集约化种植菠菜的农药残留及膳食暴露风险评估

莎 娜，李国银，张昕欣，张福金，连海飞，康博洋，狄彩霞，杨永青，史 培

（1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古呼和浩特 010031；2.农业农村部农产品质量安全风险评估实验室（呼和浩特），内蒙古呼和浩特 010031）

近年来，随着农业科技快速发展，人们主要蔬菜消费量剧增，在蔬菜大规模集约化种植过程中，普遍存在大量使用化学农药防治病虫害现象，虽然化学农药可以杀死一些害虫，促进蔬菜的生长，但不适当或过量使用农药会导致环境污染并增加人体健康风险，而叶菜类蔬菜作为我国主要消费蔬菜类型，在生产中用药更普遍[1-4]。菠菜具有很高的营养价值，富含类胡萝卜素、叶黄素以及多种维生素，还含有丰富的钙、铁、磷、钾和钠等矿物质元素。同时具有降脂、降糖、抗氧化、抗癌、增强体力、保养皮肤、改善视力、调理血压、预防眼底黄斑病变和血友病等作用[5]。菠菜（Spinacia oleraceaL.）属于苋科藜亚科菠菜属植物，是以绿叶为主要器官的一、二年生草本植物。内蒙古乌兰察布市属于典型的大陆性气候、昼夜温差大、气候较为寒凉、年降水稀少，是全国三大冷凉蔬菜基地之一，菠菜在当地以生产基地集约化种植为主，是种植业主要经济来源之一。但是，菠菜生长周期较长，易发病虫害，如果在集约化种植过程中农药使用不合理，会使病虫害抗药性增强，导致药量增加、农药残留超标，造成恶性循环，对菠菜的质量安全及消费者的健康造成巨大隐患[6]。菠菜种植过程中常见病害有霜霉病、炭疽病、病毒病等，虫害有蚜虫、潜叶蝇、菜螟等，常用防治手段以化学农药为主[7]，大量施用农药化肥必然对菠菜的质量安全带来潜在风险，所以对菠菜进行农药残留检测和膳食暴露风险评估非常必要。朱曼洁[8]用气相色谱三重四级杆质谱扫描了菠菜中的甲胺磷、氧乐果、溴氰菊酯和甲氰菊酯等农药的残留量。吕冰峰等[9]在2018年分析了我国蔬菜的食品安全形势，指出菠菜的合格率仅为82.5%；宋玉峰等[10]研究了以菠菜为例的鲜食农产品风险，评估表明，与暴露于一种单一农药残留相比，人体暴露于多种农药残留可能会引起更高的联合毒性效应。因此，针对单一农药品种进行评估的方式可能会造成风险程度的低估[11]。虽然已有菠菜农药残留的研究，但鲜有菠菜农药多残留组分膳食暴露的报道，本研究以内蒙古乌兰察布市某县集约化种植的菠菜为试验样品，结合我国居民营养与慢性病状况报告[12]及居民膳食指南数据[13]，对其农药残留情况以及膳食暴露风险进行风险评估工作，以期为当地菠菜安全生产提供技术支撑，为政府监管部门提供执法依据。

1 材料和方法

1.1 样品采集

于2021年在内蒙古乌兰察布市某县规模集约化种植产区采集样本80 个，包括生产基地60 个、蔬菜市场20 个。所有菠菜样品采集按照GB/T 8855—2008《新鲜水果和蔬菜取样方法》[14]执行，样品尽快匀浆，于-18 ℃冷冻保存，备用。

1.2 仪器和试剂

微孔滤膜（0.22 μm）；乙腈、甲醇、正己烷、丙酮、二氯甲烷（色谱级，德国默克）；甲酸（ACROS ORGANICS，赛默飞）；氯化钠（分析纯）；2 mL DIKMA 净化管（C1850 mg、PSA 50 mg、MgSO4150 mg，迪玛科技）。各农药标准品，购于农业农村部环境保护科研检测所；实验用水为Milli-Q 超纯水仪制造。

