我国环境中需重点控制的农药残留及其检测方法a

我国环境中需重点控制的农药残留及其检测方法徐明华1胡冠九2*(1 江苏益高化工有限公司,南京,;2 江苏省环境监测中心,南京,我国是世界上农药生产和消费大国,粮食产量有1/3是靠使用农药、减少或消灭病虫灾害来保证的,农药在农业生产上应用范围也在日益扩大,从开始的植物病虫害防治扩展到了除草、植物生长调节等诸多领域1。但是,农药也是人类主动投放到环境中的一类有毒物质,有机合成农药从2O世纪4O年代初起在农业生产中大规模推广应用,目前,全世界使用的农药主要品种已有300多种,每年使用的农药量已超过300万t2。在农药生产、农业使用等过程中,如果管理、使用不当,会污染环境和农产品,对人类健康、生物安全、生态平衡、农产品出口等产生不利影响。据统计,农药行业每年排放的废水约占全国工业废水年排放总量的2%3%,其中已进行治理的仅占总量的7%,治理达标的仅占已处理的1%1。另一方面,由于农民不科学使用农药,如选择高毒农药、超剂量用药等,也会导致农药污染3。近年来,环境污染事件频发,在与农药有关的污染事件、尤其是突发性污染事件发生后,迫切需要环境工作者能够从种类繁多的农药中,迅速筛选、锁定出污染的目标成分并予以准确定量,从而界定污染面积和范围,为污染事件的合理处置提供决策依据。本文根据我国农药生产和使用的特点,从农药生产工业中主要的农药种类、保障农产品安全需控制的农药残留等方面,阐述了我国环境中需重点控制的农药残留种类,并对其监测方法进行了综述,旨在为农药污染事件中快速判断污染类别、科学确定监测方法、及时处置污染提供技术保障。1.我国主要生产和使用的农药农药按照其防治对象可分为:杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、除草剂、植物生长调节剂、杀鼠剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、杀有害动物剂以及杀生剂等4。我国目前生产的农药中,有机杀虫剂占有很大的比例,可分为四大类:以滴滴涕、六六六为代表的有机氯类,有机磷类,氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类 5。这四类农药也是我国最常用的农药,广泛应用于农业生产6。另外,我国使用的农药还有沙蚕毒素类杀虫剂;有机磷、有机氯、有机硫、有机砷、杂环类、取代苯类、铜类等杀菌剂;有机氯等杀螨剂;苯氧羧酸类、二苯醚类、三氮苯类、脲类、氨基甲酸酯、酰胺类、磺酰脲类等除草剂4。2.农药污染事故中常见的农药农药污染事故有人畜急性中毒型、水生生物中毒型和农作物受害型等。人畜急性中毒事故中,杀虫剂约占80%,其中又以高度有机磷农药为主,占90%以上。主要品种有:甲胺磷、甲基对硫磷、对硫磷、乐果、氧乐果、内吸磷、倍硫磷、马拉硫磷、杀虫脒、呋喃丹、西维因、杀鼠剂等;水生生物中毒事故的主要农药类型是杀虫剂和除草剂,品种有:有机氯中的六六六、滴滴涕、五氯酚;有机磷中的甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷、敌百虫、敌敌畏、乐果、倍硫磷、马拉硫磷、内吸磷、嘧啶氧磷;氨基甲酸酯中的西维因、呋喃丹;菊酯类中的溴氰菊酯、氯氰菊酯、杀灭菊酯、氯菊酯;除草剂中的除草醚等;农作物受害事故主要发生在水稻、棉花、玉米、油菜、果树上,近80%由除草剂引起。发生作物受害事故的农药有除草剂、杀菌剂、杀螨剂及杀虫剂,主要品种有:阿特拉津、2,4-D、2,4-D丁酯、阔叶散以及甲磺隆、氯磺隆等除草剂,多菌灵等杀菌剂,双甲脒等杀螨剂有,二溴磷、棉安磷、杀虫双等杀虫剂,可杀得、普杀特、扫弗特等进口农药4。3.