百菌清在番茄上的自然消解动态及健康风险研究

于安芬,车宗,李瑞琴,白 滨,徐 瑞,宋政平

(1.甘肃省农业科学院 畜草与绿色农业研究所， 兰州 730070；2.甘肃省农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所，兰州 730070；3.农业部农产品质量安全风险评估实验室(兰州)，兰州 730070；4.甘肃省农业科学院 土壤肥料与节水农业研究所，兰州 730070)



百菌清在番茄上的自然消解动态及健康风险研究

(1.甘肃省农业科学院 畜草与绿色农业研究所， 兰州 730070；2.甘肃省农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所，兰州 730070；3.农业部农产品质量安全风险评估实验室(兰州)，兰州 730070；4.甘肃省农业科学院 土壤肥料与节水农业研究所，兰州 730070)

试验设喷施百菌清推荐剂量(2 400 g/hm2，T1)、加倍剂量(4 800 g/hm2,T2)、喷清水(对照)3个处理。探讨蔬菜上百菌清残留量的安全性，开展番茄中百菌清残留的消解规律试验。结果表明，百菌清在番茄上的自然消解速度随施药剂量的增大而减慢。喷药后24 h内消解最快，T1处理和T2处理施药后1 d的消解率分别为60.22%和27.58%，7 d的消解率达91.72%和46.67%，其半衰期分别为4.3 d和18.0 d。按推荐剂量施药1 d后采摘，番茄中百菌清残留量为0.370 mg/kg,符合国家相关标准的规定；从人体健康风险角度分析，如果按规范施药，百菌清在番茄上施用安全，产品食用无健康风险。

百菌清；残留；消解；番茄；健康风险

化学农药残留污染是影响农产品质量安全的主要因素，尤其在设施蔬菜生产上。由于农药使用不规范，随意增加农药施用浓度和次数，缩短喷药周期或刚喷完农药不久，甚至在喷药10 h之内即摘果上市，致使蔬菜产品因农药残留严重超标而导致的中毒事件时有发生[1-2]。目前，由于化学农药用量少、见效快，其他防治措施还无法替代，该方法仍是设施蔬菜病虫害防治的主要措施[3-5]。百菌清(chlorothalonil)是一种广谱、保护性杀菌剂，化学名称为四氯间苯二腈(2,4,5,6-四氯-1,3-苯二甲腈)。因其喷施在作物表面有良好的粘着性、耐雨水冲刷、耐光照、药效期较长等优点，常在蔬菜、水果、谷物、油料、食用菌等多种作物上用于锈病、炭疽病、白粉病、霜霉病等的防治[6-9]。近年来，百菌清在蔬菜产品检测中超标率一直处于较高水平[10]，且随着设施蔬菜栽培面积的不断扩大，其在蔬菜中的残留问题越来越突出。番茄是中国广泛种植的蔬菜，生产中应用百菌清防治早疫病、晚疫病及霜霉病比较普遍。百菌清在作物上残留量的消解规律已有报道[11-12]，但研究百菌清残留量在产品中的安全性及其对人体健康风险的报道较少。本研究以设施番茄为试验对象，开展百菌清的消解规律和健康风险研究，以揭示百菌清在田间的消解动态和及其安全性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试药剂：75%百菌清可湿性粉剂，江阴市利港精细化工厂生产。

试验材料：百菌清标准品(纯度≥99.9%)；丙酮、丁酮、环己烷均为分析纯，经重蒸后使用；弗罗里硅土(60～80目)，用前在600 ℃高温下灼烧5 h 后置干燥器中储存备用，可保持4 d；无水硫酸钠(分析纯)，经450 ℃灼烧后使用；磷酸(分析纯)。

试验仪器：气相色谱仪，北京分析仪器厂；0.53 mm×30 m农残1号毛细管色谱柱；超声清洗器(SK3200H)，昆山市超声仪器有限公司；旋转蒸发仪，上海爱朗仪器有限公司。

