




摘要
本文建立了纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物乙撐硫脲(ethylenethiourea,"ETU)在葡萄和黃瓜中的痕量分析方法,基于儲藏穩定性研究闡明了其田間殘留特征,并結合我國膳食結構評估了膳食暴露風險。樣本經乙腈提取,衍生化后鹽析離心,分散固相萃取(dSPE)凈化,超高效液相色譜質譜聯用儀(UPLCMS/MS)檢測。纈菌胺、代森錳鋅和ETU在葡萄和黃瓜基質中的平均回收率分別為84%~103%、86%~106%和83%~104%,相對標準偏差分別為1.1%~5.7%、0.8%~11.4%、4.4%~11.5%;-20℃避光條件下能在黃瓜和葡萄基質中分別穩定儲藏720"d和758"d。纈菌胺和代森錳鋅在黃瓜中的半衰期(1.7~2.4"d和1.4~2.7"d)均比在葡萄(6.5~30.1"d和8.6~12.8"d)中的短,而在葡萄中的最終殘留濃度(lt;0.01~0.69"mg/kg)均比黃瓜(lt;0.01~0.16"mg/kg)中的高。兩種果蔬中代森錳鋅對兒童群體和一般人群急性膳食風險(%ARfD)分別為0.70%~3.68%和0.48%~2.53%,遠低于100%;而代森錳鋅和纈菌胺的聯合慢性膳食風險為201.3%~831.7%,其中代森錳鋅占比99.9%。可見,纈菌胺不會對我國消費者產生不可接受的膳食風險,但需警惕代森錳鋅潛在高暴露風險,持續關注其在食物鏈中的生物累積風險,同步優化膳食結構,為其科學合理使用和健康風險規避提供理論依據。
關鍵詞
纈菌胺;"代森錳鋅;"環境行為;"風險評估;"儲藏穩定性
中圖分類號:
S"481.8;"S"482.2
文獻標識碼:"A
DOI:"10.16688/j.zwbh.2023029
Residual"characteristics"and"dietary"exposure"risk"assessment"of"
valifenalate"and"mancozeb
XU"Chen1,"ZHAO"Peiying1,"LIU"Fengjiao1,"WANG"Xi1,2,"KANG"Shanshan1,2,"YUAN"Longfei1,ZHAO"Lilin1,"LI"Wei1,"CHEN"Zenglong1*
(1."Research"Center"for"Pesticide"Residue"Analysis,"State"Key"Laboratory"of"Integrated"Management"of"Pest"
Insects"and"Rodents,"Institute"of"Zoology,"Chinese"Academy"of"Sciences,"Beijing"100101,"China;"
2."College"of"Life"Sciences,"Hebei"University,"Baoding"071002,"China)
Abstract
A"trace"analytical"method"for"valifenalate,"mancozeb"and"its"metabolite"ethylenethiourea"(ETU)"was"established"in"grape"and"cucumber"in"this"study."Based"on"the"favorable"storage"stability,"the"fate"characteristics"of"targeted"compounds"were"clarified,"and"then"highlighted"their"dietary"exposure"risks"in"combination"with"Chinese"dietary"structure."The"samples"were"extracted"with"acetonitrile,"then"derivatized,"salted"out"and"centrifuged,"and"purified"by"dispersive"solidphase"extraction"(dSPE),"finally"determined"by"ultrahigh"performance"liquid"chromatographytandem"mass"spectrometry"(UPLCMS/MS)."The"mean"recoveries"of"valifenalate,"mancozeb"and"ETU"in"grape"and"cucumber"matrices"were"84%-103%,"86%-106%"and"83%-104%"with"relative"standard"deviations"(RSD)"of"1.1%-5.7%,"0.8%-11.4%"and"4.4%-11.5%."Target"compounds"could"be"stored"stably"for"720"d"and"758"d"at"-20℃"in"cucumbers"and"grapes"under"dark,"respectively."The"halflives"of"valifenalate"(1.7-2.4"d)"and"mancozeb"(1.4-2.7"d)"in"cucumber"were"shorter"than"those"in"grape"(6.5-30.1"d"and"8.6-12.8"d)."The"residue"levels"of"valifenalate"and"mancozeb"in"grape"(lt;0.01-0.69"mg/kg)"were"higher"than"those"in"cucumber"(lt;0.01-0.16"mg/kg)."The"acute"dietary"risks"(%ARfD)"of"mancozeb"in"children"and"general"population"were"0.70%"to"3.68%"and"0.48%"to"2.53%,"respectively."The"joint"chronic"dietary"risks"of"mancozeb"and"valifenalate"were"201.3%"to"831.7%,"of"which"mancozeb"accounted"for"99.9%."Therefore,"valifenalate"would"not"cause"unacceptable"exposure"risk"to"consumers,"however,"the"high"potential"exposure"risk"of"mancozeb"should"be"alerted"and"more"attention"should"be"paid"to"its"bioaccumulation"risk"in"the"food"chain."The"dietary"structure"should"also"be"optimized"to"provide"a"theoretical"basis"for"the"scientific"application"and"risk"avoidance"of"valifenalate"and"mancozeb.
