有機(jī)硅桶混助劑的毒理學(xué)及其分析方法研究進(jìn)展

李思蒙, 李敏潔,2, 王 琦, 邵 華, 鄭鷺飛, 王 靜, 金 芬*,

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與食物安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，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；2.中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司，北京 102209)

農(nóng)藥助劑是指除農(nóng)藥有效成分以外、本身不具有農(nóng)藥活性成分功能、但能夠或者有助于提高或改善農(nóng)藥產(chǎn)品理化性能的單一組分或多個組分的混合物，目前常規(guī)使用的助劑品種已超過3000 種[1]。根據(jù)“加工時置入”還是“使用時混入”的功能分類，可分為配方助劑與桶混助劑[2]。桶混助劑是指噴灑農(nóng)藥前直接添加至噴藥桶或藥箱中，混合均勻后能夠改善藥液理化性質(zhì)的一類農(nóng)藥助劑，按其有效成分可分為有機(jī)硅類、植物油類、礦物油類、表面活性劑類以及無機(jī)鹽類等[3]。

據(jù)2015 年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，有機(jī)硅類表面活性劑的全球產(chǎn)量已超過77 萬噸/年[4]。有機(jī)硅類表面活性劑在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域常被用作農(nóng)藥助劑，也稱為農(nóng)用有機(jī)硅助劑。農(nóng)用有機(jī)硅助劑的應(yīng)用始于20 世紀(jì)60 年代中期，主要用作農(nóng)藥桶混助劑，也可作為水乳劑[5]、乳油[6]和懸浮劑[7]等農(nóng)藥劑型的配方助劑。由于有機(jī)硅桶混助劑在農(nóng)藥減量和噴霧增效中發(fā)揮的重要作用，農(nóng)業(yè)上對其需求量大幅提升[3]。

近年來，有機(jī)硅桶混助劑的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)逐漸引起關(guān)注。相關(guān)研究表明，有機(jī)硅桶混助劑在土壤中流動性較低，而在水體等環(huán)境介質(zhì)中殘留濃度較高。有機(jī)硅桶混助劑單獨(dú)使用或與農(nóng)藥混用時，對蜜蜂、天敵昆蟲和水生生物等非靶標(biāo)生物均呈現(xiàn)出不同程度的生態(tài)毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。美國環(huán)境保護(hù)署 (USEPA) 的數(shù)據(jù)表明，喜威 (Silwet L-77)的有效成分甲氧基封端聚氧乙烯醚改性三硅氧烷表現(xiàn)出顯著的雌、雄激素受體活性，具有潛在的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，其在美國6 至65 歲人群中的預(yù)測暴露濃度 (exposure predictions) 為0.305～0.330 ng/kg/d，其中女性的暴露水平約為男性的3.6 倍[8]。目前，我國關(guān)于有機(jī)硅桶混助劑風(fēng)險(xiǎn)評估的研究甚少，對桶混助劑的管理尚處于起步階段，也未見有機(jī)硅桶混助劑環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和相關(guān)分析方法的綜述報(bào)道 。

本文擬就有機(jī)硅桶混助劑的結(jié)構(gòu)組成、性質(zhì)及應(yīng)用情況進(jìn)行概述，對其毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)、典型成分的分析方法及殘留水平進(jìn)行討論，從生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和暴露風(fēng)險(xiǎn)兩個角度分析當(dāng)前桶混助劑可能存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并通過總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有的桶混助劑管理法規(guī)和有益經(jīng)驗(yàn)，針對當(dāng)前有機(jī)硅桶混助劑研究的不足之處提出了建議和展望，以期為我國開展桶混助劑的系統(tǒng)管理和風(fēng)險(xiǎn)評估提供參考。

1 有機(jī)硅桶混助劑的特點(diǎn)及應(yīng)用

1.1 結(jié)構(gòu)組成

有機(jī)硅桶混助劑是一種硅基非離子型表面活性劑，主要成分為聚醚改性三硅氧烷，一般由硅油和聚醚的硅氫加成反應(yīng)獲得，其結(jié)構(gòu)由一個或多個乙氧基單元作為親水基團(tuán)，甲基化硅氧烷作為疏水基團(tuán)，嵌入少數(shù)極性較低的丙氧基單元而組成，呈“T”型結(jié)構(gòu)[9]。其產(chǎn)品性質(zhì)不僅與聚合單體的種類、摩爾比和封端基團(tuán)的種類有關(guān)，還與單體的分布 (嵌段、隨機(jī)分布) 和分子的構(gòu)象等有關(guān)[10]，常見端基 (R) 為 -H、-CH3和 -COCH3[11]，其中，聚氧乙烯醚改性三硅氧烷 (trisiloxane ethoxylates，TSEOn，m= 0) (圖式1) 是有機(jī)硅桶混助劑的常見成分，其聚合度由乙氧基單元數(shù)目 (n) 表征，不同聚合度單體的分子數(shù)符合泊松分布[12]。

