联苯菊酯在荔枝和土壤中的残留行为和风险评估

郇志博; 罗金辉; 谢德芳

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.025

热带作物学报 >

2019 , Vol. 40 >Issue 4: 787 - 792

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.025

农产品加工、保鲜、贮藏与分析检测

联苯菊酯在荔枝和土壤中的残留行为和风险评估

郇志博 ¹^,² ,
罗金辉 ¹^,² ,
谢德芳 ¹^,²

展开

1. 中国热带农业科学院分析测试中心,海南海口 571101
2. 海南省热带果蔬产品质量安全重点实验室,海南海口 571101

郇志博（1984—）,男,博士,副研究员,研究方向：农产品质量安全,E-mail：huanzhibo@163.com。

收稿日期: 2018-05-16

要求修回日期: 2019-01-25

网络出版日期: 2019-05-21

基金资助

中国热带农业科学院基本科研业务费专项(1630082017005)

版权

收起

Residue Behavior and Risk Assessment of Bifenthrin in Litchi and Soil

HUAN Zhibo ¹^,² ,
LUO Jinhui ¹^,² ,
XIE Defang ¹^,²

Expand

1. Analysis and Testing Center, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571101, China
2. Hainan Provincial Key Laboratory of Quality and Safety for Tropical Fruits and Vegetables, Haikou, Hainan 571101, China

Received date: 2018-05-16

Request revised date: 2019-01-25

Online published: 2019-05-21

Copyright

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Fold

摘要

本研究开展了4%联苯菊酯悬浮剂在荔枝上的残留检测,然后根据残留检测结果和我国的膳食消费量评估了联苯菊酯按照推荐方式施用后对我国不同类型人群的急慢性膳食暴露风险,还评估了对土壤非靶标生物蚯蚓的环境风险。结果表明：联苯菊酯在荔枝全果中的半衰期为2.6~6.9 d,在土壤中的半衰期为11.5~13.8 d;按照推荐施药方式（施药剂量：1000倍液,施药次数：2次,施药间隔期：10 d,推荐安全间隔期：21 d）在荔枝上施用不会对我国消费者存在急慢性膳食暴露风险,而且对土壤非靶标生物蚯蚓也是低风险。

关键词： 联苯菊酯; 荔枝; 残留行为; 风险评估

本文引用格式

郇志博 , 罗金辉 , 谢德芳 . 联苯菊酯在荔枝和土壤中的残留行为和风险评估[J]. 热带作物学报, 2019 , 40(4) : 787 -792 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.025

Abstract

Residue experiments of 4% bifenthrin suspending agent in litchi were conducted in this study. The acute and chronic dietary exposure risks to different subgroups of Chinese and the environment risks to non-target organism earthworm were assessed according to the results of the experiments. Results showed the half life of bifenthrin in litchi and soil was 2.6-6.9 d and 11.5-13.8 d, respectively, the acute and chronic dietary exposure risks to different subgroups were low after spraying at the dosage of 1000 times for twice with 10 d intervals and PHI of 21 d, and the environment risks to non-target organism earthworm were also low.

Key words： bifenthrin; litchi; residue behavior; risk assessment

荔枝（Litchi chinensis Sonn）为无患子科（Sapindaceae）荔枝属（Litchi）的亚热带常绿果树,荔枝主要生产国家和地区有中国、泰国、越南、南非、印度等。据统计,2015年全球荔枝种植总面积约8.0×10⁵hm²,年产量约3.5×10⁶t,我国的种植面积达到5.5×10⁵hm²,产量约2.2×10⁶t ^[1]。我国荔枝栽培主要集中在海南、广东、广西、福建、四川和云南6个省,从栽培面积看,荔枝在全国水果中排第5位^[2]。荔枝的生长和结实对温度要求特别高,因此全球96%的荔枝生产于北纬17°~26°之间的狭长地带,且集中在每年的4-7月上市。荔枝蒂蛀虫（Conopomorpha sinensis Bradley）属鳞翅目细蛾科,是危害荔枝和龙眼的主要害虫^[3]。该虫以幼虫钻蛀危害荔枝和龙眼,幼果膨大期蛀食果核,果实成熟期蛀食果蒂,造成果实发育缓慢、落果或虫蛀果,减少产量,降低品质。在挂果期之外的季节里,幼虫钻蛀花穗、新梢以及嫩叶主脉,导致叶片中脉变褐,花穗和新梢顶端枯死。一般年份荔枝龙眼受该虫钻蛀危害的虫果率达10%~20%,严重时可达60%~90%,给荔枝龙眼生产造成较大的经济损失^[4,5]。荔枝蒂蛀虫幼虫孵化后直接从卵壳底部蛀入果实为害,给防治带来极大的困难,对荔枝蒂蛀虫的有效防治已成为我国荔枝生产中的一个难题^[6]。目前对荔枝蒂蛀虫的有效防治主要针对成虫和卵且主要以化学防治为主。据报道,联苯菊酯对荔枝蒂蛀虫成虫和卵具有优异的防效^[7,8]。目前我国并未制定联苯菊酯在荔枝上的最大残留限量标准^[9],因此本研究将开展联苯菊酯在荔枝上的残留研究,不仅可为联苯菊酯在荔枝上的科学使用提供依据,而且对我国制定联苯菊酯在荔枝上的最大残留限量标准也具有一定意义。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 仪器与设备气相色谱仪（Agilent 7890B带ECD检测器）;T25型匀浆机（IKA）、旋转蒸发仪（SENCO）、SHZ-B水浴恒温振荡器（常州诺基仪器有限公司）;低速台式离心机（上海安亭科学仪器厂）;CNWBOND Florisil SPE小柱（1 g× 6 mL）（上海安谱实验科技股份有限公司）。

