联苯菊酯等3种杀虫剂在茶园茶叶、土壤及降雨径流中的残留*

赵之德, 李海涛, 梁 涛

联苯菊酯等3种杀虫剂在茶园茶叶、土壤及降雨径流中的残留*

赵之德1,2, 李海涛1**, 梁 涛1

(1. 中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101; 2. 中国科学院大学 北京 100049)

为探究杀虫剂联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的常用剂量和减施剂量对绿茶品种‘丰绿’(Yutakmitor)的鲜叶和茶园土壤及降雨径流的影响以及可能产生的膳食摄入风险, 选择联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的当地常用剂量和减量30%剂量作为处理组, 在浙江绍兴富盛镇御茶村茶园进行田间试验, 喷药后1 d、3 d、7 d、10 d分别采集试验小区的鲜叶和土壤, 喷药后4 d、8 d采集降雨径流, 检测样品中的杀虫剂残留并评估3种杀虫剂的膳食暴露风险。试验结果表明: 同种杀虫剂常用剂量处理的茶鲜叶中残留虽然高于减施剂量处理, 但二者差异不显著, 杀虫剂减量30%对减少鲜叶中的残留并无明显效果。经过常用剂量与减施剂量处理的茶鲜叶中联苯菊酯的半衰期分别为5.89 d和4.61 d, 溴氰菊酯的半衰期分别为5.75 d和2.55 d, 虫螨腈的半衰期分别为3.72 d和2.70 d。3种杀虫剂在土壤中的残留均低于《土壤环境质量标准(GB 15618—1995)》中有机氯杀虫剂六六六的一级标准值(≤0.05 mg∙kg-1)。联苯菊酯和虫螨腈在降雨径流中的残留均低于《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》中有机氯杀虫剂六六六的限值(0.005 mg∙L-1), 溴氰菊酯在降雨径流中的残留低于《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》中溴氰菊酯的限值(≤0.02 mg∙L-1)。3种杀虫剂在茶叶中的膳食暴露风险评估结果表明, 联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的最大暴露量分别为0.5´10-4~1.7´10-4mg∙kg-1(bw)∙d-1、1.0´10-6~7.3´10-6mg∙kg-1(bw)∙d-1、1.0´10-5~8.3´10-5mg∙kg-1(bw)∙d-1, 风险商分别为0.005~0.017、0.000 2~0.001和0.000 2~0.003, 使用联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈防治茶树虫害, 对消费者的膳食暴露的风险均可以接受。与常用剂量相比, 减施剂量处理对减少茶叶和环境中的杀虫剂残留的效果不明显。

杀虫剂残留; 茶; 土壤; 降雨径流; 杀虫剂减量使用

茶树[(L.) O. Kuntze.]是中国的传统经济作物。茶叶可作饮品, 含有多种有益成分, 并有保健功效。茶树虫害的防治是茶树种植和茶叶生产过程必须面对的问题, 杀虫剂在虫害的防治中占据着主导地位, 杀虫剂残留导致的茶叶质量安全问题屡见不鲜。杀虫剂的使用有效地遏制了茶树虫害的爆发, 使茶树免受虫害的侵扰; 但与此同时, 杀虫剂的使用也影响了害虫天敌的生存[1], 残留的杀虫剂也会迁移至茶叶和周边的土壤、空气、水体中[2-4], 给人类健康和环境带来潜在威胁。降低原有杀虫剂的喷施剂量, 或使用其他方式替代化学杀虫剂, 如使用生物杀虫剂(植物源杀虫剂、微生物杀虫剂)[5-6]、采用物理方式(粘虫板、杀虫灯等)[7], 能够在不降低防治效果的同时, 减少化学杀虫剂的使用[8]。与此同时, 杀虫剂减施之后在茶叶、土壤及降雨径流中的残留是否显著减少, 需要通过实地采样检测加以判别, 也是目前急需解决的问题。

