰嗎啉和嘧菌環(huán)胺超標(biāo)。仇婷婷等[11]對上海市松江區(qū)123個草莓樣品,進(jìn)行了37種農(nóng)藥的殘留檢測和風(fēng)險評估,結(jié)果顯示農(nóng)藥檢出率為85.4%,共檢出11種農(nóng)藥,其中烯酰嗎啉和嘧霉胺超標(biāo)。然而,針對設(shè)施栽培草莓進(jìn)行全國主產(chǎn)區(qū)的、系統(tǒng)的農(nóng)藥殘留風(fēng)險評估的研究尚未見報道。
因此,本研究通過對我國北京、河北、山東、安徽和遼寧五個設(shè)施栽培草莓主產(chǎn)區(qū)的草莓樣品中的農(nóng)藥殘留水平與膳食暴露風(fēng)險評估研究,明確設(shè)施栽培草莓中主要的農(nóng)藥殘留種類、殘留水平、風(fēng)險狀況以及需重點(diǎn)關(guān)注的農(nóng)藥風(fēng)險因子,為設(shè)施栽培草莓安全生產(chǎn)、監(jiān)管、消費(fèi)和農(nóng)藥最大殘留限量制修訂提供重要借鑒和依據(jù)。
草莓樣品 于2018年5月采集自我國五個設(shè)施栽培草莓主產(chǎn)區(qū),包括北京市(昌平區(qū))、河北省秦皇島市(北戴河區(qū)、海港區(qū)、撫寧區(qū)、昌黎縣)、山東省淄博市(淄川區(qū)、淄川區(qū)、臨淄區(qū)、文昌湖區(qū)、張店區(qū)、周村區(qū)、桓臺縣)、安徽省合肥市(包河區(qū))和遼寧省葫蘆島市(連山區(qū)),共采集120個樣品,其中北京30個、河北20個、山東20個、安徽20個、遼寧30個,草莓品種主要為紅顏、圣誕紅、章姬、天香、甜查理、紫金久紅、大賽、甜寶、豐香等;乙腈、丙酮、正己烷(色譜純) 德國Merck公司;氯化鈉(分析純) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;倍硫磷、丙溴磷、敵敵畏等農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心;弗羅里硅矽柱Sep-Pak@Vac 6cc(1 g)、氨基柱Sep-Pak@Vac 6cc(1 g) Waters公司。
PL602E電子天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司;UMV-2多管渦旋混合器 美國Scientific Industries公司;BiofugeStratos型高速冷凍離心機(jī) 德國賀力氏公司;氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀GCMS-TQ8040 日本島津公司;液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀LCMS-8050 日本島津公司。
1.2.1 農(nóng)藥殘留檢測 采用標(biāo)準(zhǔn)方法對88種農(nóng)藥進(jìn)行殘留檢測,其中參考農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法NY/T 761-2008[12]對倍硫磷、丙溴磷、敵敵畏、毒死蜱、對硫磷、甲胺磷、久效磷、樂果、馬拉硫磷、三唑磷、殺螟硫磷、殺撲磷、水胺硫磷、辛硫磷、亞胺硫磷、氧樂果、乙酰甲胺磷、滴滴涕、百菌清、氟胺氰菊酯、氟氯氰菊酯、氟氰戊菊酯、腐霉利、甲氰菊酯、聯(lián)苯菊酯、硫丹、氯氟氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、三唑酮、溴氰菊酯、異菌脲等32種農(nóng)藥進(jìn)行定量分析。分析方法為:準(zhǔn)確稱取10.0 g樣品勻漿于50 mL離心管中,加入20 mL乙腈,渦旋2 min,用濾紙過濾之后,收集所有濾液,在濾液中加入2.0 g氯化鈉,渦旋1 min,在室溫下靜置30 min使乙腈相和水相分層。吸取上述上清液2 mL于10 mL離心管中,在40 ℃水浴下氮?dú)獯蹈?加入2 mL丙酮,渦旋2 min之后取1 mL溶液過0.22 μm的尼龍濾膜用于有機(jī)磷類農(nóng)藥的氣相色譜分析;吸取上述上清液2 mL于10 mL離心管中,在40 ℃水浴下氮?dú)獯蹈?加入2 mL正己烷,渦旋2 min之后過弗羅里硅矽柱,收集洗脫液,在40 ℃水浴下氮?dú)獯蹈?加2 mL正己烷復(fù)溶,過0.22 μm的尼龍濾膜,用于有機(jī)氯、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析,設(shè)備運(yùn)行參數(shù)參考NY/T 761-2008。
