淡水养殖环境中除草剂类农药残留量及风险分析.pdf

第 4 期 文章编号： 2096-4730(2017)04-0355-05 研究简报 淡水养殖环境中除草剂类农药残留量及风险分析 孙秀梅，程鑫，金衍健，郝青，胡红美，郭远明，尤炬炬 （浙江海洋大学海洋与渔业研究所，浙江省海洋水产研究所，浙江省海洋渔业资源可持续 利用技术研究重点实验室，浙江舟山316021） 摘要：为了解淡水养殖环境中除草剂类农药残留状况， 分别在河南省采集养殖水体、 养殖鱼体 （鲫鱼、 鳊鱼、 鮰鱼、 鲤鱼 和鲢鱼） 和养殖点底泥样品， 采用气相色谱质谱联用法 （GC-MS） 对淡水养殖环境中的 7 种除草剂农药进行检测， 并初步分析 了其污染风险。研究结果显示， 鱼类肌肉中阿特拉津、 乙草胺、 扑草津、 利谷隆、 丁草胺、 丙草胺和除草醚几种除草剂均为未检 出。 在本次调查所采集的水体中， 3 个水样中阿特拉津均有检出， 其浓度分别为 0170 g/L， 0148 g/L， 0182 g/L。 在本次调 查所采集的底泥样品中， 1 个底泥样品中丙草胺有检出， 其它样品均未有除草剂农药残留。虽然水体中所检出阿特拉津的量 远远低于 EPA 所规定的终身健康建议量， 且在水产品中未有检出， 但是其长期低剂量的暴露对水生生物、 对人体的潜在危害 不可忽视。 关键词：淡水养殖环境；除草剂类农药；残留特征；污染风险 中图分类号：O65763文献标识码：A Determinatin and isk ssessment f erbicides in reshwater quacuture nvirnment SUN Xiu-mei, CHENG Xin, JIN Yan-jian, et al (Marine and Fishery Research Institute of Zhejing Ocean University, Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province, Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology research for Fishery Resource of Zhejiang Province, Zhoushan316021, China) bstract: In order to study herbicides residue characteristics in freshwater aquaculture environment, samples of freshwater, sediments and fish(crucian carp, bream, catfish, carp and silver carp) were collected Seven herbicides were analyzed using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) The residues and pos- sible sources of herbicides in the aquaculture environment were analysed The 7 herbicides were not detected in aquatic products Atrazine was detected in three water samples but at low levels The concentration of the atrazine was 0170 g/L， 0148 g/L and 0182 g/L respectively The orther herbicides were not detected in water samples Pretilachlor was detected in one sediments samples The orther herbicides were not detected in sediments Although