联苯菊酯、溴氰菊酯、虫螨腈是茶树虫害防治中的3种常用杀虫剂。联苯菊酯是一种拟除虫菊酯类杀虫剂, 杀虫活性很高, 主要为触杀和胃毒作用, 无内吸和熏蒸活性。其作用迅速, 持效期长, 杀虫谱广[9-10]。溴氰菊酯具有触杀和胃毒作用, 触杀作用迅速, 击倒力强, 没有熏蒸和内吸作用, 在高浓度下对一些害虫有驱避作用, 持效期长[11]。虫螨腈是新型吡咯类化合物, 作用于昆虫体内细胞的线粒体上, 通过昆虫体内的多功能氧化酶起作用, 主要抑制二磷酸腺苷(ADP)向三磷酸腺苷(ATP)的转化, 该药具有胃毒及触杀作用, 在叶面渗透性强, 有一定的内吸作用, 且具有杀虫谱广、防效高、持效长、安全的特点[12]。上述3种杀虫剂在浙江等茶叶主产区被长期广泛使用, 近年来在“无公害茶园” “有机茶园”的倡议要求下减少施加, 但减施之后其在环境中的残留是否显著减少, 尚需通过试验加以确认。

目前尚鲜有文献报道杀虫剂减量使用对茶叶中残留的影响, 少数研究者关注了杀虫剂减量使用对害虫防效的影响。例如, 谢文革[13]发现应用静电喷雾器喷施杀虫剂虫螨腈的防效明显高于应用普通手动喷雾器和机动弥雾机喷施虫螨腈的防效, 静电喷雾器对虫螨腈防治假眼小绿叶蝉()起到减量增效的作用。已有研究报道, 农药助剂“激健”配合15%茚虫威悬浮剂防治茶尺蠖()、小绿叶蝉()等能起到较好的减量增效作用, 可减少杀虫剂茚虫威的用量[14]。通过添加农用有机硅助剂可以有效减少杀虫剂联苯菊酯、吡虫啉的使用而不影响其对假眼小绿叶蝉的防效[15]。陈轶[16]发现使用农用有机硅助剂能减少杀虫剂毒死蜱1/3的用量并达到对水稻纵卷叶螟()相同的防效。穆兰芳等[17]也报道了农用有机硅助剂能够减少杀虫剂氟虫腈的用量并增加其对水稻褐飞虱()的防效。这些文献仅就杀虫剂减量使用后的防效进行了报道, 未深入探讨减施之后其在环境中的残留是否显著减少。

杀虫剂在茶叶中的残留对人的风险评估也是研究者关注的问题。其中, 农药残留联席会议(Joint Meeting on Pesticide Residues, JMPR)在茶叶风险评估中发挥着重要作用。根据JMPR的评估报告, 联苯菊酯的每日允许摄入量(ADI)和急性参考剂量(ARfD)均为0.01mg∙kg-1(bw)∙d-1[18], 溴氰菊酯的ADI和ARfD分别为0.01 mg∙kg-1(bw)∙d-1和0.05 mg∙kg-1(bw)∙d-1[19], 虫螨腈的ADI为0.03 mg∙kg-1(bw)∙d-1, 虫螨腈的ARfD不需要制定[20], ADI和ARfD单位中的bw为body weight(体重)的缩写。本研究通过联苯菊酯、溴氰菊酯、虫螨腈的田间试验, 探究不同喷药剂量下联苯菊酯、溴氰菊酯、虫螨腈在茶园茶鲜叶、土壤、降雨径流中的残留行为, 并评估3种杀虫剂对消费者的膳食摄入风险, 为茶园施用杀虫剂提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地点

田间试验位于浙江绍兴富盛镇御茶村茶叶有限公司试验茶园(29°56¢45²N, 120°43¢39²E)。绍兴属亚热带季风气候, 温暖湿润, 四季分明。年平均气温16.2~16.5 ℃, 年极端最高气温主要出现在7—8月, 无霜日年均234~246 d, 年降水量为1 301~1 465 mm。

1.2 田间试验

田间试验于2017年6—8月在浙江绍兴富盛镇御茶村茶叶有限公司的试验茶园进行, 在6月上旬、6月中下旬、8月中旬分别田间试验喷施杀虫剂联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈。试验茶园的茶树品种为‘丰绿’(), 试验前所有小区栽培条件一致。采用市下牌SX-LK16C型背负式手动气压喷雾器进行喷药, 工作压力0.2~0.4 MPa, 喷液量900 L∙hm-2。

