江苏典型稻虾及稻蟹共作系统中除草剂残留非靶向动态筛查及污染特征

刘崇万，朱晓华①，徐志华，任 娣，孟 勇，刘 熠，唐建清

(1.江苏省淡水水产研究所，江苏 南京 210017；2.江苏省水产质量检测中心，江苏 南京 210017)

稻渔综合种养是当前我国生态循环农业的主要模式之一，与单纯的水稻种植相比，稻渔综合种养模式增产增收效果显著[1]。克氏原螯虾(Procambarusclarkii)和中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)是江苏地区特色养殖品种，至2016年开始推广稻田养虾、养蟹模式试点以来，成效显著[2]。由于稻渔互促，稻田农药使用量可减少30%以上[1]，虽然水产养殖一般不使用除草剂，但除草剂作为农业生产使用的主要农药仍然被大量使用[3-4]。除草剂通过面源径流、本底残留等途径[5]，会进入水产养殖环境并长期积累，这给水产动物带来影响，如肝功能受损[6]、抗氧化能力降低[7]、干扰幼鱼早期发育[4]和免疫功能下降[8]等。而且部分除草剂代谢和降解速度较慢，容易在水体及土壤中残留[9-10]，加上除草剂种类繁多、成分复杂，其对虾、蟹及稻田种养环境造成的污染风险更加复杂[11]。有研究[12]表明，除草剂污染已成为水生生态系统植物种群退化和消亡的主要因素之一。

目前农药检测方法主要有液相色谱法、液相色谱-串联质谱法、气相色谱法和气相色谱-串联质谱法等，其中，液相色谱-三重四极杆串联质谱因具有检出限低、准确度高和重现性好等特点，逐渐被用于微量或痕量药物残留检测。但由于不同种类药物的理化性质差别较大，且上述仪器精密度相对较低，通常只能实现针对结构类似的同族或单一药物的靶向检测，无法实现多类药物同时非靶向筛查定性[13]。高分辨质谱基于其超高的分辨率，在无标准品及短时间内无法对分析物进行条件优化的情况下，通过准确测定分子离子峰的精确质量数、化合物同位素丰度比和二级碎片特征离子信息与基础数据库检索匹配，实现多组分未知化合物的非靶向筛查分析[14-15]。

综合以上论述，以除草剂为研究对象，选取江苏典型稻虾及稻蟹养殖示范区，结合虾、蟹养殖周期，动态采集虾、蟹及养殖环境(稻田水体及底泥)样品，采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱联用技术(UPLC-Q-TOF MS)对2种共作系统内除草剂进行动态非靶向筛查，并对相对高风险除草剂进行外标法定量分析及风险评估，以期确定不同养殖时期2种共作系统中除草剂种类和污染特征，从而为保障江苏地区稻虾及稻蟹产业健康发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

1.1.1采样地点

采样点根据江苏地区稻虾及稻蟹养殖实际情况进行选择，每种模式各选择3家代表性养殖企业，根据虾、蟹养殖周期确定采样时间及频次，稻虾系统分别于2021年3、4、5、6和7月各采集1次，稻蟹系统分别于2021年3、5、7、9和11月各采集1次，所有采样工作均在每月第1个工作周集中完成。每次采样均同时采集虾、蟹及养殖环境(稻田水体及底泥)样品。采样点分布见表1。

表1 采样点信息Table 1 The sample sites

1.1.2采样方法

每家养殖企业内选取3块均匀分布的稻田作为3个固定采样点。虾、蟹样品：随机采集适量健康个体。稻田水样品：采样前用稻田水冲洗采水器3～4遍，在每个采样点稻田不同位置采集3份距水面表层0.1～0.3 m的水样2 L，混匀为1个样，过筛绢后取1.5～2.0 L装入无菌瓶中。稻田底泥样品：在采集水样的位置同时采集底泥，去除底泥中秸秆等杂质，并将每个采样稻田的3份样品混匀为1个样品，取200～500 g装入无菌袋中。所有样品采集后低温保存，在24 h之内运到实验室置于4 ℃条件下冷藏，并于2 d内完成前处理。

