设施环境下百菌清、毒死蜱在黄瓜中的分布特征

汤宇恋，汪志威，何岸飞，黄杰勋

（浙江工业大学 生物与环境工程学院，浙江 杭州310032）

近年来，随着政府部门扶持力度的不断增强，设施农业的规模迅速扩大.据统计，我国日光温室和塑料大棚的种植规模分别达到330～670千公顷，其占地面积居世界第一位［1］.设施农业极大地提高了农业产量，但其小环境相比于外环境以及作物生长的实际环境均发生了极大变化，包括大棚内所获得的太阳辐射、相对湿度和温度等［2－6］，这些因素必然会影响作物中农药的分布和残留规律.一方面，大棚中的高湿环境为病虫害的产生提供了更舒适的环境，从而加大了农药的施用量［7］；另一方面，封闭或半封闭的环境会导致设施作物中的农药残留明显高于露天作物，近年来温室中农药施用安全和农药残留量的问题越来越受到国内外学者的关注［8－10］.要控制设施蔬菜的农残量就需要了解设施作物中农药分布的分布特征，目前这方面的研究还较少.蔬菜农药残留监测结果表明，百菌清在蔬菜中的检出率一直处于较高水平［11－12］，随着设施栽培面积的不断扩大，其在蔬菜中的残留问题越来越突出.毒死蜱作为广谱性有机磷杀虫剂，被认为是取代甲胺磷的理想品种，是一种胆碱酯酶抑制剂.近年来的研究表明：毒死蜱可能对人类及生态环境具有潜在毒性，甚至被认为具有内分泌干扰的作用［13－14］.笔者选择百菌清和毒死蜱两种农药为研究对象，通过对比露天条件研究设施环境对作物中农药的分布及残留特征的影响，为探明农药在大棚蔬菜上的残留规律及其影响因素提供研究基础.

1 实验方法

1.1 主要仪器及试剂

旋转蒸发仪（Buchi，R－210）、超声振荡仪（上海科导超声仪器有限公司，SK 3200H）、循环式多用真空泵（河南省太康科技器材厂，SHB－IIIA）、分析天平（德国赛多利斯，BS 224S）.

百菌清，毒死蜱标准品（SIGMA公司）；75%百菌清可湿性粉剂和480g／L毒死蜱（浙江农科院批发门市部）.正己烷、丙酮、无水硫酸钠、中性氧化铝（100—200目）、硅胶（100—200目）均为分析纯.

1.2 大棚实验

受试作物为黄瓜，实验农药为百菌清和毒死蜱，实验地点为浙江富阳高桥镇的蔬菜田.塑料大棚面积为320m2（40m×8m），露天面积为20m2.黄瓜生长期分为开花期、初果期、盛果初期、盛果后期，实验于黄瓜盛果初期2010年5月进行施药，农药用量为常用推荐用量，75%百菌清可湿性粉剂为267g／hm2，480g／L毒死蜱为75mL／hm2，施药后1，3，8，12，24，36，48，60，72，96，168，336h，采集黄瓜的根、茎、叶、果实.大棚中按对角线布点，设置5个采样单元；露天中随机选取2个采样单元.样品采集后装入封口袋中，标号，并迅速保存于－20℃的冰箱内备用.

1.3 农药残留分析方法

气相色谱质谱联用仪（GC－MS），Agilent 7890A－5975C，毛细管柱（30m×250μm×0.25μm）.升温程序为80℃恒温3min，以20℃／min升至260℃，保持5min；前进样口温度250℃；气相与质谱连接处温度300℃；进样方式为不分流进样；载气氦气，纯度≥99.9%，流速为1.0mL／min；进样量为1μL.质谱扫描模式如下，采用电子轰击离子化（EI）电离方式，电离能量为70eV，离子源温度为200℃，溶剂延迟为8min.

1.4 样品处理方法

待样品完全自然解冻后，剪碎，混匀，称取5.0g样品于9cm的研钵中，加入无水硫酸钠磨成干燥粉末.再装入100mL具塞锥形瓶中，加入50mL萃取液V（正己烷）∶V（丙酮）＝6∶4超声萃取30min，重复上述操作1次.上述萃取液全部转移至250mL圆底烧瓶中，在旋转蒸发仪上浓缩至1～2mL.然后通过固相层析柱（由上至下无水硫酸钠、硅胶、氧化铝），用V（正己烷）∶V（丙酮）＝9∶1淋洗液淋洗，收集前25mL淋洗液，待测.