联苯菊酯的田间试验于2017年6月3—14日进行, 试验药剂为10%浓度的联苯菊酯乳油(美国富美实公司生产), 防治对象为假眼小绿叶蝉。根据中国农药信息网给出的农药登记数据, 联苯菊酯乳油(浓度10%)的大田登记用药剂量为300~375 mL∙hm-2, 而我们在当地调研获知联苯菊酯乳油(浓度10%)的常用剂量为150 mL∙hm-2, 视为当地常用耕作措施, 与大田登记用药剂量相比减少1/2。因此, 试验设2个处理: A1, 10%浓度的联苯菊酯乳油150 mL∙hm-2(常用剂量); A2, 10%浓度的联苯菊酯乳油105 mL∙hm-2(减施剂量); CK1, 清水对照。每处理9次重复, 试验小区按随机区组排列, 每小区面积21 m2, 各小区之间设置1 m的保护行。

溴氰菊酯的田间试验于2017年6月15—26日进行, 试验药剂为2.5%浓度的溴氰菊酯乳油[拜耳作物科学(中国)有限公司生产], 防治对象为茶尺蠖。根据中国农药信息网给出的农药登记数据, 溴氰菊酯乳油(浓度2.5%)的大田登记用药剂量为150~300 mL∙hm-2, 而我们在当地调研获知2.5%溴氰菊酯乳油(浓度2.5%)的常用剂量为750 mL∙hm-2, 视为当地常用耕作措施, 是大田登记用药剂量的2.5倍。因此, 试验设2个处理: B1, 2.5%浓度的溴氰菊酯乳油750 mL∙hm-2(常用剂量); B2, 2.5%浓度的溴氰菊酯乳油525 mL∙hm-2(减施剂量); CK2, 清水对照。每处理9次重复, 试验小区按随机区组排列, 每小区面积21 m2, 各小区之间设置1 m的保护行。

虫螨腈的田间试验于2017年8月5—16日进行, 试验药剂为24%浓度的虫螨腈悬浮剂(巴斯夫欧洲公司生产), 防治对象为假眼小绿叶蝉。根据中国农药信息网给出的农药登记数据, 虫螨腈悬浮剂(浓度24%)的大田登记用药剂量为300~450 mL∙hm-2, 而我们在当地调研获知虫螨腈悬浮剂(浓度24%)的常用剂量为750 mL∙hm-2, 视为当地常用耕作措施, 是大田登记用药剂量的1.7倍。因此, 试验设2个处理: C1, 24%浓度的虫螨腈悬浮剂750 mL∙hm-2(常用剂量); C2, 24%浓度的虫螨腈悬浮剂525 mL∙hm-2(减施剂量); CK3, 清水对照。每处理9次重复, 试验小区按随机区组排列, 每小区面积21 m2, 各小区之间设置1 m的保护行。

1.3 采样及检测

每小区分别于喷药前、喷药后1 d、3 d、7 d、10 d按1芽3叶采摘标准采摘芽叶250 g, 0 ℃冷冻保存。径流采集期间试验区气温和降雨量见表1。

每小区分别于喷药前、喷药后1 d、3 d、7 d、10 d分别按深度0~20 cm、20~40 cm采集土样约500 g, 自然风干后研磨过100目筛, 0 ℃冷冻保存。抽样方法为: 采用五点取样法在小区四角及中心处各分别采集0~20 cm和20~40 cm深度的土壤混合均匀, 堆成圆锥体并压成圆饼状, 用十字形架沿直径方向分成4等份, 取相对的两份混合, 然后再平分, 采集平分后的土壤作为小区0~20 cm和20~40 cm深度的土样。径流采集期间试验区气温和降雨情况见表1。

每小区分别于喷药前、喷药后4 d、8 d采集降雨径流100 mL左右, 0 ℃冷冻保存。

待全部样品采集完成后, 统一送往中国热带农业科学院分析测试中心检测, 检测方法为气相色谱法、液相色谱-串联质谱法, 联苯菊酯、溴氰菊酯、虫螨腈的整体平均回收率分别为91%~93%、91%~96%、89%~93%, 相对标准偏差(RSD)分别为2.5%~4.7%、3.6%~7.7%、2.1%~5.3%。样品的最低检出浓度: 茶鲜叶0.004 mg·kg-1, 土壤0.001 mg·kg-1, 径流0.001 mg·L-1。