Key"words
valifenalate;"mancozeb;"environmental"fate;"risk"assessment;"storage"stability
中國是全球水果和蔬菜的第一大生產國和消費國,果蔬在我國種植業中的地位僅次于糧食,日常膳食必不可少。葡萄和黃瓜是我國2種典型的果蔬。2021年我國葡萄種植面積達58.0萬hm2,年產量1"120.0萬t,出口量35.1萬t;黃瓜種植面積達129.1萬hm2,年產量7"554.8萬t,出口量4.5萬t[1]。隨著我國葡萄和黃瓜栽培面積的逐年擴大,病害的有效防治也成了這兩類作物保產增收的科學難題。其中,霜霉病是其主要病害之一,會導致葡萄葉片大量脫落枯萎,減產高達80%[2];同時也會導致黃瓜葉部病害,減產40%以上,甚至毀苗絕收[3]。使用纈菌胺和代森錳鋅的復配制劑進行防治是目前主流、高效的措施,該復配制劑獲得登記的產品僅有66%代森錳鋅·纈菌胺水分散粒劑(登記證號PD20190040),其中有效成分纈菌胺、代森錳鋅的含量分別為6%、60%,登記在馬鈴薯、黃瓜、葡萄作物上,用于防治霜霉病、晚疫病,可延緩抗性產生[4]。該制劑通過復配有效延緩了單一化學藥劑的抗藥性,應用前景廣闊[3,5]。
纈菌胺(valifenalate)屬羧酸酰胺類殺菌劑,在植物體內、外均能發揮作用,兼具保護、治療和鏟除作用,對于卵菌綱病原菌引起的病害防效好[5]。其對大鼠的急性經口毒性LD50gt;5"000"mg/kg,鳥類急性毒性LD50gt;2"250"mg/kg[6]。代森錳鋅(mancozeb)屬于二硫代氨基甲酸鹽類(EBDCs)殺菌劑,是一種廣譜的保護性殺菌劑。其對大鼠的急性經口毒性LD50gt;5"000"mg/kg,鳥類急性毒性LD50gt;2"000"mg/kg[6]。代森錳鋅主要通過抑制菌體內丙酮酸氧化實現對果蔬炭疽病、早疫病等多種病害的高效防治,同時,其與纈菌胺等內吸性殺菌劑混配,延緩了靶標抗性的產生。代森錳鋅主要代謝物乙撐硫脲(ethylene"thiourea,ETU)的毒性遠高于母體,具有致癌、致畸、致突變作用[7],其膳食風險不容忽視。農藥殘留聯席會議(WHO/FAO"Joint"Meeting"on"Pesticide"Residues,"JMPR)將代森錳鋅的膳食攝入風險評估的殘留物定義為母體及其代謝物之和[8]。因此,闡明纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物在作物中的行為歸趨,并基于殘留數據評估暴露人群的膳食風險,對于其科學合理使用與健康風險規避十分重要。
目前國內外對纈菌胺的報道較少,已有研究采用超高效液相色譜串聯質譜法(UPLCMS/MS)建立了其在葡萄、番茄、生菜、茄子、馬鈴薯和土壤中的分析方法,定量限(limit"of"quantitation,"LOQ)為0.5"μg/kg[9]。關于果蔬中代森錳鋅及其代謝物ETU的分析方法主要有氣相色譜法[1011]、氣相色譜質譜法[1213]等,檢測其轉化的CS2總量,方法較為繁瑣且測定結果的穩定性和重復性較差。近年來,有研究將代森錳鋅甲基化,然后與硫酸二甲酯反應得到其衍生物亞乙基1,2雙二硫代氨基甲酸甲酯(EBDCdimethyl),通過UPLCMS/MS建立了其在蘋果中含量的分析方法,LOQ為0.83"μg/kg[7]。同樣,該方法也可滿足葡萄中代森錳鋅殘留定量分析的要求,LOQ為0.01"mg/L[14]。研究指出,代森錳鋅在不同作物中的半衰期存在差異,在葡萄中降解較快,半衰期僅為2.42~2.45"d,而在黃瓜(3.63~4.77"d)和香蕉皮(3.3~3.4"d)中的半衰期較長,并且在種植黃瓜的土壤(4.19~7.33"d)和種植香蕉的土壤(4.19~7.33"d)中的半衰期顯著長于在黃瓜和香蕉中,而代森錳鋅在蕉肉中,ETU在香蕉及其種植土壤中均未檢出[15]。有關纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物ETU聯合分析的研究未見報道。因此,建立纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物的快速、高效的分析方法,闡明其在黃瓜和葡萄中的儲藏穩定性、殘留發生、消解動態和最終殘留水平,揭示其對我國居民的膳食風險暴露特征,對于其科學合理應用和限量標準制定意義重大。
本研究利用UPLCMS/MS建立纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物ETU在葡萄、黃瓜中的痕量分析方法,為其在實際應用過程中準確定性定量分析提供技術支撐;基于此分析方法探究葡萄和黃瓜基質中纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物ETU的儲藏穩定性差異,對比分析其差異因子;基于我國葡萄和黃瓜主產區與典型品種,闡明纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物ETU在葡萄和黃瓜生長周期內的沉積、降解和代謝規律;明確良好農業規范應用條件下的最終殘留水平,并結合進出口貿易對比分析國內外殘留限量標準差異;結合我國膳食消費結構與毒理學數據,系統評估纈菌胺和代森錳鋅對我國不同人群的膳食暴露風險,旨在為我國纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物ETU在果蔬上安全合理使用提供科學參考。