1.2 试验方法

试验设在兰州市安宁区刘家堡乡番茄种植塑料大棚，大棚面积336 m2(42 m×8 m)，东西走向，高2.6 m。根据施药剂量设3个处理： 推荐剂量(T1)，喷施百菌清2 400 g/hm2；加倍剂量(T2)，喷施百菌清4 800 g/hm2；对照(CK)，喷清水。重复3次，小区面积20 m2。施药后，用红、蓝2种不同颜色的吊签对不同处理的膨大且个体一致的番茄进行标记。

1.2.1 样品采集 施药后按一定时间间隔采集番茄样品。采样时间为：喷药后0 d(在施药后药液基本风干的2 h之内，即原始沉积量)、1 d、3 d、5 d、7 d、10 d、20 d和30 d。采用随机多点采样，每个处理每次采番茄半成熟果实样品2～3 kg。在室内切碎充分混合后，取250 g用组织捣碎机打浆。每个样品打2份原浆，保存在-20 ℃的冰箱中，备用。采样期间，不施用同类农药。对大棚内外温、湿度进行记载。

1.2.2 样品前处理 样品前处理参照有关标准和文献进行[13-15]。

萃取：称取25.0 g样品匀浆，置于250 mL锥形瓶中，加60 mL丙酮及φ=50%磷酸2 mL，充分振荡2 min，过滤，用20 mL丙酮洗涤锥形瓶2次，滤液全部移入250 mL分液漏斗中，加入 20 g/L硫酸钠溶液100 mL，摇匀后用环己烷60 mL提取3次，静置分层后，提取液经无水硫酸钠漏斗干燥，浓缩至5 mL待净化。

净化：浓缩后的萃取液过内径为10 mm的硅胶-中性氧化铝层析柱，层析柱底部垫少许脱脂棉，从上至下依次装入2 cm无水硫酸钠，7 g弗罗里硅土(100～200目)，2 cm无水硫酸钠，敲实并成平面。然后用15 mL环己烷预淋层析柱，弃去预淋液。将浓缩的样品提取液倒入柱中，用100 mL环己烷-丁酮混合液[V(环己烷)∶V(丁酮)=20∶1]分4次淋洗，收集全部淋洗液。旋转蒸发仪浓缩定容至5 mL，进行气相色谱分析。

1.2.3 检测条件 柱箱温度250 ℃，检测器温度300 ℃，汽化室温度260 ℃，载气流速40 mL/min, 色谱柱30 m×0.53 mm毛细管色谱柱。

1.2.4 质量控制 应用回收率法进行质量控制，以番茄空白为样品，分别设低、中、高3个浓度的百菌清标样做添加回收率试验，各设6次重复，变异系数在0.004 9%～4.52%，3个水平的平均回收率在94.0%～101.7%，最低检出限0.002 8 mg/kg，本方法的精密度和准确度达到农药残留分析方法的要求。

1.3 人体健康风险评价

人体健康风险评估是指特定接触条件下，预测环境污染物对人体产生有害影响可能性的过程。本研究采用靶标危害系数(THQ)和危害指数(HI)方法进行计算并评估[16-19]。THQ方法是 USEPA于 2000 年提出的一种用于评估人体通过食物摄取污染物风险的方法。对于不同年龄的人群参数不同。计算公式如下：

(1)

(2)

(1)和(2)式中：EDI( estimated daily intake)为摄入番茄引起的百菌清平均日摄入量；RfD为参考暴露剂量，百菌清的RfD值为 0.03 mg/(kg·d)[20]；C为番茄中百菌清残留量(mg/kg)；EF为暴露频率也称接触频率(365 d/a)；ED为暴露区间即平均人寿(70 a)；FIR为每日蔬菜摄入量(kg/d)，成人和儿童的番茄摄入量分别为 0.15 kg/d 和 0.10 kg/d；WAB为平均人体质量(成年人为 60 kg，儿童为 32.7 kg)；TA为污染物平均暴露时间(365×暴露年数，本研究中假定为 70×365=25 550)。

该方法假定污染物吸收剂量等于摄取剂量，以测定的人体摄入污染物剂量与参考剂量的比值作为评价标准，如果THQ值小于 1，则说明暴露人群没有明显的健康风险，反之，则存在健康风险。