表1 径流采集期间试验区气温和降雨量

1.4 膳食暴露风险评估

膳食暴露量主要用来评估计算可能接触的暴露途径及剂量水平, 明确实际与预期暴露的剂量水平。通过饮用被污染的茶叶冲泡而成的茶汤是人群暴露的主要途径, 本研究仅以饮用茶鲜叶制成的干茶所冲泡的茶汤为单一的农药残留暴露途径, 以风险商(RQ)和风险概率(RP)分别进行慢性风险和急性风险评估, 根据公式(1)-(4)计算估计暴露量(EE)、风险商(RQ)和风险概率(RP)[21]。

式中:EE(estimated exposure dose)为估计暴露量[mg∙kg-1(bw)∙d-1];R(residue level)为干茶中杀虫剂残留量(mg·kg-1);FI(food intake)为茶叶人均日消耗量, 为3.2×10-3kg·d-1[22];B(body weight)为成人平均体重, 60 kg;FT(residue level in fresh tea leaves)为试验中获得的茶鲜叶中杀虫剂残留量(mg∙kg-1), 本研究中采用试验测得最大残留量;D(digestion rate)为茶鲜叶加工为干茶的过程中残留的消解率, 基于风险最大化原则, 此处D取0;M(moisture content)为茶鲜叶的平均含水率, 取75%[23-24]。

式中: RQ(risk quotient)为风险商。RQ≥1, 风险不可接受; RQ<1, 风险可接受。ADI(acceptable daily intake)为每日允许摄入量[mg∙kg-1(bw)∙d-1], 指人体终生每日摄入某种化学物质, 对健康不引起任何已知不良效应的剂量。根据农药残留联席会议(JMPR)的评估报告, 联苯菊酯的ADI为0.01 mg∙kg-1(bw)∙d-1[18], 溴氰菊酯的ADI为0.01 mg∙kg-1(bw)∙d-1[19], 虫螨腈的ADI为0.03 mg∙kg-1(bw)∙d-1[20]。

式中: RP(risk probability)为风险概率。RP≥100%, 风险不可接受; RP<100%, 风险可接受; ARfD(acute reference dose)为急性参考剂量[mg∙kg-1(bw)∙d-1], 指人体在一餐或一日内摄入某种化学物质, 对健康不引起任何已知不良效应的剂量。根据JMPR的评估报告, 联苯菊酯的ARfD为0.01 mg∙kg-1(bw)∙d-1[18], 溴氰菊酯的ARfD为0.05 mg∙kg-1(bw)∙d-1[19], 虫螨腈的ARfD不需要制定[20]。

1.5 数据分析

应用SPSS 19 for Windows软件对数据进行分析。

采用一阶动力学方程分析茶鲜叶中杀虫剂残留的消解:

式中:C为第天的杀虫剂浓度,0是表观初始浓度,是消解速率常数[25]。

采用下式计算杀虫剂半衰期:

2 结果与分析

2.1 杀虫剂在茶鲜叶中的残留

茶鲜叶的残留检测结果表明(图1): 联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的对照组茶鲜叶中残留均未检出; 联苯菊酯在茶鲜叶中的残留为0.145~0.713 mg·kg-1。显著性检验结果表明(图1A), 喷药后1 d、10 d, 同一天内联苯菊酯常用剂量处理茶鲜叶中的残留虽然高于减施剂量处理的茶鲜叶中的残留, 但二者差异不显著; 喷药后3 d、7 d, 同一天内联苯菊酯常用剂量处理的茶鲜叶中的残留显著高于减施剂量处理的茶鲜叶中的残留(<0.05), 同一天内前者分别比后者高34.6%和86.6%。随天数增加, 同一剂量处理茶鲜叶中的联苯菊酯残留显著降低。溴氰菊酯在茶鲜叶中的残留为0.004~0.026 mg·kg-1。显著性检验结果表明(图1B), 喷药后1 d、3 d、7 d, 同一天内溴氰菊酯两剂量处理的茶鲜叶中的残留无显著差异; 喷药后10 d, 溴氰菊酯常用剂量处理的茶鲜叶中的残留显著低于减施剂量处理的茶鲜叶中的残留(<0.05), 前者比后者低76.2%。随着天数增加, 同一剂量处理茶鲜叶中的溴氰菊酯残留显著降低。虫螨腈在茶鲜叶中的残留为0.022~0.350 mg·kg-1。显著性检验结果表明(图1C), 喷药后1 d, 虫螨腈常用剂量处理的茶鲜叶中的残留显著高于减施剂量处理的茶鲜叶中的残留(<0.05), 前者比后者高57.2%; 喷药后3 d、7 d、10 d, 同一天内常用剂量处理的茶鲜叶中的残留高于减施剂量处理的茶鲜叶中的残留, 但二者的差异不显著。随着天数增加, 同一剂量处理茶鲜叶中的虫螨腈残留显著降低。