參考國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T 20769-2008[13]對苯醚甲環(huán)唑、吡蟲啉、噠螨靈、啶蟲脒、殺蟲脒、氟蟲腈、多菌靈、甲基硫菌靈、噻菌靈、克菌丹、抗蚜威、嘧霉胺、炔螨特、氟硅唑、抑霉唑、噻螨酮、噻嗪酮、咪鮮胺、戊唑醇、烯唑醇、四螨嗪、烯酰嗎啉、嘧菌酯、溴螨酯、唑螨酯、氯唑磷、腈苯唑、腈菌唑、氟蟲脲、甲霜靈、丁硫克百威、阿維菌素、滅幼脲、除蟲脲、螺螨酯、蟲酰肼、丁醚脲、氟鈴脲、殺鈴脲、苯菌靈、甲維鹽、丙環(huán)唑、噻蟲嗪、肟菌酯、霜霉威、氯蟲苯甲酰胺、吡唑醚菌酯、氯苯嘧啶醇等48種農(nóng)藥及6-BA、4-CPA、GA3、多效唑、蕓苔素內(nèi)酯、復(fù)硝酚鈉、噻苯隆、氯吡脲等8種植物生長調(diào)節(jié)劑進(jìn)行定量分析。分析方法為:準(zhǔn)確稱取10.0 g樣品勻漿于50 mL離心管中,加入20 mL乙腈,渦旋1 min,加入2.5 g氯化鈉,再渦旋1 min,室溫下以5000 r/min離心5 min,取10 mL上清液在40 ℃水浴下氮?dú)獯抵? mL左右,過氨基柱,收集所有洗脫液于氮吹儀上吹干,加入1 mL乙腈溶液(乙腈∶水/3∶2)復(fù)溶,渦旋之后過0.22 μm的尼龍濾膜用于苯醚甲環(huán)唑、吡蟲啉、噠螨靈等48種農(nóng)藥和6-BA、4-CPA、GA3等8種植物生長調(diào)節(jié)劑的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析,設(shè)備運(yùn)行參數(shù)同GB/T 20769-2008。
表1 草莓農(nóng)藥殘留風(fēng)險排序指標(biāo)得分賦值標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation criteria for ranking index scores of pesticide residue risk in strawberry
注:最大殘留限量(Maximum Residue Limit,MRL)。
1.2.2 慢性膳食攝入風(fēng)險的計算 農(nóng)藥的慢性膳食攝入風(fēng)險(%ADI)用式(1)計算[14]。
式(1)
式中,STMR-規(guī)范試驗(yàn)殘留中值,mg/kg;0.0457-居民日均草莓消費(fèi)量[15],kg;ADI-每日允許攝入量,mg/kg;bw-體重,kg,按60 kg計。
%ADI越小風(fēng)險越小,當(dāng)%ADI≤100%時,表示風(fēng)險可以接受;反之,當(dāng)%ADI>100%時,表示有不可接受的風(fēng)險。
1.2.3 急性膳食攝入風(fēng)險的計算 農(nóng)藥急性膳食風(fēng)險評估用式(2)計算各農(nóng)藥的估計短期攝入量[16],用式(3)計算各農(nóng)藥的急性膳食攝入風(fēng)險(%ARfD)[14]。
式(2)
式(3)
式中:IESTI-估計短期攝入量,kg;HR-最高殘留量,取99.9百分位點(diǎn)值,mg/kg;LP-中國居民草莓消費(fèi)的大份餐,kg,按0.44218計[17];ARfD-急性參考劑量,mg/kg。
%ARfD越小風(fēng)險越小,當(dāng)%ARfD≤100%時,表示風(fēng)險可以接受;反之,%ARfD>100%時,表示有不可接受的風(fēng)險。
