設施農業中空氣農藥殘留與作物安全影響規律 研究進展

姚春琳

（沈陽建筑大學 市政與環境工程學院，遼寧沈陽 110168）

近年來，設施蔬菜生產規模擴大且綜合效益提升[1]。根據農業農村部規劃設計研究院設施農業研究所報道（2021 年8 月25 日），全國各類設施農業面積約達1 367 萬hm2，占總耕地面積的10.7%，居世界第一。調查顯示，2018 年底，設施農業年產值達9 800 億元[2]，可以確保糧食有效供給。例如，黑龍江菜農利用溫室種植菇類蔬菜，每畝收入高達2 萬；種植蔬菜每畝純收入5 000 元左右，推動了鄉村產業發展[3]。上述研究表明，設施蔬菜不僅規模大，而且效益高。

設施農業發展雖有優勢，但設施農業中農藥殘留量高也是不可忽略的問題。適量的農藥用于農業生產可以預防病蟲害，提高產量。但由于蔬菜大棚具有環境封閉、空氣不易流通的特點，噴施的農藥不易降解，部分農藥殘留在農產品、土壤中，存在安全風險[4]。因此，農藥殘留檢測引起人們廣泛關注。傳統的農作物農藥檢測通常需要在蔬菜大棚內采摘部分蔬菜樣本，并將其帶回實驗室進行預處理和檢測，這種操作時效性差，無法保證檢測結果的準確性。本文通過研究設施環境空氣和作物中的農藥殘留含量，尋找并建立兩者之間的聯系，最終可以通過檢測設施環境中空氣的農殘量間接獲得作物中農藥殘留的含量，為設施農業農產品的安全生產及安全食用提供理論依據。

1 設施蔬菜中農藥的施藥特點

在農產品種植過程中，病蟲害難以避免，可能嚴重影響農產品生產質量。而菜農為增加蔬菜產量，防治病蟲害，常在溫室噴灑農藥。農藥從噴頭噴施出來，并非會全部落在作物葉片表面，部分液滴落在作物葉片表面和根莖等部位，另一部分則遺留在地表和空氣中，空氣中的農藥殘留農藥是由液態和固態轉化成氣態這一循環過程引起的[5]。由于環境的特殊性，且噴施的農藥是有機物質，容易揮發，所以農藥在噴施過程中會發生蒸發飄移，這種現象和農藥理化性質中的揮發性有關[6]。農藥的蒸氣壓越高，揮發性也越強。土壤表面的農藥經過灌溉滲透到土里，同時這部分農藥有的也會被作物根系吸收積累在作物體內，在植物的蒸騰作用的驅動下，農藥在作物、空氣和土壤之間運轉[7]。正因如此，土壤和作物葉片表面的農藥會二次揮發到空氣中。

2 設施環境中的農藥殘留及分布

研究表明，噴施在設施環境中的農藥約30%被噴灑在農作物表面，而其余70%的農藥則落入土壤和空氣中[8]。近年來，研究人員對設施農業中蔬菜、空氣和土壤中的農藥殘留都進行了針對性研究。我國有關設施農業空氣農藥殘留情況的研究相對較少，對工作場所的空氣中有害物質情況的研究相對較多。如表1 所示，學者們調查我國青海省海東市[9]和安徽省宿州市[10]的蔬菜農藥殘留分布情況時，均從溫室中隨機抽取一定數量的蔬菜樣品，隨后參照行業標準NY/T 761—2008[11]進行處理，利用氣相色譜儀進行檢測。此外，研究人員發現我國寧夏回族自治區銀川市[12]和山東省[13]的溫室土壤中存在有機氯和有機磷農藥殘留，有機農藥在溫室種植土壤中的殘留現象很普遍，檢出率均為40%以上。隨著時間的推移，土壤中農藥殘留量會逐漸降低，對從我國許多地區采集的用于種植蔬菜的實際土壤樣品進行檢測，發現農藥殘留量低于檢測限[14]。

表1 溫室作物、土壤和空氣農藥殘留

目前國外溫室空氣和土壤農藥殘留問題較為嚴重。研究發現，進入空氣中的農藥來源有以下兩種。①噴施農藥后農藥直接進入到設施環境中。例如，EGEA GONZáLEZ 等[15]、GARRIDO FRENICH等[16]和KAZOS 等[17]均是通過采集空氣中農藥樣本，并使用色譜法檢測殘留農藥，隨后檢測出溫室的空氣中存在有機農藥殘留。②噴灑農藥時落在土壤和作物表面的農藥揮發，并擴散到空氣中。例如，BIDLEMAN 等[18]采集土壤和空氣樣本并進行分析，發現土壤中的農藥殘留會擴散到空氣中。BEDOS等[19]研究發現植物表面的農藥揮發到空氣中的速度比土壤更快。此外，還有學者對土壤中農藥殘留問題進行了研究。QUEREJETA 等[20]研究農藥噴施在大棚的作物上的分布情況，發現大約66.67%的農藥殘留在作物上，25%的農藥殘留在土壤里。KATSOULAS 等[21]在希臘東部的溫室里為番茄噴施嘧霉胺后研究該農藥的去向，發現15%的農藥殘留在土壤中，61%的農藥殘留在番茄作物上，10%殘留在溫室的墻壁周圍。總體而言，目前對除有機氯和有機磷農藥以外的其他種類的農藥殘留的研究有限；溫室土壤農藥殘留應該引起相關部門的重視。