1"材料與方法
1.1"材料、試劑與標準溶液
纈菌胺標準品(純度98.71%)、代森錳鋅標準品(純度73.7%)、乙撐硫脲(ETU,純度99.6%)由德國"Dr.Ehrenstorfer"Gmbh"提供;66%纈菌胺·代森錳鋅水分散粒劑購自蘇州富美實植物保護劑有限公司,登記證號PD20190040;L半胱氨酸鹽酸鹽購于北京拜爾迪生物技術有限公司;乙二胺四乙酸二鈉鹽、硫酸二甲酯購于國藥集團化學試劑有限公司;分析純氯化鈉(NaCl)、無水硫酸鎂(MgSO4)購于北京益利精細化學品有限公司;色譜純乙腈(MeCN)購于默克有限公司;分散固相萃取劑乙二胺N丙基硅烷化硅膠(PSA,"40~60"μm)購自天津博納艾杰爾科技有限公司。
使用乙腈配制1"002.893"6"mg/L纈菌胺和1"019.904"mg/L"ETU標準儲存溶液,并分別稀釋配制10、3、1、0.3、0.1、0.03、0.01"mg/L的纈菌胺、ETU混合標準工作溶液;超純水配制100.232"mg/L代森錳鋅標準儲存溶液,并稀釋配制10、3、1、0.3、0.1、0.03、0.01"mg/L的標準工作溶液。同時,用空白基質提取液對纈菌胺、ETU和代森錳鋅標準儲存溶液進行梯度稀釋,配成3、1、0.3、0.1、0.03、0.01"mg/L的基質匹配標準溶液。
1.2"田間試驗
葡萄選取我國8個主產區試驗點,黃瓜選取12個主產區試驗點(表1),按照良好農業規范(GAP)采用莖葉噴霧方式施用66%纈菌胺·代森錳鋅水分散粒劑。葡萄每小區面積不少于8個藤,黃瓜每小區面積不少于50"m2,小區間設保護帶,另設對照小區,噴施等量清水。葡萄和黃瓜處理小區的有效施藥劑量分別為1"122"g/hm2和1"683"g/hm2,均在果實生長至成熟個體一半大小時開始第1次用藥,施藥3次,間隔7"d。
最終殘留試驗分別在最后1次施藥后7、14、21"d采集葡萄樣品,最后1次施藥后3、5"d采集黃瓜樣品,并相應采集對照樣品。消解動態試驗與最終殘留試驗的試驗小區設置、施藥劑量、間隔、次數相同,分別在最后1次施藥后0"(2"h)、3、7、14、21、28"d采集葡萄樣品,0"(2"h)、1、2、3、5、7"d采集黃瓜樣品,并相應采集對照樣品。
葡萄樣品從不少于8個藤的上、下、左、右不同部位至少采集12串(至少1nbsp;kg)生長正常、無病害的葡萄果實,裝入封口樣品袋中,每個樣品制備2份,每份不少于300"g;黃瓜樣品從不少于12株黃瓜植株上采集不少于12個(至少2"kg)生長正常、無病害的黃瓜果實,將黃瓜田間樣本用不銹鋼刀切成1"cm大小的碎塊,在不銹鋼盆中充分混勻,用四分法縮分樣品,分取2份樣品,裝入封口樣品袋中,每份不少于250"g。貼好標簽,于-20℃低溫冰柜中貯存。
1.3"儲藏穩定性
按照我國植物源性農產品中農藥殘留儲藏穩定性試驗準則(NY/T"3094)要求進行葡萄、黃瓜的儲藏穩定性樣本的制備[16]。田間空白樣品經縮分、均質后稱取(10±0.05)"g于50"mL"PTFE離心管中,每種基質重復14個樣本,分別添加纈菌胺、代森錳鋅、ETU標準工作液,添加濃度為0.1"mg/kg,渦旋混勻后置于-20℃冰箱中避光儲藏,葡萄于0、32、95、179、373、569、758"d,黃瓜于0、30、90、150、360、540、720"d,分別取出2個樣本,添加平行質控樣品和空白樣品后待測。
1.4"提取與凈化
葡萄和黃瓜樣品均用碎冰機(WFA168,永康市天祺盛世工貿有限公司)在冷凍狀態下粉碎,用電子天平(Scout"Pro"SPS202FZH,奧豪斯公司)準確稱取"(10±0.05)"g樣品,置于50"mL"PTFE離心管中,加入L半胱氨酸鹽0.2"g和5"mL蒸餾水后用多管渦旋混合儀(MTV100,杭州奧盛儀器有限公司)"漩渦30"s;加入1"g乙二胺四乙酸二鈉鹽和10"mL濃度為0.15"mg/kg的提取液(1"L"乙腈加14.64"mL硫酸二甲酯),高通量組織研磨儀(CK2000,北京托摩根生物科技有限公司)提取5"min,再振蕩5"min;放置30"min后,先加入1"g"NaCl,再加4"g"MgSO4,劇烈振蕩1"min后在低速離心機(FC5706,奧豪斯公司)"4"430"g相對離心力下離心5"min,取上清液1.5"mL至50"mg"PSA、150"mg無水MgSO4的2"mL凈化管中,渦旋1"min;在高速離心機(PICO"17,賽默飛世爾科技公司)"900"g相對離心力下離心5"min。上清液過0.22"μm有機系濾膜于進樣瓶中,UPLCMS/MS檢測。
1.5"UPLCMS/MS參數
