噻蟲(chóng)嗪在油菜田中的殘留規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

何宗哲，張 旭，孟 鴿，周亮亮，華修德

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，南京 210095）

油菜作為世界四大油料作物之一，在世界范圍廣泛種植，并且播種面積持續(xù)增加。我國(guó)作為世界最大油菜生產(chǎn)國(guó)，播種面積約占全球三分一[1-3]。廣泛密集的種植導(dǎo)致油菜上的病蟲(chóng)害發(fā)生日益嚴(yán)重。化學(xué)農(nóng)藥對(duì)油菜病蟲(chóng)害的防治，保障油菜的產(chǎn)量做出了巨大的貢獻(xiàn)，但是農(nóng)藥的大量使用對(duì)環(huán)境安全和人類(lèi)健康也造成了危害[4-6]。因此，研究農(nóng)藥在油菜田中的殘留規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)保障油菜質(zhì)量和環(huán)境安全具有重要的意義[7-9]。

目前，油菜上登記的農(nóng)藥產(chǎn)品共有555個(gè)，含殺蟲(chóng)劑34個(gè)，其中噻蟲(chóng)嗪登記產(chǎn)品11個(gè)，占油菜上已登記的殺蟲(chóng)劑產(chǎn)品的三分之一。噻蟲(chóng)嗪作為第2代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑的代表品種[10]，兼具胃毒及觸殺作用，被廣泛用于防治油菜上的主要害蟲(chóng)——蚜蟲(chóng)[11-13]。噻蟲(chóng)嗪在菜豆、冬棗、大蔥、苦瓜以及辣椒中的殘留動(dòng)態(tài)研究已有報(bào)道。劉同金等[14]研究了噻蟲(chóng)嗪及其主要代謝物噻蟲(chóng)胺在菜豆上的殘留消解動(dòng)態(tài)及最終殘留，并提出噻蟲(chóng)嗪在菜豆上的安全間隔期為10 d；周力等[15]建立了噻蟲(chóng)嗪與噻蟲(chóng)胺在冬棗中的分析方法，并研究其在冬棗中的殘留消解動(dòng)態(tài)；王博等[16]研究了噻蟲(chóng)嗪與噻蟲(chóng)胺在大蔥上的消解動(dòng)態(tài)，并推薦噻蟲(chóng)嗪在大蔥中MRL值為0.50 mg/kg；蔣夢(mèng)云等[17]研究了噻蟲(chóng)嗪及其代謝物噻蟲(chóng)胺在盆栽辣椒和土壤中的殘留動(dòng)態(tài)，評(píng)估結(jié)果認(rèn)為噻蟲(chóng)嗪在辣椒上的膳食風(fēng)險(xiǎn)較??；朱富偉等[18]分析了噻蟲(chóng)嗪及其代謝物噻蟲(chóng)胺在苦瓜上的殘留動(dòng)態(tài)，并推薦噻蟲(chóng)嗪、噻蟲(chóng)胺在苦瓜上的MRL值分別為0.2和0.1 mg/kg。然而，噻蟲(chóng)嗪及其代謝產(chǎn)物在油菜田中的殘留規(guī)律未見(jiàn)報(bào)道。因此，筆者將開(kāi)展噻蟲(chóng)嗪及其代謝產(chǎn)物噻蟲(chóng)胺在油菜田中的殘留規(guī)律，及其對(duì)環(huán)境生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，評(píng)價(jià)噻蟲(chóng)嗪在油菜田中的殘留安全性，為噻蟲(chóng)嗪在油菜田中的科學(xué)合理使用提供依據(jù)，保障油菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

25%噻蟲(chóng)嗪水分散粒劑，瑞士先正達(dá)作物保護(hù)有限公司；99.6%噻蟲(chóng)嗪標(biāo)準(zhǔn)品、99.6%噻蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)品，上海農(nóng)藥研究所；液相色譜/三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜，美國(guó)Waters公司；BS110S電子天平，北京塞多利斯天平有限公司；Vortex Genius 3渦流混合器，德國(guó)IKA集團(tuán)；CQ25-12D超聲波清洗機(jī)，寧波江南儀器廠；TDL-40B臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭儀器有限公司；震蕩培養(yǎng)箱，上海知楚儀器有限公司；R-200型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，瑞士BUCHI公司；甲醇（色譜純），德國(guó)Merck公司；超純水儀Phoenix-15S，南京雙雪分析儀器有限公司。

1.2 田間試驗(yàn)