LC-MS/MS 液相色谱-串联质谱仪（Waters-TQ-S Micro），GC-MS/MS 气相色谱-串联质谱仪（Thermo-TSQ-quantum GC），AE270 电子天平（Mettler Toledo公司），匀浆机（Hestix Scientific），VORTEX-GENIE涡旋振荡器（上海兰仪），GL-20G-C 高速冷冻离心机（上海精密仪器），Milli-Q（超纯水制水仪，美国），TTL-DC 氮吹仪（天津奥特赛恩斯仪器），MXZH2800样品粉碎机（松下）。

1.3 检测方法及判定标准

称取适量菠菜样品，对63 种农药进行添加回收试验，添加水平为0.15 mg/kg，采用NY/T 761—2008《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》、NY/T 789—2014《农药残留分析样本的采样方法》、GB 23200.86—2016《植物源食品中208 种农药及其代谢物残留量的测定气相色谱-串联质谱法》、GB 20769—2008《水果和蔬菜中450 种农药及相关化学品残留的测定液相色谱-串联质谱法》进行检测，结果按照GB 2763—2021《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》[15]进行判断，该方法中未规定限量的农药不予判定。最终回收率为75.6%～107.8%，表明选用的方法结果可靠，可以用于检测菠菜样品。

检测项目按农药类别划分，包括杀虫剂43 种，分别为甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷、六六六、滴滴涕、甲基硫环磷、久效磷、氟虫腈（包括氟甲腈、氟虫腈硫醚、氟虫腈砜）、甲拌磷（包括甲拌磷砜和甲拌磷亚砜）、杀螟硫磷、伏杀硫磷、三氯杀螨醇、氰戊菊酯、氟氯氰菊酯、乙酰甲胺磷、丙溴磷、马拉硫磷、三唑磷、亚胺硫磷、辛硫磷、二嗪磷、灭多威、灭幼脲、除虫脲、氧乐果、水胺硫磷、甲基异柳磷、克百威（包括3-羟基克百威）、涕灭威（包括涕灭威砜和涕灭威亚砜）、毒死蜱、吡虫啉、啶虫脒、灭蝇胺、阿维菌素、辛硫磷、异丙威、甲基阿维菌素苯甲酸盐、茚虫威、噻虫嗪、联苯菊酯、溴氰菊酯、乙烯菌核利、氯氰菊酯；杀菌剂17 种，分别为五氯硝基苯、三唑酮、百菌清、霜霉威、嘧菌酯、烯酰吗啉、腐霉利、戊唑醇、咯菌腈、腐霉利、氟吗啉、苯醚甲环唑、丙环唑、异菌脲、噻菌酮、甲霜灵、多菌灵；除草剂2 种，分别为异丙甲草胺、二甲戊灵；杀螨剂1 种，为哒螨灵。

1.4 膳食暴露风险评估

慢性膳食暴露风险评估：慢性膳食暴露风险即慢性或长期接触毒性与农药残留每日允许摄入量的函数，计算公式[16]如下

式中，STMR为菠菜中农药残留的平均值（mg/kg）；ADI为农药每日允许摄入量（mg/kg）；P 为标准人群菠菜日消费量（269.4 g）；BW 为标准人群平均体重（以60 kg 计）。

当%ADI≤100%时，表示菠菜中农药残留风险可接受，%ADI越小则风险越小；当%ADI＞100%时，表示菠菜中农药残留有不可接受的风险。

急性膳食暴露风险评估：是计算1 d 食物消费中摄入的食物和水中某种物质残留量，计算公式[17]如下

式中，HR为菠菜中农药残留的最大值（mg/kg）；ARfD为农药急性摄入参考剂量（mg/kg）；P 为居民菠菜消费大份餐（为500.0 g）；BW 为标准人群平均体重（以60 kg 计）。