1.5 实验方法的回收率

在空白样品中添加质量浓度为10mg／L的百菌清、毒死蜱混合标准溶液1mL，检测该分析方法的回收率.百菌清和毒死蜱的平均回收率分别为87.8%和102.4%，变异系数在7.32%～10.3%和6.53%～12.7%之间，符合实验要求.

2 结果与讨论

2.1 黄瓜中百菌清和毒死蜱的分布

图1 黄瓜中百菌清和毒死蜱的平均残留量分布Fig.1 Contents of CHT and CHP in different organs of cucumber

百菌清（CHT）、毒死蜱（CHP）在大棚和露天黄瓜各部位分布情况如图1所示，两种农药在黄瓜植株体内的分布基本为叶片≥果实＞茎＞根.大棚黄瓜叶、果实、茎、根中百菌清的平均残留量（各采样点的平均值）为568，25.3，18.6，2.12mg／kg，叶中的百菌清平均残留量是果实、茎、根中的20，30，268倍；大棚黄瓜叶、果实、茎、根中毒死蜱的平均残留量为183，9.45，0.47，0.47mg／kg，毒死蜱平均残留量是果实、茎、根中的19，388，388倍.露天黄瓜叶、果实、茎、根中百菌清的平均残留量为176，8.42，5.87，0.180mg／kg，叶中百菌清的平均残留量是果实、茎、根中的21，30，975倍；露天黄瓜叶、果实、茎、根中毒死蜱的平均残留量为15.9，3.30，0.203，0.079mg／kg，叶中毒死蜱平均残留量是果实、茎、根中的4.8，78，201倍（见表1，2）.叶中农药分布最多的主要原因是农药喷洒后附着在叶片表面，且黄瓜叶片面积较大，喷洒初期，农药有较大部分喷洒在叶片上，而根部埋在地面底下，没有被直接喷洒到农药，根部的农药主要是从土壤中吸收得到，根中残留量最小.袁玉伟等人的研究也表明菠菜主要是从土壤中吸收毒死蜱的，并且吸收量与其在土壤的残留量成一定的线性关系［15］.另外，在相同的喷洒条件下，大棚内百菌清在黄瓜果实中的残留量高于露天条件的2.0倍，大棚内毒死蜱高于露地的1.8倍，而且大棚中百菌清和毒死蜱的施药1h后残留量都要明显高于露天条件下的相应值，如大棚黄瓜中百菌清毒死蜱的施药1h后残留量分别为34.4，13.5mg／kg，而露天中的施药1h后残留量为8.53，3.67mg／kg.出现这种情况，与大棚结构有关.大棚有盖，几乎无降雨的影响，农药施用时不会如同露天条件下自然风力使喷洒出来的农药雾滴发生飘移，而能较多地喷洒到目标物上，而且漂浮在空气中的农药雾滴由于空气流通缓慢，不易发生扩散漂移.

表1 大棚黄瓜中百菌清和毒死蜱残留量动态1）Table 1 Residual dynamics of CHT and CHP in cucumber in greenhouse mg／kg

表2 露地黄瓜中百菌清和毒死残留量Table 2 Residual dynamics of CHT and CHP in cucumber in open field mg／kg

2.2 百菌清和毒死蜱在黄瓜中的残留量变化

图2 大棚黄瓜各部位农药残留量消解特征Fig.2 Dissipation of pesticides in different organs of cucumber in greenhouse

在喷洒农药后，大棚、露天条件下黄瓜各部分中百菌清和毒死蜱的残留量如图2，3所示，两种种植条件下的黄瓜各部分中百菌清和毒死蜱残留量在试验时间内变化趋势基本相同，在喷洒后其残留量有波动，但随着作物继续生长代谢及光降解等因素总体呈下降趋势.在设施环境下黄瓜各部分中百菌清的最高残留量出现的时间各不相同（见图2），叶、果实、茎、根中的最高残留量分别是888mg／kg（3h），62.4mg／kg（3h），31.8mg／kg（72h），5.05mg／kg（60h）；毒死蜱在叶、果实、茎、根中的最高残留量为475mg／kg（1h），25.2mg／kg（36h），1.13mg／kg（3h），1.13mg／kg（60h）.在露天条件下黄瓜各部分也出现了农药的最高残留量出现时间不同的现象（见图3）.百菌清在叶、果实、茎、根中的最高残留量是298mg／kg（36h），23.4mg／kg（12h），8.43mg／kg（1h），0.530mg／kg（12h）；毒死蜱在叶、果实、茎、根中的最高残留量为36.5mg／kg（3h），8.95mg／kg（48h），0.319mg／kg（1h），0.216mg／kg（96h）.这主要是农药一部分喷洒到植株表面，一部分到大棚空气中，还有一部分喷洒到了土壤上.植株表面的农药将向植株内部迁移，比如叶片、果实对农药的吸收.另外植株表面的农药也会向大棚气相中迁移.也可能发生光解等.土壤上的农药将会被植物的根吸收，也会向大棚气相中迁移.大棚气相中的农药则可能沉降在植株、土壤表面.农药在植株与外界环境间保持动态平衡，所以菜农不宜在果实出现最大农药残留量时采摘.