圖式1 聚醚改性三硅氧烷結(jié)構(gòu)式Scheme 1 The structural formula of polyether modified trisiloxane

目前，我國市售的有機(jī)硅桶混助劑的有效成分含量一般在30%～100%之間，標(biāo)簽信息為“乙氧基改性三硅氧烷”或“有機(jī)硅助劑”，而非其具體成分組成，這一點(diǎn)與國外的情況相類似，都是將有機(jī)硅桶混助劑的成分標(biāo)識為硅氧烷聚醚或共聚物的混合物[13]。

1.2 性質(zhì)

有機(jī)硅桶混助劑的理化性質(zhì)與其產(chǎn)品組成相關(guān)，不同成分有機(jī)硅桶混助劑的滲透、擴(kuò)展性能和效果有所差異。楊學(xué)茹等[14]總結(jié)了部分已知的有機(jī)硅桶混助劑的商品名、成分及性能。邁圖有機(jī)硅公司也公布了部分Silwet 系列產(chǎn)品信息、理化參數(shù)和用途[15]，為了解有機(jī)硅桶混助劑的潤濕及擴(kuò)展行為提供了參考。表1 列舉了常見的有機(jī)硅桶混助劑及其成分信息。目前關(guān)于有機(jī)硅桶混助劑理化性質(zhì)的研究主要圍繞聚醚改性三硅氧烷[16-18]，已明確其界面潤濕機(jī)理與其結(jié)構(gòu)基團(tuán)、聚醚單元數(shù)和溫度等因素有關(guān)。Ivanova 等[19]研究了TSEOn的潤濕機(jī)理與乙氧基單元數(shù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著乙氧基單元數(shù)的增加，TSEOn溶液液滴的穩(wěn)定接觸角減小。

表1 常見有機(jī)硅桶混助劑的成分信息Table 1 Constituents information of common organosilicone tank-mixed adjuvants

1.3 應(yīng)用

1.3.1 有機(jī)硅桶混助劑應(yīng)用的優(yōu)勢 現(xiàn)有研究表明，有機(jī)硅桶混助劑在應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：可以顯著調(diào)控農(nóng)藥藥液的理化特性，使其表面張力低于植株葉片表面的臨界表面張力，進(jìn)而降低藥液與作用靶標(biāo)的接觸角，其潤濕和鋪展性能優(yōu)于其他非硅基表面活性劑[22]；能夠促使藥液滲透進(jìn)入植株葉片表皮或害蟲體壁，進(jìn)而到達(dá)作用靶點(diǎn)[23]；與殺蟲劑[24-26]、殺菌劑[27]、殺螨劑[28]、除草劑[29]和植物生長調(diào)節(jié)劑[30-31]等農(nóng)藥制劑混施，可以起到不同程度的增效作用；在施藥時添加有機(jī)硅桶混助劑，可以減少農(nóng)藥使用量30%～50%，提高農(nóng)藥利用率[32]；也可作為飛防助劑用于植保無人機(jī) (UAVs) 低容量噴霧作業(yè)，增加農(nóng)藥沉積量，顯著提高防效，減輕無人機(jī)噴灑農(nóng)藥帶來的環(huán)境問題[33-35]。

此外，有機(jī)硅桶混助劑本身還具有殺螨作用，其防治效果和毒性大小取決于所含成分的性質(zhì)差異[36]。二斑葉螨Tetranychus urticae由于背部彎曲、具有微納結(jié)構(gòu)和高粗糙度，不容易潤濕，同時，其體表的表面自由能色散分量占80.06%，為高度疏水，而一般的農(nóng)藥需要稀釋幾百至幾千倍后施用，表面張力高，不能很好地潤濕葉螨體表。Chen 等[37]通過田間試驗(yàn)研究表明，單獨(dú)噴施1000 mg/L 的Silwet 408 一次，在14 d 內(nèi)對二斑葉螨的防治效果相當(dāng)于施用100 mg/L 乙唑螨腈。張運(yùn)紅等[38]的研究則表明，有機(jī)硅桶混助劑 (硅氧烷基類化合物) 還具有植物生長調(diào)節(jié)功能，可促進(jìn)蕹菜生長且顯著提高葉片中維生素C 含量，效果優(yōu)于水楊酸和海藻酸鈉等植物生理活性物質(zhì)。

