嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤中的残留行为及风险评估

朱宇珂，石凯威，朱光艳，刘凤娇，马 成，李 莉*

(1.中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理国家重点实验室，北京 100101；2.农业农村部农药检定所，北京 100125)

番茄富含丰富的番茄红素、维生素C、糖类、蛋白质及无机盐类等多种营养物质，有降低患肥胖、心血管疾病和癌症等各种疾病风险等功效[1]。目前，我国番茄种植面积已>101.17万hm2[2]，但由于病害影响，至少造成每年20%的减产。其中，灰霉病是造成番茄减产的诸多病害中的一种[3-5]。

灰霉病属于真菌性病害，由灰葡萄孢菌侵染所致。嘧菌环胺(cyprodinil)是一种苯氨基嘧啶类杀菌剂，对多种作物灰霉病的防治有特效作用，与三唑类、咪唑类、吗啉类、酰亚胺类等杀菌剂无交互抗性，适用于病害的综合治理[6-7]。戊唑醇(tebuconazole)通过抑制真菌的麦角甾醇的生物合成，达到杀菌效果，主要用于水稻、小麦、花生、蔬菜、苹果、梨、香蕉以及玉米、高粱等作物[8]。嘧菌环胺和戊唑醇可以有效防治番茄中的灰霉病，然而，对于两种农药在番茄种植中的残留、消解行为尚未见到报道。

我国GB2763-2019《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》中规定嘧菌环胺和戊唑醇在番茄中的最大残留限量分别为0.5mg/kg和2mg/kg，国际食品法典委员会规定嘧菌环胺在果菜类蔬菜(葫芦科除外)的最大残留限量为2mg/kg，戊唑醇在番茄中的最大残留限量为0.7mg/kg。

本文采用气相色谱建立了嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤中的分析方法，通过三地田间试验得到了嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤中的残留消解行为，并结合我国膳食情况评价番茄中嘧菌环胺和戊唑醇对不同年龄人群的膳食风险，以期为全面评价两种农药在番茄种植中使用的安全性和合理性提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂 Agilent7890A气相色谱仪，配有氮磷检测器；昆山KQ-600型超声波清洗器；EYELA OSB-2000型旋转蒸发仪；台式低速离心机SC-3612；电子分析天平AL204-IC；电子天平(0.01g)。

嘧菌环胺标准品：纯度99.0%(Dr.Ehrenstorfer Gmbh)；戊唑醇标准品：纯度98.5%(Dr.Ehrenstorfer Gmbh)；乙腈、丙酮、氯化钠均为分析纯；石油醚(60～90℃，分析纯，使用前重蒸)；1g/6mL弗罗里硅土柱。

1.2 试验设计

1.2.1 田间试验设计 2017年分别在北京市顺义区木林镇荣各庄村(北纬40.20，东经116.80，品种：金辉1号)、安徽省宿州市萧县王寨镇戴楼村(北纬34.11，东经116.77，品种：欧冠)和吉林省双辽市那木乡建设村(北纬43.42，东经123.58，品种：万柿如意)3地开展312.5g/L嘧菌环胺·戊唑醇乳油(嘧菌环胺含量为187.5g/L，戊唑醇为125g/L)在番茄上的残留田间试验，每个试验点设置处理小区和对照小区，小区面积15m2，每个处理小区设3个重复，小区之间设置隔离带。

1.2.2 消解动态试验 消解动态试验采用1次施药多次采样的方法。施药剂量为推荐剂量最高剂量(制剂量900mL/ha，有效成分281.25g a.i./ha)的1.5倍，即1 350mL/ha(有效成分用量421.875 g a.i./ha)进行施药。采样时间为末次施药后的0(2h)、1、3、5、7、10、14、21、30d，每个处理重复3次。

1.2.3 最终残留试验 最终残留试验采用多次施药多次采样的方法。施药剂量为推荐剂量的高剂量，即900mL/ha(有效成分281.25g a.i./ha)，施药3次，施药间隔期为7d。采样时间为末次施药后的3、5、7、14d，每个处理重复3次。

1.2.4 样品采集 随机在试验小区内12个采样点采集生长正常，无病害的成熟或半成熟的番茄果实。采集的样品进行四分法制备后，-20℃下保存。

在小区中用随机方式选择6～12个采样点，将土钻压入10cm 深度，每小区每次采集土壤样本1～2kg，除去碎石、杂草和植物根茎等杂物，贮存于-20℃冰柜中保存。

1.3 农药残留分析方法

1.3.1 样品前处理 提取：准确称取粉碎后的番茄或土壤样品10g于50mL离心管中，加入乙腈20mL，摇匀，超声15min后加入5g氯化钠，剧烈摇动1min，于3 000rpm下离心5min，取上清液10mL 在35℃下旋蒸至近干。土壤样品使用2.5mL丙酮：石油醚(2：8，v/v)定容，GC-NPD测定。番茄样品待净化。

