不同类型农药中重金属分布特征及风险分析_叶雪珠.pdf

研究论文doi:10.16801/j.issn.1008-7303.2022.0096不同类型农药中重金属分布特征及风险分析叶雪珠*,陈德,肖文丹,张棋,赵首萍(农业农村部农产品信息溯源重点实验室，浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所，杭州310021)摘 要：为探明不同类型农药中重金属分布特征及农药被使用后其中重金属在土壤和蔬菜中的累积风险，从市场采集 54 个常用农药制剂品种并开展田间试验，研究不同农药制剂中重金属的含量分布及其使用安全风险。结果表明：农药制剂中存在一定量的重金属，其中 Cr、As、Cd、Hg 和 Pb 的平均含量分别为 21.2、3.23、0.78、0.85 和 3.43mg/kg；在非 Cu/Zn 农药制剂中，Cu 和 Zn 的平均含量分别为 9.22和 18.1mg/kg；每种农药中检出重金属元素在 37 种；在Cu 制剂中有较高含量的 Zn，而在 Zn 制剂中伴随有较高含量的 Cu 和 Cd。农药制剂中 Zn-Cd、Cr-Pb-As、Hg-As 的含量显著相关，来源具有同源性。在农药使用当年，土壤中重金属含量增加约 5.741085.46105mg/kg，其中施用杀虫剂后 Cr、As、Hg 及施用杀菌剂后 Cu、Zn、Cd 在土壤中的增量相对高于施用其他类型农药，但相比中国国家标准GB156182018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)，由农药使用带来的土壤中重金属的年累积量可忽略不计；相比未喷施农药的对照，施用噻森铜 5 次，可使白菜中的 Pb 含量显著增加，施用丙森锌 3 次和 5 次均可使白菜中的 Cd 含量显著增加，但 Cd、Pb 均未超过国家标准限量值，最高含量约为限量值的 20%和 10%，风险较低。关键词:农药制剂；重金属；分布特征；蔬菜；土壤；累积风险中图分类号：X53；TQ450.26文献标志码：ADistribution characteristics and risk analysis of heavy metals in pesticidesYEXuezhu*,CHENDe,XIAOWendan,ZHANGQi,ZHAOShouping(Key Laboratory of Information Traceability for Agricultural Products,Ministry of Agriculture and Rural Affairs of China,Institute ofAgro-Product Safety and Nutrition,Zhejiang Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310021,China)Abstract:Inordertofindoutthedistributioncharacteristicsofheavymetalsinpesticidesandthecumulativeriskofheavymetalsinsoilandvegetablesafterpesticideapplication,54commonlyusedpesticideformulationswerecollectedfromthemarket,andthefieldexperimentswereconductedtoinvestigatethecontentsofheavymetalsindifferentpesticideformulationsandtheirsafetyrisksafterapplication.Theresultsshowedthatheavymetalwascommoninpesticideformulations,andtheaveragecontentsofCr,As,Cd,HgandPbwere21.2,3.23,0.78,0.85and3.43mg/kg,respectively.TheaveragecontentsofCuandZninnonCu/Znpesticideswere9.22and18.1mg/kg,respectively.Three收稿日期：2021-08-12；录用日期：2022-08-30；网络首发日期：2022-08-31.Received:August12,2021;Accepted:August30,2022;Published online:August31,2022.URL:https:/doi.org/10.16801/j.issn.1008-7303.2022.0096http:/ Journal of Pesticide