当%ARfD≤100%时，表示菠菜中农药残留风险可接受，%ARfD越小则风险越小；当%ARfD＞100%时，表示菠菜中农药残留有不可接受的风险。

农药残留风险排序：借鉴英国兽药残留委员会兽药残留风险排序矩阵[18]，选用农药毒性、农药毒效（即ADI值）、菠菜膳食比例、农药使用频率、高暴露人群、残留水平6 项指标，样品中各农药的残留风险得分（S）采用公式（3）和（4）计算，该值越高残留风险越大。

式中，FOD为菠菜种植期间农药使用频率；T为菠菜成熟过程中使用该农药次数；H为菠菜生长天数；S为风险得分；A为农药毒性得分；B为农药毒效得分（随着ADI的降低，赋值得分增加）；C为菠菜膳食比例得分；D为农药使用频率得分；E为高暴露人群得分；F为残留水平得分。

2 结果与分析

2.1 菠菜中农药残留情况

由表1 可知，乌兰察布市某县80 个菠菜样品中共检测出农药残留3 大类16 种农药，占验证参数的25.40%，农药检出率均为30.00%以下，最高的是杀虫剂吡虫啉，检出率为30.00%，其次为杀菌剂甲霜灵（18.75%）和杀虫剂灭蝇胺（16.30%）。检出农药含量为0.002 0～1.280 0 mg/kg，参照GB 2763—2021[15]规定的菠菜中最大残留限量进行超标判定，菠菜样品中共有2 批次氟虫腈超标，超标率为2.5%。

表1 菠菜样品中农药的检出情况

由图1 可知，检出农药按类别划分为杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂，分别为10、5、1 种，分别占检出农药总数的62.50%、31.25%、6.25%，检出农药以杀虫剂为主，其中杀虫剂10 种分别为氟虫腈、氯氰菊酯、吡虫啉、啶虫脒、灭蝇胺、茚虫威、噻虫嗪、联苯菊酯、毒死蜱、溴氰菊酯；杀菌剂5 种分别为多菌灵、丙环唑、甲霜灵、腐霉利、嘧菌酯；杀螨剂1种为哒螨灵。

图1 菠菜样品中检出的不同农药类别比较

由图2 可知，根据样品中检出农药种类数划分为1～6 种，13 个样品检出1 种农药残留占比为16.25%，15 个样品检出2～4 种农药残留占比为18.75%，27 个样品检出5～6 种农药残留占比为33.75%，其余样品未检出农药残留。检出5～6 种农药残留在所检样品中占比最大，该现象是否会产生一定的毒害作用，有待进一步研究验证。

图2 菠菜样品中农药残留种类数

由图3 可知，检出农药按毒性划分，低毒性15 种，占检出农药93.75%；中等毒性1 种，占检出农药6.25%。样品中没有高毒性农药检出，以低毒性农药为主。

图3 菠菜样品中检出的不同农药毒性比较

2.2 慢性、急性膳食暴露风险分析

2.2.1 慢性膳食暴露风险分析

由表2 可知，样品中检出的16 种农药%ADI值均低于100%。在标准人群中，氟虫腈的%ADI值最高，为2.24%；其次为哒螨灵，为2.02%；嘧菌酯、灭蝇胺%ADI值分别为1.39%、1.06%，其他农药的%ADI均低于1.00%，说明菠菜中农药残留的慢性膳食暴露风险在标准人群中为可接受范围，但氟虫腈的%ADI值高于其他农药，慢性膳食暴露风险较高。不同年龄段的%ADI值表现为：随着年龄的增长，菠菜中的农药慢性膳食暴露风险降低；幼儿的不同农药慢性膳食暴露风险指数均为最高，说明菠菜中农药残留的风险对幼儿造成的危害最大。因此，氟虫腈在菠菜中的残留给2～6 岁幼儿带来的风险相对较高，应给予重视，同时要加强氟虫腈的禁用管理。