图3 露天黄瓜各部位农药残留量消解特征Fig.3 Dissipation of pesticides in different organs of cucumber in open air

在经过14d后，设施环境下黄瓜根、茎、叶、果实中百菌清的残留量分别为 0.24，5.05，332，7.86mg／kg，毒死蜱的残留量分别为0.071，0.22，17.36，1.01mg／kg，叶中的农药残留还是最多；而露天下黄瓜在施药7d后，根、茎、叶、果实中百菌清的残留量分别为0.01，4.96，82.7，4.46mg／kg，毒死蜱的残留量分别为0.08，0.23，16.47，0.22mg／kg.说明随着植物生长及对农药的迁移降解、环境条件因素等方面的影响，两种农药在黄瓜中的残留量呈下降趋势.根据国家标准［16］，瓜果类蔬菜中残留限量百菌清为5.00mg／kg，毒死蜱为0.50mg／kg，因此施药14d后大棚中黄瓜果实中农残量未达到国家标准，而施药7d后露天条件黄瓜果实已经达到国家标准.

表3给出了大棚和露天条件下黄瓜各部分百菌清和毒死蜱的降解率，由表3可以看出，大棚黄瓜果实中百菌清、毒死蜱的降解率分别是62%和90%，露天黄瓜果实中百菌清、毒死蜱的降解率为100%和96%.说明大棚黄瓜果实上百菌清的消解速度要比露天的慢，而且在相同种植条件下，百菌清和毒死蜱的降解率各不相同.其原因是百菌清是非内吸型农药［12］，农药主要残留在植株表面，黄瓜果实表面具有蜡层，对农药的吸附能力弱，其降解主要是酶、水和光的结果.毒死蜱是内吸型农药，其降解方式以自然降解为主［17］.而另一方面环境条件是影响农药残留消解的另一重要因素.除了温、湿度因子外，还有光强、降雨和风.由于大棚的光照强度一般弱于露天，而光照强度直接影响光氧化的效率［18］.可能百菌清降解对光照强度比较敏感，导致了大棚内的降解速率慢于露天.因此，在封闭的塑料大棚中，农药不易扩散和挥发，药后空气中农药浓度高，危害着农药喷洒人员和其他农事操作者的健康［19］，所以应该根据种植环境的因素重新制定农药的安全间隔期，如可考虑制定设施环境种植的作物农药的安全间隔期为14d以上.

表3 黄瓜各部分农药的降解率Table 3 Degradation of pesticides in different organs of cucumber

3 结 论

在大棚和露天条件下，施用相同推荐剂量，百菌清和毒死蜱在黄瓜各部分的分布为叶片≫果实＞茎＞根.其中大棚黄瓜叶中的百菌清平均残留量是果实、茎、根中的20，30，268倍；毒死蜱平均残留量是果实、茎、根中的19，388，388倍.露天黄瓜叶中百菌清的平均残留量是果实、茎、根中的21，30，975倍；叶中毒死蜱平均残留量是果实、茎、根中的4.8，78，201倍.两种种植条件下黄瓜各部分中的农药在试验时间内残留量总体都呈下降趋势.大棚黄瓜果实上的农药的残留消解速度要比露天黄瓜慢，在施药14d后大棚黄瓜果实中的相应值分别为7.86和1.01mg／kg，未达到国家标准，其降解率分别是62%和90%.而在施药7d后，露天条件下黄瓜中的百菌清和毒死蜱的残留量分别为4.46和0.22mg／kg已经达到国家标准.

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