1.2.4 風(fēng)險排序 借鑒英國獸藥殘留委員會獸藥殘留風(fēng)險排序矩陣[18]對設(shè)施栽培草莓中農(nóng)藥殘留風(fēng)險排序,其中用毒性指標(biāo)代替藥性指標(biāo),膳食比例、農(nóng)藥毒效、農(nóng)藥使用頻率、高暴露人群、殘留水平等6項指標(biāo)均采用原賦值標(biāo)準(zhǔn)[19],各指標(biāo)的賦值標(biāo)準(zhǔn)見表1。毒性采用急性經(jīng)口毒性,毒效采用ADI值,膳食比例指中國草莓暴露量占總膳食的比例,農(nóng)藥使用頻率(FOD)根據(jù)式(4)計算,各農(nóng)藥的殘留風(fēng)險得分S用式(5)計算,最終每種農(nóng)藥的殘留風(fēng)險得分以該農(nóng)藥在所有樣品中殘留風(fēng)險得分平均值計算[14,20]。S值越高,殘留風(fēng)險越大。
式(4)
S=(A+B)×(C+D+E+F)
式(5)
式中:P-草莓發(fā)育日數(shù)(草莓從開花到果實(shí)成熟所經(jīng)歷的時間,單位d,按30 d計);T-草莓發(fā)育過程中使用該農(nóng)藥的次數(shù)(根據(jù)農(nóng)藥合理使用國家標(biāo)準(zhǔn)[21-28],農(nóng)藥使用最高次數(shù)T按3次計);A-毒性得分;B-毒效得分;C-草莓膳食比例得分;D-農(nóng)藥使用頻率得分;E-高暴露人群得分;F-殘留水平。
1.2.5 最大殘留限量估計值的計算 最大殘留限量估計值按式(6)[14]計算。
式(6)
式中,eMRLs-最大殘留限量估計值,mg/kg;F-草莓日消費(fèi)量,按照最大風(fēng)險原則,取大份餐(LP);bw-體重,kg,按60 kg計。
應(yīng)用Microsoft Office Excel 2016軟件進(jìn)行統(tǒng)計計算。
本研究檢測的120個設(shè)施栽培草莓樣品中,100%的樣品檢出了農(nóng)藥殘留,共檢出50種農(nóng)藥,包括1種高毒農(nóng)藥、7種中毒農(nóng)藥和42種低毒農(nóng)藥,各農(nóng)藥的殘留水平和檢出率如表2所示。由表2可見,50種農(nóng)藥在120個草莓樣品中的檢出率在0.8%~99.2%之間,其中3種農(nóng)藥的檢出率在50%以上,分別是復(fù)硝酚鈉、聯(lián)苯菊酯和甲霜靈,檢出率分別為99.2%、76.7%和71.7%,其中復(fù)硝酚鈉為植物生長調(diào)節(jié)劑,主要用于促進(jìn)草莓植株生長,促進(jìn)漿果提早著色和成熟,增加草莓漿果的產(chǎn)量,通常在草莓營養(yǎng)生長期、初蕾期、初花期噴灑使用;聯(lián)苯菊酯為殺蟲劑,主要用于草莓蚜蟲和紅蜘蛛的防治;甲霜靈為殺菌劑,主要用于草莓疫病、根腐病和革腐病等病害的防治,這三種農(nóng)藥均為低毒,但均為未登記使用農(nóng)藥,表明這三種農(nóng)藥已成為我國設(shè)施草莓生產(chǎn)中較為常用的農(nóng)藥,因此,建議將其納入草莓種植過程中農(nóng)藥優(yōu)先登記名單。另外,22種農(nóng)藥的檢出率在11.7%~48.3%之間;18種農(nóng)藥的檢出率在1.7%~10%之間;7種農(nóng)藥的檢出率在1%以內(nèi)。已有文獻(xiàn)報道[8-10,29],嘧霉胺、腐霉利、異菌脲、多菌靈等農(nóng)藥在草莓中檢出率較高(19.2%~85%),但是在本研究中,其檢出率均已降至29.2%以下。
表2 草莓中50種農(nóng)藥的檢出率和殘留水平Table 2 Detection frequencies and residue levels of 50 pesticides in strawberries
注:“-”代表中國和CAC均未規(guī)定最大殘留限量;“中國”代表數(shù)據(jù)來源于中國制定的最大殘留限量[30];“CAC”代表數(shù)據(jù)來源于國際食品法典委員會制定的最大殘留限量[31];“/”代表為此農(nóng)藥未登記使用。
