西兰花中3种杀菌剂的残留动态与风险评估

孙彩霞，欧阳志周，刘玉红，于国光

(1.浙江省农业科学院 农产品质量安全与营养研究所/省部共建农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室，浙江 杭州 310021； 2.天津大学 环境科学与工程学院，天津 300072； 3.齐鲁工业大学(山东省科学院) 环境科学与工程学院，山东 济南 250000)

西兰花在我国种植广泛，营养丰富，是一种喜低温的蔬菜品种，不仅供应国内居民消费，在农产品出口中也占有重要地位。我国西兰花产业发展迅速，形成了沿海地区秋冬产业区和高原高海拔夏秋产业区，种植面积超过7万 hm2。浙江省是最早引入种植西兰花的省份，现有从业人员3万余人，年种植面积超过100 hm2的专业大户有100余户，产生的种植效益 20亿元，加工出口创汇2亿元，产业链发展逐渐完善[1]。保证西兰花的质量安全，不仅有利于国内农产品安全消费，对保障农产品顺利出口、避免国外技术性贸易措施也有重要意义。

蔬菜生长过程中受病虫草害的威胁，农药使用是必备的投入品。在提高作物产量的同时，农药残留对农产品质量安全和生态环境也构成不同程度的威胁。作为小品种作物，西兰花开展登记和风险评估的农药品种不多。实际生产中，随着种植的规模化和连作障碍频发，西兰花生产中需要使用一定数量的杀菌剂、杀虫剂和除草剂等；其中，杀菌剂的使用量逐年增多[2-3]。苯醚甲环唑、戊唑醇和腈菌唑是我国西兰花生产中常用的三唑类杀菌剂，为了解这几类农药的使用对西兰花质量安全和生态环境的影响，借鉴食品安全风险评估的膳食暴露评估方法，对这3种农药的使用开展了风险评估，为农药的安全使用提供借鉴[4-6]。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在台州市农业科学研究院天台试验基地进行(121°03′N，29°15′E)。试验基地周边地势平坦，试验田为各类蔬菜轮作。土壤为沙壤土，土壤肥力中上，肥力均匀。各处理小区的栽培条件与西兰花长势均匀一致。

供试西兰花品种为台绿1号，露地栽培与大棚栽培同时进行。每个种植小区面积50 m2，共设有16个种植小区，露地栽培和大棚栽培各8个。2015年11月29日至12月5日的最低温度和最高温度分别为4 ℃和20 ℃，11—12月份平均月降雨量为120 mm。西兰花于2015年9月5日育苗，10月10日定植，施药时间为2015年11月29日至12月5日，为西兰花生长的后期。用药分为2个剂量处理，分别为每种农药推荐剂量的1.0倍和1.5倍(农药施用量和有效成分用量见表1)，每种浓度喷施3个种植小区，各设空白对照小区1个，露地和大棚同时用药。施药期间平均气温9～17 ℃，相对湿度40%～90%。

1.2 材料与仪器

苯醚甲环唑(difenoconazole)10%水分散剂，先正达集团股份有限公司；30%戊唑醇(tebuconazole)乳油，浙江东方农药有限公司；25%腈菌唑(myclobutanil)乳油，浙江湖州荣盛农药化工有限公司；乙腈、MgSO4和NaCl等化学试剂均采用分析纯，由杭州华东医药股份有限公司提供。苯醚甲环唑标准品(纯度96%，相对分子质量406.26)、戊唑醇标准品(纯度96.5%，相对分子质量307.82)和腈菌唑标准品(纯度97%，相对分子质量288.78)均由加拿大威灵顿实验室试剂公司提供。

GC 2000-Mars 6100气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)(配有电子轰击离子源(EI))，聚光科技(杭州)股份有限公司；SY-360型超声波清洗器，上海宁商超声仪器有限公司；Vortex Genius 3涡旋混匀器，艾卡(广州)仪器设备有限公司(IKA中国)；AL 204型电子分析天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；5 mL巴斯特吸管和7 mL离心管，江苏姜堰市康泰医疗器材厂。

电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；离子阱温度180 ℃；歧管温度为50 ℃；传输线温度250 ℃；扫描速度3 scans·s-1，溶剂延迟3 min。采用SIM模式，质量扫描(单位：m·z-1)为：(1)苯醚甲环唑20.0～29.0 min：265，323；(2)戊唑醇15.5～18.4 min：125，250；(3)腈菌唑3.0～15.5 min：179，152。