1.2 仪器与试剂

1.2.1仪器材料

X500R超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用仪(美国SCIEX公司)；Beckman Allegra 30R台式冷冻离心机(美国Beckman公司)；CP225D电子天平(德国Sartorius公司)；Turbo Vap@ LV全自动浓缩仪(瑞典Biotage公司)；Milli-Q纯水仪(美国Millipore公司)；固相萃取柱Oasis HLB 150 mg/ 6 mL(美国Waters公司)；Pulverisette刀式研磨仪(德国Fritsch公司)；0.22 μm滤膜(天津市领航实验设备股份有限公司)；0.45 μm玻璃纤维滤膜(南京拓盈凯生物科技有限公司)；XW-80A微型旋涡混合仪(上海沪西分析仪器厂有限公司)。

1.2.2试剂

所有试剂均为色谱纯或分析纯级别。烟嘧磺隆纯品(纯度w为99%)及喹草酸等20种除草剂标准储备溶液(100 mg·L-1，天津阿尔塔科技有限公司)；乙二胺四乙酸二钠(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；甲酸(色谱纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；乙腈、甲醇、乙酸(色谱纯，德国Merck公司)；N-丙基乙二胺(PSA美国Sepax公司)；C18色谱柱(美国Sepax公司)。

1.3 实验及分析方法

1.3.1样品前处理

虾、蟹样品：将新鲜虾剥壳、去头和内脏并拔掉肠腺后，取肉、黄混匀，经高速绞肉机充分搅散均匀，密封袋封好，置于-18 ℃条件下保存。将新鲜蟹打开蟹壳后，取肉、黄混匀，经高速绞肉机充分搅散均匀，密封袋封好，置于-18 ℃条件下保存。称取5.0 g样品于50 mL离心管中，加入200 μL 0.1 mol·L-1EDTA-2Na溶液，10 mL乙腈，涡旋振荡20 min，于5 ℃条件下以10 000 r·min-1(离心半径为94 mm)离心10 min，转移上清液至50 mL玻璃管中，离心管中再加入相同体积EDTA-2Na溶液和乙腈，重复提取1次。合并两次提取上清液于40 ℃条件下氮气吹至近干，用V(甲醇)∶V(φ为0.1%甲酸溶液)=1∶1混合溶液定容至1.5 mL，转移至1.5 mL离心管中，分别加入50 mg PSA吸附剂和20 mg十八烷基键合硅胶(C18)吸附剂，充分涡旋5 min，以12 000 r·min-1(离心半径为82 mm)离心5 min，过0.22 μm孔径滤膜，待测。

稻田水样品：将水样先过0.45 μm孔径玻璃纤维滤膜，准确量取滤液500 mL，加入0.2 g EDTA-2Na，过预先用3 mL甲醇和3 mL超纯水活化的Oasis HLB小柱，上样后，用10 mL超纯水淋洗小柱，并抽真空15 min，再用10.0 mL甲醇洗脱，洗脱液于40 ℃条件下氮气吹至近干，用V(甲醇)∶V(φ为0.1%甲酸溶液)=1∶1混合溶液定容至1.0 mL，涡旋1 min，过0.22 μm孔径滤膜，待测。

稻田底泥样品：剔除样品中小石块及植物残体等杂质，置于-20 ℃条件下预冻后冻干处理，研磨过250 μm孔径尼龙筛，置于-40 ℃条件下存放。提取和净化方法同上述虾、蟹样品。

1.3.2标准溶液配制

准确称取烟嘧磺隆标准品10 mg，用甲醇定容至100 mL，配制成质量浓度为100 mg·L-1标准储备溶液。分别移取20种标准储备溶液及烟嘧磺隆准储备溶液500 μL，用甲醇定容至50 mL，配制成质量浓度为1 mg·L-1的混合标准溶液。上述标准溶液均置于-20 ℃冰箱保存。

1.3.3仪器方法

(1)液相色谱条件

Phenomenex Kinetex C18柱(100 mm×2.1 mm，2.6 μm)；柱温为30 ℃；进样量为5 μL；流速为0.4 mL·min-1；流动相：A为φ=0.1%甲酸水溶液，B为φ=0.1%甲酸乙腈溶液。梯度洗脱程序：0～1 min，3% B；1～2 min，3%～15% B；2～19 min，15%～60% B；19～19.10 min，60%～95% B；19.10～22 min，95% B；22～22.10 min，95%～3% B；22.10～25 min，3% B。

