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      蔬菜中農(nóng)藥殘留的變異性

      2019-09-03 16:19王峰恩王文博李慧冬鄔元娟
      山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年7期
      關(guān)鍵詞:變異性農(nóng)藥殘留風(fēng)險評估

      王峰恩 王文博 李慧冬 鄔元娟

      摘要:為給我國膳食攝入量評估提供技術(shù)支持,完善符合我國國情的評估體系,有必要研究蔬菜田間樣本中農(nóng)藥殘留的變異性。田間試驗在蔬菜基地大棚中展開,調(diào)查番茄、黃瓜、辣椒和芹菜獨立個體上的農(nóng)藥殘留情況,用統(tǒng)計學(xué)方法評價各種蔬菜中的農(nóng)藥殘留水平,按照J(rèn)MPR推薦的原則,用Harrell-Davis方法計算變異因子,并對評估計算過程進行驗證與討論。通過計算,得到公式v=3.2×C0.0628mean,可以表述變異因子與農(nóng)藥殘留平均值的關(guān)系,并由此得到變異因子的計算值為3.11。該值反映了蔬菜中農(nóng)藥殘留的實際風(fēng)險,與國際默認(rèn)值3基本一致,證明中國蔬菜中農(nóng)藥殘留的變異性和國際上沒有太大區(qū)別。

      關(guān)鍵詞:蔬菜;農(nóng)藥殘留;風(fēng)險評估;變異性

      中圖分類號:S481+.8文獻標(biāo)識號:A文章編號:1001-4942(2019)07-0130-06

      農(nóng)藥在蔬菜生產(chǎn)過程中的過度使用,使得農(nóng)藥殘留成為威脅人類健康、導(dǎo)致環(huán)境污染的重要因素。如今,很多國家嚴(yán)格監(jiān)管農(nóng)藥的使用,設(shè)立殘留監(jiān)控項目以確保其殘留不超過允許水平。然而農(nóng)藥使用準(zhǔn)則的建立、最大殘留限量(MRL)的設(shè)定以及國際貿(mào)易爭端的處理仍然要依賴膳食攝入量評估[1]。農(nóng)藥殘留的膳食攝入量評估分為慢性評估和急性評估[2]。過去的研究以慢性評估為主,評估的風(fēng)險多在人類健康的可承受范圍內(nèi)。如今,有必要對一些化學(xué)合成農(nóng)藥進行急性評估[3,4]。美國是較早開展急性評估的國家[5,6],并在1996年開發(fā)出膳食殘留評估系統(tǒng)(DRES)。急性評估在國際層面的研究始于1997年變異因子概念的引入[7]。之所以在急性評估中引入變異因子,是因為樣本個體間存在差異,某一單位個體的農(nóng)藥殘留量可能遠高于整株或整批次樣本的平均值。變異因子的取值直接反映著急性評估風(fēng)險的大小[8],根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的規(guī)則[7]以及后來世界糧農(nóng)組織(FAO)和WHO的修訂[3],定義其為第97.5百分位單位個體的農(nóng)藥殘留值與平均值的比值?;诖罅康膶嶒灁?shù)據(jù),國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)農(nóng)作物保護咨詢委員會推薦變異因子的參考值為3,并被FAO農(nóng)藥殘留專家聯(lián)席會議(JMPR)所采用[9]。近幾年,關(guān)于蔬菜農(nóng)藥殘留變異性研究的報道增多,如Prodhan等[10]得出希臘田間茄子上氯氰菊酯和溴氰菊酯的變異因子分別為2.54和2.51,而市場樣本的變異因子為3.89;Masahiro等[11]得出日本卷心菜上啶蟲脒與氯氰菊酯的變異因子分別為2.00和2.39,而葡萄上則分別為1.82和1.63。說明農(nóng)藥殘留的變異性可能受作物種類、農(nóng)藥理化性質(zhì)、種植方式[12,13]以及種植季節(jié)[14,15]等多種因素的影響。

      中國要用僅占世界7%的耕地養(yǎng)活世界22%的人口,必須確保農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。如果減少使用30%農(nóng)藥,將會導(dǎo)致至少3.5億中國人挨餓[16]。既然農(nóng)藥的使用在中國必不可少,那么研究其在蔬菜上的變異性,以降低人們的膳食攝入風(fēng)險就變得十分必要。迄今為止,只有少量基于市場樣本的變異性研究[17,18],而對于田間樣本的變異性研究與討論尚未見報道。

      本研究在濟南市的蔬菜基地大棚中開展田間試驗,對4種常見蔬菜(黃瓜、辣椒、番茄、芹菜)農(nóng)藥殘留的變異性進行研究。參照Hamilton等[4]的方法,用統(tǒng)計學(xué)方法評價蔬菜中的農(nóng)藥殘留水平,按照歐洲食品安全局(EFSA)[19]和JMPR[8]推薦的原則,用Harrell-Davis方法計算變異因子,并對評估計算過程進行驗證與討論。本研究所得變異因子更符合中國蔬菜的生產(chǎn)實際,可為中國膳食攝入量評估的進一步研究提供技術(shù)支持。

