唑虫酰胺在柑桔及土壤中残留规律及风险评估

刘 茜,陈 敏,尹 全,靳可婷,罗晓梅,杨晓凤

(四川省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所,成都,610066)

唑虫酰胺(tolfenpyrad)是1988年由日本三菱化学公司研发的一种新型高效杀虫杀螨剂,其主要作用机制是通过阻止昆虫的氧化磷酸化作用致死昆虫[2],具有广谱杀虫性,2002年在日本获得登记[3]。在中国,唑虫酰胺对西兰苔[1]、甘蓝[27]、柑桔[6-7]等园艺作物某些害虫的田间药效陆续得到评价,从2020年开始其混剂或单剂被登记用于防治柑桔锈壁虱[5]。在农业生产中,如反复多次使用唑虫酰胺,则可能造成空气、水、土壤等不同程度的污染[4]。关于蔬菜上唑虫酰胺残留及其膳食风险的研究报道较多[8-10]。Dong等[11]研究唑虫酰胺等农药在上海市奉贤区庄行镇“山下红”温州蜜柑上施用后的残留消解和膳食安全性,认为施用14 d后唑虫酰胺在柑桔上的残留量膳食风险是可以接受的。目前,国内关于唑虫酰胺在柑桔及土壤中的残留规律和风险评估报道较少见,且我国尚未制定唑虫酰胺在柑桔中的最大残留限量值。为了“舌尖上的安全”,有必要开展相关试验探讨唑虫酰胺在柑桔上的最大残留限量值。本试验对四川成都、浙江义务和湖南长沙的柑桔园中唑虫酰胺在柑桔及土壤中的残留规律和膳食风险进行了研究,旨在为柑桔生产上唑虫酰胺的合理使用及柑桔中唑虫酰胺最大残留限量标准的制定等提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

高效液相-串联质谱仪(高效液相-三重四级杆质谱,岛津LC-MS/MS 8040),高速均质机(德国IKA公司IKA-T18 basic)等。30%螺虫乙酯·唑虫酰胺悬浮剂(螺虫乙酯:10%,唑虫酰胺:20%,陕西美邦农药有限公司),唑虫酰胺标准品(纯度99.0%,德国Dr.公司),乙腈和甲醇(色谱纯,美国Fisher公司),氯化钠(分析纯,上海中化试剂公司),纯净水(屈臣氏)。

1.2 田间试验设计[12]

2016—2017年于四川成都、湖南长沙和浙江义乌三地自然生态环境条件下的桔园,进行了两年的唑虫酰胺残留消解和最终残留田间试验。试验期间要求施药时的天气为晴天,温度低于40 ℃,风速小于3 m/s。四川成都(树高2.5 m,树冠直径2.0 m)和湖南长沙(树高1.3 m,树冠直径1.0 m)为温州蜜柑园,浙江义乌(树高1.2 m,树冠直径1.1 m)为椪柑园。

1.2.1 残留消解试验设计 柑桔果实:选择未使用过唑虫酰胺的柑桔种植地做试验小区。按《农作物中农药残留试验准则》(NY/T 788—2018)[13]要求设计试验小区。试验小区面积为2株树,设3个平行小区,小区间设有保护隔离带,同时另设对照(清水)小区。用30%螺虫乙酯•唑虫酰胺悬浮剂以200 mg/kg(以唑虫酰胺有效成分计,制剂稀释1 000倍)浓度于柑桔果实生长发育至半大时施药于树冠,施药1次(四川喷液量1.5 L/株,湖南喷液量0.83 L/株,浙江喷液量0.83 L/株),分别于喷雾后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d、14 d、21 d、30 d和45 d采果实样品测定唑虫酰胺残留量。土壤:在柑桔园选一块20 m2未使用过唑虫酰胺的地块,单独施药,施药剂量(以唑虫酰胺计)为666.67 g/hm2(制剂0.33 g/m2),施药次数和采样时间均与柑桔相同。

1.2.2 最终残留试验设计 选择未使用过唑虫酰胺的柑桔种植地做试验小区。按农作物中农药残留试验准则》(NY/T 788—2018)要求设计试验小区。试验小区面积为2株树,设3个平行小区,小区间设有保护隔离带,同时另设对照(清水)小区。根据柑桔收获期向前推算确定施药时期,柑桔树冠和土壤分开施药。设两个施药浓度(以唑虫酰胺有效成分计):100 mg/kg(制剂稀释2 000倍)(推荐浓度)和150 mg/kg(制剂稀释1 333倍)。施药次数分别设1次和2次(四川喷液量1.5 L/株,湖南喷液量0.83 L/株,浙江喷液量0.83 L/株),施药间隔期14 d。末次施药后间隔7、14和21 d采集柑桔果实和土壤样品测定唑虫酰胺残留量。