采用Waters液相色譜質譜聯用儀,串聯Xevo"TQD型三重四極桿質譜儀(沃特世科技有限公司);UPLC"BEH"C18色譜柱(2.1"mm×50"mm,1.7"μm),柱溫、流速和進樣量分別為40℃,0.45"mL/min"和"3"μL,流動相為乙腈-0.05%甲酸水溶液(V∶V),梯度洗脫:0→1.0"min,保持10%乙腈;1.0→1.5"min,10%乙腈上升至98%乙腈;1.5→2.9"min,保持98%乙腈;2.9→3.0"min,98%乙腈下降至10%乙腈;3.0→4.5"min,保持10%乙腈。電噴霧正離子源模式(electrospray"ionization,"ESI+),離子源溫度"150℃,毛細管電壓"3.0"kV,脫溶劑氣流量1"000"L/h,脫溶劑溫度"500℃,錐孔氣流量"50"L/h,采用多重反應監測(multiple"reaction"monitoring,"MRM)模式,錐孔電壓"50"V,駐留時間均為"0.052"s。纈菌胺的定量離子質荷比(m/z)為399.4/116.1,碰撞能量為"37"V,定性離子m/z為399.4/144.1,碰撞能量為"20"V;EBDCdimethyl的定量離子m/z為"241/117,碰撞能量為"10"V,定性離子m/z為"241/193,碰撞能量為10"V;ETU的定量離子m/z為103/44,碰撞能量為"30"V,定性離子m/z為"103/86,碰撞能量為"30"V。上述條件下,纈菌胺、EBDCdimethyl、ETU的保留時間分別為2.37、2.30、0.31"min。采用"Masslynx"NT"v.4.1SCN"940進行數據分析。
1.6"數理模型與統計
基質效應往往會影響目標化合物的定量分析結果,本研究通過公式(1)評價纈菌胺、代森錳鋅、ETU在不同基質中的基質效應:
ME=(K1/K2-1)×100%(1)
式中ME表示基質效應,K1表示基質標準曲線斜率,K2表示溶劑標準曲線斜率;當ME≥10%時,表明存在明顯的基質增強效應;當ME≤"-10%時,表明存在明顯的基質抑制效應;當-10%lt;MElt;10%時,表明基質效應不顯著。
纈菌胺、代森錳鋅、ETU在葡萄和黃瓜中的降解率通過公式(2)計算獲得:
D=(C0-Ct)/C0×100%
(2)
式中D為降解率,Ct為樣品檢測濃度,C0為樣品初始濃度。當D≤30%,表明儲藏期間目標農藥穩定;當Dgt;30%,說明儲藏期間目標農藥不穩定。
JMPR規定代森錳鋅用于膳食攝入風險評估的殘留物定義為代森錳鋅及其代謝物之和,以代森錳鋅表示。纈菌胺、代森錳鋅在葡萄和黃瓜中的消解動態方程:
CT=C0e-KT
(3)
式中CT為時間T(d或h)時纈菌胺、代森錳鋅的殘留量,K為消解系數,T為施藥后時間(d或h)。由公式(4)計算得出消解半衰期:
T1/2=ln2/K
(4)
通過公式(5)計算代森錳鋅(代森錳鋅及其代謝物ETU之和,以代森錳鋅計)在葡萄和黃瓜上的殘留量:
X=R1+R2×7.5
(5)
式中X為代森錳鋅及其代謝物ETU之和,R1和R2分別代表代森錳鋅的殘留量和ETU的殘留量,ETU的殘留量以毒性對等的原則按照摩爾質量比值(7.5)折算成母體含量,根據國際通用膳食暴露風險評估模型[17],計算出國家估計短期攝入量(national"estimated"short"term"intake,"NESTI),以此評估葡萄和黃瓜作物中靶標農藥的急性膳食暴露風險:
模型"2a:單個未加工食品可食用的部分重量小于個體每餐對該食品的大份額消費量,"本模型用于評估葡萄中代森錳鋅對兒童和一般人群的膳食風險:
NESTI=[U×HR×v+(LP-U)×HR]/bw
(6)
模型"2b:單個未加工食品可食用部分重量大于個體每餐對該食品的大份額消費量,本模型用于評估黃瓜中代森錳鋅對兒童人群和一般人群的膳食風險:
NESTI=LP×HR×v/bw
(7)
上述2種模型計算出的國家估計短期攝入量均采用公式(8)計算其急性膳食風險:
%ARfD=NESTI/ARfD×100%
(8)
式中,NESTI為國家估計短期攝入量(mg/kg,"bw);U"為單個食品可食部分質量(g);LP"(large"portion)為可涵蓋"97.5%的食用者的每天消耗食品的量(g/d);HR"(highest"residue)為初級農產品可食部分或加工農產品的最高殘留量(mg/kg);bw為個體體重(kg);v為差異因子,涵蓋97.5%的個體食品的殘留量與平均殘留量的比值;ARfD"為急性參考劑量(mg/kg"bw);采用歐洲食品安全局(European"Food"Safety"Authority,EFSA)中代森錳鋅的ARfD值,為0.6"mg/kg"bw;%ARfD為國家估計短期攝入量占急性參考劑量的百分比。當%ARfD≤100%時,表示急性膳食風險可以接受;當%ARfDgt;100%時,表示急性膳食風險不可接受。根據纈菌胺的毒理學特征,不需要設置ARfD[18]。根據我國居民某種食品的膳食消費量及試驗殘留中值(supervised"trialsnbsp;median"residues,"STMR)計算某種農藥的國家估算每日攝入量(national"estimated"daily"intake,"NEDI)。通過國家估算每日攝入最大量和每日允許攝入量(acceptable"daily"intake,"ADI)計算慢性膳食攝入風險"(%ADI)來進行該藥的慢性膳食風險評估:
NEDI=(STMR×Fi)/bw(9)
%ADI=NEDI/ADI×100%
(10)
式中NEDI為國家估算每日攝入量(mg/kg),STMR為殘留中值(mg/kg),Fi為膳食量(kg),bw為體重(kg),纈菌胺的ADI為0.07"mg/kg"bw(歐盟)[18],代森錳鋅的ADI為0.03"mg/kg"bw[8]。當纈菌胺、代森錳鋅的%ADI≤100%時,表示不存在不可接受的膳食風險,反之則表示風險不可接受[1920]。
通過IBM"SPSS"Statistics"v"22采用單因素方差分析各群組間差異顯著性,P>0.05表明無顯著性差異,Plt;0.05為存在顯著性差異。