江蘇省試驗(yàn)地點(diǎn)位于句容市（N31°53′，E119°15′）；湖南試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)置在長(zhǎng)沙縣（N28°18′，E113°10′）；青海省試驗(yàn)地點(diǎn)為西寧市（N36°43′，E101°45′）。

消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)：小區(qū)面積為100 m2，重復(fù)3次，各小區(qū)間設(shè)2 m保護(hù)間隔帶，設(shè)置對(duì)照區(qū)（噴施清水）；施藥有效劑量為30 g/hm2；施藥時(shí)期為蚜蟲(chóng)發(fā)生初期，施藥一次；施藥順序?yàn)閷?duì)照區(qū)、試驗(yàn)區(qū)，噴施2遍；采樣距施藥間隔期為第0、1、3、5、7、10、14、21、28 d，采集油菜的上部葉片、下部葉片、上部莖稈、下部莖稈、花序/籽莢、土壤，對(duì)照區(qū)采集空白樣本。

最終殘留試驗(yàn)：試驗(yàn)在3地進(jìn)行，每地試驗(yàn)小區(qū)面積為15 m2，重復(fù)4次，設(shè)置對(duì)照區(qū)（噴施清水）；施藥有效劑量為30 g/hm2；施藥時(shí)期為蚜蟲(chóng)發(fā)生初期，施藥2次，施藥間隔7 d；施藥順序?yàn)閷?duì)照區(qū)、試驗(yàn)區(qū)，噴施2遍。油菜成熟時(shí)采集油菜籽。

1.3 分析方法

1.3.1 前處理方法

葉片和莖稈中噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺的提?。簩⑷~片或莖稈樣品用多功能攪拌機(jī)粉碎，稱(chēng)取10.0 g粉碎的樣品于250 mL錐形瓶中，加入10 mL去離子水，搖勻，使之充分濕潤(rùn)；加入50 mL含0.1%乙酸的乙腈，用封口膜密封，25℃、250 rpm振蕩提取1 h；抽濾，將提取液轉(zhuǎn)移至裝有5.0 g氯化鈉的100 mL具塞量筒中，振搖5 min，靜置0.5 h；待有機(jī)相與水相充分分層后，取10 mL有機(jī)相于平底燒瓶中，減壓旋干，加入流動(dòng)相定容至2 mL，過(guò)0.22μm有機(jī)濾膜后待測(cè)。

油菜花序、籽莢和土壤中噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺的提取：將油菜花序、籽莢或土樣品搗碎混勻，稱(chēng)取5.0 g混勻后樣品于100 mL離心管中，加入5 mL去離子水，搖勻，使之充分濕潤(rùn)；加入40 mL含0.1%乙酸的乙腈，蓋上管蓋，2 500 rpm渦旋10 min，超聲10 min，加入3.0 g氯化鈉和3.0 g無(wú)水硫酸鎂，再次渦旋5 min；4 000 rpm離心5 min，取8 mL有機(jī)相于平底燒瓶，減壓旋干，加入流動(dòng)相定容至2 mL，過(guò)0.22μm有機(jī)濾膜后待測(cè)。

1.3.2 儀器條件

液相色譜條件。色譜柱：BEH C18（2.1×50 mm，1.7μm）；柱溫：25℃；保留時(shí)間：噻蟲(chóng)嗪為3.5 min，噻蟲(chóng)胺為3.9 min；流動(dòng)相：A為甲醇，B為0.1%甲酸水溶液；梯度洗脫條件：0～2.5 min，流動(dòng)相A保持10%不變，2.5 min，流動(dòng)相A由10%升至50%，并維持至3.0 min，之后流動(dòng)相A降至10%并持續(xù)至4.0 min；流速：0.25 mL/min；進(jìn)樣量：2.0μL。

質(zhì)譜條件。電離方式：ESI＋；噻蟲(chóng)嗪定性離子為292.11＞180.99，定量離子為292.11＞211.00；噻蟲(chóng)胺定性離子為250.17＞131.95，定量離子為250.17＞168.9；毛細(xì)管電壓：0.5 kV；電源溫度：150℃；去溶劑溫度：600℃；去溶劑氣流：氮?dú)猓? 000 L/h；碰撞氣：氦氣；檢測(cè)模式：多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

分別按照式（1）和（2）計(jì)算噻蟲(chóng)嗪在油菜各基質(zhì)中的降解動(dòng)態(tài)方程、半衰期（t1/2）。

式中：t為施藥后時(shí)間，Ct為施藥后間隔t時(shí)噻蟲(chóng)嗪殘留的質(zhì)量濃度，mg/kg；C0為噻蟲(chóng)嗪的初始質(zhì)量濃度，mg/kg，即施藥120 min后樣本中噻蟲(chóng)嗪的質(zhì)量濃度；k為降解速率常數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 分析方法的準(zhǔn)確度和精密度

噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)品濃度在0.005～0.5 mg/L，在乙腈、油菜各基質(zhì)和土壤中的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的相關(guān)性系數(shù)均達(dá)到0.99以上（表1）。然而，比較溶劑和各基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線后，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)效應(yīng)在0.89～1.40。因此，本研究所有樣品均采用基質(zhì)標(biāo)線進(jìn)行定量分析。

表1 噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺在油菜各基質(zhì)中的標(biāo)準(zhǔn)曲線

如表2所示，噻蟲(chóng)嗪在油菜各基質(zhì)中的添加濃度分別為0.010、0.050、0.500 mg/kg時(shí)，平均回收率均在75.2%～101.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.8%～8.2%；噻蟲(chóng)胺在油菜各基質(zhì)中的添加濃度分別為0.010、0.020、0.500 mg/kg時(shí)，平均回收率在76.8%～106.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.7～5.0%。結(jié)果說(shuō)明建立的檢測(cè)方法能夠滿足油菜各基質(zhì)和土壤樣品的檢測(cè)要求[19]。

表2 噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺在油菜各基質(zhì)中的添加回收率

2.2 噻蟲(chóng)嗪在油菜田中的沉積和殘留動(dòng)態(tài)規(guī)律

如表3所示，江蘇油菜各部位噻蟲(chóng)嗪的沉積濃度關(guān)系為：花序＞上部葉片＞下部葉片＞莖稈上部＞莖稈下部；湖南油菜各部位的沉積濃度關(guān)系為：下部葉片＞花序＞上部葉片＞莖稈上部＞莖稈下部；青海油菜各部位的沉積濃度關(guān)系為：花序＞上部葉片＞下部葉片＞莖稈上部＞莖稈下部。根據(jù)噻蟲(chóng)嗪在油菜各部位的沉積濃度及生物量，換算獲得噻蟲(chóng)嗪在油菜各部位的沉積量。由于花序、上部葉片和下部葉片具有較大的受藥面積，噻蟲(chóng)嗪在江蘇、湖南和青海油菜田中主要沉積在花序和葉片上，占比在73.4%～94.4%。江蘇、湖南和青海油菜田中每株受藥量分別為0.375、0.486和0.124 mg，產(chǎn)生差異的主要因素是各地油菜的種植密度不同。

表3 江蘇、湖南和青海油菜各部位噻蟲(chóng)嗪的沉積濃度及沉積量

噻蟲(chóng)嗪在江蘇、湖南和青海油菜植株和土壤中的殘留動(dòng)態(tài)見(jiàn)表4。噻蟲(chóng)嗪在三地油菜花序、上部葉片和下部葉片的殘留動(dòng)態(tài)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，動(dòng)態(tài)曲線的相關(guān)系數(shù)均在0.75以上。由于油菜種植密度較大，枝葉茂盛，因此噻蟲(chóng)嗪在莖稈上部、莖稈下部和土壤中的沉積濃度低，無(wú)法擬合動(dòng)態(tài)曲線。噻蟲(chóng)嗪在油菜花序、上部葉片和下部葉片的殘留半衰期分別為0.91～3.41 d、1.29～3.40 d和2.15～5.25 d，消解速率呈現(xiàn)出花序＞上部葉片＞下部葉片的空間規(guī)律，說(shuō)明光照和雨水沖刷是促進(jìn)油菜植株上部噻蟲(chóng)嗪殘留消解的主要因素。噻蟲(chóng)嗪在三地各基質(zhì)中的降解速率總體規(guī)律為青海＞湖南＞江蘇，導(dǎo)致這種差異的主要原因可能是溫度、降水等氣候方面的差異[20-21]。

噻蟲(chóng)胺在油菜植株上的主要生成部位是油菜的花序/籽莢、上部葉片和下部葉片，與噻蟲(chóng)嗪主要沉積的部位一致（表4～6）。噻蟲(chóng)胺的最大濃度出現(xiàn)在江蘇動(dòng)態(tài)3 d油菜花序樣品中，濃度為0.175 mg/kg，與江蘇油菜花序具有最大的原始沉積濃度（5.390 mg/kg）有關(guān)?？傮w而言，噻蟲(chóng)胺在花序/籽莢、上部葉片和下部葉片中的含量呈先增多后減少的規(guī)律。由于土壤中噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺濃度過(guò)低，故筆者沒(méi)有對(duì)水解率和噻蟲(chóng)胺濃度進(jìn)行檢測(cè)。