净化：取弗罗里硅土柱，5mL丙酮：石油醚(2：8，v/v)预淋，弃去淋洗液，15mL丙酮：石油醚(2：8，v/v)分三次将上述番茄样品的残渣洗入小柱内，收集全部洗脱液，35℃旋蒸至近干，2.5mL丙酮：石油醚(2：8，v/v)定容，GC-NPD测定。

1.3.2 仪器条件 色谱条件：HP-5色谱柱(30m×320μm×0.25μm)；载气：高纯氮气；流速2mL/min；柱温程序：100℃保持5min，以15℃/min升至280℃，保持5min；运行时间：22min；进样口温度280℃，不分流进样；进样量2μL；检测器：NPD，温度340℃，氢气流量2mL/min，空气流量：60mL/min，尾吹气流量：3mL/min。

1.3.3 标准曲线绘制 分别准确称取嘧菌环胺和戊唑醇标准品，使用丙酮配制标准母液。用丙酮：石油醚(2：8，v/v)或番茄、土壤空白基质提取液分别逐级稀释，配制成浓度为0.040、0.10、0.20、0.50、1.0、2.5、5.0mg/L系列标准溶液。在上述仪器条件下进行测定，分别以嘧菌环胺和戊唑醇质量浓度为横坐标、监测峰面积为纵坐标绘制标准曲线。

1.3.4 添加回收试验 番茄和土壤空白样品均设置3个添加水平：嘧菌环胺0.020mg/kg、0.50mg/kg、3.0mg/kg，戊唑醇为0.020mg/kg、0.70mg/kg、3.0mg/kg。每个添加水平重复5次，计算添加回收率及相对标准偏差。

1.3.5 本文使用ME评价嘧菌环胺和戊唑醇在番茄中的基质效应 根据两种有效成分的溶剂标准溶液和基质匹配标准溶液中的峰面积获得线性方程，计算得到ME。当ME在-20%～20%范围内时为弱基质效应；当ME在-50%～-20%或20%～50%范围时为中等基质效应；当ME≤-50%或>50% 时为强基质效应[9]。

Sm和Ss分别表示基质匹配标准曲线和溶剂标准曲线的斜率。

1.3.6 消解动态曲线 嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤中的降解按照一级动力学方程按照公式(1)拟合，半衰期按照公式(2)计算。

Ct=C0e-Kt

(1)

DT50=ln2/K

(2)

式中：Ct为时间t时的农药残留量(mg/kg)；C0为施药后的原始沉积量(mg/kg)；K为消解系数；t为施药后时间(d)；DT50为半衰期(d)，即农药残留量消解50%的时间。

1.3.7 膳食摄入风险评估 膳食暴露风险评估结果分别由公式 (3)(4)计算得出。

NEDI=∑[STMRi(或STMR-Pi)×Fi] /bw

(3)

RQc=NEDI/ADI×100

(4)

式中：NEDI指国家估计每日摄入量，单位mg/kg bw；STMRi为农药在某一食品中的规范残留试验中值，单位为mg/kg；STMR-Pi为用加工因子校正的规范残留试验中值，单位为单位mg/kg；Fi为一般人群某一食品的消费量，单位为kg/d；bw为人群人均体重，单位为单位kg；ADI为每日允许摄入量，单位为mg/(kg bw)；bw为人群人均体重，单位为单位kg。

RQc为风险商指数，当 RQc<100%，表明膳食风险处于可接受范围，反之则表示风险不可接受，且数值越大风险越高[10]。

2 结果与分析

2.1 方法有效性评价 在上述仪器条件下对标准溶液进行分析测定，结果得到嘧菌环胺和戊唑醇的溶剂、番茄基质和土壤基质中的标准曲线及相关系数关系(表1)，试验表明，在溶剂、番茄和土壤基质中，在0.04～5mg/L范围内嘧菌环胺和戊唑醇的质量浓度与峰面积之间具有良好的线性关系，相关系数均>0.999 0。根据基质效应评价1.3.5，嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤基质中均表现为强基质效应，其中在土壤中基质效应更加明显，与土壤基质未经过净化步骤有关。因此，测定时使用番茄和土壤基质标样进行定量。

表1 线性方程及相关参数

在0.020mg/kg、0.50mg/kg和3.0mg/kg 3个添加水平下，嘧菌环胺在番茄和土壤中的平均回收率在86%～97%范围内，RSD在0.64%～11%范围内；在0.020mg/kg、0.70mg/kg和3.0mg/kg添加水平下，番茄和土壤中戊唑醇的平均回收率为74%～93%，RSD为1.9%～9.4%。(表2)嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤中的定量限均为0.02mg/kg。由以上结果可知，该方法的线性、添加回收率及相对标准偏差均符合农药残留分析的要求。