表2 菠菜样品中检出农药慢性膳食暴露风险评估结果

2.2.2 急性膳食暴露风险分析

世界卫生组织数据库[19]中未规定嘧菌酯、甲霜灵和哒螨灵的%ARfD，不进行计算。《中国居民膳食指南》[13]推荐我国居民每天需摄入300～500 g 蔬菜；《中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》[12]中指出，2012年我国居民平均每日食用新鲜蔬菜摄入量按标准体重60 kg 计算，消费量为269.4 g。由表3 可知，标准人群中，16 种残留农药的%ARfD值占比为0.013%～41.670%，均低于100%，说明即使在最大摄入量下，残留农药对一般人群的急性膳食暴露风险都在可接受范围内，其中氟虫腈%ARfD值最高（41.670%）。

表3 菠菜样品中检出农药急性膳食暴露风险评估结果

2.3 农药残留风险排序分析

毒性、毒效、菠菜膳食比例、农药使用频率、高暴露人群、农药残留水平均采用原赋值标准，各指标赋值标准见表4。

表4 风险排序得分赋值标准

菠菜占居民总膳食百分比按0.28%计算（数据来源于《中国居民膳食指南》），赋值为0 分，本次检出农药最大使用次数T为3 次，生长天数H为35 d，使用频率（FOD）按公式（3）计算为8.6，即D的得分赋值为1 分，当前尚无资料判定存在高暴露人群数据，E的得分为3 分，结果见表5。

根据英国兽药残留委员会兽药残留风险排序矩阵，计算农药的残留风险得分，划分为3 类，第1 类为高风险农药，残留风险＞45 分；第2 类为中风险农药，残留风险为45～30 分；第三类为低风险农药，残留分值＜30 分。参照表5 得分赋值标准，按照公式（3）和（4）计算，得分均低于30 分[20]，检出农药残留经过排序计算均属于低风险。在16 种检出农药中，农药残留风险在可接受范围内，氟虫氰的农药残留风险排序得分最高，说明该农药在所检菠菜中农药残留风险相对较高，应该予以重视。

表5 菠菜样品中检出农药残留风险排序得分

3 结论与讨论

综上所述，在内蒙古乌兰察布市集约化种植基地采集80 份菠菜，样品检出16 种农药包括：多菌灵2 次（2.50%）、嘧菌酯7 次（8.75%）、丙环唑5 次（6.25%）、吡虫啉24 次（30.00%）、啶虫脒9 次（11.25%）、甲霜灵15 次（18.75%）、灭蝇胺13 次（16.25%）、茚虫威7 次（8.75%）、噻虫嗪4 次（5.00%）、氟虫腈10 次（12.50%）、氯氰菊酯11 次（13.75%）、哒螨灵11 次（13.75%）、联苯菊酯5 次（6.25%）、腐霉利4 次（5.00%）、毒死蜱3 次（3.75%）、溴氰菊酯3 次（3.75%），检出农药以杀虫剂、低毒农药为主，检出农药含量在0.002 0～1.280 0 mg/kg，农药超标率2.5%，超标农药为氟虫腈，原因可能是叶菜表面积大，与农药直接接触容易吸收较多农药[21]，表明农民因利益驱动，为使菠菜快速上市加大了多种农药的使用频率与剂量，菠菜中存在一定程度的多种农药残留，且有超标农药存在，建议相关部门加大监管力度，组织农业技术专家入户，指导农民科学规范使用农药。

利用农药毒理学数据（ADI值、ARfD值）、农药残留数据和菠菜消费数据对检出的16 种农药进行风险评估，结果表明，除了嘧菌酯、甲霜灵、哒螨灵没有ARfD信息，其余检出的农药残留慢性膳食暴露风险（%ADI）和急性膳食暴露风险（%ARfD）均低于100%，表明食用者无健康风险，对于不同年龄段单一农药的急、慢性膳食暴露风险均在可接受范围内，氟虫腈的%ADI值高于其他农药，但是不具有慢性膳食暴露风险。借鉴英国兽药残留委员会兽药残留风险排序矩阵，对检出的16 种农药进行风险排序，依据最终得分判定检出农药属于低风险农药残留，但是超标农药氟虫腈属于潜在的风险因子，建议在菠菜安全生产监管中，加强氟虫腈禁用农药监管，确保该地区菠菜种植产业绿色高质量发展。