the amount of atrazine found in the water is far below the amount recommended by EPA 收稿日期：2017-05-14 基金项目：国家自然科学基金 （21407127） ；浙江省科技厅计划项目 （2016F30021） ；公益性行业 （农业） 科研专项 （201503108） 作者简介：孙秀梅 （1982- ） ，女，山东临沂人，高级工程师，研究方向：渔业环境及水产品质量安全 E-mail： sunxiumei82sinacomcn 浙江海洋大学学报(自然科学版) Journal of Zhejiang Ocean University(Natural Science) 第 36 卷 第 4 期 2017 年 7 月 ol36No4 Jul,2017 浙江海洋大学学报(自然科学版)第 36 卷 for lifelong health and the herbicides investigated were not detected in fish muscle However, its long-term ex- posure to low doses of aquatic organisms, the potential harm to the human body can not be ignored Key wrds: freshwater aquaculture environmen; herbicides; residue characteristics; risk assessment 淡水养殖水域一般为半封闭性或封闭性的水域， 包括一些天然的渔场， 随着水环境污染的日益加剧， 养殖水体既受到陆域污染的影响 （污染物通过降水、 地表径流或地下水进入养殖水体） ， 也受到自身养殖过 程所带入的污染影响 （包括饵料投入、 渔药的使用等） ， 这必然会导致养殖水域生态环境恶化、 养殖水产品 所受污染风险较大。 近年来随着现代农业经济迅猛发展，农药作为不可或缺的农业生产资料和救灾物质，对防治有害生 物、 应对爆发性病虫灾害， 保障农业发展具有重要作用。河南省作为农业大省， 因受栽培条件、 气候、 作物 布局等因素影响， 该区域病虫害经常发生， 且发生范围广、 程度重， 对产量影响大， 农药的用量也很大， 2015 年农药使用量 （折百） 17 732 t， 农药利用率 361%。由于不合理使用， 近有 60%多的农药散落到环境中， 对 土壤、 地表水、 地下水和农产品造成污染1。农药中毒是仅次于酒精中毒和药物中毒的人体伤害中毒因素。 水产养殖业， 严重依赖于水体环境， 更是深受水环境污染物带来的被动影响2-3。如巢湖流域和太湖流域沉 积物中苄氯菊酯和高效氰戊菊酯广泛检出4。长三角地区池塘养殖水产品体内农药类污染的研究表明， 虽 然残留水平均不高， 水产品体内有机磷农药、 有机氯农药和拟除虫菊酯类农药均有检出， 三唑磷、 伏杀硫 磷、 喹硫磷和毒死蜱易在水产品体内蓄积5。水产品体内的农药残留和养殖池塘中的沉积物污染密切相 关。 鲳鯵养殖过程 DDTs 残留特征及其来源分析显示养殖成鱼、 养殖海水和表层环境表层沉积物底泥中均 检测出 DDTs6。 我国是一个农业大国， 除草剂的生产和使用均居世界前列。 由于除草剂多为有一定残效期 的化学物， 可在生物机体内富集， 而且部分除草剂对人和动物具有致癌性和干扰内分泌系统的功能7。阿 特拉津使用的主要环境问题是其在土壤中的残留期长， 该药具有土壤淋溶性， 易随地表径流进入河流、 湖 泊， 对地下水和地表水造成污染。如在杨敏娜8的调查研究中表明， 我国长江泰州、 南通段的阿特拉津污染 严重， 水样中的检出浓度在 101164 490 ng/L， 检出率达 100%。 对环境中农药的残留分析及评价大多集中在有机氯农药、 有机磷农药和拟除虫菊酯类农药9-12。对渔 业环境除草剂农药残留检测和影响评价研究涉及较少， 并且研究的对象一般为地表饮用水13， 地表饮用水 对人类的健康产生直接影响， 但养殖水体通过养殖动物的体内蓄积， 和沉降、 湿沉降作用进入环境， 其对环 境、 对人类的潜在威胁不可忽视。