1.4 数据处理

消解动态：施药后的农药在农作物中的残留量一般随时间变化以近似负指数函数递减的规律变化，可用一级反应动力学方程公式计算[21]。根据一级动力学关系，利用如下方程计算百菌清在番茄上的消解动态。

即：-dc/dt=kC

(3)

将(3)式积分得：

Ct=C0e-kT

(4)

式中：C0为施药后的原始沉积量(mg/kg)；Ct为时间(d或h)t时的农药残留量(mg/kg)；T为施药后时间(d或h)；k为消解系数。将(4)式取对数得：

lnCt=-kT+lnC0

(5)

当农药消解50%，即CT=1/2C0时，所需时间为消解半衰期，以T1/2表示：

T1/2=ln2/k=0.693/k

(6)

采用SPSS 12.0软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 百菌清在番茄上的消解动态

2.1.1 消解方程及动力学参数 不同剂量百菌清残留消解动力学参数比较见表1，方程的相关系数达极显著。百菌清在番茄上的残留量随喷施剂量的增加而增加，其消解的动力学参数也随之发生变化，消解系数k随喷施剂量的增加而减小，T1处理的消解系数是T2处理的4.17倍；半衰期随喷施剂量的增加而延长，分别为4.3 d和18.0 d，T2处理的半衰期是T1处理的4.19倍。

2.1.2 消解动态 喷施百菌清后，消解速度先快后慢(表2)。在相同时间内，消解率随施药剂量的增大而降低。施药后1 d，T1处理的番茄中百菌清残留量为0.370 mg/kg、消解率达60.22%，施药后7 d消解率已达90%以上；而T2处理的番茄中百菌清消解速度较慢，施药后30 d才消解72.73%。说明按推荐剂量施药，残留消解速度快，施药剂量越大，残留消解速度越慢，残留量越大。

表1 百菌清在番茄上消解的动力学参数

表2 百菌清在番茄上的消解动态

2.1.3 残留量变化 喷施百菌清后，24 h内残留量降解最快(图1)。T1处理施药24 h后采摘，番茄中百菌清残留量为0.370 mg/kg。7 d后残留量很低，仅0.077 mg/kg。但在T2处理中，番茄中百菌清消解速度较慢，施药后30 d残留量仍高于T1处理施药24 h后的残留量。

2.2 百菌清在番茄中的健康风险评价及安全性综合分析

2.2.1 健康风险评价 采用靶标危害系数法对经番茄摄入百菌清对人体健康产生的危害风险进行分析，结果表明(表3)，无论是摄入施用推荐剂量或加倍剂量百菌清的番茄对成人和儿童，其施药后1～7 d的EDI均低于EPA推荐的RfD0.03 mg/(kg·d)。

对比分析摄入施用推荐剂量或加倍剂量百菌清的番茄对成人和儿童造成的健康风险指数(THQ)，发现施用百菌清的番茄对儿童的健康风险高于成年人，儿童的THQ值约为成人的1.21 倍，但THQ值均小于 1，说明番茄施药1 d后食用，暴露人群没有明显的健康风险。

2.2.2 安全性分析 目前，国内现行标准中国标《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》(GB 2763-2014)中百菌清在番茄中残留的限量比欧盟及俄罗斯高，《绿色食品 茄果类蔬菜》(NY/T 655-2012)的限量比欧盟的低(表4)。

图1 百菌清在番茄上的残留动态

百菌清在番茄上的自然消解速度随施药剂量的增大而减慢，产品的食用安全性降低。按推荐剂量在番茄上喷施百菌清，原始沉积量仅为0.93 mg/kg，1 d后百菌清残留量降为0.370 mg/kg，低于百菌清的最高残留限量在NY/T 655-2012中的≤1.0 mg/kg和GB 2763-2014中的≤5.0 mg/kg。但加倍剂量施用百菌清后5 d，番茄中残留量才降低到0.970 mg/kg。说明按推荐剂量施用，百菌清在番茄上的残效期短，施药1 d后番茄中残留量符合国家相关标准规定要求。从人体健康风险角度分析，如果按规范施药，百菌清在番茄上施用安全，产品食用无健康风险。