1.3 检测方法验证

分别准确称取0.05 g腈菌唑、戊唑醇、苯醚甲环唑，甲醇溶解，配成1 g·L-1的混标溶液，储存于4 ℃备用。逐级稀释获得20、40、100、200、400、1 000 μg·L-1的标准混合溶液，用于标准曲线的制作。

选用空白西兰花样品为基质，分别加入3种不同浓度的混合标准溶液，使3组样品中3种三唑类农药的质量体积分数分别为50、200、500 μg·L-1，平行测定3次，得到3种质量体积分数的回收率和精密度(RSD)。

1.4 残留动态

采用一次喷药多次取样的设计，研究3种农药在西兰花中的降解动态。施药分为2个浓度，分别为每种农药推荐剂量的1.0倍和1.5倍。3种农药混合均匀后同时施药，为保证施药的均匀性，采用2次施药的方式喷施。第1次施药时间为2015年11月29日，第2次施药为2015年12月5日。施药时间均选择晴天的下午进行，用工农16型电动喷雾器细喷雾。第1次施药后0(1 h)、1、3、5、7 d取样，第2次施药后0(1 h)、1、3、5、7、14、21、28 d取样。每小区按照对角线5点取样。对照处理在喷药后0(1 h)、7、28 d取样。每小区取样量330 g，3个重复小区共取990 g混合样品，样品采集后立即采用搅拌器粉碎后暂存于冰箱冷冻保存(-20 ℃)，全部采样完成后一起进行残留分析。3种农药的用量情况见表1。

表1 三种农药施药量

1.5 样品处理与检测

冷冻样品取出后自然解冻30 min，准确称取3 g匀浆好的西兰花样品于带盖的离心管中，加入3 mL乙腈，超声提取1 min；随后加入0.8 g无水MgSO4和0.5 g NaCl，涡旋30 s后于 5 000×g离心3 min；接着取出上层乙腈层，转移至事先装有30 mg的N-丙基乙二胺固相萃取剂(PSA)和30 mg C18的离心管中，继续涡旋30 s后于5 000 ×g离心3 min。

1.6 残留动态与风险评估

农药在作物中的降解一般符合一级反应动力学模型，用方程(1)表示：

Ct=C0e-Kt。

(1)

式(1)中：K为降解速率常数；C0为初始含量，mg·L-1；Ct为t时刻农药的含量，mg·L-1；t为时间，d。

半衰期T1/2=ln2·K-1=0.693·K-1。

为评价农药在西兰花中的膳食暴露风险，日均膳食暴露量(national estimated daily intake，NEDI)和风险商(risk quotient，RQ)采用式(2)和(3)进行计算。

VNEDI=VCRL×VFI× 100÷m；

(2)

VRQ=VNEDI÷VADI。

(3)

VNEDI为NEDI的值，mg·kg-1；VCRL为农药在西兰花中的残留水平(pesticide residue level，CRL)的值，mg·kg-1；VFI为西兰花的日均摄入量(daily intoke of all types of vegetables in China, FI)的值，由于目前缺少膳食摄入的有效调查数据，根据浙江省食品安全委员会办公室发布的《2008年浙江省城乡居民膳食结构调查报告》数据，居民的日均蔬菜摄入量为0.273 kg；m为消费者体重，取我国成年人平均值为60 kg；100为安全系数[7]。

VADI为农药的每日允许摄入量(acceptable daily intake，ADI)的值；VRQ为风险商(RQ)的值，RQ大于1表明蔬菜可能会对人类健康带来风险。

2 结果与分析

2.1 检测方法验证

以3种三唑类农药的峰面积(y)对质量浓度(x)做线性回归方程，平行测定3次，得出3种农药在1～1 00 μg·L-1的线性回归方程和相关系数，分别以3倍信噪比(S/N=3)和10倍信噪比(S/N=10)作为定性检出限(LODs)和定量检出限(LOQs)。选择3个浓度50、200、500 μg·kg-1，平行测定7次，得到3种浓度水平的回收率和精密度(RSD)。测定结果见表2。

表2 三种农药的检测方法特性

以西兰花为基质，在20、50、100 μg·L-1开展了回收率和相对标准偏差的计算，结果见表3。3种农药的添加回收率为82.8%～117.8%，相对标准偏差2.8%～16.1%。根据欧盟关于食品和饲料中农药残留质量控制和检测方法的要求SANCO/12495/2011，添加回收率应满足70%～120%，相对偏差小于20%，本研究检测方法可以满足农药残留分析的要求。