3 農作物農藥殘留研究現狀

近年來，農作物農藥殘留檢測在農產品安全研究領域的熱度較高，現有設施農業中的作物殘留檢測研究主要集中在作物全量、作物表面和它們之間的相互關系上。如表2 所示，研究人員對于國內部分地區市場銷售蔬菜中的殘留農藥情況進行調查。羅莎等[22]對天津市市場銷售蔬菜的516 份樣品進行46 種農藥殘留檢測，總檢出率為70.54%，超標率為5.07%，其中殺菌劑的檢出率最高，為80.37%。孟繁磊等[23]對吉林省的7 個市縣采集的211 份蔬菜樣品進行80 種農藥殘留檢測，總檢出率為41.50%，超標率為5.19%，啶蟲脒的檢出率最高，為5.21%。姜松強等[24]對鄭州市市場銷售蔬菜的305 份樣品進行76 種農藥殘留檢測，總檢出率為34.43%，超標率為3.93%，其中咪鮮胺的檢出率最高為30.56%。以上研究均是根據國家食品標準對蔬菜進行粉碎，然后帶回實驗室利用氣相色譜、色譜質譜等大型儀器檢測蔬菜粉碎后的全量農藥殘留，檢測結果根據《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》 （GB 2763—2019）的限量標準進行判定。

表2 蔬菜整體農藥殘留檢測

農藥殘留快速檢測方法適用于作物表面農藥提取，具有操作簡單和實用的特點[25]。具體操作是選取有代表性的蔬菜樣品，擦去表面泥土，剪成1 cm左右的見方碎片，取5 g 放入帶蓋瓶中，加入10 mL緩沖液溶液，振搖50 次靜置2 min 以上，之后再進行旋轉蒸發濃縮定容檢測。王多加等[26]通過比較速測法與分光光度法的靈敏度，發現速測法更占優勢，且速度更快。

為了探究全量和表面的關系，一些學者進行了實驗。例如，吳衛平等[27]采用速檢卡法以及氣相色譜質譜法進行蔬菜中農藥殘留量檢測，并進行了結果比對，結果發現符合率為83%，陰性結果符合率為77%。劉宏偉等[28]采用速測卡法檢測蔬菜中的有機農藥殘留情況，并利用氣相色譜法對速測結果進行驗證，發現陽性結果符合率為83.3%，陰性結果符合率為76.7%。謝俊平等[29]采用速測卡檢測稻谷樣品中有機磷農藥殘留情況，并與氣相色譜儀檢測結果進行對比，得到陰性符合率為99.5%，陽性符合率為84.6%。以上研究均對速測卡法和氣相色譜法得到的檢測結果進行了對比，明確了農藥殘留在蔬菜全量粉碎和表量速測具有關系，對農產品安全具有指導意義。

4 空氣與作物農藥殘留的關系

當農藥施用于設施環境中的目標植物時，由于環境處于封閉狀態，空氣中的農藥殘留會保留14 d左右，并與作物的農藥殘留達到一個動態平衡。為了研究空氣農藥殘留與作物表面的關系，KAZOS 等[30]在設施環境下噴施百菌清，連續21 d 采集空氣中的百菌清并檢測其含量，發現第1 天時百菌清含量最高，為0.82 μg·m-3，第21 天時下降為0.07 μg·m-3。為了研究作物表面的農藥殘留含量，湯宇戀[31]在黃瓜果實表面噴施推薦劑量的百菌清后進行間隔采樣，持續 16 d，第8 天時農藥含量最高（7.2 mg·kg-1），最低含量為噴施后1 h（1.1 mg·kg-1）。空氣和作物農藥殘留含量降解均不是呈直線下降的趨勢，而是有波動幅度的變化，最后才呈現出下降的趨勢。

5 結語

目前，噴灑農藥殺滅設施蔬菜中的病蟲害已成為一種常態。本文通過尋找空氣與作物中農藥殘留的關系，實現檢測空氣中農藥殘留水平的狀態，以了解農作物中的農藥殘留水平，為農產品質量安全做好源頭控制，從源頭控制農藥殘留的負面影響。