      1 材料與方法

      1.1 田間試驗

      為了獲得不同蔬菜單位個體上農(nóng)藥殘留的數(shù)據(jù)信息,于2018年4—5月在濟南遙墻蔬菜基地開展田間試驗。試驗在溫室大棚中進行,30~35℃,無風(fēng),是中國典型的蔬菜生產(chǎn)模式。選用的4種蔬菜(芹菜、黃瓜、辣椒和番茄)均為在中國消費量大且農(nóng)藥殘留檢出率較高的品種[17]。不同蔬菜選自不同的采樣點,每個點都有多于200單位的正常成熟個體。在噴施農(nóng)藥前,每個點提前采摘10~20單位個體作為空白對照。

      根據(jù)蔬菜生產(chǎn)的實際需求,試驗中使用了3種殺菌劑:75%百菌清可濕性粉劑(江蘇龍燈化學(xué)有限公司生產(chǎn)),50%多菌靈可濕性粉劑(江蘇藍豐生物化工股份有限公司生產(chǎn)),50%腐霉利可濕性粉劑(日本住友化學(xué)株式會社生產(chǎn),河北滄州中天化工有限責(zé)任公司分裝),推薦劑量(有效成分)分別為1 350、750、375 g/hm2。3種農(nóng)藥按推薦劑量對水混勻后施藥,施藥過程使用相同型號噴霧器,約0.1 L/min勻速噴霧。

      施藥3天后,在不同采樣區(qū)域的植株頂端、中部和底部隨機均勻采摘樣品,共采芹菜144株(60+60+24)、黃瓜155根(55+50+50)、辣椒174個(55+60+59)、番茄164個(50+59+55),稱量芹菜單株重及黃瓜、辣椒、番茄單個重后,置于塑料密封袋中。將所有單株田間樣品分別制備成實驗室樣品,每種蔬菜按單株重的1%混合作為混合樣,于-24~-26℃冰柜中保存待測。

      1.2 儀器和化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)品

      使用的主要儀器為:Heidolph Laborita 4000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;IKA T18 basic rapid勻漿機;Agilent 7890A氣相色譜儀(GC),自帶電子捕獲檢測器 (ECD);DB-1701色譜柱 (30 m×0.25 mm×0.25μm);Agilent 6890/HP 5973氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC/MSD);DB-5MS色譜柱 (30 m×0.25 mm×0.25μm);Waters 2996高效液相色譜儀(HPLC);C18色譜柱 (4.6 mm×250 mm×5μm)。

      使用的化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)品為:1 000μg/mL的百菌清、腐霉利、多菌靈標(biāo)準(zhǔn)品(農(nóng)業(yè)部環(huán)境質(zhì)量檢驗測試中心提供)。

      1.3 分析方法

      百菌清的檢測依據(jù)中國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 761—2008進行,用乙腈提取,提取液經(jīng)過濾、濃縮后,采用固相萃取柱分離、凈化,淋洗液經(jīng)濃縮后,進氣相色譜儀GC/ECD檢測,外標(biāo)法定量。

      腐霉利的檢測依據(jù)中國出入境檢驗檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T 2230—2008進行,用丙酮/正己烷振蕩提取,采用固相萃取柱凈化,進氣質(zhì)聯(lián)用儀GC/MSD檢測,外標(biāo)法定量。

      多菌靈的檢測依據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23380—2009進行,用甲醇提取,萃取液經(jīng)固相萃取柱分離、凈化,濃縮、定容后進高效液相色譜儀HPLC檢測,外標(biāo)法定量。

      三種農(nóng)藥的定量限(LOQ)分別為0.01、0.03、0.07 mg/kg,添加回收率均在70%~110%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)低于15%。

      1.4 統(tǒng)計方法

      使用Microsoft Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和圖表呈現(xiàn),使用MATLAB進行數(shù)學(xué)計算,第97.5百分位的樣品個體農(nóng)藥殘留由二次插值法和WHO推薦的Harrell-Davis(H-D)方法分別集中,該方法包括玻耳茲曼分布定律和排列組合。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 樣品中的農(nóng)藥殘留

      共檢測蔬菜樣品個體637個,農(nóng)藥殘留量小于LOQ的樣品個數(shù)均不超過所檢蔬菜總數(shù)的3%(表1),參照H-D方法一律按0參與統(tǒng)計計算[4]。

      2.2 農(nóng)藥殘留量超過第95、97.5、99百分位值的概率

      為研究農(nóng)藥殘留量的概率分布,本研究參照了H-D方法的計算模型和算法。以番茄中的百菌清為例,在164個樣品個體中,至少有一個殘留量超過第95、97.5和99百分位值的概率分別為0.93、0.96和0.81(表2)。

      圖1顯示了164個番茄個體中百菌清殘留極大值對超過第95、97.5、99百分位值概率的貢獻度(貢獻度=殘留量×概率),顯然,3種方法在極大值的貢獻度上有相當(dāng)大的重疊,同時又具有充分的分辨度。