1.1.2 试剂联苯菊酯标准品（丙酮,1000 µg/mL,农业部环境保护科研监测所）;乙腈、正己烷、丙酮、氯化钠（分析纯,广州化学试剂厂）;超纯水。

1.2 方法

1.2.1 田间试验按照《农药残留试验准则》^[10]和《农药登记残留田间试验标准操作规程》^[11],于2015—2016年分别在海南和云南两地进行了4%联苯菊酯悬浮剂在荔枝上的消解动态试验和最终残留试验。联苯菊酯在荔枝全果中的消解动态试验,喷药剂量为667倍液（1.5倍推荐剂量）,施药次数为1次,于荔枝果实半大时叶面喷雾,并分别于施药后的2 h、1 d、2 d、3 d、7 d、10 d、14 d、21 d、28 d、35 d采集荔枝样品。土壤消解动态试验喷药剂量、喷药次数和采样时间同荔枝全果试验,采集0~15 cm土层的土壤样品。

联苯菊酯在荔枝和土壤中的最终残留试验设低剂量1000倍液（推荐施药剂量）和高剂量667倍液两个施药剂量,分别施药2次（推荐施药次数）和3次,施药间隔期10 d（推荐施药间隔期）,分别距末次施药14、21（推荐安全间隔期）、28 d采集荔枝和土壤样品。

1.2.2 残留分析残留提取和净化参照陈丽霞等^[12]的方法。

1.2.3 残留分析方法验证残留分析方法验证按照欧盟《食品和饲料中农药残留分析的质量控制和验证程序指导文件》^[13],方法验证包括线性、检测限（LOD）、定量限（LOQ）、准确度和精密度。

1.2.4 风险评估联苯菊酯的急性和慢性膳食暴露评估方法参照国际食品法典农药残留委员会（CCPR）和全球环境监测系统/食品污染监测和评估规划（GEMS/Food）于1997年联合修订的《农药残留膳食摄入暴露评估指南》^[14],该指南详细制定了农药残留的急慢性膳食暴露评估方法,该方法为世界各国开展农药残留膳食暴露评估的通用方法,其中分别用国际估计每日摄入量（international estimated daily intake, IEDI）和国际估计短期摄入量（international estimated short-term intake, IESTI）来描述农药的慢性和急性暴露量,然后将IEDI和IESTI分别与每日允许摄入量（acceptable daily intake, ADI）和急性参考剂量（acute reference dose, ARfD）比较,如果比值大于等于100%表明存在风险,如果比值低于100%表明不存在风险^[15]。

IEDI的计算公式为：

（1） IEDI=STMR×E×P×F/bw

其中STMR为推荐施药方式荔枝果肉最终残留量的中值（0.01 mg/kg）,E为食物可食比例因子（1）,P为加工因子（1）,F为GEMS/Food的区域消费数据（2.91 g/d）,bw为目标人群的平均体重（55 kg）。

根据单个农产品的重量,IESTI的计算公式分作4种,对于像荔枝这样单个重量大于0.025 kg但小于大份餐数值（LP）的农产品,其IESTI计算公式为：

（2） IESTI=[Ue×HR×v+(LP-Ue)×HR]/bw

其中HR为推荐施药方式荔枝果肉最终残留量的最大值（0.01 mg/kg）;LP为大份餐数据,参照GEMS/Food的膳食消费数据,3~6岁儿童、14~50岁妇女和一般人群（>3岁）荔枝鲜果果肉的LP分别为147.06、54.43、263.95 g,对应的体重bw分别为17.1、67.5、53.5 kg;Ue为单个荔枝重量26.0 g,可食比例因子为0.63,转换为荔枝果肉重量为16.4 g;v为变异因子,代表不同荔枝个体农药残留量的差异,通常为3。