2"結果與分析
2.1"UPLCMS/MS方法確證
通過"UPLCMS/MS"對葡萄、黃瓜空白樣品進行分析,檢測纈菌胺、代森錳鋅衍生物EBDCdimethyl、ETU的方法特異性良好,纈菌胺、EBDCdimethyl、ETU的保留時間分別為2.37、"2.30、0.31"min。在"0.010"0~3.000"0"mg/L"質量濃度范圍內,葡萄和黃瓜樣品中上述化合物的添加濃度(X,mg/L)與峰面積(Y)均呈良好線性關系,決定系數(R2)分別為0.990"1~0.999"9和0.994"4~0.999"4。通過3水平5重復的添加回收試驗評估該方法的準確度和精密度,結果顯示,在葡萄、黃瓜中纈菌胺和ETU的添加水平為0.010、0.30、1.0"mg/kg,代森錳鋅的添加水平為0.01、0.30、5.0"mg/kg條件下,纈菌胺、代森錳鋅、ETU在葡萄和黃瓜產品中的平均回收率分別為84%~103%、86%~106%、83%~104%,相對標準偏差分別為1.1%~5.7%、0.8%~11.4%、4.4%~11.5%,滿足農藥殘留分析的質量控制和驗證標準[21]。檢出限(limit"of"detection,"LOD)按照"3"倍信噪比(S/N=3)"評估,結果表明,纈菌胺、代森錳鋅、ETU的LOD分別為"2.0×10-1~5.0×10-1、5.8×10-2~1.7×10-1、3.6×10-3~8.0×10-2"μg/kg;LOQ"(0.01"mg/kg)能滿足纈菌胺、EBDCdimethyl、ETU定量分析方法中的最低添加水平。試驗周期內每周評估標準工作液和基質匹配液中纈菌胺、代森錳鋅和ETU的穩定性,無統計學差異(P>0.05)。研究發現,纈菌胺、代森錳鋅、ETU在葡萄中ME分別為-10%、-23%、-27%,均存在明顯的基質抑制效應;纈菌胺和ETU在黃瓜中ME分別為216%、104%,均存在顯著的基質增強效應,代森錳鋅在黃瓜中ME為-31%,存在明顯的基質抑制效應。
2.2"儲藏穩定性差異
表2可見,在758"d儲藏周期內,纈菌胺、代森錳鋅、ETU在葡萄中的平均降解率分別為0.0%~4.5%、-5.0%~2.0%、-4.5%~13.6%;在720"d儲藏周期內,纈菌胺、代森錳鋅、ETU在黃瓜中的平均降解率分別為-5.0%~0.0%、-1.6%~8.9%、-14.9%~3.9%,均lt;30%,表明纈菌胺、代森錳鋅、ETU能夠在上述葡萄和黃瓜基質中穩定冷凍儲藏758"d和720"d。
2.3"殘留沉積與消解
纈菌胺在葡萄上的原始沉積量為0.041~0.626"mg/kg,#1試驗點21"d后降解率為78%,#7、#11、#17"試驗點28"d后降解率為44%~97%;代森錳鋅在葡萄上的原始沉積量為0.118~1.343"mg/kg,#1試驗點21"d后降解率為83%,#7、#11、#17試驗點28"d后降解率為65%~89%。纈菌胺在黃瓜上的原始沉積量為0.029~0.047"mg/kg,7"d后降解率為79%~94%;代森錳鋅在黃瓜上的原始沉積量為0.021~0.033"mg/kg,7"d后降解率為75%~96%。
纈菌胺、代森錳鋅在葡萄和黃瓜中的消解動態均符合一級動力學方程(表3),纈菌胺在葡萄上的半衰期T1/2為6.5~30.1"d;代森錳鋅在葡萄上的半衰期T1/2為8.6~12.8"d。纈菌胺在黃瓜上的半衰期T1/2為1.7~2.4"d;代森錳鋅在黃瓜上的半衰期T1/2分別為1.4~2.7"d。
2.4"農產品中農藥殘留水平
纈菌胺在葡萄中的STMR為0.042"mg/kg,HR為0.30"mg/kg,在黃瓜中的STMR為0.01"mg/kg,HR為0.097"mg/kg;代森錳鋅(代森錳鋅及其代謝物之和,以代森錳鋅計,下同)在葡萄中的STMR為0.13"mg/kg,HR為0.69"mg/kg,在黃瓜中的STMR為0.02"mg/kg,HR為0.16"mg/kg"(表4)。
2.5"膳食暴露風險評估
2.5.1"急性風險分析
通過風險評估模型(6)~(8)分別評估葡萄、黃瓜中代森錳鋅對兒童群體和一般人群的急性暴露膳食風險。分析可得,葡萄中代森錳鋅的兒童群體和一般人群%ARfD分別為3.68%和"2.53%。黃瓜中代森錳鋅的兒童群體和一般人群%ARfD分別為0.70%和0.48%。結果顯示,葡萄、黃瓜中代森錳鋅對兒童群體和一般人群的急性暴露膳食風險均低于100%,說明葡萄、黃瓜中代森錳鋅對我國居民的急性膳食風險可以接受。
2.5.2"慢性風險分析
本研究采用1.6中膳食風險評估模型,結合我國居民的膳食結構與人群特征[22],系統評估了葡萄和黃瓜中纈菌胺、代森錳鋅對我國不同地區、性別和年齡段人群的膳食暴露風險。規定代森錳鋅用于膳食風險評估的定義為代森錳鋅及其代謝物之和,以代森錳鋅表示。在2~70歲的10個年齡段中,葡萄和黃瓜中纈菌胺、代森錳鋅的膳食暴露風險分別為0.062%~0.327%和0.326%~2.154%,葡萄中纈菌胺和代森錳鋅對城鎮居民的膳食暴露風險(0.042%~0.245%,"0.303%~1.769%)均顯著高于鄉村居民(0.015%~0.221%,"0.110%~1.594%)"(Plt;0.01),黃瓜中纈菌胺和代森錳鋅對鄉村居民的膳食暴露風險(0.046%~0.102%,0.216%~0.475%)均顯著高于城鎮居民(0.029%~0.082%,0.134%~0.385%)"(Plt;0.01)(圖1)。