(2)质谱条件

双喷雾(twin spray)电离源，正离子模式(ESI+)，离子源温度为550 ℃，喷雾电压为5 500 V，去簇电压为65 V，雾化气(氮气)压力为440 kPa，气帘气(氮气)压力为280 kPa，辅助雾化气(氮气)为440 kPa。

采用TOF_MS_IDA_TOF MS/MS复合扫描模式；TOF MS扫描范围(m/z)为100～1 000，TOF MS/MS 范围(m/z)为50～1 000；触发二级扫描的响应预值为50 cps；IDA触发10个子离子扫描；碰撞能量为35 eV；碰撞电压扩展能量为±15 eV。用TOF MS全扫描发现所有化合物，用TOF MS/MS对发现的化合物进行MS/MS数据扫描，并将数据在标准谱库中进行检索。21种除草剂质谱信息见表2。

表2 21种除草剂质谱信息Table 2 The MS parameters of 21 herbicides

1.3.4分析及数据处理方法

本是为了方便工作的专用号段，成了一些人眼中的“通行证”“护身符”；本是正常的公务用车，因为有了“特殊牌号”而成了一些人手中的“特权车”。一些人开上这样的车，往往对红灯、应急车道、专用车道视而不见，对禁止驶入、禁止停车等标志置若罔闻，有的甚至百无禁忌，对执法人员也敢恶语相加甚至拳脚相向。这些行为损害了公共利益，伤害了公务车形象，在社会上造成恶劣影响。辽宁在全省开展“特权车”问题专项整治，体现了着力解决官僚主义问题、消除特权思想的主动与自觉，值得称道。

采用SCIEX OS软件采集数据和处理数据。只需在软件中输入目标化合物分子式，软件即可根据目标化合物的一级精确质量数、同位素分布比和MS/MS搜索库结果，在无标准品的情况下完成对目标物的非靶向筛查。采用外标法对非靶向筛查出的化合物进行定量分析，基于定量结果对污染物种类、来源和污染程度等特征进行分析。最后，采用Excel 2010软件对数据进行整理，采用GraphPad Prism 5.01软件对数据进行分析和绘图。

1.3.5生态风险评价方法

参照张石云等[16]提出的生态风险评价方法进行评价，采用风险熵(RQ)和混合风险熵(MRQ)对江苏典型稻虾及稻蟹共作系统中除草剂环境风险进行综合评估。RQ计算公式为

QRi=CMEi/CPNEi。

(1)

式(1)中，QRi为物质i的风险熵；CMEi为物质i实际监测浓度，μg·kg-1(虾、蟹及稻田底泥样品)或μg·L-1(稻田水样品)；CPNEi为物质i预测无效应浓度，μg·kg-1(虾、蟹及稻田底泥样品)或μg·L-1(稻田水样品)。PNEC(CPNE)值采用ECOSAR软件分析获得。

MRQ为单个除草剂RQ值之和。根据风险评价标准，污染物生态风险被分为4个等级：RQ值<0.01，为无明显风险；0.01≤RQ值<0.1，为低风险；0.1≤RQ值<1，为中等风险；RQ值≥1，为高风险。

2 结果与分析

2.1 除草剂非靶向定性筛查结果

采用实时动态背景扣除功能(DBS)和信息依赖关联扫描(information dependent acquisition，IDA)数据采集模式，同时采集样品的一级MS和二级MS/MS谱图。根据精确质量数、同位素丰度比、二级质谱和保留时间等信息，按照一级母离子质量数偏差小于5×10-6、保留时间偏差小于0.2 min、同位素匹配阈值在30%范围内的要求查找类似物，按照峰面积大于1×105且配对分数(score)大于85的要求进行筛查。图1为不同采样时间除草剂检出频次，可反映整体上除草剂在2种系统内的污染分布情况。

2.1.1稻虾共作系统中除草剂非靶向筛查结果

稻虾共作系统中共检出12种除草剂，分别为喹草酸、敌草隆、绿麦隆、灭草隆、环莠隆、氰草津、哌草磷、草特灵、烟嘧磺隆、双草醚、氰氟草酯和乙氧氟草醚。如图1(A)所示，在养殖初期(2021年3月)，生物(虾肉、黄混合物)、稻田水和底泥样品中除草剂检出频次分别为8、9和13；在养殖中期(2021年4、5和6月)，检出频次逐渐下降，至大规模成虾出塘时期(2021年6月)，除草剂检出频次分别为0、1和4；养殖末期(2021年7月)，生物及稻田水样品中均未检出除草剂，只有底泥中除草剂检出频次为5。