1.3.2 有機(jī)硅桶混助劑應(yīng)用的局限性 有機(jī)硅桶混助劑的穩(wěn)定性受pH 值影響較大，導(dǎo)致其在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性。聚醚改性三硅氧烷類化合物在中性 (6 ＜ pH ＜ 8) 溶液中較穩(wěn)定，在酸性或堿性條件下易水解，通常在使用前需要現(xiàn)配現(xiàn)用并盡快噴施。因此，急需研發(fā)在較寬pH 值范圍內(nèi)穩(wěn)定的有機(jī)硅桶混助劑。

此外，高濃度施用有機(jī)硅桶混助劑可導(dǎo)致藥害，主要表現(xiàn)為植物葉片失綠干枯、果樹果實(shí)上出現(xiàn)不正常褐色沉淀或暈圈等特征[39]。張偉等[40]的研究表明，稀釋1000～3000 倍的有機(jī)硅桶混助劑“喜施”施用后會對紅燈品種大櫻桃產(chǎn)生藥害，且存在劑量-效應(yīng)關(guān)系，害果率為5.68%～10.98%，藥害特征為產(chǎn)生粉紅色或紅色暈圈。因此，使用有機(jī)硅桶混助劑時，要嚴(yán)格按照其安全推薦濃度施用，避免產(chǎn)生藥害。

2 有機(jī)硅桶混助劑的毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)

近年來，有機(jī)硅桶混助劑對蜜蜂、天敵昆蟲和水生生物等非靶標(biāo)生物的毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[41]。已有研究表明，Silwet L-77 對人類具有潛在的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)[42]。關(guān)于有機(jī)硅桶混助劑動物毒性試驗(yàn)和體外毒性試驗(yàn)的毒理學(xué)研究進(jìn)展詳見表2。

表2 有機(jī)硅桶混助劑的毒性效應(yīng)Table 2 Toxic effects of organosilicone tank-mixed adjuvants

2.1 有機(jī)硅桶混助劑的動物毒性試驗(yàn)

2.1.1 蜜蜂 大量研究表明，有機(jī)硅桶混助劑單獨(dú)使用或與殺蟲劑混配均可對蜜蜂造成不同程度的毒性效應(yīng)，在一定劑量下可以誘發(fā)亞致死效應(yīng)，影響蜜蜂的行為、活動及生長發(fā)育。

Chen 等[43]探究了非離子型表面活性劑對意大利蜜蜂Apis mellifera(Ligustica) 的慢性經(jīng)口毒性，在分別攝入100 mg/L (0.01%) TSEOn-H、TSEOn-CH3和TSEOn-COCH3的蔗糖混合溶液后，10 d內(nèi)蜜蜂死亡率均超過75%，3 種有機(jī)硅桶混助劑對意大利蜜蜂的致死率比壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚高10～20 倍。

Wernecke 等[44]通過急性接觸毒性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硅桶混助劑Break-Thru S301 顯著提升了高效氯氟氰菊酯 (lambda-cyhalothrin)、啶蟲脒 (acetamiprid)、抗蚜威 (pirimicarb) 和氟吡呋喃酮(flupyradifurone) 4 種殺蟲劑對意大利蜜蜂的72 h致死率。Chen 等[45]也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象：將不同濃度的Silwet L-77 與啶蟲脒混配后，對意大利蜜蜂的半數(shù)致死劑量 (LD50，有效成分) 為1.52～4.43 μg/bee，顯著增大了啶蟲脒 (LD50值26 μg/bee) 對意大利蜜蜂的急性接觸毒性。由上述研究可以推測，有機(jī)硅桶混助劑與殺蟲劑混配對蜜蜂具有聯(lián)合毒性效應(yīng)。Walker 等[21]的研究表明，有機(jī)硅與甲酯化植物油混配的桶混助劑Dyne-Amic 顯著提高了氯蟲苯甲酰胺 (chlorantraniliprole) 和丙環(huán)唑(propiconazole) 對成年蜜蜂的致死率，且存在劑量-效應(yīng)關(guān)系。這可能與有機(jī)硅桶混助劑可促進(jìn)殺蟲劑中活性成分透過蜜蜂的角質(zhì)層，進(jìn)而作用于蜜蜂體內(nèi)的組織器官有關(guān)。