由表2可見,50種農(nóng)藥的檢出濃度在0.0025~8.3267 mg/kg之間,其中23種農(nóng)藥在我國或國際食品法典委員會(Codex Alimentarius Commission,CAC)制定了草莓中最大殘留限量值[30-31],均未超標(biāo)。已有文獻(xiàn)報道的超標(biāo)農(nóng)藥有烯酰嗎啉、嘧霉胺、多菌靈和嘧菌環(huán)胺[8-11],但本研究中設(shè)施草莓農(nóng)藥殘留狀況有所好轉(zhuǎn),消除了殘留超標(biāo)現(xiàn)象。但需要注意的是,仍有27種農(nóng)藥在我國未制定限量值,不利于定量風(fēng)險評估和安全監(jiān)管工作的落實(shí),且檢出的50農(nóng)藥中多為未登記使用農(nóng)藥,占84%,反映了草莓農(nóng)藥安全使用研究和登記落后于其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí),鑒于此,建議加快推進(jìn)草莓中農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)制修訂及農(nóng)藥登記工作。
表3 草莓中農(nóng)藥殘留慢性和急性膳食攝入風(fēng)險評估Table 3 Chronic and acute dietary intake risk assessments of pesticide residues in strawberries
檢出不同農(nóng)藥種數(shù)的草莓樣品所占比例如圖1所示。由圖1可見,設(shè)施栽培草莓農(nóng)藥多殘留現(xiàn)象普遍,平均每個樣品檢出農(nóng)藥為9種,同一樣品最多檢出20種農(nóng)藥,與已有文獻(xiàn)報道結(jié)果相似[4-6,32-33]。這可能是因?yàn)樵谠耘嗖葺墒觳烧?為了減少采摘期的病蟲害,種植者高頻、大量地使用多種農(nóng)藥對可能產(chǎn)生的多種病蟲害進(jìn)行預(yù)防,從而在一定程度上造成了采收時段農(nóng)藥多殘留樣品比例偏高。
設(shè)施草莓中檢出農(nóng)藥的慢性和急性膳食攝入風(fēng)險結(jié)果如表3所示,慢性膳食攝入風(fēng)險%ADI值為0.0005%~33.02%,平均值為1.39%,遠(yuǎn)低于100%,其中炔螨特的%ADI值相對較高,為33.02%,其余農(nóng)藥的%ADI均低于6%。這表明我國設(shè)施栽培草莓中農(nóng)藥殘留慢性膳食攝入風(fēng)險較低。
根據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)庫[34],嘧霉胺、四螨嗪、嘧菌酯、肟菌酯、除蟲脲和甲霜靈7種農(nóng)藥的ARfD信息為“Unnecessary(不需要)”,噻蟲嗪、氯蟲苯甲酰胺、噠螨靈等25種農(nóng)藥未規(guī)定ARfD值,因此,僅對18種農(nóng)藥進(jìn)行了急性膳食攝入風(fēng)險評估,由表3可見,這18種農(nóng)藥的急性膳食攝入風(fēng)險%ARfD值為0.01%~72.51%,平均值為5.51%,均低于100%,其中三唑磷的%ARfD值較高,為72.51%,其余農(nóng)藥的%ARfD均低于7.5%。這表明我國設(shè)施栽培草莓中農(nóng)藥殘留急性膳食攝入風(fēng)險是可以接受的。
續(xù)表
由于檢出的50種農(nóng)藥中蕓苔素內(nèi)酯和GA3無ADI值,無法計算農(nóng)藥的殘留風(fēng)險,因此計算了48種農(nóng)藥的殘留風(fēng)險得分,并對設(shè)施草莓中農(nóng)藥殘留風(fēng)險進(jìn)行了排序,結(jié)果如圖2所示。根據(jù)各農(nóng)藥的殘留風(fēng)險得分可將其劃分為4類,第1類為高風(fēng)險農(nóng)藥,風(fēng)險得分≥20,共有1種,為水胺硫磷,占檢出農(nóng)藥的2.1%;第2類為中風(fēng)險農(nóng)藥,風(fēng)險得分在16~20之間,共有6種,分別為亞胺硫磷、三唑磷、阿維菌素、噠螨靈、敵敵畏和樂果,占檢出農(nóng)藥的12.5%;第3類為低風(fēng)險農(nóng)藥,風(fēng)險得分在10~15之間,共有12種,占檢出農(nóng)藥的25%;第4類為極低風(fēng)險農(nóng)藥,風(fēng)險得分<10,共有29種,占檢出農(nóng)藥的60.4%。由此可見,設(shè)施草莓中農(nóng)藥殘留總體上處在低風(fēng)險水平以下(占85.4%),但需重點(diǎn)關(guān)注高風(fēng)險水平農(nóng)藥水胺硫磷,其為高毒農(nóng)藥、未登記使用的農(nóng)藥,主要用于草莓中蠐螬、蚜蟲、紅蜘蛛、線蟲病的防治,而在之前報道的文獻(xiàn)中并未將其列入農(nóng)藥檢測清單。