本论文研究填补了渔业环境中除草剂残留研究的空白， 为今后渔业环境 保护积累重要的基础资料。 1 实验部分 11 试剂和材料 乙腈、 二氯甲烷、 丙酮、 乙酸乙酯和正己烷等有机溶剂均为色谱纯， CNW 试剂； 无水硫酸钠 640 烘干 4 h， 干燥保存备用， 购自国药集团； 氯化钠分析纯， 购自国药集团； 农药的混标使用液： 阿特拉津、 乙草胺、 扑草津、 利谷隆、 丁草胺、 丙草胺和除草醚 7 种农药的单标储备溶液， 由国家标准物质研究中心购得， 分别 取一定体积用丙酮稀释至 10 mg/mL 的标准使用液， 4 避光保存。氧化铝固相萃取柱（1 000 mg/6 mL， CNW） ； Silica gel 固相萃取柱 （1 000 mg/ 6 mL， CNW） 。 12 样品的采集 根据制定的采样方案和水产品的生长养殖周期， 本研究在 2016 年度分别在河南省的安阳、 驻马店市、 洛阳市、 开封和郑州等地市的水库、 池塘和河口进行了所有样品的采集 （表 1） ， 并对所有样品的样品编号、 样品名称、 样品产地和经纬度信息进行记录。水库类型的采样地根据该区域工农业布局、 地理状况和区域 特点， 分别在水库上、 中、 下游分别设置 3 个采样点。分别采集 3 个位置的水样 （表层水， 水面下 05 m） 、 沉 积物 （020 cm） 、 和水产品。具体点位用手持式 GPS 卫星定位。采集的水产品种类有鲫鱼、 鳊鱼、 鮰鱼、 鲤 鱼、 草鱼、 白鲢和花鲢， 涵盖了河南省大宗淡水鱼类和当地的特色经济鱼类。 356 第 4 期 13 样品的提取 水样的提取： 将 1 L 水样用 045 m 的玻璃纤维滤膜过滤除去颗粒较大的杂质后进行液液萃取。加 入甲酸调 pH 为 23， 用 20 mL 正己烷振荡萃取 2 min， 静置分层， 取上层正己烷相过无水硫酸钠脱水， 加 20 mL 二氯甲烷重复提取一次， 合并提取液， 旋转蒸发至干， 待净化。 生物样的提取： 准确称取 50 g 样品于 50 mL 聚四氟乙烯具塞离心管中， 样品用 10 mL 饱和氯化钠溶 液浸泡 10 min， 然后加入 20 mL 乙腈振荡超声提取 2 min， 于 5 000 r/min 离心 5 min。重复提取 1 次后， 合 并提取液。旋转蒸发至干， 待净化。 泥样的提取： 准确称取 50 g 样品于盛有 10 g 无水硫酸钠的具塞离心管中， 样品用 30 mL 丙酮-二氯 表 1河南省各采样点情况 Tab1Sampling points in Henan province 序号 采样 地区 采样 点数 养殖 水体 河南省各采样点情况 1 宿鸭湖水库（驻 马店市） 3水库 驻马店市宿鸭湖水库可养鱼水面 8 000 hm2， 属大型渔业水域， 库中主养花、 白鲢， 适当搭配青虾、 蟹等， 基本无投喂， 属粗放粗养型。 水库天然资源主要品种有鲤鱼、 鲫鱼、 鲶鱼、 鳜鱼、 银鱼、 餐条、 黄颡鱼、 翘嘴红鲌等。 每年捕捞及养殖产量约 5 000 t。由于周边入库水环境复杂， 污染物汇入库区后易对水产品质量造成影响， 因此 确定该区域为本项目的研究的采样点。 2洛阳市小浪底1河流 小浪底水库面积约 20 000 hm2， 网箱养殖和围网养殖， 不投喂配合饲料， 主要靠 自然水体养殖， 主要养殖品种以鲤鱼、 草鱼、 鲢鳙鱼为主， 年产量约 8 000 多 t。由 于黄河水从上游携带的泥沙及污染物到达小浪底水库后， 随着水流减缓， 逐渐沉 积于库底。为防止泥沙的大量沉积影响大坝， 近年来水利部每年均在 6 月份实施 黄河调水调沙工程，该工程的实施会导致水库底层的泥沙和污染物每年都被翻 起， 混入库水中， 造成水质的变化， 从而可能影响到库区网箱养殖的水产品的质 量。通过本地区地形及养殖情况的确定本研究采样点 3孟津 （洛阳市）3池塘 孟津境内池塘养殖面积约 667 hm2， 产量约 12 500 t， 主要养殖品种鲤鱼、 草鱼、 鲫 鱼和鮰鱼等。 孟津地处黄河沿岸， 水产养殖主要靠抽取地下水， 地下水水位一般在 45 m， 水体碱性较大， pH 值在 89。 