山东省农田土壤中有机磷农药残留特征与风险评价

2021-04-24黄浩瑜贾存珍邵忆安陈小宇

科技视界 2021年8期

黄浩瑜贾存珍邵忆安陈小宇柴超

（青岛农业大学资源与环境学院，山东青岛 266109）

0 引言

农药是农业生产中重要的生产资料，在害虫防治、杂草去除等方面发挥了重要的作用。有机磷农药（OPPs）曾被认为是在环境中易降解、对生态环境影响较小、使用范围广以及成本较低的农药，自20 世纪30年代出现以来得到了迅速的发展，尤其在20 世纪80年代有机氯农药被禁用之后，OPPs 成为目前农药市场份额占比最大，农业活动使用最多的农药。目前常用的OPPs 包括甲基对硫磷、马拉硫磷、乐果、敌百虫等。虽然OPPs 具有易降解的特点，但是所使用的OPPs 只有极小一部分到达靶细胞、靶生物并被分解，剩余部分残留在环境中。残留的农药通过食物链传递并逐级放大，成为具有蓄积性的有机污染物[1]。高浓度的OPPs 会影响生物体内乙酰胆碱酶的活性，使生物出现神经中毒症状，会导致鸟类、鱼类和人类受到伤害[2]。

山东省是我国耕地率最高的省份，粮食播种面积和粮食生产地位稳定，每年的粮食产量居全国前列。同时，山东也是蔬菜大省，设施栽培面积居于全国前列。值得关注的是，山东省农药使用量居全国前列。但是关于山东省内农田OPPs 的残留状况和风险鲜有报道，大田土壤和大棚土壤中OPPs 残留种类和含量上的差异还不明确。

本文在山东省范围内采集农田土壤样品，检测OPPs 的残留水平，比较大棚土壤和大田土壤中OPPs含量的差异，对OPPs 进行生态风险评价，为山东省农田土壤的污染防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集

在山东省15 个市级地区采集表层0～20 cm 的土壤，其中大棚土壤样品46 个，大田土壤样品45 个。土壤样品运回实验室后，剔除植物残体和石块，冷冻干燥后，研磨过2 mm 孔径筛。

1.2 土壤中OPPs 的提取和分析

OPPs 的提取参考林得平、王小飞[3]的方法并进行改进。采用气相色谱仪进行定量分析，检测器为火焰光度检测器，参考钟志凌[4]的方法。 7 种OPPs 混标包括甲基对硫磷、对硫磷、马拉硫磷、乐果、敌敌畏、敌百虫、内吸磷（含硫式内吸磷和酮式内吸磷，即内吸磷-S和内吸磷-O）。

1.3 质量保证

采用加标回收、空白实验和双平行样等方法控制检测样品质量。样品提取过程中，每个样品加入回收率指示剂邻苯二甲酸二丁酯，其回收率平均为86.4%±15.1%。每10 个样品设置一个空白，所有样品采用双平行样测定。

1.4 生态风险评价方法

采用风险熵值法对土壤OPPs 进行生态风险评价，计算方法如下：

本研究选定土壤中常见的无脊椎动物蚯蚓作为风险评价受体，根据上式计算某一农药的风险熵值。RQ＜0.1 表明生态风险低；0.1＜RQ＜1，表明具有中等生态风险；RQ＞1，表明生态风险高[5]。 PEC 采用本研究实际测得的OPPs 含量。根据张壬午等[6]的研究，取各OPPs 对土壤蚯蚓14 天半数效应浓度（LC50）作为PNEC，甲基对硫磷、对硫磷、马拉硫磷和乐果的LC50分别为 74.52 mg/kg、253.52 mg/kg、497.29 mg/kg和>10mg/kg。由于未查阅到其他OPPs 的LC50，因此本文仅对4 种OPPs 开展生态风险评价。

1.5 数据处理

使用SPSS 22.0，采用单因素方差分析方法对OPPs 含量之间的差异性进行检验。由于敌百虫在使用气相色谱仪-火焰光度检测器检测时会全部降解为敌敌畏，因此本研究将敌敌畏和敌百虫的浓度合并计算。

2 结果与分析

2.1 含量和检出率

山东省农田土壤中OPPs 含量和检出率见表1，山东省农田土壤OPPs 的检出率较低，其中马拉硫磷和甲基对硫磷均未检出；检出率最高的是乐果，达到19.78%，这与程晓平[7]等对山东省济宁市农田土壤OPPs 的研究结果相似。含量上，山东省农田土壤中7种OPPs 总量（∑7OPPs）的平均值为8.32 μg/kg，范围为ND～193.50 μg/kg，其中乐果和内吸磷-S 的平均值较高，分别为5.56 μg/kg 和1.68 μg/kg，其他OPPs 的含量略低。总体上，山东省农田土壤中7 种OPPs 的检出率和含量均较低。

表1 山东省农田土壤中有机磷农药含量和检出率

2.2 大田土壤和大棚土壤的比较

山东省大田土壤和大棚土壤中OPPs 含量见表2，大田土壤∑7OPPs 平均值为5.24 μg/kg，范围为ND～33.55 μg/kg，而大棚土壤平均值为11.35 μg/kg，范围为ND～193.50 μg/kg，大棚土壤中的含量显著高于大田土壤（p<0.05）。其中大田土壤中敌敌畏、敌百虫、内吸磷-O 和内吸磷-S 均未检出，乐果和对硫磷有检出，但其含量也显著低于大棚土壤（p<0.05）。这可能是因为大棚内主要种植蔬菜，与大田作物小麦、玉米等相比，大棚内的高温环境会有利于害虫的繁殖进而易导致大规模虫灾的爆发，农药使用量上要高于大田，导致土壤中的残留量高。