农产品中检出的主要农药残留浙江省蔬菜等食品中农药残留检测结果发现,有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、有机氯4大类42种常用农药残留有不同程度的存在,特别是有机磷和拟除虫菊酯农药残留检出率较高,尤其在大宗蔬菜如青菜、圆白菜上的检出率和超标率较高7。*联系人:胡冠九;通信地址:南京市凤凰西街241号;联系电话:025-*, ;email:云南省38种蔬菜1779个蔬菜样品中,有机磷农药超标率为7.76%,主要是使绿叶类蔬菜和白菜类蔬菜超标,国家明令禁止使用的高毒农药氧化乐果、甲胺磷、对硫磷在蔬菜中残留情况严重8。安徽省合肥、蚌埠、阜阳、淮南、滁州等5个地市的蔬菜基地和批发(农贸市场随机抽测的712组蔬菜样品中检出禁用农药15组,检出率2.1%,具体种类为甲拌磷、水胺硫磷、对硫磷、磷胺等高毒高残留农药9。2004 -2007 年我国输日蔬菜中,有机磷农药是超标农药的主要品种,在被扣农产品中,甲胺磷、毒死蜱等有机磷农药是被检出农残超标频次较高的农药品种。从2006年开始,被检出的农残超标的农药除杀虫剂、杀菌剂外,还首次出现了除草剂乙草胺和扑草净,2007年又新增了莠去津。另外,六六六农药残留以及近年推广的新型杀菌剂和杀虫剂,如嘧霉胺、恶唑菌酮、烯酰吗啉、氟硅唑、恶醚唑、茚虫威、异丙威、抑虫肼等的检出率有所上升10。4.我国农药残留控制标准和检测方法标准现状4.1 环境中农药残留的控制及检测我国综合环境标准中控制的农药种类很少,“污水综合排放标准”GB8978-1996中仅对有机磷农药的最高允许排放浓度进行了规定,具体为乐果、对硫磷、甲基对硫磷和马拉硫磷。“地表水环境质量标准”GB3838-2002中,控制的农药有有机氯(滴滴涕、林丹、有机磷(乐果、对硫磷、甲基对硫磷、马拉硫磷、敌敌畏、敌百虫、内吸磷、百菌清、甲萘威、溴氰菊酯、阿特拉津。“土壤环境质量标准”GB15618-1995和“温室蔬菜产地环境质量评价标准”HJ333-2006 仅控制六六六和滴滴涕,其他的环境标准很少控制农药。长期以来,我国环境监测相应的方法标准主要针对有机磷和有机氯。对有机磷,有“水和土壤质量有机磷农药的测定气相色谱法”(GB/T 14552-2003和“水质有机磷农药的测定气相色谱法”(GB 13192-1991,前者测定的目标化合物有速灭磷、甲拌磷、二嗪磷、异稻瘟净、甲基对硫磷、杀螟硫磷、溴硫磷、水胺硫磷、稻丰散和杀扑磷;后者测定的目标物有甲基对硫磷、对硫磷、马拉硫磷、乐果、敌敌畏和敌百虫。对有机氯,有“水质六六六、滴滴涕的测定气相色谱法”GB/T 7492-1987,测定、-六六六和p,p-DDE, O,P-DDT ,p,p-DDD, p,p-DDT;还有“GB/T 21925-2008 水中除草剂残留测定液相色谱/质谱法”等。在相当一段时间里,我国其他农药的排放没有被列入环境保护控制范围,也没有规定的检测方法,导致一旦目前常用的农药发生污染事故,无法检测,也没有执法、处置的依据。针对上述问题,环保部启动了10类农药工业污染物的排放标准制订工作,针对我国主要生的农药,包括:杂环类农药、酰胺除草剂类农药、有机硫类农药、苯氧羧酸类农药、菊酯类农药、磺酰脲类除草剂农药、有机磷类农药、氨基甲酸酯类农药、生物类农药、有机氯类农药。2008年,我国颁布了杂环类农药工业水污染物排放标准(GB 21523-2008,这是环境介质中关于农药的第一个国家标准,该标准选择的6个农药品种分别是杀虫剂吡虫啉、氟虫腈,杀菌剂三唑酮、多菌灵,除草剂百草枯、莠去津。6种农药分别用6个方法分析,其中吡虫啉和百草枯分别用0.45m微孔膜过滤、液相色谱法分析,其余四种农药分别用不同的溶剂提取后、气相色谱法分析。4.2 农产品中农药残留的控制及检测我国GB 2763-2005食品中农药最大残留限量标准中有136种农药,残留限量477个,其不足之一是限量标准与方法标准不配套,有20种农药没有给出检测方法。