Chen 等[45]的研究還表明，在半田間試驗(yàn)條件下，將Silwet L-77 和啶蟲脒混合后對意大利蜜蜂施用，7 d 后其飛行強(qiáng)度相比對照組降低了80%。Ciarlo 等[46]通過喙伸反應(yīng) (proboscis extension reflex，PER) 行為試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，分別攝入20 μg 有機(jī)硅桶混助劑Dyne-Amic、Syl-Tac、Sylgard 309 和Silwet L-77 可導(dǎo)致意大利蜜蜂的嗅覺學(xué)習(xí)障礙。而蜜蜂需通過嗅覺學(xué)習(xí)能力尋找蜜源，雖然其相關(guān)影響機(jī)制還有待探究，但不難推測，該損傷可能會嚴(yán)重影響蜜蜂群體水平上的覓食效率以及潛在的社會活動，從而導(dǎo)致對種群的影響。

Fine 等[47]采用實(shí)時定量PCR 技術(shù) (q-PCR)，測定了死亡蜜蜂幼蟲中的基因表達(dá)和病毒水平，發(fā)現(xiàn)有機(jī)硅桶混助劑Sylgard 309 可顯著提高黑蜂王臺病毒 (BQCV) 滴度，并降低與自噬病毒防御相關(guān)的Toll 樣受體7 的表達(dá)，從而增強(qiáng)病毒對蜜蜂幼蟲的致病性，影響蜂蛹和幼蟲的生長發(fā)育過程。

2.1.2 天敵昆蟲 天敵昆蟲作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的第三營養(yǎng)級，在蚜蟲等農(nóng)業(yè)害蟲的生物防治中發(fā)揮著積極作用[48]。有研究表明，有機(jī)硅桶混助劑與殺蟲劑混配對日本通草蛉Chrysoperla nipponensis(Okamoto) 和菜蚜繭蜂Diaeretiella rapae(McIntosh)兩種天敵昆蟲具有協(xié)同增毒作用，并可對其行為和生長發(fā)育等造成負(fù)面影響。

日本通草蛉是目前應(yīng)用較為普遍的捕食性天敵昆蟲，可捕食蚜蟲、粉虱和薊馬等害蟲[48]。Liu等[49]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硅桶混助劑Silwet 618、Silwet STIK 2、Silwet ECO 和Silwet L-77 分別與吡蟲啉混配后，可導(dǎo)致日本通草蛉的羽化率降低，進(jìn)而在行為上可能導(dǎo)致日本通草蛉攻擊率降低，削弱其對米蛾Corcyra cephalonica(Stainton) 卵的捕食能力；與單獨(dú)施用吡蟲啉相比，混配劑對日本通草蛉的半致死濃度 (LC50) 由18.59 降為6.09～8.13 mg/L。

菜蚜繭蜂是一種寄生性天敵昆蟲，可寄生包括桃蚜Myzus persicae在內(nèi)的多種蚜蟲，表現(xiàn)出較好的生物防治潛能[50]。Acheampong 等[51]將成蟲期菜蚜繭蜂暴露于吡蚜酮和有機(jī)硅桶混助劑Sylgard 309，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)施用吡蚜酮對菜蚜繭蜂無顯著影響，單獨(dú)施用Sylgard 309 后菜蚜繭蜂的種群內(nèi)稟增長率 (rm) 相比對照組降低了18%；而將Sylgard 309 和吡蚜酮混配后對菜蚜繭蜂則具有協(xié)同增毒作用，rm值相比對照組降低了39%，且會影響雌性后代繁殖。

2.1.3 水生生物 針對有機(jī)硅桶混助劑對水生生物毒性的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，不同成分的有機(jī)硅桶混助劑單獨(dú)或與農(nóng)藥混配后對大型溞Daphnia magna和斑馬魚Danio rerio呈現(xiàn)出了不同的毒性效應(yīng)。李秀環(huán)等[52]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硅桶混助劑Break-Thru S240 對大型溞的48 h 急性毒性為中毒 (LC50：1.218 mg/L)，72 h 后毒性升至高毒 (LC50：0.982 mg/L)，并可顯著影響大型溞的產(chǎn)溞量、產(chǎn)溞胎數(shù)和蛻皮次數(shù)，對其胚胎孵化的抑制率最高可達(dá)68.50%。吳聲敢等[53-54]將有機(jī)硅桶混助劑“捷潤”和乙酰甲胺磷 (acephate) 混配后，發(fā)現(xiàn)混配劑對斑馬魚的急性毒性 (96 h-LC50：7.56 mg/L，有效成分，其余同) 較單獨(dú)使用乙酰甲胺磷 (96 h-LC50：18.2 mg/L) 顯著增加，其聯(lián)合毒性表現(xiàn)為增毒作用(共毒系數(shù)：165.65)。而李北興等[55-56]研究發(fā)現(xiàn)，Silwet 618 分別與啶蟲脒、茚蟲威 (indoxacarb) 混配對斑馬魚具有協(xié)同增毒作用，但Silwet 806 分別與啶蟲脒和茚蟲威混配時，對斑馬魚的毒性卻分別表現(xiàn)為協(xié)同及拮抗作用。