1.2.3 样品采集 柑桔果实样品:用随机方法在试验小区柑桔树不同方向及上、中、下、里、外等不同部位采集2～3 kg生长正常、无病害的果实,装入样本容器中运回实验室。残留消解样品沿纵向均匀切成4～8瓣(双数),分取不相邻的2～4瓣匀浆后装入封口容器,贴好标签,贮存于-20 ℃冰柜。最终残留样品包括桔皮、桔肉和全果,将采集的柑桔果实沿纵向均匀切成4～8瓣(双数),分取不相邻的2～4瓣,分离桔皮和桔肉,同时收集全部桔皮和桔肉,分别称量,记录并计算皮肉比,匀浆后分别装入封口容器,记为桔皮及桔肉,贴好标签,贮存于-20 ℃冰柜;另外不相邻的2～4瓣匀浆后装入封口容器,记为柑桔全果,贴好标签,贮存于-20 ℃冰柜。

土壤样品:在试验小区中随机取样,选择6～12个采样点,取土深度为0～15 cm,每小区采样量2 kg,装入样本容器中运回实验室。样本除去碎石、杂草和植物根茎等杂物,混匀后,再用四分法取500 g,装入样本容器,贴好标签,贮存于-20 ℃冰柜。

1.3 分析方法

高效液相-串联质谱仪测定条件:Phenomenex XB-C18(1.7 μm ×100 mm×2.1 mm)色谱柱。0.1%甲酸水溶液-甲醇 (20∶80,体积比)流动相,流速0.3 mL/min。柱温40 ℃。进样量5 μL。电喷雾离子源ESI。正离子ESI+。扫描方式MRM多反应监测。离子源接口电压4.5 kV。雾化气为氮气,3.0 L/min。干燥气为氮气,15.0 L/min。碰撞气为氩气。脱溶剂管温度250 ℃。加热块温度400 ℃。在上述条件下,唑虫酰胺的相对保留时间为2.4 min,外标法定量。监测离子对、Q1预置杆、碰撞能量、Q3预置杆参数如表1所示。

表1 高效液相-串联质谱仪分析唑虫酰胺时所设定的相关参数

样品前处理:称取10 g(精确至0.01 g)果皮、果肉、全果和土壤(磨碎、过100目筛)试样于50 mL离心管中,准确加入20.0 mL乙腈,充分混匀后,15 000 转/min高速匀浆2 min后抽滤,滤液全部装入放有3～5 g NaCl的50 mL比色管中,盖上塞子,振荡1 min,在室温下静置1 h,待乙腈相和水相分层,再准确吸取1.00 mL上清液于5 mL离心管中,准确加入1.00 mL甲醇+水(V甲醇∶V水=1∶1),混匀,过0.22 μm有机系滤膜,装瓶,供分析用。

标准曲线绘制:准确称取一定量的唑虫酰胺标准品,乙腈溶解配制成1 000 mg/L的储备液,再用乙腈稀释至100 mg/L,然后分别用柑桔全果、果肉、果皮和土壤空白样品的基质液逐级稀释为0.001 0、0.005 0、0.010 0、0.0200、0.050 0、0.100 0、0.200 0、0.500 0、1.000 0 mg/L的标准溶液,上机测试。以唑虫酰胺的质量浓度x(mg/L)为横坐标,以峰面积y为纵坐标,绘制工作标准曲线。

分析方法回收率与精密度测试:在柑桔果皮、果肉、全果和土壤空白样品中添加3个水平浓度(0.010、0.200、1.500 mg/kg)的唑虫酰胺,每个添加水平重复5次试验,以此测定分析方法的回收率与精密度。

1.4 膳食风险评估

1.4.1 膳食摄入风险评估 根据《中国居民膳食指南》或权威参考资料中的膳食结构数据,结合规范残留试验中值,计算唑虫酰胺估计暴露量(EED)和唑虫酰胺的膳食摄入风险(RQ%)。相关计算式如下:EED=(CRL×Fi)/bw,RQ%=(EED/ADI)×100%。式中,EED为农药在人体中的估计暴露量(mg/kg),CRL为农药在某一食品中的规范残留试验中值(mg/kg),Fi为一般人群某一食品的消费量(kg/d),bw为人群平均体质量(kg),RQ%为农药的膳食摄入风险商值,即估计暴露量占人体每日允许摄入量ADI(mg/kg)[14]的百分比。当RQ%≤100%时,表示慢性风险可以接受,RQ%越小,风险越小;当RQ%>100%时,表示有不可接受的慢性风险,RQ%越大,风险越大。