纈菌胺和代森錳鋅的膳食暴露風險最大值均出現在2~6歲兒童,且隨著我國居民年齡的增長呈下降趨勢。另外,結合我國居民性別差異分析指出,纈菌胺和代森錳鋅對我國男性和女性膳食暴露風險無明顯差異(Pgt;0.05)。根據纈菌胺和代森錳鋅在葡萄和黃瓜中的STMR,結合我國代森錳鋅的其他登記作物小麥、大豆、花生、花椰菜、番茄、辣椒、甜椒、黃瓜、豇豆、蘆筍、馬鈴薯、柑橘、蘋果、梨、棗、櫻桃、葡萄、楊梅、荔枝、芒果、香蕉、西瓜、人參中的限量標準[23],進一步評估纈菌胺和代森錳鋅對我國居民的慢性膳食風險。由圖1見,代森錳鋅和纈菌胺的聯合慢性膳食風險為201.3%~831.7%,遠大于100%,這一風險是不可接受的,且整體上隨著年齡的增長而降低,2~6歲兒童群體的暴露風險最大(%ADI,583.3%~831.7%)。具體而言,纈菌胺的慢性膳食總風險為0.072%~0.357%,小于100%,表明纈菌胺不會對我國膳食消費者造成不可接受的暴露風險,但男性居民顯著高于女性居民,%ADI分別為0.076%~0.340%和0.072%~0.357%,(Plt;0.05),纈菌胺對鄉村居民(0.072%~0.357%)和城鎮居民(0.083%~0.340%)的膳食暴露風險無明顯差異(P>0.05);代森錳鋅的慢性膳食總風險為201%~831%,遠大于100%,且在代森錳鋅和纈菌胺的聯合慢性膳食風險中占比99.9%。
3"結論與討論
本研究通過UPLCMS/MS建立葡萄、黃瓜基質中纈菌胺、代森錳鋅及其代謝物ETU的痕量分析方法,定量限達到0.01"mg/kg。研究發現,不同作物中纈菌胺、代森錳鋅、ETU的基質效應存在顯著差異,同種作物中纈菌胺、代森錳鋅、ETU這3種化合物之間也存在較為明顯的差異,這可能與農藥自身的理化性質和基質本身內源性化合物密切相關[24]。因此,"本研究采取外標法定性定量分析,"以消除基質效應對各樣品中農藥的影響,"進而獲得真實的檢測結果。
纈菌胺、代森錳鋅、ETU在葡萄和黃瓜基質中至少可穩定儲藏720"d,確保了研究周期內田間樣本的準確定量。研究發現,農藥的降解速率與儲藏溫度呈正相關[25],低溫冷凍儲藏能減緩農藥的降解速率。并且同一種基質中不同農藥的降解率存在明顯差異,這可能與農藥的理化性質密切相關[26]。在葡萄和黃瓜基質中,纈菌胺在儲藏穩定性研究周期內的降解率(-5.0%~4.5%)均低于代森錳鋅(-5.0%~8.9%),這是因為纈菌胺的飽和蒸汽壓(9.6×10-5"mPa)遠低于代森錳鋅(0.013"mPa),不易揮發[27]。另外,同種農藥在不同基質的降解率也存在明顯差異,造成這一差異的因素可能是基質含水量[28]和基質pH[29]。纈菌胺、代森錳鋅、ETU在具有較高含水量(97%)和較高pH(8.2)的黃瓜基質中的降解率明顯大于在葡萄基質(含水量85%;pH"4.5)中,表明纈菌胺、代森錳鋅、ETU的儲藏穩定性與不同基質的含水量以及"pH"呈顯著正相關。
從殘留消解試驗結果可以看出,纈菌胺、代森錳鋅在葡萄上的原始沉積量(0.041~1.343"mg/kg)和黃瓜(0.021~0.047"mg/kg)存在明顯差異,可能與施藥劑量、作物的形態以及施藥地的氣候等因素相關[30]。另外,同一化合物在不同試驗地的降解動態存在顯著差異,作物品種[30]、栽培模式[31]和氣候因子[3233]可能是造成差異的主要原因。#1試驗點代森錳鋅在葡萄上的半衰期較短,這與作物品種有很大聯系,#1試驗點的葡萄品種為‘無核白玉清’,果粒較小,藥液不易附著。其次,#2試驗點纈菌胺和代森錳鋅在黃瓜上的半衰期均最長,可能與#2試驗點的栽培模式為溫室且降雨量較少有關。這與代森錳鋅、乙撐硫脲在大棚、露地黃瓜上的殘留動態對比研究中的結論一致[31]。纈菌胺在葡萄和黃瓜中最終殘留水平為lt;0.01~0.30"mg/kg;代森錳鋅(代森錳鋅及其代謝物之和,以代森錳鋅計)在2種果蔬中最終殘留水平為lt;0.02~0.69"mg/kg。同種作物中,代森錳鋅的殘留量明顯高于纈菌胺的殘留量,這與農藥本身的理化性質有關[34]。其次,較高殘留量的出現與試驗點氣候類型和平均溫度有一定的聯系。葡萄中纈菌胺和代森錳鋅的HR分別為0.30、0.69"mg/kg,均出現在#17試驗點;黃瓜中纈菌胺和代森錳鋅的HR分別為0.097、0.16"mg/kg,分別出現在#12和#20試驗點。分析發現,可能是因為這3個試驗點均屬于熱帶或亞熱帶季風氣候,氣溫較高,這3個試驗點的平均氣溫為17.8~23.5℃,其余試驗點的平均氣溫為4.7~20.1℃,而作物在氣溫較高的氣候條件下,施用農藥后,更容易被作物吸入,從而出現了較高的殘留量。此外,采收間隔期對殘留量的大小也存在一定影響,采收間隔期越大,殘留量越低,這一規律與何宗桃等[35]研究精甲霜靈在黃瓜和土壤中的最終殘留量結果相一致。