圖2 草莓中48種農(nóng)藥的殘留風(fēng)險排序Fig.2 Ranking of residue risk of 48 pesticides in strawberries
在檢出的50種農(nóng)藥中蕓苔素內(nèi)酯和赤霉素(GA3)2種農(nóng)藥未規(guī)定ADI值,因此無法計算這兩種農(nóng)藥的eMRLs。設(shè)施栽培草莓中48種農(nóng)藥的eMRLs如表4所示。由表4可見,我國或CAC已經(jīng)制定的草莓中23種農(nóng)藥的MRLs值[30-31]均比eMRLs值小26.3%~99.63%。與eMRLs相比,阿維菌素、敵敵畏、多菌靈等23種農(nóng)藥的MRLs均過嚴(yán)。由于氯蟲苯甲酰胺和滅幼脲的ADI值較高,分別為2和1.25 mg/kg,在草莓中的eMRLs分別高達(dá)271.3827和169.6142 mg/kg,因此沒必要制定草莓中這兩種農(nóng)藥的MRLs值。按照最大殘留限量可比eMRL略低或略高的原則,建議盡快制定或修訂草莓中阿維菌素、敵敵畏、多菌靈等45種農(nóng)藥的最大殘留限量值,即最大殘留限量建議值(Recommended maximum residue limit,RMRL),如表4所示。由表4可見,除炔螨特外,各農(nóng)藥的99.5百分位點(diǎn)殘留值(P99.5)均顯著低于MRLs或RMRLs,表明這些最大殘留限量和最大殘留限量建議值能夠有效保護(hù)消費(fèi)者健康[20]。
表4 草莓中48種農(nóng)藥的最大殘留限量估計值和46種農(nóng)藥的最大殘留限量建議值Table 4 The eMRLs of 48 pesticides and RMRLs of 46 pesticides in strawberries
續(xù)表
注:“-”代表中國和CAC均未規(guī)定最大殘留限量;“中國”代表數(shù)據(jù)來源于中國制定的最大殘留限量[30];“CAC”代表數(shù)據(jù)來源于國際食品法典委員會制定的最大殘留限量[31]。
我國五個設(shè)施栽培草莓主產(chǎn)區(qū)的草莓樣品中農(nóng)藥殘留現(xiàn)象普遍,檢出率為100%,共檢出50種農(nóng)藥,其中23種農(nóng)藥在我國或CAC制定了草莓最大殘留限量值,均未超標(biāo),但仍有27種農(nóng)藥在我國未制定限量值,不利于定量風(fēng)險評估和安全監(jiān)管工作的落實(shí),根據(jù)最大殘留限量估計值,建議盡快制定或修訂草莓中阿維菌素、敵敵畏和多菌靈等45種農(nóng)藥的MRLs。另外,檢出農(nóng)藥中84%的農(nóng)藥為草莓中未登記使用農(nóng)藥,而現(xiàn)行草莓中登記使用的農(nóng)藥種類較少(30個農(nóng)藥有效成分),表明我國設(shè)施栽培草莓的種植過程中存在農(nóng)藥使用不規(guī)范的現(xiàn)象,也反映了草莓農(nóng)藥登記落后于其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí),建議加快推進(jìn)草莓中農(nóng)藥登記工作。
設(shè)施草莓樣品檢出農(nóng)藥的慢性和急性膳食攝入風(fēng)險均低于100%,表明殘留農(nóng)藥對樣品質(zhì)量安全的影響較低,但炔螨特的慢性膳食風(fēng)險和三唑磷的急性膳食風(fēng)險較高,需重點(diǎn)關(guān)注;風(fēng)險排序結(jié)果表明,低風(fēng)險水平以下農(nóng)藥所占比例較大,為85.4%,而高風(fēng)險農(nóng)藥水胺硫磷需重點(diǎn)管控。上述三種農(nóng)藥防治對象主要為紅蜘蛛、線蟲和蠐螬等,但均未在草莓上登記使用,建議使用伊維菌素、聯(lián)苯肼酯、藜蘆堿、棉隆等已登記或低毒農(nóng)藥替代。