2007年,农业部发布“农产品中农药最大残留限量”行标98项;2008年,农业部再次发布“农产品中农药最大残留限量”行标39项11。目前,我国国家标准和行业标准共有涉及178种农药在92种(类食品和农产品中的807项最大残留限量标准。同时制定了500多种农药在食品和农产品中的残留检测方法国家标准和行业标准,以及农药残留采样方法等其他配套的技术规范12。与日本“肯定列表制度”所管理的食用农产品中农药和农药最大残留限量的数量分别为579种和51600多项相比,我国不仅控制的农药种类少,而且检测方法标准较为落后,如:样品前处理时间较长,许多检测方法标准仍然使用填充柱分离而非高效灵敏的毛细管技术,没有纳入先进的气相色谱/质谱联用和高效液相色谱/质谱联用检测技术等13。我国农产品中控制的农药以有机氯类,有机磷类,氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类等为主,兼并有其他类,如我国规定茶园禁用的农药为有机氯(六六六、滴滴涕、毒杀芬、艾氏剂、狄氏剂、三氯杀螨醇、有机磷(甲胺磷、甲基对硫磷、对硫磷、久效磷、磷胺、甲拌磷、甲基异硫磷、特丁硫磷、治螟磷、灭线磷、地虫硫磷、氯唑磷、苯线磷、异硫磷、氧乐果、水胺硫磷、草甘磷、氨基甲酸酯(克百威、涕灭威、拟除虫菊酯(氰戊菊酯,又称杀灭菊酯。此外还有有机氮(杀虫脒、二苯醚类(除草醚、无机类(汞制剂、砷、铅、杂环类(敌枯双、氟乙酰胺类(氟乙酰胺、甘氟、毒鼠强;我国无公害水果中控制的农药为有机氯(六六六、滴滴涕、百菌清、有机磷(敌敌畏、敌百虫、乐果、辛硫磷、杀螟硫磷、喹硫磷、二嗪磷、毒死蜱、倍硫磷、甲胺磷、乙酰甲胺磷、甲拌磷、杀扑磷、对硫磷、马拉硫磷、氨基甲酸酯类(抗蚜威、克百威、拟除虫菊酯类(氯菊酯、氰戊菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、氯氟氰菊酯、磺酰脲类(除虫脲、杂环类(多菌灵、三唑酮、有机氮类(双甲脒、托布津类(甲基硫菌灵、有机硫类(克菌丹、有机锡类(三唑锡,其中多菌灵及甲基硫菌灵的检测使用紫外/可见光分光光度计,除虫脲、克菌丹的检测使用液相色谱仪(紫外检测器,其余项目的检测均使用气相色谱仪。常用的气相色谱仪有电子捕获检测器(ECD,用于检测有机氯、拟除虫菊酯类、氮磷检测器(NPD,用于检测有机磷、氨基甲酸酯、三唑酮和火焰光度检测器(FPD,检测三唑锡。5. 农药残留检测方法及其发展趋势通常情况下,不同基体中的农残需经提取、浓缩、净化后再进行分析。对于环境水样,液液萃取(LLE、树脂吸附萃取、固相萃取和固相微萃取、膜萃取;对于土壤、农产品等固体样品的前处理,近年来主要有固相萃取、固相微萃取、超声波、超临界流体萃取、压力溶剂提取(或称加速溶剂萃取、微波辅助萃取、超临界流体萃取方法、底物固相分散法、固相微萃取、搅拌棒吸附萃取和液相微萃取等,其中固相微萃取方法、搅拌棒萃取方法和液相微萃取方法集采样、萃取、浓缩、进样于一体。常用的样品浓缩方法主要有减压旋转蒸发法、K-D浓缩法和氮气吹干法等。常用的净化方法主要有柱层析法、液液分配法、磺化法、低温冷冻法和吹蒸法、凝胶渗透色谱等。由于农药的活性成分大多是小分子有机化合物,故多使用薄层色谱法、气相色谱(根据农药特性,采用电子捕获检测器、火焰光度检测器、氮磷检测器等检测器、高效液相色谱(紫外或荧光检测器、气-质联用(单级四级杆、气相色谱-串联三级四极杆质谱法和高效液相色谱-质谱联用等技术,除此之外分光光度法和毛细管电泳法也是常用的分析方法14。近年来农药残留检测分析的新技术还有红外光谱分析技术、超临界流体色谱、柱切换高效液相技术、毛细管电泳和毛细管区带电泳、全二维气相色技术、气相色谱-原子发射光谱联用技术等15。