农药施用后对环境的生态风险通常采用风险商（RQ）的方法进行评估^[16],RQ的计算公式为：

（3） RQ=暴露浓度/毒性=残留量/LC₅₀或EC₅₀

RQ≤0.01表示低风险,0.01<RQ≤0.1表示中等风险,0.1<RQ≤1表示高风险,RQ>1表示非常高风险。本文为了充分保护土壤非靶标生物蚯蚓,在计算RQ时选择土壤消解试验原始沉积量的最大值2.845 mg/kg,LC₅₀参照梁茹晶等^[17]试验结果（3440.9 mg/kg干土）。

2 结果与分析

2.1 联苯菊酯在荔枝和土壤中的残留分析方法验证

在0.01~10.0 μg/mL的浓度范围内,联苯菊酯的标准曲线为y=25382x-627.9,相关系数R²= 0.999,表明分析方法的线性关系良好。

检测限（LOD）被设为使检测系统产生3倍噪音信号的标准品的浓度,定量限（LOQ）被设为最低添加水平。本文联苯菊酯的检测限（LOD）为0.005 mg/kg,定量限（LOQ）皆为0.01 mg/kg,我国和国际食品法典委员会（CAC）并未制定联苯菊酯在荔枝上的最大残留限量,欧盟制定的联苯菊酯在荔枝上的最大残留限量为0.05 mg/kg,日本制定的联苯菊酯在荔枝上的最大残留限量为0.3 mg/kg,本研究联苯菊酯的定量限（LOQ）低于2个MRL标准,因此满足样品检测。

当添加水平为0.0125~0.1 mg/kg时,联苯菊酯在荔枝全果中的添加回收率为73.9%~81.8%,相对标准偏差为1.4%~7.4%;在荔枝果肉中的添加回收率为81.9%~98.8%,相对标准偏差为1.5%~5.4%;在土壤中的添加回收率为82.4%~ 109.7%,相对标准偏差为2.0%~8.9%（表1）。故分析方法的准确度和精密度满足SANCO/12571/2013的要求。

表1 联苯菊酯在荔枝全果、果肉和土壤中的添加回收率和相对标准偏差（n=5）

Tab. 1 Spiked recoveries and relative standard deviations of bifenthrin in litchi fruit, pulp and soil (n=5)

基质 Matrix	添加水平 Spiked levels /(mg∙kg^-1)	平均回收率 Average recoveries/%	相对标准偏差 Relative standard deviations/%
果 Fruit	0.0125	73.9	7.4
	0.05	77.8	1.4
	0.1	81.8	2.5
果肉 Pulp	0.0125	81.9	5.4
	0.05	83.9	1.5
	0.1	98.8	2.2
土壤 Soil	0.0125	82.4	8.9
	0.05	107.1	2.0
	0.1	109.7	7.5

2.2 联苯菊酯在荔枝全果和土壤中的消解动态

联苯菊酯在荔枝全果和土壤中的消解均符合一级反应动力学方程,消解方程、相关系数和消解半衰期见表2。试验结果表明,施药后荔枝全果中联苯菊酯的原始沉积量,海南点为0.735~ 0.871 mg/kg,云南点为0.340~0.550 mg/kg;土壤中联苯菊酯的原始沉积量,海南点为1.716~ 2.266 mg/kg,云南点为1.658~2.845 mg/kg;随着时间的延长,联苯菊酯在荔枝全果和土壤中的残留量逐渐降低,联苯菊酯在荔枝全果中的半衰期t_1/2,海南试验点为3.1~6.9 d,云南试验点为2.6~ 5.8 d;联苯菊酯在土壤中的半衰期t_1/2,海南试验点为13.8 d,云南试验点为11.5~13.8 d。