池塘周围是成片的农田区， 主要种植小麦、 玉 米及水稻。由于该区域是河南省池塘高产养殖区， 养殖密度大、 投饲频繁、 鱼病发 生几率高、 用药情况较多。 加上周边农田交错， 生产过程中也会出现农药污染养殖 环境， 进而影响水产品质量问题。因此确定该区域为本项目研究采样点。 4郑州市伊洛河1河流 洛河发源于陕西省蓝田县境， 流经河南省的卢氏、 洛宁、 宜阳、 洛阳、 偃师， 于巩义 市神北村汇入黄河， 总流域面积 19 056 km2， 省内河长 366 km。省内面积 17 400 km2。 从伊洛河入黄河口到南河渡、 龙尾和黑石关一带， 水位较稳定， 水深 1 m 左右 的浅滩较多， 水清透明， 流速缓慢， 底质为软泥， 有大量适于鱼卵附着的眼子菜、 莎 草、 苔草、 柳根等， 每逢 4-5 月的生殖季节， 大量的成熟黄河鲤鱼上溯到此处产卵。 伊洛河产卵场孵化出来的鱼苗， 顺流而下， 沿黄河到别处觅食长大。2007 年， 农业 部批准建立了黄河郑州段黄河鲤国家级水产种质资源保护区， 把产卵场河段划定 为核心区。该区域为自然河道受周围农田地表径流影响较大， 确定该区域为本项 目采样点。 5荥阳 （郑州市）2池塘 郑州荥阳有 1 万亩水产养殖基地， 荥阳矿产资源丰富， 工业门类齐全， 主要集中在 医药、 精细化工、 金属冶炼等。存在养殖密度大、 投饲频繁、 鱼病发生几率高、 用药 情况较多的问题。养殖塘周围即农田， 受地表径流影响大。 6开封市1池塘 开封市土柏岗乡位于开封市区东北部， 地处黄河流域。农作物以水稻、 小麦、 莲藕 为主， 水产养殖亦全部用黄河水。 存在养殖密度大、 投饲频繁、 鱼病发生几率高、 用 药情况较多的问题。池塘周围即农田， 受地表径流影响大。 孙秀梅等：淡水养殖环境中除草剂类农药残留量及风险分析357 浙江海洋大学学报(自然科学版)第 36 卷 甲烷 （1：2， /） 混合溶剂涡旋振荡提取， 于 5 000 r/min 离心 5 min。重复提取 1 次后， 合并提取液。旋转蒸 发至干， 待净化。 14 样品的净化 将旋转瓶内的试样用 1 mL 正己烷-丙酮混合溶液 （2：1， /） 洗涤， 用无水硫酸钠-氧化铝-硅胶复合 固相萃取小柱进行固相萃取净化， 泥样净化时在净化柱的上层加适量铜粉。 正己烷-丙酮混合溶液洗脱 （2： 1， /） ， 浓缩后用正己烷定容至 1 mL， 过 022 m 有机滤膜， 待气相色谱质谱检测分析。 15 仪器分析条件 采用气相色谱-质谱仪 （Agilent7890B/5977A） ， DB-35 毛 细管气相色谱柱 （30 m0250 mm025 m） 进行分析检测。 不分流进样， 进样量 10 L； 进样口温度： 260 ； 载气 （He） 流 速： 15 mL/ min； 升温程序： 初始温度 80 ， 保持 1 min， 以 20 /min 升至 200 ， 再以 10 /min 升至 290 ， 保持 2 min； 传输线温度 260 ； EI 源， 选择离子监测模式。7 种除草剂的 选择离子气相色谱质谱图如图 1。 2 结果与讨论 21 渔业环境中除草剂类农药的残留水平 在河南省采集的 6 个养殖水体的 11 个样品中， 阿特拉津的检出率最高 （27%） 。在 3 个水样中均有阿 特拉津的检出， 其浓度分别为 0170 g/L、 0148 g/L 和 0182 g/L， 含量水平差异不明显， 均为驻马店市 宿鸭湖水样。其他采样点的水体中未有检出。 河南省淡水养殖所采集的 11 个底泥样品中， 郑州市伊洛河河口的底泥样品中有丙草胺的检出， 浓度 为 574 g/kg， 其它样品均未有除草剂农药残留。 鱼体肌肉中阿特拉津、 乙草胺、 扑草津、 利谷隆、 丁草胺、 丙草胺和除草醚这几种除草剂均为未检出。 22 渔业环境中除草剂类农药的残留水平与其他地区水体的比较 驻马店市宿鸭湖水样对阿特拉津有检出的三个样品， 阿特拉津的含量水平低于北京、 长江中下游、 美 国水体中阿特拉津的残留， 与巴黎三条主要河流的残留量相当， 但均未超过我国规定阿特拉津在、 类 地表水中的标准 3 g/L， 处于较低水平。 