吡蚜酮和毒死蜱在稻田中的殘留行為及膳食風險評估

郭 鈐，張春榮，孔麗萍，吳園園，宣彩迪，林 琴，許振嵐，湯 濤

（浙江省農業科學院農產品質量安全與營養研究所/農產品質量安全危害因子與風險防控國家重點實驗室/農業農村部農藥殘留檢測重點實驗室，杭州310021）

吡蚜酮是瑞士諾華公司于1988年開發的防治蚜蟲和粉虱的新型雜環類殺蟲劑，其制劑在我國被廣泛應用于水稻、棉花、蔬菜、果樹等多種作物的害蟲防治。其作用方式獨特，主要影響昆蟲進食行為，使昆蟲拒食而死。該藥在稻田使用時，其對水稻褐飛虱不僅具有觸殺作用，還具有一定的內吸作用[1-2]。吡蚜酮的使用也可能對食品安全、生態環境以及人類健康構成潛在風險[3]。已有研究結果表明，一定劑量的吡蚜酮可導致動物體重增長緩慢，肝、腎和脾等和體重的比值增高，血液紅細胞數目下降[4]，對大鼠具有發育毒性，也可能存在潛在的內分泌干擾效應，并引起小鼠和大鼠的肝臟腫瘤[5]。毒死蜱作為一種高效、廣譜的有機磷類殺蟲劑，由美國陶氏化學公司于1965年研發成功，其具有良好的觸殺、胃毒和熏蒸作用，常用于水稻、小麥、棉花、果樹、蔬菜、茶樹等多種作物的病蟲害防治，尤其是防治褐飛虱的理想藥劑[6-7]。毒死蜱能夠抑制乙酰膽堿酯酶，改變微生物群落結構和代謝反應，同時對蜜蜂、家蠶、魚類、鳥類、赤眼蜂為高毒[8-9]。美國加州農藥監管機構將毒死蜱列為“有毒空氣污染物”并限制其使用，我國于2016年底開始禁止毒死蜱在蔬菜上使用[6]。

吡蚜酮和毒死蜱在水稻上復配使用，不但能提高防治褐飛虱的效果，同時也能延緩抗藥性的產生。目前，吡蚜酮和毒死蜱在棉花、芥藍、煙草、蔬菜、花生、甘蔗和茶葉中的殘留消解研究已有相關報道[10-17]，而吡蚜酮和毒死蜱作為復配劑使用后，在水稻上的殘留行為還未有報道。筆者以建立的分析方法為基礎，開展了稻田施用吡蚜酮和毒死蜱復配制劑后，2種農藥在稻田系統中的殘留行為研究，并基于獲得的稻米中的殘留數據，評估了2種農藥的膳食暴露慢性風險，以期指導吡蚜酮和毒死蜱在水稻上的安全合理使用。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Waters 2695高效液相色譜儀（含2996 PAD檢測器），美國沃特世科技有限公司；Trace GC Ultra氣相色譜儀（含FPD檢測器、磷濾光片），美國熱電公司；SPS202F型電子天平，梅特勒-托利多測量技術有限公司；FA 1004型分析天平，上海天平儀器廠；SHZ-D型循環水真空泵，鞏義市予華儀器有限公司；DHZ-DA全溫型大容器恒溫振蕩器，太倉市實驗設備廠；R201型旋轉蒸發儀，上海申勝生物技術有限公司；12通道固相萃取裝置，美國Supelco公司；THU-35C礱谷機，蘇州佐竹機械有限公司；DFY-500D食品粉碎機，浙江屹立工貿有限公司。

吡蚜酮標準品（純度98.40%）、毒死蜱標準品（純度99%），上海安譜實驗科技股份有限公司；30%吡蚜酮·毒死蜱懸乳劑（吡蚜酮質量分數10%，毒死蜱質量分數20%），浙江錢江生物化學股份有限公司；色譜純乙腈和甲醇，德國默克公司；分析純氨水，杭州高晶精細化工有限公司；分析純乙酸乙酯和甲醇，杭州雙林化工試劑有限公司；色譜純庚烷磺酸鈉，北京百靈威科技有限公司；分析純氯化鈉和無水硫酸鈉，蘭溪屹達化工試劑有限公司；硅膠SPE小柱（1 000 mg，6 mL），北京振翔科技有限公司。