2.2 有機(jī)硅桶混助劑的體外毒性試驗(yàn)

研究表明，農(nóng)藥助劑鄰苯二甲酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚的降解產(chǎn)物壬基酚等均具有雌激素效應(yīng)[57-58]。USEPA 通過高通量體外測試 (HTSin vitro) 等技術(shù)，篩查了化學(xué)品的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)[59]，其中Silwet L-77 在21 個雌激素受體 (estrogen receptor，ER) 效應(yīng)測定中有11 個呈陽性，在15 個雄激素受體 (androgen receptor，AR) 效應(yīng)測定中有8 個呈陽性，具有潛在的內(nèi)分泌干擾風(fēng)險(xiǎn)[42]。Rotroff 等[60]通過HTSin vitro分析，對1814 種化學(xué)品的雌激素效應(yīng)進(jìn)行了評分，其中Silwet L-77 綜合得分在465 種內(nèi)分泌干擾物中位列第38 位，是表面活性劑中風(fēng)險(xiǎn)最高的內(nèi)分泌干擾物。鑒于目前有機(jī)硅桶混助劑結(jié)構(gòu)和組成的多樣性，不同結(jié)構(gòu)和組成的有機(jī)硅桶混助劑，其毒性和殘留水平有所不同，因此急需開展有機(jī)硅桶混助劑的分析及表征研究，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)開展有機(jī)硅桶混助劑的毒性效應(yīng)研究。

3 有機(jī)硅桶混助劑的分析方法

目前關(guān)于有機(jī)硅桶混助劑分析方法的研究較少，主要是圍繞TSEOn開展了水體、蜂蜜和花粉等不同樣品基質(zhì)的前處理方法和儀器分析方法研究。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，主要包括QuEChERS方法、全自動快速溶劑萃取以及液-液萃取等樣品前處理方法；儀器分析方法以液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS) 技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)硅桶混助劑中TSEOn聚合單體的定性及定量。

3.1 樣品前處理方法

3.1.1 QuEChERS 方法 QuEChERS (quick, easy,cheap, effective, rugged and safe) 前處理方法是目前應(yīng)用最廣泛的農(nóng)藥殘留快速樣品前處理技術(shù)[65]，具有簡便、快速、綠色、安全、價(jià)格低廉和使用裝置簡單等優(yōu)點(diǎn)，其原理是利用吸附劑填料與基質(zhì)中雜質(zhì)的相互作用，吸附去除雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)基質(zhì)凈化[66]。Chen 等[67]采用QuEChERS 方法對蜂蜜、花粉和蜂蠟中的TSEOn進(jìn)行前處理，選擇乙腈作為提取溶劑，以150 mgN-丙基乙二胺 (PSA) 和50 mg 十八烷基硅烷鍵合硅膠 (C18) 作為分散固相萃取劑，稱樣量為1～2 g，方法回收率為66%～112%。

3.1.2 全自動快速溶劑萃取 Slade[13]比較了新型全自動快速溶劑萃取 (energized dispersive guided extraction，EDGE)、加速溶劑萃取 (accelerated solvent extraction，ASE)、QuEChERS 方法和超聲提取 (ultrasonic extraction，UE) 4 種前處理技術(shù)，發(fā)現(xiàn)EDGE 對不同花粉樣品中TSEOn-H (n=3～16)、TSEOn-CH3(n= 3～15)和TSEOn-COCH3(n= 3～15) 的提取凈化效果最好，認(rèn)為這可能與花粉樣品基質(zhì)復(fù)雜，蛋白質(zhì)和酚類物質(zhì)含量較高有關(guān)。此外，EDGE 結(jié)合了加壓流體萃取 (PFE) 和分散固相萃取 (d-SPE) 技術(shù)，優(yōu)化了萃取溫度、萃取溶劑體積和吸附劑種類，從而可將花粉中3 種有機(jī)硅桶混助劑典型成分的回收率提升至70%～120%[13]。