表4 噻蟲(chóng)嗪在江蘇、湖南和青海油菜植株和土壤中的殘留動(dòng)態(tài)

表5 噻蟲(chóng)嗪在江蘇、湖南和青海油菜植株中的降解動(dòng)力學(xué)

表6 噻蟲(chóng)胺（噻蟲(chóng)嗪代謝產(chǎn)物）在江蘇、湖南和青海油菜植株中的殘留動(dòng)態(tài)

2.3 噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺在油菜籽中的最終殘留及食品安全

噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺在江蘇、湖南和青海三地的最終殘留量均小于0.01 mg/kg。GB 2763—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》中的規(guī)定噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺在油菜籽中的MRL值分別為0.05 mg/kg和0.02 mg/kg，表明按照該制劑標(biāo)簽的最大推薦施藥劑量和施藥次數(shù)進(jìn)行使用，油菜籽中噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺的最終殘留量均符合我國(guó)食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 噻蟲(chóng)嗪在油菜田中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

鳥(niǎo)類(lèi)和蚯蚓是重要的環(huán)境生物，根據(jù)NY/T 2882.3—2016《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南第3部分：鳥(niǎo)類(lèi)》和NY/T 2882.8—2017《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南第8部分：土壤生物》中標(biāo)準(zhǔn)公式，及噻蟲(chóng)嗪在江蘇、湖南和青海三地的消解動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算出噻蟲(chóng)嗪施用于油菜田后對(duì)蚯蚓和鳥(niǎo)類(lèi)的農(nóng)田風(fēng)險(xiǎn)商值（表7）。噻蟲(chóng)嗪在三地油菜田的急性風(fēng)險(xiǎn)商值（RQacute）和短期風(fēng)險(xiǎn)商值（RQshort-term）分別為0.35～0.41和0.04～0.05，均小于1，說(shuō)明噻蟲(chóng)嗪施用于油菜田后對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的急性風(fēng)險(xiǎn)和短期風(fēng)險(xiǎn)可接受。然而，噻蟲(chóng)嗪在三地油菜田內(nèi)對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)商值（RQlong-term）為0.97～1.24，大于1，說(shuō)明噻蟲(chóng)嗪施用于油菜田后對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)有一定的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)公式計(jì)算蚯蚓的農(nóng)田內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)商值為0.03～0.04，遠(yuǎn)小于5，表明風(fēng)險(xiǎn)可接受?？傊?，噻蟲(chóng)嗪施用于油菜田后對(duì)蚯蚓的急性風(fēng)險(xiǎn)以及鳥(niǎo)類(lèi)的急性風(fēng)險(xiǎn)、短期風(fēng)險(xiǎn)均可接受，但對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)有一定的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié) 論

筆者建立了噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺在油菜植株各部位和土壤中的HPLC-MS/MS分析方法，對(duì)噻蟲(chóng)嗪及其代謝物噻蟲(chóng)胺在油菜田中的殘留規(guī)律進(jìn)行研究，并評(píng)估了噻蟲(chóng)嗪使用在油菜田中對(duì)食品安全和環(huán)境安全的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明，建立的分析方法準(zhǔn)確、靈敏，能夠滿足噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺的同時(shí)提取與檢測(cè)；噻蟲(chóng)嗪在江蘇、湖南和青海油菜田中的每株受藥量分別為0.375、0.486和0.124 mg，主要沉積在油菜花序和葉片上，占總受藥量的73.4%～94.4%；噻蟲(chóng)嗪的消解速率呈現(xiàn)出花序＞上部葉片＞下部葉片的空間規(guī)律，半衰期在0.91～5.25 d；代謝產(chǎn)物噻蟲(chóng)胺主要產(chǎn)生在花序和葉片中，總體呈現(xiàn)先增加在減少的規(guī)律，最大檢出濃度在油菜花序中，為0.175 mg/kg。按照標(biāo)簽的最大推薦施藥劑量和施藥次數(shù)進(jìn)行使用，油菜籽中噻蟲(chóng)嗪和噻蟲(chóng)胺的最終殘留量均符合我國(guó)食品安全標(biāo)準(zhǔn)；噻蟲(chóng)嗪施用于油菜田后，對(duì)蚯蚓的急性風(fēng)險(xiǎn)以及鳥(niǎo)類(lèi)的急性風(fēng)險(xiǎn)和短期風(fēng)險(xiǎn)均可接受，但對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)有一定的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。