1.2 田間試驗

按照《農藥登記殘留田間試驗標準操作規程》[18]和NY/T 788—2018《農藥殘留試驗準則》[19]進行。于2016—2017年在浙江省杭州市、山東省濟南市和湖南省長沙市開展了30%吡蚜酮·毒死蜱懸乳劑在水稻上的消解動態及最終殘留試驗。每個小區30 m2，每處理重復3次，同時設立清水空白對照小區。2016年浙江、山東、湖南3地水稻品種分別為“秀水09”、“豫粳6號”、“中浙優1號”，2017年3地品種分別為“浙408”、“豫粳6號”、“先農1號”。

1.2.1 消解動態試驗

于水稻分蘗期，按有效成分270 g/hm2（制劑用量為600 g/hm2，用水量為450 L/hm2）分別均勻噴施水稻植株。于施藥后2 h及1、3、5、7、14、21、28、35、42 d，以隨機多點采樣法采集植株、稻田水和土壤樣品。

1.2.2 最終殘留試驗

于水稻生長中期，分別按照推薦使用劑量（180 g/hm2）和1.5倍推薦使用劑量（270 g/hm2）施藥，施藥次數分別為3次和4次，施藥間隔期為7 d，處理間設保護隔離區。分別距最后1次施藥14、21、28 d時，采集水稻全株和土壤樣品。

1.2.3 樣本采集和實驗室樣本的制備

水稻：在小區內隨機剪取土表以上的全株5 kg，小區邊行和每行距離2端0.5 m內不采樣，水稻整株用脫粒機直接脫粒后，將稻稈剪成1 cm以下的小段，混勻，四分法留樣；稻谷經礱谷機脫殼，獲得的糙米和稻殼再分別用高速粉碎機研磨粉碎，混勻。稻稈、糙米和稻殼均留樣約100 g，共2份。

田水：在消解動態試驗小區內，隨機選取10個采樣點，混合取水樣500 mL，共2份。

土壤：在小區內，隨機選取8個采樣點，采集0～10 cm深度土層的土壤約2 kg，除去碎石、雜草和植物根莖等雜物，混勻，留樣200 g，共2份。

所有田間樣品均于采集8 h內處理完畢，并于-20℃下保存備用。

1.3 分析方法

1.3.1 儀器條件

液相檢測條件：Waters SunFireTM C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相為乙腈/0.005 mol/L庚烷磺酸鈉水溶液（10/90，V/V）；流速為1.0 mL/min；進樣量為20.0 μL；柱溫為30℃；檢測波長為299 nm。

氣相檢測條件：Varian CP-Sil 24 CB毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣量為1.0 μL；進樣口溫度為240℃；檢測器溫度為250℃；柱溫為初溫80℃，保持1 min，以50℃/min的速率升至240℃，保持3 min，再以50℃/min的速率升至260℃，保持2 min；載氣（N2）流量為2 mL/min；空氣流量為115 mL/min；氫氣流量為90 mL/min。

1.3.2 樣品前處理

1.3.2.1 樣品提取

（1）植株樣品。稱取2.5 g植株樣品，放入250 mL錐形瓶中，加入50 mL的乙腈氨水混合液（乙腈/水/氨水，90/9/1，V/V/V），在30℃、180 r/min的條件下振蕩提取40 min，減壓抽濾，濾渣再用上述方法提取1次，合并濾液于250 mL平底燒瓶中，40℃水浴條件下減壓濃縮至近干，4 mL丙酮超聲1 min溶解后，待凈化。

（2）糙米、谷殼及土壤樣品。稱樣量分別為10、5、10 g，同植株樣品處理方法。

（3）水樣。量取稻田水40 mL過濾入250 mL分液漏斗，然后加入40 mL乙酸乙酯充分振搖萃取，重復2次，合并乙酸乙酯相于平底燒瓶中，40℃水浴條件下減壓濃縮至近干，4 mL丙酮超聲1 min溶解后，待凈化。