3.1.3 液-液萃取 針對液體樣品，液-液萃取(liquid-liquid extraction，LLE) 仍是目前最簡便常用的一種方法。Michel 等[68]采用二氯甲烷液-液萃取不同水樣中的TSEOn-H (n= 4～12) 和TSEOn-CH3(n= 4～12)，總回收率為77%～116%；該方法對河水基質(zhì)的基質(zhì)效應(yīng)小于10%，但對于污水等基質(zhì)成分復(fù)雜的樣品，還需要進(jìn)一步優(yōu)化萃取和凈化的條件。

3.2 儀器分析方法

現(xiàn)有針對TSEOn的檢測方法大多基于LC-MS技術(shù)，采用反相色譜體系，以實(shí)現(xiàn)不同聚合單體的分離。Bonnington 等[69]采用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 (HPLC-MS) 方法，實(shí)現(xiàn)了對Silwet L-77 (n=3～16) 中14 個聚合單體的分離，并對其水解產(chǎn)物和雜質(zhì)進(jìn)行了表征。Yin 等[70]采用水-乙腈-異丙醇的三元溶劑體系，建立了有機(jī)硅桶混助劑的超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜 (UHPLC-ESI-TOFMS)檢測方法，同時實(shí)現(xiàn)了聚醚改性硅氧烷中3～13 個硅氧烷基團(tuán)及其聚氧乙烯醚鏈聚合單體 (n= 3～18)的高效分離和結(jié)構(gòu)表征。Chen 等[67]采用C18反相色譜柱和電噴霧正離子模式，建立了蜂蜜、花粉和蜂蠟中TSEOn-H (n= 4～13)、TSEOn-CH3(n=2～13) 和TSEOn-COCH3(n= 3～13) 等33 種有機(jī)硅桶混助劑聚合單體的LC-MS 分析方法，其檢出限(LOD) 為0.51～0.81 ng/g，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD) 均低于9.9%。Michel 等[68,71]建立了TSEOn-H (n= 4～12) 和TSEOn-CH3(n= 4～12) 的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜 (LC-MS/MS) 分析方法，其中TSEOn各聚合單體在水體樣品中的定量限 (LOQ) 為0.36～15.2 ng/L，RSD 為3%～12%；TSEOn-CH3(n= 4～12) 在土壤樣品中的LOQ 為0.9～3.1 ng/L。

3.3 其他分析方法

硫氰酸鈷法和表面張力法可用于定性或半定量分析聚氧乙烯醚類表面活性劑的濃度，主要用于聚醚改性三硅氧烷的水解度及生物降解度測定[72-73]。

3.3.1 硫氰酸鈷法 硫氰酸鈷法主要基于聚氧乙烯鏈上的氧可與金屬離子形成締合陽離子，或直接配位于過渡金屬離子，加入硫氰酸鈷銨試劑后，通過顯色反應(yīng)，建立聚醚改性三硅氧烷質(zhì)量濃度和吸光度的線性關(guān)系，測定其水解度或初級生物降解度[72]。但由于該方法只能測出乙氧基鏈的變化，故通常用于聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑的定性分析。

3.3.2 表面張力法 當(dāng)濃度低于臨界膠束濃度(CMC) 時，聚醚改性三硅氧烷溶液的表面張力隨濃度的增高而下降，在達(dá)到CMC 后則表面張力變化較小[74]，因此，低于CMC 的溶液由于其濃度隨著水解或初級生物的降解而降低，會導(dǎo)致表面張力增大。根據(jù)上述性質(zhì)，可以采用表面張力法建立聚醚改性三硅氧烷濃度與表面張力的線性關(guān)系，進(jìn)而分析其水解程度。該方法能反映表面活性劑分子的整體變化，但測定的結(jié)果偏高，通常用于有機(jī)硅桶混助劑生產(chǎn)過程中聚醚改性三硅氧烷含量的測定。