1.4.2 急性膳食风险评估 柑桔单个质量高于25 g且可食部分质量小于个体每顿饭对该食品最大消耗量,因此,唑虫酰胺的国家估计短期摄入量(IESTI)按公式IESTI=[U×HR×ν+(LP-U)×HR]/bw进行计算[15]。式中,IESTI为国家估计短期摄入量(mg/kg),U为单个食品质量(可食部分,由为建立MRL进行最高残留量试验的地区国家提供),HR为规范残留试验最大残留量(mg/kg),LP为可涵盖97.5%食用者的每天消耗的食品量(kg/d),ν为差异因子(涵盖97.5%的个体食品残留量除以平均残留量),根据农药残留专家联席会议的建议值取3[16],bw为人群平均体质量(kg)。急性摄入风险(ARfD%)计算公式为ARfD%=(IESTI/ARfD)×100%。式中,IESTI为国家估计短期摄入量,ARfD为急性参考量(mg/kg)。

2 结果与分析

2.1 唑虫酰胺标准曲线

试验结果表明,唑虫酰胺在浓度为0.001 0～1.000 0mg/L范围内,方法呈良好的线性关系,回归方程见表2。

表2 高效液相-串联质谱仪分析不同基质中唑虫酰胺所得线性方程、相关系数和定量限

2.2 分析方法的回收率与精密度

试验结果表明,在添加水平为0.010～ 1.500 mg/kg时,唑虫酰胺在柑桔果肉、果皮、全果和土壤中的平均添加回收率在94.5%～107.4%,相对标准偏差为1.5%～9.0%。根据中国农业行业标准《农药残留试验准则》,当添加浓度>0.01 mg/kg且≤0.1 mg/kg时,检测分析方法的回收率要求在70%～120%,相对标准偏差≤20%;当添加浓度>0.1 mg/kg且<1 mg/kg时,检测分析方法的回收率要求在70%～110%,相对标准偏差≤15%;当添加浓度>1 mg/kg时,检测分析方法的回收率要求在70%～110%,相对标准偏差≤10%。由此,本试验分析方法的回收率和相对标准偏差均达到农药残留分析方法要求,可以用于唑虫酰胺在柑桔和土壤中的残留分析测定(见表3)。

表3 柑桔及其土壤中唑虫酰胺的平均回收率和相对标准偏差(n=5) %

2.3 唑虫酰胺消解动态

两年三地试验残留量测定见表4。对柑桔和土壤分别施用200 mg/kg和666.67 g/hm2唑虫酰胺(悬浮剂)后,在施药间隔期21 d时,唑虫酰胺在柑桔(全果)中的消解率为25.0%～78.4%,在土壤中的消解率达到77.7%～98.2%。

表4 两年三地唑虫酰胺在柑桔园柑桔全果和土壤中残留量

分析发现,在未施用过唑虫酰胺的试验小区,于柑桔生长到成熟个体一半大小时,用唑虫酰胺(悬浮剂)200 mg/kg对柑桔树均匀施药1次后,唑虫酰胺在柑桔上的消解残留量呈明显的负指数函数关系,可以用Ct=C0e-kt一级反应动力学化学方程表示[17]。两年三地唑虫酰胺在柑桔中的原始沉积量、动力学方程、相关系数和半衰期见表5。

表5 两年三地唑虫酰胺在柑桔园柑桔全果中的消解残留动力学方程、相关系数和半衰期

分析发现,在未施用过唑虫酰胺的试验小区,用唑虫酰胺(悬浮剂)666.67 g/hm2对柑桔园土壤均匀施药1次后,唑虫酰胺在土壤中的消解残留量也呈现负指数函数关系。两年三地唑虫酰胺在土壤中的原始沉积量、动力学方程、相关系数和半衰期见表6。

表6 两年三地唑虫酰胺在柑桔园土壤中的消解残留动力学方程、相关系数和半衰期

2.4 唑虫酰胺最终残留量

在未施用过唑虫酰胺的试验小区,30%螺虫乙酯·唑虫酰胺悬浮剂按推荐浓度100 mg/kg和1.5倍推荐浓度150 mg/kg对水喷雾施药1～2次。距末次施药后第7天、第14天和第21天采样测定结果见表7。可以看出,柑桔果皮中唑虫酰胺残留量是最高的;随着采样间隔的推移,唑虫酰胺最终残留量逐渐降低,在距施药21 d时柑桔全果、果肉及土壤中唑虫酰胺最终残留量均低于美国规定的唑虫酰胺在柑桔中的MRL值(0.8 mg/kg)[18]。