表2 嘧菌环胺在番茄中和土壤的添加回收率及相对标准偏差

2.2 残留消解试验结果 按照试验设计1.2.2和1.2.4进行施药和采样，结果表明，嘧菌环胺和戊唑醇在北京、安徽、吉林三地番茄和土壤中消解动态均符合一级动力学方程。(表3)嘧菌环胺在番茄中的的半衰期为3.5～5.3d，在土壤中的半衰期为23～27d，戊唑醇在番茄中的半衰期为4.6～12d，在土壤中为32～41d，嘧菌环胺和戊唑醇在番茄中降解明显快于土壤。

农药在环境中的降解受到很多因素的影响，包括物理因素和化学因素，比如降雨、光照，作物的酸碱性以及湿度等[11-13]。实验时番茄生长状态、土壤条件和环境一致的情况下，戊唑醇在番茄和土壤中的半衰期均较嘧菌环胺长，因此，农药降解与本身的物理化学性质相关。

同时，作物种类不同也会引起降解的差异。江景勇[14]和胡选祥[15]分析了嘧菌环胺在设施草莓中的残留降解行为，得到其降解半衰期分别为5.776d、3.180d。李丛荻[16]采用气相色谱-质谱法研究了嘧菌环胺在苹果中的残留消解动态，结果表明在北京和安徽两地半衰期分别为26d、35d。因此，嘧菌环胺的降解快慢与作物生长期密切相关，在番茄中的半衰期与草莓接近，显著短于在苹果中的半衰期。

国内外关于戊唑醇在水稻[17]、小麦[18]、玉米[19]、辣椒[20]、柑橘[21]等农作物中的残留分析和残留研究已有诸多报道。罗雪婷[22]建立了GPC-GC/MS测定苹果和土壤中戊唑醇残留的方法，戊唑醇在苹果上的半衰期为13.9d。孙明娜[23]采用气相色谱-氮磷检测器(GC-NPD)法研究了戊唑醇在葡萄和土壤中的残留半衰期分别为9.8～12.2d、8.2～17d。

表3 嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤中的消解动力学参数

2.4 最终残留数据 按照900mL/ha(有效成分281.25g a.i./ha)在番茄上施药3次后，施药后3、5、7、14d采集样品，番茄中嘧菌环胺和戊唑醇的最终残留量(表4)。在农药制剂中，嘧菌环胺和戊唑醇含量分别为187.5g/L和125g/L，3、5、7、14d采样时戊唑醇的残留量均大于嘧菌环胺，可能由于戊唑醇降解较慢，在番茄中有一定的累积造成。随着采样间隔期的延长，2种农药残留中值逐渐减小。

表4 嘧菌环胺和戊唑醇在番茄中的残留量

2.5 膳食风险评估 不同性别、年龄段的人群食物摄入量与其相应的体重的比值不同，结合“中国居民营养与健康状况监测报告(2010～2013)”[24]中各年龄段居民体重和膳食调查数据，进行健康风险评估。嘧菌环胺和戊唑醇日允许摄入量(ADI)均为0.03mg/(kg bw)，遵循风险最大化原则，根据距末次施药3d的嘧菌环胺和戊唑醇在番茄中的残留中值0.050mg/kg、0.051mg/kg，以及不同年龄段和人群的平均体重，得出两种农药在番茄中对不同人群的每日膳食摄入量(NEDI)和风险商(RQc)(表5)。结果表明不同年龄段及性别人群，嘧菌环胺在番茄中的风险商在0.203%～0.459%范围内，戊唑醇为0.207%～0.468%，均<100%，不会对不同年龄段人群造成不可接受的膳食摄入风险。

表5 关于嘧菌环胺在番茄中的中国膳食消费数据的长期膳食摄入风险评估结果

3 结果与讨论

本研究建立了GC-NPD测定番茄和土壤中嘧菌环胺和戊唑醇残留的分析方法，结果表明在0.04～5mg/L范围内具有良好的线性关系，在添加水平为0.020～3.0mg/kg范围内，嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤中的平均回收率和相对标准偏差均满足农药残留分析要求，方法的定量限均为0.02mg/kg。残留消解试验表明，嘧菌环胺和戊唑醇在番茄和土壤中的残留消解动态符合一级动力学方程，嘧菌环胺和戊唑醇在番茄中的的半衰期为3.5～12d，在土壤中为23～41d，戊唑醇的半衰期均长于嘧菌环胺。根据我国不同年龄段人群的体重及膳食结构进行长期膳食摄入风险评估，得出嘧菌环胺和戊唑醇在番茄中的风险商分别为0.203%～0.459%和0.207%～0.468%，表明不会对不同年龄消费者人群产生不可接受的健康风险。