4 有機(jī)硅桶混助劑的殘留濃度水平

近年來，有機(jī)硅桶混助劑在水體以及花粉、蜂蠟等樣品中時有檢出，逐漸引起了研究人員的關(guān)注。2012 年，首次在德國的內(nèi)卡河檢出了痕量(1～96 ng/L) 的TSEOn-CH3，分析這可能與其周邊主要為農(nóng)業(yè)用地，且有多家污水處理廠有關(guān)，農(nóng)業(yè)徑流、工業(yè)排放可能是其主要來源[75]。通過高分辨質(zhì)譜分析，證明TSEOn-CH3在水體中的主要降解產(chǎn)物為三甲基硅醇等。研究表明，TSEOn-CH3在水中的降解速率與溫度、pH 值和電解質(zhì)等因素有關(guān)[76]，其降解速率隨著溫度的下降而降低，在pH = 7、溫度為25 ℃的河水中的半衰期可達(dá)50 d[75]。

Michel 等[71]通過土壤吸附和淋溶試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：85%～95%的TSEOn-CH3位于土柱的前15 cm，在壤土和砂壤土中的平均土壤-水分配系數(shù) (Kd) 分別為66 和49 cm3/g，表明TSEOn-CH3易吸附于土壤有機(jī)質(zhì)，在地下水中流動性較低；其長鏈同系物比短鏈同系物更易吸附到污泥、沉積物或土壤中。劉英等[72]通過振蕩培養(yǎng)試驗(yàn)和連續(xù)活性污泥模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硅桶混助劑不易發(fā)生初級生物降解和最終生物降解。Chen 等[67]研究發(fā)現(xiàn)，采自美國7 個州的蜂蠟和花粉樣品中，3 種有機(jī)硅桶混助劑的總殘留濃度分別高達(dá)390 和39 ng/g，其中TSEOn-H 的殘留濃度低于TSEOn-CH3和TSEOn-COCH3。

然而，目前關(guān)于有機(jī)硅桶混助劑在生物體中的殘留水平尚未見報(bào)道。特別是我國，目前還缺乏有機(jī)硅桶混助劑在產(chǎn)地環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品等樣本中殘留水平的調(diào)查，因此，有必要開展有機(jī)硅桶混助劑在我國農(nóng)田環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品中的殘留水平調(diào)查和殘留消解規(guī)律研究，探明其在環(huán)境和膳食中的暴露水平，結(jié)合桶混助劑單獨(dú)使用或與農(nóng)藥混配時的毒理學(xué)數(shù)據(jù)，評估其對環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)以及人類通過生產(chǎn)和施藥接觸、工業(yè)廢水排放、食物鏈富集等途徑可能造成的間接暴露風(fēng)險(xiǎn)。

5 桶混助劑的管理法規(guī)和管控措施

5.1 歐盟對桶混助劑的管理

歐盟于2009 年10 月頒布的法規(guī)1107/2009/EC[77]中，規(guī)定了桶混助劑產(chǎn)品管理的資料總要求、評審和授權(quán)程序，由其成員國根據(jù)委員會提出的細(xì)則進(jìn)行授權(quán)，并依據(jù)指導(dǎo)法規(guī)負(fù)責(zé)產(chǎn)品的評價(jià)和使用管理。對于經(jīng)批準(zhǔn)投放市場的桶混助劑，成員國應(yīng)提供清單，列出首次批準(zhǔn)、修改批準(zhǔn)條件或延長批準(zhǔn)所需的試驗(yàn)和研究報(bào)告。

德國聯(lián)邦消費(fèi)者保護(hù)和食品安全辦公室 (BVL)將一些特殊的農(nóng)藥制劑分為“推薦桶混的制劑(recommend tank mixes，ETM (德文，下同))”和“需要桶混的制劑 (required tank mixes，VTM)”，并設(shè)立了相應(yīng)的審批授權(quán)程序，其中包括桶混助劑的審批管理要求[78]。對于ETM，要求應(yīng)評估農(nóng)藥與桶混助劑混合物的適用性及其使用條件；對于VTM，則應(yīng)根據(jù)桶混助劑提供的信息，依據(jù)法規(guī)284/2013/EC[79]規(guī)定的測試范圍和數(shù)據(jù)要求，對混合物進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評估，包括混合物的效用、相容性、環(huán)境歸趨和生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)以及對操作人員和周邊居民的暴露風(fēng)險(xiǎn)等評估程序。

德國的《植物保護(hù)法》作為國家層面的法規(guī)，單獨(dú)針對桶混助劑實(shí)行了登記許可制度和正面清單管理，由BVL 聯(lián)合聯(lián)邦風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究院(BFR)、聯(lián)邦農(nóng)林生物研究中心 (JKI) 和聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)局 (UBA) 共同評審?fù)盎熘鷦┑纳暾堎Y料，只有當(dāng)評估結(jié)果表明按照規(guī)定使用時其不會對環(huán)境、健康等產(chǎn)生危害才能予以批準(zhǔn)，評審時間一般為4 個月，有效期為10 年[80]。已批準(zhǔn)投放市場的桶混助劑，則需要在清單中注明許可號、名稱、制造商以及規(guī)定的用途、用量及方法等詳細(xì)信息[81]。