1.3.2.2 樣品凈化

硅膠SPE小柱經5 mL丙酮活化后，將待凈化液上樣并用6 mL丙酮洗脫，合并淋出液與洗脫液用于測定毒死蜱，然后用10 mL甲醇洗脫小柱并用真空泵抽干（1 min），收集洗脫液用于測定吡蚜酮。于40℃水浴條件下，分別將2種洗脫液減壓濃縮并氮吹至干，毒死蜱樣品用丙酮定容至5 mL，待GC-FPD分析，吡蚜酮樣品用流動相定容至2 mL，超聲1 min后過0.45 μm濾膜，待HPLC-PAD分析。

1.4 標準溶液配制及標準曲線繪制

準確稱取0.010 2 g吡蚜酮標準品，以甲醇溶解并定容至100 mL，配制成100 mg/L吡蚜酮標準儲備溶液。用流動相配制成0.01、0.05、0.10、0.50、1.0、5.0、20.0 mg/L吡蚜酮系列濃度標準工作溶液。準確稱取0.010 1 g毒死蜱標準品，以乙腈溶解并定容至100 mL，配制成100 mg/L毒死蜱標準儲備溶液。用丙酮稀釋配制成0.01、0.05、0.10、0.50、1.0、5.0、20.0 mg/L毒死蜱系列標準工作溶液。以化合物質量濃度為橫坐標，對應峰面積響應值為縱坐標繪制標準曲線。

1.5 添加回收試驗

在糙米、谷殼、稻桿、土壤和稻田水空白樣品中添加3檔濃度水平的吡蚜酮及毒死蜱標準溶液，靜置30 min，提取和凈化操作同“1.3.2”。每個添加水平重復5次，以上述實驗條件測定回收率。

1.6 膳食風險評估

長期膳食攝入風險根據規范殘留試驗中值（STMR/STMR-P）或最大殘留限量（MRL），按式（1）計算其國家估算每日攝入量（NEDI），按式（2）計算風險概率（RQ）[20-22]。

式中：STMRi為農藥在某種食品中的規范殘留試驗中值，mg/kg；Fi為一般人群對該食品的消費量，kg；bw為中國人均體重，kg（一般以63 kg計）；RQ為風險概率；ADI為農藥的每日允許攝入量mg/(kg bw)。

當RQ≤100%時，表示其風險可以接受。RQ值越小，風險越小；當RQ＞100%時，表示有不可接受的慢性風險。RQ值越大，風險越大。

2 結果與分析

2.1 方法有效性評價

在0.01～20 mg/L，吡蚜酮和毒死蜱的峰面積與其質量濃度間均呈良好的線性關系，吡蚜酮的線性方程為y=381 374.679 8x-5 163.423 2（R2=1.000），毒死蜱線性方程為y=15 962 252.286 6x＋295 843.986 4（R2=0.999 6），吡蚜酮和毒死蜱的儀器檢出限（LOD）分別為0.2 ng和0.01 ng。添加回收試驗結果（表1）表明，吡蚜酮在糙米、谷殼、水稻植株、土壤及田水中的平均回收率為74%～92%，相對標準偏差為0.5%～3.2%；毒死蜱在糙米、谷殼、水稻植株、土壤及田水中平均回收率為85%～98%，相對標準偏差為0.5%～4.1%。吡蚜酮在糙米、谷殼、水稻植株、土壤、田水中的定量限（LOQ）分別為0.02、0.04、0.08、0.02、0.002 mg/kg；毒死蜱在糙米、谷殼、水稻植株、土壤、田水中的LOQ值分別為0.05、0.1、0.2、0.05、0.001 mg/kg。方法的準確度和精密度能滿足試驗樣品中吡蚜酮和毒死蜱的檢測要求。