图1 喷施后不同时间不同施用剂量联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在茶鲜叶中的残留

不同小写字母表示喷药后同一天常用剂量和减施剂量处理间差异显著(<0.05)。Different lowercase letters for the same days after spraying show significant differences between treatments of common dose and reduced dose (< 0.05).

施用联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈后茶鲜叶的膳食暴露量、风险商和风险概率如表3所示。茶鲜叶残留量为茶鲜叶中残留的最大值; 估计暴露量为茶鲜叶经加工成为干茶后, 消费者每天因饮茶而吸收的残留的最大摄入量; 风险商和风险概率的大小分别反映了茶鲜叶中的残留对消费者的慢性风险和急性风险。结果表明, 无论处理剂量和喷药后天数如何变化, 联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的风险商均远小于1, 对成人健康造成的慢性风险可以接受; 联苯菊酯和溴氰菊酯的风险概率均远小于100%(虫螨腈因不需制定ARfD而未计算风险概率), 对成人健康造成的急性风险也可以接受。

图2 喷药后不同时间不同施用剂量联苯菊酯(A)、溴氰菊酯(B)和虫螨腈(C)在茶鲜叶中的残留相比喷药后1 d的消解率

不同小写字母表示喷药后同一天常用剂量和减施剂量处理间差异显著(<0.05)。Different lowercase letters for the same days after spraying show significant differences between treatments of common dose and reduced dose (< 0.05).

2.2 杀虫剂在土壤中的残留

目前中国尚未制定有关联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在土壤中的残留限量标准, 因此参考《土壤环境质量标准(GB 15618—1995)》中有机氯杀虫剂六六六的一级标准值对3种杀虫剂在土壤中的残留进行评价。联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在土壤中的残留数据表明(表4): 在所有采样时间上, 联苯菊酯在土壤中均未检出, 溴氰菊酯在土壤中的残留为0.003~0.008 mg∙kg-1, 虫螨腈在土壤中的残留为0.001~0.031 mg∙kg-1, 均低于《土壤环境质量标准(GB 15618—1995)》中有机氯杀虫剂六六六的一级标准值(≤0.05 mg∙kg-1)。3种杀虫剂在处理剂量下迁移至土壤介质的残留较低, 对茶园土壤生态环境不造成危害。

已有研究表明, 土壤对物质的吸附性与物质的溶解度有关, 物质越易溶于水, 土壤对其吸附能力越弱[30-31]。3种杀虫剂中联苯菊酯在土壤中残留最低, 这主要是因为联苯菊酯的溶解度最大, 其分子从水相中逃逸的倾向最弱, 吸附至土壤的几率最低。

2.3 杀虫剂在径流中的残留

目前中国尚未制定有关联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在降雨径流中的残留限量标准, 由于降雨径流主要汇入地表径流, 对生活饮用水影响较大, 因此参考《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》中有机氯杀虫剂六六六和溴氰菊酯的限值对3种杀虫剂在降雨径流中的残留进行评价。联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在降雨径流中的残留数据如表5所示。在所有采样时间, 联苯菊酯的两剂量处理在降雨径流中的残留均为0.002 mg·L-1, 溴氰菊酯的两剂量处理在降雨径流中的残留为0.001~0.002 mg·L-1, 虫螨腈在降雨径流中的残留除减量剂量处理在喷药后8 d的残留为0.001 mg·L-1外, 其余均未检出。联苯菊酯和虫螨腈在降雨径流中的残留均低于《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》中有机氯杀虫剂六六六的限值(≤0.005 mg·L-1), 溴氰菊酯在降雨径流中的残留量均低于《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》中溴氰菊酯的限值(≤0.02 mg·L-1)。降雨径流中的杀虫剂主要来源于茶叶叶片冲刷和土壤淋溶, 3种杀虫剂在降雨径流中的低残留与其在土壤中的低残留具有一致性。