1 阿特拉津； 2乙草胺； 3扑草津； 4利谷隆； 5丁草胺； 6丙 草胺； 7除草醚 图 1除草剂的选择离子色谱图 （100 g/L） Fig1SIM chromatograms of 7 herbicides (100 g/L) 表 2各个地区除草剂类农药的残留水平 Tab2Residues of herbicide pesticides in different regions 地区水体类型阿特拉津残留/g L-1文献来源 北京 长江中下游 美国 巴黎 水库 湖泊 地表水 河流 06739 0021 30613 9 694 大于 01 14 15 16 17 23 渔业环境除草剂类农药残留的风险分析 阿特拉津的检测量和检出率， 可能与它在农业生产的广泛使用有关。阿特拉津又名莠去津， 是内吸选 择性苗前、 苗后封闭除草剂， 易被雨水淋洗至土壤较深层， 对某些深根草亦有效， 但易产生药害。持效期也 较长， 并且它在水中的溶解度较大， 在水中的溶解度为 33 mg/L， 极容易残留在水体中。阿特拉津被广泛用 于玉米作物，已成为我国最常用的除草剂。EPA 确立了饮用水中阿特拉津的终身健康建议量 （Lifetime Health Advisory Level） 为 3 mg/L。每天饮用的水中阿特拉津含量等于或低于这个水平是可以接受的， 不会 对人体健康产生影响。长期高浓度的阿特拉津摄入会损害动物或人体健康， 如造成震颤、 器官重量的变化 以及对心脏和肝脏的损伤。虽然所检出水体中阿特拉津的量远远低于 EPA 所规定的终身健康建议量， 且 在水产品中未有检出， 但是其长期低剂量的暴露对水生生物、 对人体的潜在危害需要评估。 358 第 4 期 丙草胺检出率低， 残留水平也较低， 虽然其毒性较低， 降解周期短， 但大量施用也会对某些土壤微生物 产生长期的不可逆的影响。在灌溉、 降水等过程中， 土壤中的丙草胺可随水扩散、 淋溶， 对农业区的地下水 也会造成一定程度的污染。 3 结论 河南省淡水养殖水产品中阿特拉津、 乙草胺、 扑草津、 利谷隆、 丁草胺、 丙草胺和除草醚农药残留为未 检出。但其相应的养殖水体中，阿特拉津的检出率较高（27%）其浓度分别为 0170 g/L， 0148 g/L 和 0182 g/L。 在本次调查所采集的底泥样品中， 1 个底泥样品中有丙草胺的检出， 浓度为 574 g/kg。 水体中 所检出阿特拉津的量远远低于 EPA 所规定的终身健康建议量， 危害总体较低， 但其长期低剂量的暴露不 容忽略。 参考文献： 1 孙肖瑜, 王静, 金永堂 我国水环境农药污染现状及健康影响研究进展J 环境与健康杂志, 2009, 26(7)： 649-652 2 王丽娟 水环境中有机磷农药对水生动物和人类的影响及其检测J 福建水产, 2015, 37(4)： 338-344 3 乔丹, 刘小静, 韩典峰, 等 气相色谱-质谱法测定动物源性水产品中 16 种除草剂J 渔业科学进展, 2017, 38(4)： 172- 179 4 赵晨, 彭书传, 陈天虎, 等 巢湖流域和太湖流域沉积物中苄氯菊酯和高效氰戊菊酯的生态风险评价J 环境科学学报, 2016, 36(3)： 1 080-1 091 5 徐佳艳, 彭自然, 和庆, 等 长三角地区池塘养殖水产品体内农药类污染与食用风险评价J 生态毒理学报, 2017, 12(3)： 483-493 6 程波, 柯常亮, 李 乐, 等 卵形鲳鲹网箱养殖过程主要生长阶段 DDTs 残留特征及其来源分析J 水产学报, 2017, 41 (8)： 1 264-1 275 7 BISSON M, HONTELA A Cytotoxic and endocrine-disrupting potential of atrazine, diazinon, endosulfan, and mancozeb in a- drenocortical steroidogenic cells of Rainbow trout exposed in itroJ Toxicology and Applied Pharmacology, 2002, 180(2)： 110- 117 8 杨敏娜, 周芳, 孙