表3 三种农药的精密度和回收率

2.2 残留动态

对露地和温室栽培模式下3种农药在西兰花中的残留降解动态进行分析，结果见表4。苯醚甲环唑、戊唑醇和腈菌唑3种农药在露地和大棚西兰花的降解均符合一级反应动力学模型。苯醚甲环唑在露地和大棚1次和2次用药条件下的半衰期为4.50～6.60 d，相关系数为0.901～0.973。戊唑醇在不同种植条件和用药次数情况下的半衰期为3.06～11.74 d，相关系数为0.913～0.984。腈菌唑在露地和大棚，1次和2次用药条件下的半衰期为3.29～10.04 d，相关系数为0.906～0.969[10]。

表4 露地和大棚中3种农药在西兰花的残留降解动态

2.3 膳食风险评估

农药使用后在农产品中的残留量与使用剂量、栽培条件和安全间隔期(PHI)有关，取不同间隔期的药物残留量作为CRL值，在2次用药情况下，不同间隔期的CRL与风险评估结果见表5。

根据表5的计算结果，苯醚甲环唑在不同栽培模式和不同用药剂量下，当安全间隔期小于21 d时，风险商均大于1，安全间隔期越短，风险商值越大，表明农药使用后的间隔期越短，对人体健康的风险越大。安全间隔期为28 d时，苯醚甲环唑在1.0倍剂量的露地和大棚栽培模式下，以及1.5倍剂量的露地栽培模式下的风险商均小于1，在1.5倍用药剂量的大棚栽培模式下，风险商为1.01，略大于1。按照膳食风险评估结果，在PHI小于21 d的情况下，苯醚甲环唑在试验剂量的用药条件下，可能会对人体健康产生一定的风险，在PHI大于28 d以上的情况下，对人体健康的风险比较小。因此，建议按照有效成分用药剂量小于6 g·667 m-2的情况下，苯醚甲环唑的PHI建议设置为28 d及以上。

戊唑醇在不同的栽培模式和不同的用药剂量下，安全间隔期为14 d、21 d和28 d时，除了1.0倍剂量的大棚栽培模式下，风险商为0.425小于1以外，其余情况下的风险商均大于1。根据表5的结果，戊唑醇在2次用药情况下的半衰期较长，为7.37～11.74 d，因此，即使在PHI为28 d的情况下，戊唑醇在西兰花中的使用对人体健康仍有一定的风险。

表5 三种农药在西兰花不同间隔期的残留量和膳食风险评估

腈菌唑在不同的栽培模式和不同的用药剂量下，PHI为14 d和21 d时，风险商均大于1。PHI为28 d的情况下，按照1.0倍剂量用药时，露地和大棚的风险商分别为0.182和0.333，低于1，对人体健康的风险较小。而按照1.5倍剂量用药时，露地和大棚的风险商分别为0.940和1.304，接近或者超过1，对人体健康有一定的风险。因此，建议腈菌唑在西兰花中使用时，应控制在1.0倍推荐剂量范围内，有效成分用量不超过10 g·667 m-2。

3 结论与讨论

3.1 三种杀菌剂在西兰花露地和温室栽培下的残留动态

农药施用后的残留动态主要受作物类型、种植条件、气候因素、用药剂量等因素的影响。从表4可以看出，苯醚甲环唑、戊唑醇和腈菌唑在不同栽培模式和不同用药剂量下的半衰期分别为4.50～6.60 d、3.06～11.74 d和3.29～10.04 d，随着剂量和用药次数的增加，其半衰期也逐渐增加；在相同的条件下，大棚西兰花比露地栽培的西兰花半衰期更长。安晶晶等[9]研究表明，2007年苯醚甲环唑在山东和河南番茄上的半衰期分别为3.8 d和3.3 d。初春等[10]研究表明，2008年苯醚甲环唑在北京和济南芹菜上的半衰期分别为8.6 d和13.2 d。孙明娜等[11]研究表明，2010年安徽萧县和2011年河北石家庄，戊唑醇在葡萄的半衰期为9.8～12.2 d。陈莉等[12]研究表明，2003年北京和济南，戊唑醇在苹果上的半衰期为10.8～12.5 d。张志恒等[13]研究表明，2007年腈菌唑在杭州草莓上的半衰期为3.76～4.06 d。楼正云等[14]研究表明，2005年，腈菌唑在杭州和广州黄瓜上的半衰期为2.5～2.7 d。这3类农药均属于目前生产中的常用品种，半衰期相对较短，本实验结果的半衰期与现有文献的结果具有可比性。