表1 吡蚜酮和毒死蜱在稻田樣品中的添加回收率及相對標準偏差（n=5）

2.2 吡蚜酮、毒死蜱在水稻植株、田水和土壤中的消解動態

以30%吡蚜酮·毒死蜱懸乳劑270 g/hm2噴施1次，吡蚜酮和毒死蜱在3地植株中的原始沉積量分別為0.38～1.91 mg/kg和1.27～5.09 mg/kg；在稻田水中的原始沉積量分別為0.085～0.21 mg/L和0.022～0.14 mg/L。對消解動態數據進行回歸處理，消解動態曲線均符合一級動力學方程（表2～5），2種農藥的降解趨勢均為先快而后變慢，最后逐漸趨于平緩。吡蚜酮和毒死蜱在水稻植株上消解較快，到第7 d時吡蚜酮消解率達81.4%，到21 d時毒死蜱消解率達90.9%，消解半衰期分別為1.8～9.1 d和1.2～3.4 d；在田水中14 d時吡蚜酮降解率在82.7%以上，21 d時毒死蜱降解率在90.9%以上，消解半衰期分別為0.76～17.7 d和1.7～7.0 d。李佳等[23]報道吡蚜酮在水稻植株和田水中的半衰期分別為11 d和7 d左右，柳王榮等[24]報道毒死蜱在水稻植株和田水中的半衰期分別為4.4～5.8 d和0.90～1.4 d，本研究結果與此基本一致。

表2 吡蚜酮在水稻植株中的消解動態

土壤中吡蚜酮僅2016年在山東點有檢出，其原始沉積量為0.024 mg/kg，1 d和3 d檢測值分別為0.076 mg/kg和0.033 mg/kg，5 d后均未檢出（沉積量小于0.02 mg/kg）；毒死蜱僅2017年在湖南點土壤中（第5 d實測值0.073 mg/kg）和2017年在山東點土壤中（原始沉積量0.11 mg/kg，1 d實測值0.062 mg/kg）有檢出，其他采樣時間點均未檢出（沉積量小于0.05 mg/kg）。與水稻植株和田水相比，土壤中吡蚜酮和毒死蜱檢出濃度較低，主要原因與實驗設計有關。本研究未在土壤表面單獨施藥來測定其土壤消解動態，而是在稻田施藥后，采集相應的土壤樣品測定。水稻植株的攔截、田水和土壤中的吸附分配等因素均是土壤中吡蚜酮和毒死蜱檢出濃度較低的主要原因[25]。

表3 毒死蜱在水稻植株中的消解動態

表4 吡蚜酮在田水中的消解動態

表5 毒死蜱在田水中的消解動態

2.3 吡蚜酮、毒死蜱在水稻及土壤中的最終殘留量

2016、2017年浙江、湖南和山東三地不同施藥劑量、施藥次數和采收間隔期，糙米、谷殼和稻稈中吡蚜酮和毒死蜱最終殘留量檢測結果見表6、7。糙米中吡蚜酮的最終殘留量在采收間隔期為14 d時小于0.02～0.15 mg/kg，采收間隔期21 d和28 d時均小于0.02 mg/kg，低于我國規定的MRL值（0.2 mg/kg）；谷殼、水稻植株上吡蚜酮的最終殘留量分別為小于0.040～0.19 mg/kg和0.080 mg/kg。糙米中毒死蜱的最終殘留量在采收間隔期為14、21和28 d時為小于0.05～0.15mg/kg，低于我國規定的MRL值（0.5 mg/kg）；谷殼、水稻植株上毒死蜱的最終殘留量分別為小于0.10～1.4 mg/kg和0.20～1.1 mg/kg。結果表明，吡蚜酮和毒死蜱在糙米、稻殼、植株上的殘留量均表現出隨施藥濃度及施藥次數的增加而升高，隨時間延長而降低的趨勢。鄭坤明等[26]研究表明，高粱田中施用吡蚜酮（有效成分225 g/hm2），于末次施藥后21 d，高粱中吡蚜酮最終殘留量小于0.002～0.009 mg/kg，與本研究結果一致。毒死蜱在稻田土壤中均未檢出（小于0.050 mg/kg），吡蚜酮在稻田土壤中殘留量較低（小于0.020～0.026 mg/kg），28 d后均未檢出。