3 讨论

3.1 减量使用对杀虫剂残留的影响

现有文献研究结果表明, 高剂量处理的茶鲜叶中的杀虫剂残留高于低剂量处理的茶鲜叶中的杀虫剂残留。Tewary等[32]研究了杀虫剂联苯菊酯的推荐剂量[40 g(a.i.)∙hm-2, a.i.为有效成分的缩写]和双倍推荐剂量[80 g(a.i.)∙hm-2]处理在茶鲜叶中的残留情况, 发现双倍推荐剂量处理在茶鲜叶中的联苯菊酯残留量高于推荐剂量处理在茶鲜叶中的联苯菊酯残留量。Seenivasan等[33]研究了2.5%浓度杀虫剂氯氟氰菊酯乳油250 mL∙hm-2(减半剂量)、500 mL∙hm-2(推荐剂量)、1 000 mL∙hm-2(双倍推荐剂量)处理在茶鲜叶中的残留情况, 发现茶鲜叶中的氯氟氰菊酯残留量从高到底依次为双倍推荐剂量处理、推荐剂量处理、减半剂量处理。Sharma等[34]研究了杀虫剂溴氰菊酯的推荐剂量[10 g(a.i.)∙hm-2]和双倍推荐剂量[20 g(a.i.)∙hm-2]以及杀虫剂噻虫啉的推荐剂量[90 g(a.i.)∙hm-2]和双倍推荐剂量[180 g(a.i.)∙hm-2]处理在茶鲜叶中的残留情况, 发现双倍推荐剂量处理在茶鲜叶中的杀虫剂残留量高于推荐剂量处理在茶鲜叶中的杀虫剂残留量。本研究与这些文献的不同之处在于, 尽管本研究的常用剂量处理茶鲜叶中的残留高于减施剂量处理茶鲜叶中的残留, 但两处理茶鲜叶中的残留差异不显著。出现这一不同之处的原因可能是设置的试验剂量梯度不同, 上述文献研究设置的试验剂量均为整数倍数关系, 而本研究所设置的减施剂量与常用剂量相比仅相差30%, 因此产生差异不显著的结果。

表2 喷药后不同施用剂量联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在茶鲜叶中的消解动力学参数

表3 喷药后不同时间不同施用剂量联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈后茶鲜叶的膳食暴露量、风险商和风险概率

风险商<1, 对人体的慢性风险可接受; 风险概率<100%, 对人体的急性风险可接受。Risk quotient < 1, the chronic risk to the human body is acceptable; Risk probability < 100%, the acute risk to the human body is acceptable.

表4 喷药后不同时间不同施用剂量联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在土壤中的残留

ND表示未检出, 同列同一种杀虫剂不同小写字母表示不同处理间差异显著(<0.05)。ND indicates not detected. Different lowercase letters in the same column for the same pesticides indicate significant differences among different treatments (< 0.05).

表5 喷药后不同时间不同施用剂量联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在降雨径流中的残留

ND表示未检出, 同列同一种杀虫剂不同小写字母表示不同处理间差异显著(<0.05)。ND indicates not detected. Different lowercase letters in the same column for the same pesticides indicate significant differences among different treatments (< 0.05).