除了色谱、光谱分析方法外,还有酶抑制法、免疫分析法、生物传感器法、活体检测法等生物检测方法14。5.1 有机磷农药有机磷农药残留测定方法从检测方法上可分为色谱法、光谱法、生物化学法、免疫分析法、生物传感技术。目前应用于检测有机磷的色谱法主要有气相色谱法、气相色谱-质谱法联用、高效液相色谱法、高效液相色谱-质谱等;光谱法如分光光度法、气相色谱-红外光谱联用;生物化学法根据对分解产物检测手段的不同,可分为酸碱指示剂法、速测卡法、薄层色谱法、分光光度计法、荧光法等。目前用于农药残留分析的免疫分析技术主要有放射免疫(RIA和酶免疫分析(EIA两种。EIA,尤其是酶联免疫吸附测定(ELISA,已成为目前使用最广泛的免疫分析方法。根据生物活性物质不同,生物传感器可分为酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等16。最常用的检测方法仍是气相色谱法,如刘刚等17用有机溶剂提取、液液分配步骤净化、用气相色谱/火焰光度检测器/检测了蔬菜样中有机磷类农药。5.2 有机氯农药有机氯农药多用气相色谱/电子捕获检测器(GC-ECD检测,如郭华等18样品以丙酮-石油醚混合溶剂提取,固相萃取法(SPE净化、富集,用石英毛细管柱、GC-ECD检测丹参中12种农药残留量。5.3 拟除虫菊酯类目前分析拟除虫菊酯类农药残留的主要方法是气相色谱法,所用检测器主要为电子捕获器(ECD,也有用氮磷检测器(NPD、火焰离子检测器(FID的;高效液相色谱方法分析拟除虫菊酯类农药具有一定的优势,但其灵敏度没有气相色谱好;GC/MS具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏度,是定性定量的有效工具。此外,液质联用色谱和免疫分析法的应用也在不断发展。姜琳琳等19用正己烷:丙酮混合溶液作为提取液,经冷冻去脂,柱层析净化,测定了水产品中氯氰菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯等拟除虫菊酯类农药残留。5.4 氨基甲酸酯类大部分氨基甲酸酯类农药的高效液相色谱(HPLC检测采用反相C8或C18柱,近年来多采用液相色谱法柱后衍生技术,是检测氨基甲酸酯类农药最有效、最灵敏的方法之一。马纪伟等20通过柱后衍生化,HPLC/荧光检测器定性定量测定猕猴桃中11种氨基甲酸酯类农药的残留量。陈笑梅等21 采用HPLC-ESI(+-MS/MS 同时检测了粮谷中9种氨基甲酸酯类农药残留量。5.5 其他类农药三嗪类农药如西玛津、西草净、扑灭通、扑草净、莠灭净、丙唑嗪等,可以采用HPLC/MS法22。三唑类杀菌剂如三唑酮、三唑醇、丙环唑、己唑醇、腈菌唑、烯唑醇和氟硅唑农药残留的主要检测方法有气相色谱法、高效液相色谱、毛细管电泳法及其各种联用技术等。5.6 多残留测定农药多残留测定是发展趋势。国际上农药多残留检测方法有很多,具有代表性的有:德国DFG法,可检测325种农药;S19法,可检测220种农药;美国FDA多残留检测法,可检测360种以上农药;荷兰卫生部多残留检测法,可检测200种农药、加拿大多残留检测法,可检测251种农药。我国从2O世纪9O年代初开始研究和利用多残留分析方法,并相继推出了一些国家标准。如国家标准GB/T173311998食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多种残留的测定和GB/T17332-1998食品中有机氯和拟除虫菊酯类农药残留的测定等,均可同时测定不同类型中的20多种农药残留。由于这些方法中使用的都是气相色谱仪的单个选择性检测器,因而都无法进行确证13。乔伊23介绍了运用GC/MS和火焰光度测