A为稻虾共作系统；B为稻蟹共作系统。图1 不同采样时间除草剂检出频次Fig.1 Frequency of herbicides detected in different sampling time

2.1.2稻蟹共作系统中除草剂非靶向筛查结果

稻蟹共作系统中共检出除草剂11种，分别为双苯酰草胺、乙草胺、草酮、禾草丹、苄嘧磺隆、灭草隆、氰草津、2,4-滴丁酯、莠去津、除草醚和草甘膦。如图1(B)所示，在养殖初期(2021年3月)，生物(蟹肉、黄混合物)、稻田水和底泥样品中除草剂检出频次分别为5、4和8；在养殖中期，2021年5月检出频次较少，但2021年7月检出频次较多，分别达到4、5和8；成蟹收货时期(2021年9和11月)，在生物及稻田水样品中检出频次均仅为1，但在底泥中检出频次为则分别6和2。

2.2 非靶向筛查确证除草剂定量分析结果

将2.1.1和2.1.2节筛选出的21种除草剂进行外标法定量分析，各采样点样品中不同除草剂定量分析结果见图2，检出浓度可代表某一除草剂污染程度及水平。总体上看，2种模式下，生物、稻田水和底泥样品中除草剂检出值总体上呈现随养殖周期逐渐降低的趋势，且稻田底泥样品中除草剂检出值总体上高于生物和稻田水样品。

2.2.1稻虾共作系统中高响应值除草剂外标法定量分析结果

45个虾样品(虾肉黄混合物)检出8种除草剂，分别为喹草酸、敌草隆、氰草津、绿麦隆、哌草磷、草特灵、灭草隆和环莠隆，其中，喹草酸、敌草隆和氰草津的检出频率较高，检出率达到13.3%～20.0%。喹草酸含量为未检出(ND)～(12.1±0.17) μg·kg-1，敌草隆含量为ND～(11.5±1.10) μg·kg-1，氰草津含量为ND～(11.2±0.36) μg·kg-1，其他5种除草剂含量为ND～(11.6±1.21) μg·kg-1。45个稻田水样品检出9种除草剂，分别为喹草酸、敌草隆、氰草津、绿麦隆、草特灵、灭草隆、环莠隆、烟嘧磺隆和双草醚，其中，喹草酸、敌草隆和氰草津的检出频率较高，检出率达到15.6%～22.2%。喹草酸浓度为ND～(22.5±2.47) μg·L-1，敌草隆浓度为ND～(16.7±1.65) μg·L-1，氰草津浓度为ND～(22.5±3.01) μg·L-1，其他6种除草剂浓度为ND～(16.4±2.34) μg·L-1。45个稻田底泥样品检出9种除草剂，分别为喹草酸、敌草隆、氰草津、绿麦隆、灭草隆、环莠隆、烟嘧磺隆、双草醚和乙氧氟草醚，其中，喹草酸、敌草隆、氰草津、绿麦隆和烟嘧磺隆的检出频率较高，检出率达到20.0%～46.7%。喹草酸含量为ND～(21.6±1.91) μg·kg-1，敌草隆含量为ND～(19.7±0.97) μg·kg-1，氰草津含量为ND～(29.5±3.20) μg·kg-1，绿麦隆含量为ND～(20.1±2.99) μg·kg-1，烟嘧磺隆含量为ND～(15.8±1.05) μg·kg-1，其他4种除草剂含量为ND～(21.6±3.38) μg·kg-1。

A、B和C分别为稻虾共作系统DXia-HX、DXia-GXY和DXia-XY采样点，D、E和F分别为稻蟹共作系统DXie-XH、DXie-TM和DXie-DS采样点。A、B和C图中，1为喹草酸，2为敌草隆，3为氰草津，4为绿麦隆，5为哌草磷，6为草特灵，7为灭草隆，8为环莠隆，9为烟嘧磺隆，10为双草醚，11为氰氟草酯，12为乙氧氟草醚；D、E和F图中，1为双苯酰草胺，2为草酮，3为禾草丹，4为苄嘧磺隆，5为灭草隆，6为氰草津，7为2,4-滴丁酯，8为莠去津，9为乙草胺，10为除草醚，11为草甘膦。误差线中上横线表示平均值+标准误差，下横线表示平均值-平均误差。图2 不同类型样品中除草剂残留检出值Fig.2 Value of herbicides detected in different samples