表6 吡蚜酮在糙米、稻稈、谷殼和土壤中最終殘留量（n=3）

表7 毒死蜱在糙米、稻稈、谷殼和土壤中最終殘留量

（續表7）

2.4 膳食攝入風險評估結果

GB 2763中規定吡蚜酮和毒死蜱的ADI值分別為0.03 mg/kg bw和0.01 mg/kg bw[27]。以中國不同人群的膳食結構為基礎[28]，按照推薦使用劑量（180 g/hm2）施藥3次，距末次施藥14 d時，在糙米中吡蚜酮和毒死蜱的殘留中值分別為0.02、0.05 mg/kg，結合吡蚜酮和毒死蜱在我國的登記使用情況[29]和已制定的最大殘留限量（MRLs），按照“1.6”中的公式計算其國家估算每日攝入量（NEDI）和風險概率（RQ）。

計算得出吡蚜酮的國家估算每日攝入量（NEDI）為1.595 mg，風險概率（RQ）為84.4%；毒死蜱的國家估算每日攝入量（NEDI）為0.602 mg，RQ值為95.6%；吡蚜酮和毒死蜱RQ值均小于1，處于可接受水平。其中糙米中吡蚜酮殘留對膳食攝入風險的占比為0.25%，毒死蜱殘留對膳食攝入風險的占比為1.9%，2種農藥均不會對一般人群健康造成不可接受的風險。因此，按照有效成分180 g/hm2的劑量使用30%吡蚜酮·毒死蜱懸浮劑不會對一般人群造成慢性膳食攝入風險。

3 結果與討論

筆者采用建立的分析方法，研究了稻田施用吡蚜酮和毒死蜱復配制劑后的殘留行為，并采用試驗數據及查詢數據評估了吡蚜酮和毒死蜱對人群的膳食暴露風險。吡蚜酮和毒死蜱在水稻植株和田水中消解速率較快，吡蚜酮在水稻植株和稻田水中的半衰期分別為1.8～9.1 d和0.76～17.7 d，毒死蜱的半衰期分別為1.2～3.4 d和1.7～7.0 d，本研究結果與之前的研究報道基本一致[23-24]。將吡蚜酮和毒死蜱復配制劑噴施至水稻田后采集土壤檢測，結果表明吡蚜酮和毒死蜱在土壤中的檢出量較低，主要原因是一方面與植株和田水的攔截[25]有關；另一方面吡蚜酮和毒死蜱在水稻-田水-土壤系統中的行為特征與分布還受水體酸堿度、土壤有機質含量、土壤孔隙結構和田間管理措施等影響[30]，同時微生物的降解也是土壤中吡蚜酮和毒死蜱檢出濃度較低的重要因素[31]。

在水稻吐穗期，按照推薦使用劑量（180 g/hm2）施藥3次，距末次施藥14 d時，在糙米中吡蚜酮和毒死蜱的殘留中值分別為0.02和0.05 mg/kg，最終殘留量最高均為0.15 mg/kg，均低于我國制定的糙米中吡蚜酮和毒死蜱的MRL值（分別為0.2和0.5 mg/kg）[27]。結合試驗獲得的數據和查詢數據，采用食品中農藥殘留風險評估指南中長期膳食攝入評估的方法估算了2種農藥的膳食風險，其中糙米中吡蚜酮殘留對膳食攝入風險的占比為0.25%，毒死蜱殘留對膳食攝入風險的占比為1.9%，基本不會對一般人群健康造成不可接受的風險。本研究的膳食風險評估結果也驗證了前人的研究報道，即吡蚜酮和毒死蜱對人群膳食風險較低，但對生態環境風險較高，特別是對水生態系統的風險[32]。因此，關于稻田中施用吡蚜酮和毒死蜱，后續的研究應重點關注吡蚜酮、毒死蜱及主要代謝物在稻田系統中的殘留、分布、遷移等環境歸趨行為特征，以及通過降雨等因素由稻田漫溢至附近地表水中的濃度、對敏感生物的毒性和水生態風險評估等方面。