表2 联苯菊酯在荔枝全果和土壤中的消解动态

Tab. 2 Dissipation dynamics of bifenthrin in litchi fruit and soil

基质 Matrix	地点 Locations	试验年份 Years	原始沉积量 Initial depositions/(mg∙kg^-1)	消解动态方程 Dissipation dynamic equations	相关系数R² Correlation coefficients	半衰期t_1/2 Half lives/d
全果 Fruit	海南 Hainan	2015	0.871	C = 0.963e^-0.10t	0.980	6.9
	海南 Hainan	2016	0.735	C = 0.793e^-0.22t	0.945	3.1
	云南 Yunnan	2015	0.550	C = 0.598e^-0.27t	0.993	2.6
	云南 Yunnan	2016	0.340	C = 0.343e^-0.12t	0.924	5.8
土壤 Soil	海南 Hainan	2015	2.266	C = 1.827e^-0.05t	0.900	13.8
	海南 Hainan	2016	1.716	C = 1.413e^-0.05t	0.894	13.8
	云南 Yunnan	2015	2.845	C = 2.335e^-0.05t	0.861	13.8
	云南 Yunnan	2016	1.658	C = 1.226e^-0.06t	0.930	11.5

2.3 联苯菊酯在荔枝全果、果肉和土壤中的最终残留量

荔枝及其种植土壤中联苯菊酯的最终残留量是开展健康风险评估和环境风险评估的基础。表3~表5列举了海南和云南两地2015—2016年度喷施4%联苯菊酯悬浮剂1000倍液和677倍液2次和3次后在荔枝全果、果肉和土壤中的最终残留量：在荔枝全果中,采收间隔期为14 d时联苯菊酯的最终残留量为0.015~0.179 mg/kg,残留中值（STMR）为0.035 mg/kg,最大值（HR）为0.179 mg/kg;采收间隔期为21 d时联苯菊酯的最终残留量为<0.01~0.072 mg/kg,残留中值为0.025 mg/kg,最大值为0.072 mg/kg;采收间隔期为28 d时联苯菊酯的最终残留量为<0.01~0.058 mg/kg,残留中值为0.022 mg/kg,最大值为0.058 mg/kg。在荔枝果肉中,联苯菊酯的最终残留量都<0.01 mg/kg。在土壤中,采收间隔期为14 d时联苯菊酯的最终残留量为<0.01~0.176 mg/kg,残留中值为<0.01 mg/kg,最大值为0.176 mg/kg;采收间隔期为21 d时联苯菊酯的最终残留量为<0.01~0.042 mg/kg,残留中值为<0.01 mg/kg,最大值为0.042 mg/kg;采收间隔期为28 d时联苯菊酯的最终残留量为<0.01~0.034 mg/kg,残留中值为<0.01 mg/kg,最大值为0.034 mg/kg。

表3 联苯菊酯在荔枝全果中的最终残留量

Tab. 3 Final residues of bifenthrin in litchi fruit

地点 Locations	稀释倍数 Dilution times	施药次数 Application times	最终残留量 Final residues/(mg∙kg^-1)
			2015			2016
			14 d	21 d	28 d	14 d	21 d	28 d
海南 Hainan	1000	2	0.088	0.050	0.036	0.022	0.013	<0.01
	1000	3	0.058	0.043	0.026	0.029	<0.01	<0.01
	667	2	0.113	0.047	0.049	0.032	0.039	<0.01
	667	3	0.179	0.072	0.052	0.058	0.024	0.022
云南 Yunnan	1000	2	0.016	<0.01	<0.01	0.064	0.028	0.058
	1000	3	0.024	<0.01	<0.01	0.027	0.052	0.048
	667	2	0.030	<0.01	<0.01	0.015	0.023	0.035
	667	3	0.041	0.010	0.012	0.037	0.025	0.022

表4 联苯菊酯在荔枝果肉中的最终残留量

Tab. 4 Final residues of bifenthrin in litchi pulp

地点 Locations	稀释倍数 Dilution times	施药次数Application times	最终残留量 Final residues/(mg∙kg^-1)
			2015			2016
			14 d	21 d	28 d	14 d	21 d	28 d
海南 Hainan	1000	2	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	1000	3	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	667	2	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	667	3	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
云南 Yunnan	1000	2	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	1000	3	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	667	2	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	667	3	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01

表5 联苯菊酯在土壤中的最终残留量

Tab. 5 Final residues of bifenthrin in soil

地点 Locations	稀释倍数 Dilution times	施药次数Application times	最终残留量 Final residues/(mg∙kg^-1)
			2015			2016
			14 d	21 d	28 d	14 d	21 d	28 d
海南 Hainan	1000	2	0.014	0.027	0.034	<0.01	<0.01	<0.01
	1000	3	0.176	0.034	0.034	<0.01	<0.01	<0.01
	667	2	0.019	0.035	0.011	<0.01	<0.01	<0.01
	667	3	0.064	0.042	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
云南 Yunnan	1000	2	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	1000	3	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	667	2	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
	667	3	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01