3.2 膳食摄入的风险

根据农业农村部农药管理信息和我国现行的《食品中农药最大残留限量》(GB 2763—2019)，我国目前苯醚甲环唑在西兰花中的最大残留限量(MRLs)为0.5 mg·kg-1，戊唑醇在西兰花中的MRLs为0.2 mg·kg-1，腈菌唑在黄瓜中的MRLs为1 mg·kg-1。

本文对3种农药的膳食摄入风险评估借鉴了联合国粮农组织(FAO)农药残留专家联席会议(JMPR)的风险评估方法，该方法以农药残留膳食摄入和风险评估原理与方法为基础，引入了食物摄入量调整系数、急性风险安全界限和消费者保护水平，建立了基于规范残留试验数据的农药残留膳食健康风险评估方法，以及现有MRL标准对消费者保护水平的评估方法，对我国现阶段的技术数据积累水平具有良好的适用性。其中，采用食物摄入量调整系数对较早开展的系统调查得到的食物摄入量数据进行调整，是弥补我国居民膳食结构变化可能给评估结果带来偏差的可行方法。在急性风险评估中引入安全界限的计算，有助于更好地描述风险，计算现有MRL标准对消费者的保护水平则从膳食健康角度反证了MRL标准的合理性[15]。由于膳食暴露风险评估以居民膳食摄入的基础调查为主要数据依据，我国居民饮食习惯差异大，不同地区、不同类型人群的蔬菜消费数量和结构差异较大，本文采用了浙江省食品药品监督管理局的统计数据，居民的日均蔬菜摄入量为0.273 kg，并将此数据作为西兰花的膳食摄入量，实际居民的西兰花消费量低于此数据。

表5的结果表明，安全间隔期越短，风险商越大，对人体健康的风险也越大，且随着农药剂量的增加，其风险商也在增加。在相同条件下，苯醚甲环唑和戊唑醇露地栽培的风险商小于大棚栽培，在实际生产中，大棚栽培应延长安全间隔期来保障消费者的健康。

3.3 加强农药在西兰花上的合理使用

减少农药食品安全和环境保护风险的根本措施是减少农药的使用量和使用次数。由于西兰花属于喜低温的蔬菜品种，农药使用期相对温度偏低，降雨量也相对较少。根据本试验结果，建议在西兰花生产中使用苯醚甲环唑和腈菌唑进行病害防治时，应控制用药次数在2次之内，并设置至少28 d的安全间隔期。本实验获得的评估数据表明，戊唑醇在西兰花生产中的使用有一定的膳食暴露风险，虽然膳食评估数据还有待进一步调整膳食摄入数据后计算，但西兰花生产中不建议使用戊唑醇进行病虫害防治。

采用GC-MS检测方法，可以同时实现西兰花中腈菌唑、戊唑醇、苯醚甲环唑的痕量检测要求，方法的精密度、回收率等满足农药残留检测方法要求。腈菌唑、戊唑醇、苯醚甲环唑在西兰花露地和温室栽培模式下的残留动态符合一级反应动力学模型，在不同用药剂量和不同种植条件下3种杀菌剂降解动态的相关系数均大于0.906。在不同施药剂量下，3种杀菌剂在温室的半衰期比在露地的半衰期长；相比而言，露地栽培模式下的降解速率比温室栽培模式快。

膳食暴露和风险评估结果表明，安全间隔期时间越长，3种杀菌剂的风险商越小，对人体健康风险也越小。在不同施药剂量和不同栽培模式下，当安全间隔期小于28 d时，风险商均大于1，表明对人体健康可能产生风险。露地栽培模式下，苯醚甲环唑和腈菌唑在28 d安全间隔期后的风险商小于1，而温室栽培模式下的风险商略大于1。戊唑醇在28 d安全间隔期条件下，除了1.0倍剂量露地栽培模式下的风险商小于1外，其余均大于1，说明戊唑醇在西兰花中的使用可能带来健康风险。建议西兰花生产中使用苯醚甲环唑，应控制用药剂量在推荐用量的1.0倍之内，每667 m2有效成分不高于4 g，安全间隔期建议为28 d。使用腈菌唑进行病虫害防治时，建议用药剂量在推荐用量的1.0倍之内，每667 m2有效成分不超过10 g，安全间隔期建议为28 d。西兰花生产中不建议使用戊唑醇。