5.2 澳大利亞、美國和加拿大對桶混助劑的管理

澳大利亞農(nóng)藥獸藥管理局 (APVMA) 要求對桶混助劑需要表述或列出可與該助劑相容使用的農(nóng)藥名稱，如涉及多元混配，還應(yīng)確定其與每種化合物的相容性數(shù)據(jù)，并給出產(chǎn)品的毒理學(xué)和環(huán)境影響等資料[82]。USEPA 將桶混助劑等農(nóng)用化學(xué)品列為惰性成分，并要求各聯(lián)邦自行對桶混助劑實(shí)行監(jiān)管和監(jiān)測[83]。加拿大衛(wèi)生部有害生物管理局(PMRA) 則未針對桶混助劑出臺單獨(dú)的管理措施，僅依據(jù)USEPA 的分類方式，按照毒性、危害性和管理強(qiáng)度遞減的順序?qū)⑥r(nóng)藥助劑分成1、2、3、4A 及4B 五大類，此外還有兩類分別是在加拿大使用的特殊助劑和蒙特利爾公約中規(guī)定的助劑[84]，該政策同時適用于配方助劑和桶混助劑。

5.3 中國對桶混助劑的管理

我國目前針對桶混助劑的相關(guān)管理規(guī)定還較少。2015 年，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所組織專家起草的《農(nóng)藥助劑禁限用名單》(征求意見稿)中包含了乙二醇甲醚、壬基酚等9 種禁用助劑及鄰苯二甲酸二丁酯、二苯醚等75 種限用助劑[85]；另在已發(fā)布的兩項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，即T/NANTEA 0001—2019《植保無人機(jī)農(nóng)藥噴霧安全作業(yè)規(guī)范》[86]和T/CCPIA 060—2020《農(nóng)藥桶混助劑標(biāo)簽規(guī)范》[87]中，對桶混助劑的使用和標(biāo)簽進(jìn)行了規(guī)范。隨著相關(guān)研究的深入，2021 年，我國《農(nóng)藥桶混助劑抑制蒸發(fā)評價(jià)方法及施用限量》《農(nóng)藥桶混助劑的潤濕性評價(jià)方法及推薦用量》和《農(nóng)藥桶混助劑沉積性能評價(jià)方法》等農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均已立項(xiàng)，待發(fā)布實(shí)施[88]。這些標(biāo)準(zhǔn)的制訂與實(shí)施，對于促進(jìn)我國桶混助劑市場的有序發(fā)展，提升桶混助劑使用的合理性、規(guī)范性和有效性將起到積極的推動作用。

6 結(jié)論與展望

由于桶混助劑在我國發(fā)展較晚，市售有機(jī)硅桶混助劑產(chǎn)品的組成成分差異較大，目前國內(nèi)對有機(jī)硅桶混助劑的研究主要集中于產(chǎn)品的增效作用和新型產(chǎn)品的研發(fā)合成，尚缺乏風(fēng)險(xiǎn)評估方面的系統(tǒng)性研究。因此，開展有機(jī)硅桶混助劑的檢測方法、毒理學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)研究，調(diào)查我國有機(jī)硅桶混助劑的殘留水平，評估其可能的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)，對建立和完善我國桶混助劑相關(guān)管理措施及規(guī)范具有重要意義。

建議應(yīng)重點(diǎn)開展有機(jī)硅桶混助劑對中華蜜蜂和東北黑蜂等我國特有蜂種的相關(guān)毒理學(xué)研究，擴(kuò)大天敵昆蟲和水生生物等非靶標(biāo)生物的毒理學(xué)研究范圍；構(gòu)建不同基團(tuán)和聚合度分布的有機(jī)硅桶混助劑分析方法；深入研究有機(jī)硅桶混助劑不同成分的結(jié)構(gòu)差異與其毒性機(jī)理的關(guān)系；開展我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)地環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品中有機(jī)硅桶混助劑殘留情況調(diào)查，探明我國主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)土壤、水體和農(nóng)產(chǎn)品中有機(jī)硅桶混助劑的殘留水平；開展相關(guān)暴露評估研究，明確有機(jī)硅桶混助劑的使用和殘留水平對我國生態(tài)環(huán)境及人體健康的影響。