2.4 风险评估

按照推荐方式在荔枝上喷施4%的联苯菊酯悬浮剂后,根据荔枝果肉中联苯菊酯的最终残留量计算得到的IEDI仅为ADI的0.0%,对3~6岁儿童、14~50岁妇女和一般人群（>3岁）的IESTI分别仅占ARfD的1.1%、0.1%和0.6%,表明按照推荐方式（施药剂量：1000倍液,施药次数：2次,施药间隔期：10 d,推荐安全间隔期：21 d）在荔枝上喷施4%的联苯菊酯悬浮剂不会对我国消费者存在急慢性膳食暴露风险。

即使选择土壤中联苯菊酯的最大残留值,经计算风险商RQ为0.000 827,远小于0.01,表明在荔枝上按照推荐方式喷施4%的联苯菊酯悬浮剂对土壤非靶标生物蚯蚓的环境风险为低风险。

3 讨论

本研究测得的联苯菊酯在荔枝全果中的半衰期为2.6~6.9 d,在土壤中的半衰期为11.5~13.8 d,杜红霞等^[18]测定联苯菊酯在小麦植株中的降解半衰期为8.4~13.0 d,在土壤中的半衰期为9.4~ 13.3 d,本研究测得的联苯菊酯在土壤中的半衰期与杜红霞等^[18]的研究结果相近,但在荔枝全果中的半衰期要远短于小麦植株。经分析发现,联苯菊酯易发生光解^[19],荔枝生长于热带和亚热带气候区,而小麦主要种植在温带地区,荔枝生长期内光照强度通常要远高于小麦的生长环境,因此推测较强的光照可能与联苯菊酯在荔枝上较短的半衰期有关。

关于联苯菊酯在不同作物中的残留研究的文章已有诸多报道^{[18, 20-21]},但关于联苯菊酯在植物源性食品原料中残留膳食暴露风险的文章较少,开展农药残留的膳食暴露风险评估研究是制定农药在农产品中最大残留限量标准的依据,我国目前并未制定联苯菊酯在荔枝中的最大残留限量标准,欧盟和日本制定的联苯菊酯在荔枝上的最大残留限量标准分别为0.05 mg/kg和0.3 mg/kg。从上面的讨论可知,联苯菊酯的降解受环境的影响较大,因此需要根据联苯菊酯在我国荔枝上实际的残留水平来评估对我国消费者的膳食暴露风险,进而以此来制定我国的最大残留限量标准,评估结果表明,按照推荐方式（施药剂量：1000倍液,施药次数：2次,施药间隔期：10 d,推荐安全间隔期：21 d）在荔枝上喷施4%的联苯菊酯悬浮剂后,海南和云南两地荔枝果肉中联苯菊酯的最终残留量皆低于0.01 mg/kg,急慢性膳食暴露风险皆远低于100%。这表明无论推荐0.05 mg/kg还是0.3 mg/kg作为我国荔枝上联苯菊酯的最大残留限量标准,按照推荐方式在荔枝上喷施4%的联苯菊酯悬浮剂后皆不会对我国消费者带来健康风险。

关于联苯菊酯对环境非靶标生物毒性的文章已有较多报道^[22,23,24],但评价农药施用后实际残留水平对环境非靶标生物风险的研究极少。蚯蚓是一种非常重要的分解者,对维护生态系统的平衡和保障土壤肥力起到不可或缺的作用,我国虽然于2016年发布了《农药登记环境风险评估指南》,但是其中并未涉及蚯蚓,本研究的结论将为联苯菊酯在荔枝上登记使用后的环境风险评估起到补充作用。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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Abstract

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2 结果与分析

2.1 联苯菊酯在荔枝和土壤中的残留分析方法验证

表1 联苯菊酯在荔枝全果、果肉和土壤中的添加回收率和相对标准偏差（n=5）

2.2 联苯菊酯在荔枝全果和土壤中的消解动态

表2 联苯菊酯在荔枝全果和土壤中的消解动态

2.3 联苯菊酯在荔枝全果、果肉和土壤中的最终残留量

表3 联苯菊酯在荔枝全果中的最终残留量

表4 联苯菊酯在荔枝果肉中的最终残留量

表5 联苯菊酯在土壤中的最终残留量

2.4 风险评估

3 讨论

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2.2 联苯菊酯在荔枝全果和土壤中的消解动态

表2 联苯菊酯在荔枝全果和土壤中的消解动态

2.3 联苯菊酯在荔枝全果、果肉和土壤中的最终残留量

表3 联苯菊酯在荔枝全果中的最终残留量

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