2.2.2稻蟹共作系统中高响应值除草剂外标法定量分析结果

45个蟹样品(蟹肉黄混合物)检出9种除草剂，分别为双苯酰草胺、草酮、禾草丹、苄嘧磺隆、灭草隆、氰草津、2,4-滴丁酯、莠去津和乙草胺，但这些除草剂均只在1～2个样品中检出，检出含量为ND～(15.6±0.65) μg·kg-1。45个稻田水体样品检出6种除草剂，分别为双苯酰草胺、禾草丹、苄嘧磺隆、灭草隆、氰草津和2,4-滴丁酯，其中，禾草丹和灭草隆的检出频率较高，检出率达到13.3%～26.7%。禾草丹浓度为ND～(11.2±1.01) μg·L-1，灭草隆浓度为ND～(11.7±2.03) μg·L-1，其他4种除草剂浓度为ND～(18.7±1.96) μg·L-1。45个稻田底泥样品检出9种除草剂，分别为双苯酰草胺、草酮、禾草丹、苄嘧磺隆、灭草隆、氰草津、2,4-滴丁酯、莠去津和草甘膦，其中，双苯酰草胺、禾草丹、苄嘧磺隆、灭草隆、2,4-滴丁酯和莠去津的检出频率较高，检出率达到20.0%～33.3%。双苯酰草胺含量为ND～(20.2±2.05) μg·kg-1，禾草丹含量为ND～(20.1±3.28) μg·kg-1，苄嘧磺隆含量为ND～(26.4±3.17) μg·kg-1，灭草隆含量为ND～(20.1±2.64) μg·kg-1，2,4-滴丁酯含量为ND～(19.5±2.43) μg·kg-1，莠去津含量为ND～(24.7±1.98) μg·kg-1，其他3种除草剂含量为ND～(25.3±2.71) μg·kg-1。

3 讨论

3.1 高分辨质谱联用技术方法验证

在质量浓度范围为1.0～100.0 ng·mL-1时，以响应值为纵坐标，以质量浓度为横坐标，进行线性回归分析，并按检测批次绘制标准曲线(生物和稻田底泥样品以提取液中相应除草剂浓度进行计算)。线性回归分析结果显示，21种除草剂线性关系良好，相关系数(r)均大于0.998。以信噪比(S/N)为3和10时分别计算检测方法检出限(LOD)和定量限(LOQ)，结果显示，21种除草剂LOD均小于2 μg·kg-1，LOQ均小于5 μg·kg-1。在不同加标水平(虾、蟹和稻田底泥样品为5、10和20 μg·kg-1，稻田水样品为5、10和20 ng·mL-1)下进行加标回收试验，每个质量浓度水平做6个平行试验，计算加标回收率和相对标准偏差(RSD)，具体结果见表3。

表3 21种除草剂检测回收率和相对标准偏差Table 3 The range of recovery rate and RSD of 21 herbicides

n=6。1)μg·kg-1为虾、蟹和稻田底泥样品加标水平单位，ng·mL-1为稻田水样品加标水平单位。

如表3所示，21种除草剂在不同类型样品基质不同批次之间的回收率相对稳定，精密度均小于15%。以上结果表明，该研究采用的超高效液相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱联用技术前处理简便、灵敏度高、稳定性好，可同时适用于虾、蟹以及稻田水体和底泥中除草剂类农药高通量筛查和确证。典型阳性样品总离子流(TIC色谱图)见图3。

图3 典型稻田水样总离子流图Fig.3 The total ion chromatogram of typical field water sample

目前采用高分辨质谱联用技术进行有毒有害物质高通量筛查的研究较多，如许惠等[17]对涪陵地区表层水、土壤和沉积物中有机污染物进行非靶向筛查，初步发现农药、药物和塑料添加剂等137种有机污染物，并对其中14种检出丰度和频率较高的物质进行外标法定量分析。赖国银等[18]建立了一种23种农药的快速筛查和定量检测方法，并在厦门市周边土壤进行实际应用，检测结果线性关系和回收率均符合要求。郭思言等[11]建立水产品中污染物的非定向快速筛查和测定方法，并对405个水产样品进行高通量筛查定性分析，通过初步筛查确认样品中存在三环唑、咖啡因和乙氧基喹啉3种污染物。上述研究结果表明，高分辨质谱筛查方法具有快速、高通量、高灵敏度的特点，定量准确，可用于未知化学风险的监测分析。