3.2 试验GAP条件的选择

本试验是基于中国的良好农业规范(Good Agricultural Practices, GAP)条件进行的, 由于JMPR是基于各国GAP条件下的残留试验结果而制定ADI和ARfD的, 这里就本研究和JMPR依据的GAP条件进行比较分析。

JMPR规定的联苯菊酯的GAP条件为施药剂量7.5~53 g(a.i.)∙hm-2, 施药1次, 安全间隔期7 d[35]。本研究中联苯菊酯的施药剂量为10.5~15 g(a.i.)∙hm-2, 在JMPR的试验剂量范围内, 施药1次, 采收间隔期为7 d。JMPR规定的溴氰菊酯的GAP条件为施药剂量3.8~7.5 g(a.i.)∙hm-2, 施药1次, 安全间隔期5 d[36]。本研究中溴氰菊酯的施药剂量为13.0~18.8 g(a.i.)∙hm-2, 高于JMPR的试验剂量, 施药1次, 采收间隔期为7 d, 长于JMPR的间隔时间。JMPR规定的虫螨腈的GAP条件为施药剂量100 g(a.i.)∙hm-2, 施药2次, 安全间隔期7 d[37]。本研究中虫螨腈的施药剂量为126~180 g(a.i.)∙hm-2, 高于JMPR的试验剂量, 施药1次, 采收间隔期为7 d。

本试验的联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的残留数据均低于JMPR的数据, 分析其原因可能与茶树品种、种植密度以及试验期间的气候条件有关。

3.3 联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的膳食暴露风险

在膳食暴露风险中, 因茶叶为加工农产品, 对茶叶进行杀虫剂残留的慢性膳食风险的评估越来越受到关注。慢性膳食风险通常用杀虫剂的膳食暴露量与每日允许摄入量(ADI)之比来描述。根据JMPR评估, 联苯菊酯的ADI为0.01 mg∙kg-1(bw)∙d-1[18], 溴氰菊酯的ADI为0.01 mg∙kg-1(bw)∙d-1[19], 虫螨腈的ADI为0.03 mg∙kg-1(bw)∙d-1[20]。本研究中成人对联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的最大暴露量分别为0.5~1.7´10-4mg∙kg-1(bw)∙d-1、1.0~7.3´10-6mg∙kg-1(bw)∙d-1和1.0~8.3´10-5mg∙kg-1(bw)∙d-1, 与ADI之比仅为0.005~0.017、0.000 2~0.001、0.000 2~0.003, 风险可接受。本研究仅以饮茶为唯一的暴露途径与来源, 暴露途径相对单一。虽然在进行膳食暴露风险评估时为使风险最大化, 使用试验所测最大残留量为茶鲜叶的残留量, 并取茶鲜叶加工为干茶的过程中残留的消解率为零, 但人群膳食结构多样, 人们可能多途径和多介质地接触或暴露于这3种杀虫剂中, 故实际情况要比本研究所设情景复杂得多。联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在我国农业生产上的广泛使用, 使得3种杀虫剂存在于不同农产品中, 膳食暴露几率增加, 暴露风险高于本研究预估水平。

4 结论

联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈的两个不同剂量处理对应的绿茶品种‘丰绿’(Yutakmitor)的茶鲜叶中的残留无显著差异, 按常用剂量减量30%对减少茶鲜叶中的残留无明显效果; 联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈在土壤中的残留均低于《土壤环境质量标准(GB 15618—1995)》中有机氯杀虫剂六六六的一级标准值; 联苯菊酯和虫螨腈在降雨径流中的残留量均低于《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》中有机氯杀虫剂六六六的限值, 溴氰菊酯在降雨径流中的残留量均低于《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》中溴氰菊酯的限值。膳食风险评估结果表明, 使用联苯菊酯、溴氰菊酯和虫螨腈防治茶树虫害, 对成人的膳食暴露的风险均可以接受。这只是在浙江一地单次的试验结论, 尚待更多地点的试验结果证实。

致谢 本试验得到中国科学院地理科学与资源研究所的两位研究生胡雪荻、谢邵文的大力协助,韦朝阳老师、耿元波老师提供建议, 中国热带农业科学院分析测试中心的吕岱竹老师提供测试帮助, 美国密苏里州Mary Institute & St. Louis Country Day School李嘉慧(Jennifer Jiahui Li)同学参与试验, 特此致谢！

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Residues of three insecticides in tea leaves, soil and rainwater runoff*