代森錳鋅對我國居民的急性膳食風險可以接受(%ARfD:0.48%~3.68%),兒童的急性膳食風險高于一般人群,這與兒童單位體重下攝入量更高密切相關[22]。目前我國制定了葡萄和黃瓜中代森錳鋅的最大殘留限量(MRLs),均為5"mg/kg,國際食品法典委員會(CAC)分別制定了代森錳鋅在葡萄、黃瓜中MRLs,為5"mg/kg和2"mg/kg。本研究結果顯示,代森錳鋅在葡萄和黃瓜中的HR均低于我國和CAC的限量標準。歐盟分別制定了纈菌胺在葡萄、黃瓜中MRLs,為0.2"mg/kg和0.01"mg/kg,美國推薦纈菌胺在葡萄上的MRLs為5"mg/kg。我國和CAC尚未制定葡萄和黃瓜中纈菌胺的最大殘留限量。研究表明,纈菌胺在葡萄和黃瓜中的HR均高于歐盟限量標準。建議關注我國葡萄和黃瓜中纈菌胺的殘留濃度導致的高潛在暴露風險,加快制定相關限量標準。纈菌胺對我國居民的慢性膳食總風險可以接受(%ADI:0.072%~0.357%),其中葡萄和黃瓜中纈菌胺的%ADI占比為91.6%,而代森錳鋅存在不可接受的慢性膳食風險(%ADI:201%~831%),其中葡萄和黃瓜中代森錳鋅的%ADI占比為0.3%。纈菌胺和代森錳鋅的膳食暴露風險均隨著我國居民年齡的增長呈下降趨勢,這主要是居民單位體重下的膳食消費量導致的[36],其中最大值均出現在2~6歲兒童,這由于兒童單位體重的膳食消費量高于其他年齡組(2.83~7.12"g/kg),這與乙撐硫脲對我國居民的膳食風險結論一致[37]。代森錳鋅和纈菌胺的聯合慢性膳食風險為201.3%~831.7%,遠大于100%,這一風險是不可接受的。纈菌胺與代森錳鋅的慢性膳食風險存在較大差異的主要原因是因為纈菌胺在我國登記的農作物僅有3個(馬鈴薯、黃瓜、葡萄),且我國還沒有制定相關限定標準,而代森錳鋅在我國登記的農作物有23個,這就導致代森錳鋅更容易產生較大的膳食風險。所以應警惕纈菌胺和代森錳鋅混用時對我國膳食消費者的聯合暴露風險,尤其對兒童群體。應持續關注其生物累積導致的高潛在暴露風險,建議加快纈菌胺在葡萄、黃瓜、馬鈴薯上限量標準的制定,為田間安全應用、健康風險規避和膳食結構優化提供了理論依據。
參考文獻
[1]"Food"and"Agriculture"Organization"of"the"United"Nations."FAO"statistical"databases"(FAOSTAT)"[EB/OL]."(20220226)"[20230119]."https:∥www.fao.org/faostat/en/#data/domains_table.
[2]"普繼雄,"馬桂梅,"溫吉華,"等."5種殺菌劑對葡萄霜霉病的田間防治效果[J]."中國植保導刊,"2021,"41(12):"6567.
[3]"陳永明,"谷莉莉,"林雙喜,"等."黃瓜霜霉病的研究進展及登記防治農藥的分析[J]."農學學報,"2018,"8(8):"915.
[4]"農業農村部農藥檢定所."中國農藥信息網[EB/OL]."[20230119]."http:∥www.chinapesticide.org.cn.
[5]"楊坡,"吳杰,"路粉,"等."致病疫霉對纈菌胺敏感基線的建立及抗性風險評估[J]."農藥學學報,"2022,"24(3):"474482.
[6]"LEWIS"K"A,"TZILIVAKIS"J,"WARNER"D,"et"al."An"international"database"for"pesticide"risk"assessments"and"management"[J]."Human"and"Ecological"Risk"Assessment,"2016,"22(4):"10501064.
[7]"陳武瑛,"董豐收,"劉新剛,"等."分散固相萃取超高效液相色譜串聯質譜法快速測定蘋果中代森錳鋅殘留[J]."分析化學,"2010,"38(4):"508512.
[8]"JMPR."Joint"FAO/WHO"consultation"on"food"consumption"and"risk"assessment"of"chemicals"[R]∥Report"of"the"jointnbsp;meeting"of"the"FAO"panel"of"experts"on"pesticide"residues"in"food"and"the"environment"and"the"WHO"core"assessment"group"on"pesticide"residues,"2014.
[9]"LI"Runan,"CHEN"Zenglong,"TAO"Yan,"et"al."Determination"of"valifenalate"in"grape,"vegetables,"and"soil"using"ultrahigh"performance"liquid"chromatography"tandem"mass"spectrometry"and"exploration"of"its"degradation"behavior"in"grape"field"[J]."Food"Analytical"Methods,"2019,"12:"742751.
[10]聶春林,"付洪濤,"歐曉明,"等."使用自動頂空進樣器測定梨中代森錳鋅殘留量的電子捕獲氣相色譜法[J]."精細化工中間體,"2010,"40(6):"6366.
[11]王寒,"龔道新,"陳恒輝,"等."氣相色譜法測定黃瓜和土壤中代森錳鋅的殘留及其消解動態分析[J]."環境監測管理與技術,"2018,"30(3):"5659.
[12]王亞恩,"王建華,"劉潤珠,"等."氣相色譜質譜測定蔬菜與水果中代森錳鋅殘留量[J]."安徽農業科學,"2012,"40(31):"1525215255.
[13]邵輝,"程禹,"李輝,等."基于GC/MS測定法的不同種植條件下代森錳鋅在菜豆上的殘留及消解動態[J]."植物保護,"2020,"46(5):"6063.