3.2 江苏典型稻虾及稻蟹共作系统中除草剂污染特征和来源分析

稻虾共作系统中，除草剂检出频次均呈现稻田底泥(39)>稻田水(22)>虾(14)的规律，且虾和稻田水样品检出除草剂的36个频次中，2021年3、4和5月3个采样周期检出频次分别为17、12和6。这说明在稻虾共作系统中，除草剂残留主要集中于环境样品中，尤其是底泥中，而在生物样品中残留较少，且残留主要集中于养殖前期，其中，2021年3月为各基地虾苗投放期，说明各基地在未投苗前，稻田环境中就已经存在除草剂残留，到养殖中期(2021年5月)时，虾和稻田水体中除草剂残留逐渐减少，直至未检出(2021年7月)，底泥中除草剂在采样周期内均有检出，且没有随养殖周期呈现出变化规律。不同基地虾苗来源不同，DXia-HX和DXia-XY养殖基地采用“繁养分离”模式，这种模式下虾样品检出的除草剂可能来源于外源育苗系统；而DXia-GXY养殖基地采用“繁养一体、捕大留小”模式，这种模式下虾苗从前1个养殖周期即开始生长在相应稻田中，受养殖环境影响较大，检出的除草剂来源于本身的养殖系统。养殖环境中除草剂检出较多，推测可能是以下3点原因：(1)虽然在虾养殖周期内养殖基地不使用除草剂，但是在每年成虾捕捞、转为水稻种植后，由于稻田除草需要，可能会使用少量除草剂，但由于部分除草剂代谢和降解速度较慢，这些除草剂就会残留在养殖环境中；(2)3个基地在上半年(3—7月)养虾，但同时期所在地区其他大部分农田在种植小麦以及少量农田在种植其他豆类、蔬菜和瓜果等农作物，这些农田会使用除草剂以保障农作物正常生长，而真正作用于作物上的农药仅占施用量的10%～30%[6,19]，其余大部分会流失到周边环境中，从而造成水产品和环境中除草剂残留风险；(3)“稻渔综合种养”模式可显著促进稻田土壤中氮、磷和钾等物质积累[20-21]，有机质不仅对除草剂具有增溶和溶解作用，而且因土壤中腐殖酸具有能与除草剂结合的特殊位点，其还对除草剂具有表面吸附作用[22]。除草剂(尤其是疏水性除草剂)在水体和底泥中的残留分配与除草剂特性、施药时间、水文和环境条件密切相关[23-25]，因此稻田底泥中除草剂检出频次和浓度均高于稻田水和虾、蟹的原因尚有待进一步深入研究。

稻蟹共作系统中，同样呈现环境样品中除草剂检出较多的规律，尤其是稻田底泥中除草剂直到成蟹收获期(2021年9和11月)仍有检出，而此时除草剂在蟹和稻田水中几乎没有检出，只有DXie-XH养殖基地在2021年9月采样周期中有1例蟹样品检出乙草胺。但不同于稻虾共作系统的是，在2021年7月采样周期发现在3个稻蟹种养基地，蟹、稻田水和底泥中除草剂检出频次突然增加，分析其原因，成蟹稻田养殖周期涵盖整个水稻种植周期，2021年7月正值水稻种植初期，虽然稻蟹种养基地为了避免除草剂等农药对蟹生长及品质的影响而不使用除草剂，但笔者实地调研时发现基地所在地区其他稻田仍会施用除草剂以实现水稻种植前期的田间管理，而由于基地并没有在物理上隔开稻蟹综合种养区域与水稻单独种植区域的进排水系统或设置防飘散系统，未被作物吸收的除草剂可能会通过径流、淋溶、挥发等途径进入稻蟹综合种养系统。