ZHAO Zhide1,2, LI Haitao1**, LIANG Tao1

(1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Insecticide residues in tea have attracted much attention, and the means to reduce the level of residues in tea and the surrounding environment is a serious issue. Reducing the usage or dose of insecticide may be a viable option to address this problem. We analyzed the possible dietary intake risks and the effects of regular dose versus reduced dose of bifenthrin, deltamethrin, and chlorfenapyr on their residues in fresh tea leaves, soil, and rainwater runoff in tea plantations of the green tea variety ‘Fenglv’ (Yutakmitor). Field trials using bifenthrin, deltamethrin, and chlorfenapyr were conducted in the tea plantations of Yucha Village, Shaoxing City, Zhejiang Province in China. The local regular dose and 30% dose reduction of bifenthrin, deltamethrin, and chlorfenapyr were considered as the experimental treatments group, which included dosages of bifenthrin at 150 mL·hm-2and 105 mL·hm-2, deltamethrin at 750 mL·hm-2and 525 mL·hm-2, and chlorfenapyr at 750 mL·hm-2and 525 mL·hm-2, respectively. Samples of tea leaves and soil were collected on the 1st, 3rd, 7th, and 10thday after spraying, and rainwater runoff was similarly collected on the 4thand 8thday after spraying. The data related to insecticide residues in all the collected samples were used to evaluate the behavioral pattern of residue and risk assessment of the three insecticides. The results indicated that no significantly different residues present in fresh tea leaves was observed sprayed with regular dosage and 30%-reduced dose. The half-lives of bifenthrin in fresh tea leaves sprayed with regular dosage and reduced dosage were 5.89 d and 4.61 d, respectively, and the half-lives of deltamethrin with regular dosage and reduced dosage were 5.75 d and 2.55 d, respectively; and those of chlorfenapyr with regular dosage and reduced dosage were 3.72 d and 2.70 d, respectively. The residue levels of bifenthrin, deltamethrin, and chlorfenapyr in soil were lower than the primary standard value (≤0.05 mg·kg-1) of organochlorine insecticide, hexachlorocyclohexane, as stated in Environmental Quality Standard for Soils (GB15618—1995). The residue levels of bifenthrin and chlorfenapyr in rainwater runoff were lower than the value (≤0.005 mg·L-1) of organochlorine insecticide hexachlorocyclohexane as stated in Standards for Drinking Water Quality (GB5749—2006). The residue levels of deltamethrin in rainwater runoff were lower than the value (≤0.02 mg·L-1) of deltamethrin as stated in Standards for Drinking Water Quality (GB5749—2006). Dietary exposure risk assessment referred to the risk assessment of exposure to insecticides and other harmful substances ingested through food. The results related to the assessment of risk of dietary exposure to the three insecticides in tea indicated that the maximum exposures of bifenthrin, deltamethrin and chlorfenapyr were 0.5×10-4–1.7×10-4, 1.0×10-6–7.3×10-6, 1.0×10-5– 8.3×10-5mg∙kg-1(bw)∙d-1. Risk quotient was expressed as the ratio of maximum exposure to acceptable daily intake. The risk quotients of bifenthrin, deltamethrin and carbonitrile were 0.005–0.017, 0.000 2–0.001, 0.000 2–0.003, respectively, which meant the risk to consumers was within an acceptable range. Reducing sprayed dosages of the above three insecticides in the tea plantations made no significant differences to the residues in tea and the environment.

Insecticide residues; Tea; Soil; Rainfall-runoff; Insecticide reduction

S481+.1

2096-6237(2019)08-1265-10

10.13930/j.cnki.cjea.180814

* 国家重点研发计划项目(2016YFD0201208)资助

李海涛, 主要研究方向为环境核算、环境管理评价。E-mail: liht@igsnrr.ac.cn

赵之德, 主要研究方向为茶园农药残留。E-mail: zhidezhao@qq.com

2018-09-03

2018-12-18

* This study was supported by the National Key R&D Program of China (2016YFD0201208).

, E-mail: liht@igsnrr.ac.cn

Sep. 3, 2018;

Dec. 18, 2018

赵之德, 李海涛, 梁涛. 联苯菊酯等3种杀虫剂在茶园茶叶、土壤及降雨径流中的残留[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019, 27(8): 1265-1274

ZHAO Z D, LI H T, LIANG T. Residues of three insecticides in tea leaves, soil and rainwater runoff[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2019, 27(8): 1265-1274