[14]高敏,"屈冠群,"張晶晶."QuEChERS超高效液相色譜質譜法測定葡萄中代森錳鋅動態殘留研究[J]."寧夏農林科技,"2021,"62(3):"6265.
[15]盧植新,"黃輝曄,"林明珍,"等."代森錳鋅及其代謝物在香蕉和土壤中的消解動態及殘留安全性評價[J]."農業環境科學學報,"2008(3):"11941198.
[16]中華人民共和國農業部."植物源性農產品中農藥殘留儲藏穩定性試驗準則:"NY/T"30942017"[S]."北京:"中國農業出版社,2017.
[17]KANG"Shanshan,"LI"Li,"REN"Xin,"et"al."Occurrence"and"fate"characteristics"of"isoproturon"from"garlic"cultivation"to"household"processing:"Implication"for"human"exposure"[J/OL]."Journal"of"Hazardous"Materials,"2023,"448:"130936."DOI:"10.1016/j.jhazmat.2023.130936.
[18]AUTHORITY"E"F"S."Conclusion"on"the"peer"review"of"the"pesticide"risk"assessment"of"the"active"substance"valifenalate"[J/OL]."EFSA"Journal,"2013,"11(6):"3253."DOI:"10.2903/j.efsa.2013.3253.
[19]段文佳,"周德慶,"張瑞玲."基于蒙特卡羅的水產品中甲醛定量風險評估[J]."中國農學通報,"2011,"27(23):"6569.
[20]白新明."蔬菜農藥殘留對人體健康急性風險概率評估研究[J]."食品科學,"2014,"35(5):"208212.
[21]EURL."Analytical"quality"control"and"method"validation"procedures"for"pesticide"residues"analysis"in"food"and"feed"[EB/OL]."(20200101)"[20230119]."https:∥www.eurlpesticides.eu/docs/public/tmplt_article.asp?CntID=727.
[22]DUAN"Yun,"GUAN"Ni,"LI"Pingping,"et"al."Monitoring"and"dietary"exposure"assessment"of"pesticide"residues"in"cowpea"(Vigna"unguiculata"L."Walp)"in"Hainan,"China"[J]."Food"Control,"2016,"59:"250255.
[23]國家衛生健康委員會,"農業農村部,"國家市場監督管理總局."食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量:"GB"27632021[S]."北京:"中國標準出版社,"2021.
[24]周非凡."蔬菜水果農藥殘留中基質效應的分析[J]."食品安全導刊,"2021(12):"114115.
[25]HESHMATI"A,"HAMIDI"M,"AMIR"N"A."Effect"of"storage,"washing,"and"cooking"on"the"stability"of"five"pesticides"in"edible"fungi"of"Agaricus"bisporus:"A"degradation"kinetic"study"[J]."Food"Science,"Nutrition,"2019,"7(12):"39934000.
[26]BIAN"Yanli,"LIU"Fengmao,"CHEN"Fei,"et"al."Storage"stability"of"three"organophosphorus"pesticides"on"cucumber"samples"for"analysis"[J]."Food"Chemistry,"2018,"250:"230235.
[27]陳增龍,"劉子琪,"廖先駿,"等."乙螨唑在9種水果蔬菜樣品基質中的殘留儲藏穩定性[J]."農藥學學報,"2021,"23(3):"561568.
[28]BIAN"Yanli,"WANG"Juan,"LIU"Fengmao,"et"al."Residue"behavior"and"removal"of"iprodione"in"garlic,"green"garlic"and"garlic"shoot"[J]."Journal"of"the"Science"of"Food"and"Agriculture,2020,"100(13):"47054713.
[29]董見南."10"種有機磷殺蟲劑和"8"種殺菌劑殘留在代表性水果蔬菜中的儲存穩定性[D]."北京:"中國農業大學,"2014.
[30]王全勝,"付巖,"張亮,"等."基于QuEChERS超高效液相色譜串聯質譜法檢測依維菌素在楊梅上的殘留[J]."農藥學學報,"2018,"20(5):"684688.
[31]范志先,"葉志強,"許允成,"等."代森錳鋅、乙撐硫脲在大棚、露地黃瓜上的殘留動態對比研究[J]."吉林農業大學學報,"2001(1):"6971.
[32]李清華,"張奇珍,"余曼麗,"等."噻蟲胺在黃瓜葉片中累積量與對溫室白粉虱防治效果的相關性及殘留消解動態[J]."農藥學學報,"2021,"23(5):"938946.
[33]徐小軍,"付巖,"王全勝,"等."喹啉銅在枇杷上的消解、儲藏穩定性及風險評估[J]."食品安全質量檢測學報,"2020,"11(12):"38933897.
[34]李若同,"胡繼業."QuEChERS高效液相色譜串聯質譜法檢測吡噻菌胺、肟菌酯及代謝物在番茄中的殘留及長期膳食風險評估[J]."農藥學學報,"2022,"24(3):"572580.
[35]何宗桃,"肖成忠,"鄧義才,"等."氣相色譜串聯質譜法測定精甲霜靈在黃瓜和土壤中的殘留行為[J]."中國農業文摘農業工程,"2020,"32(1):"5156.
[36]CUI"Kai,"WU"Xiaohu,"WEI"Dongmei,"et"al."Health"risks"to"dietary"neonicotinoids"are"low"for"Chinese"residents"based"on"an"analysis"of"13"dailyconsumed"foods"[J/OL]."Environment"International,"2021,"149:"106385."DOI:"10.1016/j.envint.2021.106385.
[37]葉孟亮,"聶繼云,"徐國鋒,"等."蘋果中乙撐硫脲膳食攝入風險的非參數概率評估[J]."農業工程學報,"2016(1):"286297.
(責任編輯:楊明麗)