表7 两年三地施药后不同时间和不同样品中唑虫酰胺最终残留量 mg/kg

2.5 唑虫酰胺在柑桔中的风险评估

根据《中国居民膳食指南》,我国居民每天水果的膳食摄入量为200～350 g[19],我国人群平均体质量按照63 kg计算,根据施药后采收间隔7、14、21天柑桔全果中唑虫酰胺残留中值,按本文“1.4.1”中公式对施用唑虫酰胺柑桔园柑桔果实膳食摄入风险进行评估,估计暴露量分别为0.001 1、0.000 78和0.000 78 mg/kg,均低于《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》(GB 2763—2019)中规定的唑虫酰胺ADI值(0.006 mg/kg),柑桔中唑虫酰胺的膳食摄入风险(RQ%)均低于100%,慢性风险可以接受(见表8)。

表8 施用唑虫酰胺柑桔园柑桔全果唑虫酰胺膳食摄入量风险评估结果

根据采收间隔7、14、21 d柑桔中唑虫酰胺残留最大值,按本文“1.4.2”中公式对施用唑虫酰胺柑桔园柑桔果实急性膳食风险分别进行评估,唑虫酰胺的国家估计短期摄入量分别为0.011 81、0.012 83和0.007 73 mg/kg,急性参考量为0.01 mg/kg[20],采收间隔期为7 d和14 d时急性摄入风险超过100%,采收间隔达21 d时急性摄入风险低于100%(见表9)。

表9 施用唑虫酰胺柑桔园柑桔全果唑虫酰胺急性膳食风险评估结果

3 讨论

在采用气相色谱-三重四级杆串联质谱法测定土壤中唑虫酰胺时,李珊等[21]对土壤的前处理建立了一种溶剂萃取,萃取后通过氨基固相萃取柱净化后上机。本研究对柑桔和土壤中唑虫酰胺测定的前处理方法相对简单快速,样品经乙腈提取后过膜上机,回收率能满足要求。

两年三地试验结果表明,唑虫酰胺按200 mg/kg和666.67 g/hm2对水后分别对柑桔和土壤喷雾施药1次,不同产地和不同年份的原始沉积量均存在差异(见表3和表4)。可能是不同产地和不同年份施药时的气温、光照强度等气象条件差异造成的。2017年湖南的动态消解试验,由于施药半小时内突然下雨且连续10 h以上,导致采样检测的残留量均低于0.010 mg/kg,试验失败。两年三地唑虫酰胺在柑桔中的半衰期为7.7～23.1 d,在土壤中的半衰期分别为5.8～11.6 d,属于易消解农药(半衰期<3个月),这与之前的研究[22]结果相同,不易形成持久性污染。不同产地和不同年份的半衰期存在差异,其原因为各地各年份试验期间温度、降雨、光照、土壤中微生物、有机质含量、土壤pH值、柑桔品种以及柑桔树的长势等因素存在差异,均可能会影响唑虫酰胺在柑桔和土壤中的消解趋势,从而影响其半衰期。

30%螺虫乙酯•唑虫酰胺悬浮剂按推荐浓度(唑虫酰胺100 mg/kg)和1.5倍推荐推荐浓度(唑虫酰胺150 mg/kg)对水喷雾施药1～2次(施药间隔14 d)。距末次施药后第21天,唑虫酰胺在三地柑桔全果、果肉和土壤中的残留量均低于美国中唑虫酰胺在柑桔上的MRL值(0.8 mg/kg),此时采摘柑桔食用是安全的。

根据膳食风险评估的情况看,末次施药后7、14和21 d采样,柑桔全果的唑虫酰胺膳食摄入风险均低于100%,慢性风险可以接受,不影响我国居民按照膳食指南摄入柑桔。在距末次施药21 d后,急性摄入风险低于100%,即不存在急性摄入风险。

4 结论

采用高效液相-三重四级杆质谱检测器检测研究唑虫酰胺在柑桔及土壤中的残留规律,检测方法简单快速,精确度和灵敏度高,准确性好,能满足农药残留检测分析要求,可以用于农业行业对柑桔及土壤中唑虫酰胺残留进行检测。唑虫酰胺在柑桔全果、果肉和土壤中均易消解,施药21 d后采样残留量是低于美国的最大残留限量值,膳食摄入不存在急性摄入风险,慢性风险可以接受。