3.3 江苏地区稻虾及稻蟹共作系统中除草剂污染风险评估及预测

各除草剂生态风险评估结果见图4。定性定量结果显示，稻虾共作系统中主要检出除草剂为喹草酸、敌草隆、氰草津、绿麦隆和烟嘧磺隆，稻蟹共作系统中主要为双苯酰草胺、禾草丹、苄嘧磺隆、灭草隆、2,4-滴丁酯和莠去津。由图4可知，生物样品中，虾样品中绿麦隆和烟嘧磺隆以及蟹样品中灭草隆和2,4-滴丁酯无明显生态风险(RQ值<0.01)，其他除草剂均为低生态风险(0.011)外，其他除草剂均为中生态风险(0.11)。需要说明的是，该风险评估结果是在一定条件下的相对概念，在后续研究中拟采用目前通用的定量结构-活性关系预测软件，如T.E.S.T、TOPKAT等，再选取代表性化合物进行生态风险评估与预测。

1—生物样品(虾、蟹)；2—稻田水样品；3—稻田底泥样品。图4 除草剂风险熵评估值Fig.4 RQ of the herbicides

稻虾及稻蟹共作系统中不同种类样品除草剂污染程度由高到低均依次为稻田底泥、稻田水和生物样品，且底泥中残留除草剂几乎均处于高生态风险。莠去津在水体中的半衰期达到10～15 d，能在水体中停留较长时间[26]；另外，在稻蟹底泥中检出1例草甘膦残留，草甘膦具有明显致癌风险[16]。目前稻渔综合种养农药残留研究主要集中于杀虫剂，除草剂残留研究较少，张石云等[16]对云南哈尼梯田稻鱼共作系统除草剂残留情况研究发现梯田内施用和残留的除草剂对周边水域环境存在潜在生态风险，笔者研究结果与之基本一致。

我国目前已制定的水产品中农药最大残留限量标准(maximum residue limit，MRL)共有5种12项[27]，但均为杀虫剂类农药。美国、日本和欧盟等国家和组织已制定相关除草剂类农药MRL，如笔者研究检出的苄嘧磺隆，美国规定其在龙虾中MRL为50 μg·kg-1，欧盟、日本标准则为“一律限量”(0.01 mg·kg-1)，在养殖前期，部分批次产品苄嘧磺隆检出浓度超过该限量，但收获期虾、蟹成品均符合该规定。受目前我国农业生产用药水平制约，“一律限量”的制定可能会对我国农业产业和农产品出口贸易产生消极影响，因此我国目前尚未采用该限量标准。农业农村部《关于政协十三届全国委员会第三次会议第4905号(农业水利类375号)提案答复的函》中提及“进一步完善农药残留限量标准体系，推进‘一律限量’标准制定”。2021年9月3日正式实施的GB 2763—2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》[28]中对稻谷中常见除草剂残留限量做出明确规定。基于以上论述，不能简单以欧盟、日本的“一律限量”标准评价我国水产品，同时，需要关注除草剂在稻谷中残留情况。目前关于除草剂在水体-底泥两相间的迁移研究较多[29-31]，但除草剂对虾、蟹等水产品与稻谷的双重质量安全隐患风险还不明确，后续有必要针对除草剂在稻田环境-水产品-水稻整个种养大环境中的迁移、转化及其机制进行更为深入的研究，为我国“一律限量”标准的制定提供基础数据。

4 结论

采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱联用技术(UPLC-Q-TOF MS)对江苏典型稻虾及稻蟹养殖示范区内生物(虾、蟹)及环境(稻田水、底泥)样品中除草剂开展整个养殖周期内动态非靶向筛查，稻虾共作系统中筛查发现12种相对丰度及检出率较高的除草剂，稻蟹共作系统为11种；并在此基础上，进行除草剂外标法定量分析及风险评估。

(1)稻虾共作系统中主要除草剂为喹草酸、敌草隆、氰草津、绿麦隆和烟嘧磺隆，稻蟹共作系统为双苯酰草胺、禾草丹、苄嘧磺隆、灭草隆、2,4-滴丁酯和莠去津。

(2)除草剂残留主要集中于环境样品，尤其是底泥中，在虾、蟹中残留较少，且残留主要集中于养殖前期，成品收获期除草剂检出频次及浓度均较低。

(3)除草剂在虾、蟹中总体上处于中生态风险(0.11)，尤其是稻田底泥中检出的11种除草剂，有10种处于高生态风险(RQ值>1)。

(4)江苏典型稻虾及稻蟹共作系统除草剂在各类样品中污染程度为稻田底泥>稻田水体>虾和蟹，稻田底泥中残留除草剂对周边环境存在潜在生态风险，收获期虾、蟹的除草剂残留风险较小。