      2.3 變異因子的計算

      使用第97.5百分位值進行計算分析。樣品中農(nóng)藥殘留量的第97.5百分位值與平均值均在表1中顯示,其對數(shù)關(guān)系對應(yīng)點見圖2。所有對應(yīng)點集中于方程y=1.0628x+1.1611(y為第97.5百分位值的對數(shù),x為平均值的對數(shù))。

      該直線是12組數(shù)據(jù)的集合(R2=0.918),變換方程:

      可得變異因子的計算公式為:

      用公式(1)和變異因子定義法(第97.5百分位值與平均值的比值)[7]分別計算田間試驗樣品農(nóng)藥殘留的變異因子,見表3。由公式和定義得出的變異因子平均值分別為3.11和3.29。

      利用Hamilton等[4]的數(shù)據(jù)對該方法進行驗證,結(jié)果見表4。由公式和定義得出的變異因子平均值分別為2.95和3.35。

      3 討論

      低毒、高效、低殘留的非禁用農(nóng)藥在中國被允許使用,對人類的膳食健康構(gòu)成潛在風(fēng)險。百菌清是一種常用的殺菌劑,用來控制白粉病、霜霉病、疫病等,根據(jù)最近的研究,濟南市場抽樣的檢出率為19%(1 500個樣品)[17]。多菌靈是一種高效內(nèi)吸性殺菌劑,常用于芹菜、黃瓜、番茄、辣椒、韭菜、生菜、茄子、油菜等,雖毒性不強,但降解較慢,據(jù)報道,152個蔬菜樣品中檢出多菌靈(65.1%)[17]。腐霉利可有效防治蔬菜作物的灰霉病、菌核病,被廣泛使用。為了降低膳食攝入風(fēng)險,國家衛(wèi)生和計劃生育委員會和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部于2014年頒布了最新的食品安全標(biāo)準(zhǔn)GB 2763—2014,完善了農(nóng)藥在食品中的最大殘留限量。研究農(nóng)藥殘留在蔬菜上的變異性則變得更加迫切。

      根據(jù)mbrus[20]的研究,當(dāng)數(shù)據(jù)中有超過20%未檢出,則不能真實反映農(nóng)藥殘留的變異性。處理過和未處理過的樣品混在一起,也大大增加了變異性。因此,只有那些能良好溯源并準(zhǔn)確定量的數(shù)據(jù)才能應(yīng)用在變異因子的評估計算中。本研究的蔬菜樣品均符合上述要求。

      變異因子的取值影響著國家短期膳食參考攝入量的評估(NESTI),因此其準(zhǔn)確性至關(guān)重要。變異因子的概念是用來描述同批次樣品中高殘留個體與局部殘留、平均殘留的關(guān)系[4]。評估計算時參照的百分位越高,評價所得的風(fēng)險就越高,監(jiān)管也越嚴(yán)格,人們的膳食也就越安全。然而,參照第99百分位值是極端評估方式,其結(jié)果遠遠高于實際風(fēng)險。本試驗中,我們以番茄為例,分析了164個番茄樣品中至少有1個個體的農(nóng)藥殘留值超過第95、97.5、99百分位值的概率,分別為0.93、0.96、0.81;超過第95、97.5百分位值的概率更穩(wěn)定,同時參照第97.5百分位值的覆蓋率最好。所以第97.5百分位值最適合用來計算變異因子,另外幾組蔬菜與農(nóng)藥的數(shù)據(jù)也得到相同的結(jié)果,這也驗證了FAO/WHO的方法推薦。

      較早的研究認(rèn)為農(nóng)藥性質(zhì)、樣品種類和施藥方式不會影響變異因子的計算。但是也有人認(rèn)為施藥條件對農(nóng)藥的分布會產(chǎn)生重要影響,從而影響變異因子的計算,例如樣品的個體差異、噴霧質(zhì)量等[21]。本研究按照J(rèn)MPR推薦的原則用H-D方法計算變異因子,得到不同蔬菜不同農(nóng)藥的對數(shù)關(guān)系對應(yīng)點,未發(fā)現(xiàn)蔬菜或農(nóng)藥品種的差異對變異因子有重大影響。所有對應(yīng)點的線性方程為y=1.0628x+1.1611 (R2=0.918),表明每個點對線性方程的影響有限,所以上述參數(shù)的不同對變異因子的影響十分有限。

      通過計算,我們得到公式v=3.2×C0.0628mean,可以表征變異因子與農(nóng)藥殘留平均值的關(guān)系,進行實際變異因子的計算。經(jīng)計算,不同蔬菜上不同農(nóng)藥殘留的變異因子平均值為3.11,明顯小于中國市售蔬菜上的變異因子[17],同時也小于定義法計算值的平均值3.29;用Hamilton等[4]的數(shù)據(jù)進行驗證,由公式和定義得出的變異因子平均值分別為2.95和3.35,與本試驗結(jié)果相似。相比較國際參考值3[22],本研究所得計算值更符合中國蔬菜的生產(chǎn)實際。

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