表3 番茄施用百菌清的膳食暴露和健康风险评估

3 结论与讨论

百菌清在番茄上的自然消解先快后慢，喷药后24 h内消解最快，推荐剂量和加倍剂量分别消解60.22%和27.58%，半衰期分别为4.3 d和18.0 d。按推荐剂量施药，1 d后番茄中残留量符合国家相关标准规定要求，产品食用无明显健康风险。百菌清消解具有随施药剂量增加，残留量增加、消解速度降低、半衰期延长的特征。这与有关学者的研究结论基本一致[11，25-27]。

中国制定农药残留限量国家标准与欧美、日本、澳大利亚等发达国家一样，采用国际上通用的风险评估技术和方法，以考虑最大可能的风险为原则[28]。而与消费者直接关系最大的是食品或食用农产品中的农药残留限量标准。本试验在设施番茄上喷施百菌清，农药残留量、半衰期同施药剂量呈正相关，消解速度同施药剂量呈负相关，说明在生产中随意加大农药用量，不仅增加了番茄中农药残留含量，也延长了药后摘果时间，如果提前采收上市，就会给番茄食用安全带来威胁，而按规范施药，百菌清在设施番茄上的残留量低于GB 2763-2014和的最高残留限量值，儿童和成人在施药1 d后食用无明显健康风险，即百菌清在设施番茄上施用是安全的。

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(责任编辑：史亚歌 Responsible editor:SHI Yage)

Study on Natural Dynamic Degradation of Chlorothalonil in Tomato and Its Health Risks

(1.Institute of Animal Husbandry, Pasture and Green Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China;2.Institute of Agricultural Quality Standards and Testing Technology, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China;3.Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Agro-products (Lanzhou), Ministry of Agriculture, Lanzhou 730070, China;4.Institute of Soil, Fertilizer and Water-saving Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou,730070, China)

To study the safety of pesticide residues in vegetable, the experiments on natural dynamic degradation of chlorothalonil in tomato were carried out . The results showed that the higher treated dosage was, the slower the degrading speed of chlorothalonil residues in tomato. It degraded fastest in the first 24 h after spraying. The chlorothalonil residues in treatments of recommended dosage and doubled recommended dosage degraded by 60.22% and 27.58% in 1 d, then by 91.72% and 46.67% in 7 d, respectively. Therefore in these cases the half lives of decomposition of chlorothalonil residues in tomato would be 4.3 d and 18.0 d, respectively. In treatments of recommended dosage the content of chlorothalonil in tomato was 0.370 mg/kg in 24 h after spraying, complying with the provisions of the relevant national standards.According to application, specifications, applying pesticide chlorothalonil on tomato was safe in human beings health risk,and tomato products consumption has no health risks.

Chlorothalonil; Residues; Degradation; Tomato; Health risk

YU Anfen, female, associate researcher. Research area: agro-products quality & safety risk assessment.E-mail:gsyuanfen@126.com

LI Ruiqin, female, Ph.D,associate research fellow. Research area: agricultural quality standards and safety.E-mail:liruiqin_524@163.com

2015-08-07

2016-01-11

国家农产品质量安全风险评估项目(GJFP2015-2016001)；甘肃省科技厅科学事业费项目(GS022-C31-045)。

于安芬，女，副研究员，主要从事农产品质量安全风险分析研究。E-mail:gsyuanfen@126.com

李瑞琴，女，博士，副研究员，主要从事农业标准与农产品质量安全研究。E-mail:liruiqin_524@163.com

日期：2016-10-20

S641.2；S482.2+6

A

1004-1389(2016)10-1508-07

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161020.1655.026.html

Received 2015-08-07 Returned 2016-01-11

Foundation item The National Agro-products Quality & Safety Risk Assessment Project (No.GJFP2015-2016001); The Operating Sci-tech Project of Gansu Province(No.GS022-C31-045).