ScienceE-mail:tosevenheavymetalsweredetectedineachpesticide.RelativelyhighcontentofZnwasdetectedinpesticideformulationscontainingCu,whilehighcontentsofCuandCdweredetectedinZn-containingpesticides.TheresultsofcorrelationanalysisshowedthatthecontentsofZn-Cd,Cr-Pb-AsandHg-Asinpesticideformulationsweresignificantlycorrelatedandtheirsourceswerehomologous.Intheyearofpesticideuse,thecontentsofheavymetalsinsoilincreasedby5.74108mg/kgto5.46105mg/kg.Comparedtotheapplicationofothertypesofpesticides,theincrementofCr,AsandHginsoilwassignificantlyhigheraftertheapplicationofinsecticides,andtheincrementofCu,ZnandCdinsoilwassignificantlyhigheraftertheapplicationoffungicides.Nevertheless,accordingtothesoilenvironmentalqualitystandardintheNationalStandardofChina(GB156182018),theannualaccumulationofheavymetalsinsoilcausedbypesticidesapplicationwasnegligible.Incomparisonwiththeblankcontrolthatnopesticidewassprayed,theapplicationofthiosencopperfor5timessignificantlyincreasedthecontentofPbincabbage,andtheapplicationofpropinebfor3and5timessignificantlyincreasedthecontentofCdincabbage,butneitherCdnorPbexceededthenationallimit.ThemaximumcontentsofCdandPbincabbagewereabout20%and10%ofthenationallimitvalue,respectively,suggestingthattheriskwaslow.Keywords:pesticideformulation;heavymetal;distributioncharacteristics;vegetables;soil;accumulationrisk土壤作为农作物生产的主要介质，是人类赖以生存的物质基础，也是生态环境的主要组成部分。然而随着工业化、城市化、农业现代化快速发展，工矿企业的污染物排放和农业投入品的大量施用，农田土壤污染日益加剧1-2。据全国土壤污染状况调查公报显示3，我国耕地土壤点位超标率 19.4%，以重金属污染为主。农药是现代农业发展中防治农业病虫草害的重要手段，其应用对于保证农作物的高产稳产具有重要贡献。据2018 年联合国粮农组织(FAO)发布的数据显示，世界农药使用量从 1999 年的 300 万吨增加到 2016年的 410 万吨左右4。我国作为一个农业大国，农药使用量大，其中上海和浙江单位面积用药量分别达 10.8kg/hm2和 10.4kg/hm25，其中蔬菜、水果的用药量高于其他农作物6-7。然而农药的使用是把“双刃剑”，带来稳产的同时也带来了农产品和环境的污染8-9。农药产品由原药及各种助剂加工而成10-11。以化工、矿物、植物等各种原料通过提炼、萃取等方法合成农药原药，再加入相应溶剂、助剂等生产商品制剂。农药制剂产品中常含有重金属，Defarge等12、Jayasumana 等13在多种草甘膦制剂中检测出 As、Cr、Ni、Pb、Co 等重金属。而重金属会随着农药使用进入土壤，源解析结果也表明，农药使用对土壤中的重金属含量有贡献作用14-18，其中 Cd、Hg 的贡献率约占 4.2%和 3.1%19。然而以往对农药污染的研究多以农药残留为主20-22，有关农药中重金属分布及其使用带来的土壤和作物中重金属累积风险鲜少报道。本研究分析了常用的不同类型农药制剂产品中重金属的含量现状和分布特征，并通过数据统计分析和试验研究探索了农药被使用后带来的土壤和农作物中重金属的累积风险，旨在为农药生产管理及其合理使用提供科学依据。1 材料与方法 1.1 农药样品的采集2017 年在市场农资店采集常用农药制剂样品54 个，包括杀虫剂 11 个、除草剂 10 个、杀菌剂33 个(非 Cu/Zn 杀菌剂 16 个、含 Cu 杀菌剂 6 个、含 Zn 杀菌剂 11 个)。杀虫剂：77.5%敌敌畏乳油(dichlorvos77.5%EC)，10%虫螨腈悬浮剂(chlordimefon10%SC)，5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐水分散粒剂(ema-mectinbenzoate5%WG)，20%啶虫脒可溶粉剂(acetamiprid20%SP)，20%甲氰菊酯乳油(fenpro-pathrin20%EC)，1.8%阿维菌素乳油(avermectin1.8%EC)，75%灭蝇胺可湿性粉剂(cyromazine75%WP)，25%噻嗪酮可湿性粉剂(buprofezin25%WP)，100g/L 顺式氯氰菊酯乳油(alpha-228农药学学报Vol.25cypermethrin100g/LEC)、40%虫螨腈哒螨灵悬浮剂(chlorfenapyr+pyridaben40%SC)，10%吡虫啉可湿性粉剂(imidacloprid10%WP)。除草剂：74.7%草甘膦铵盐可溶粒剂(glypho-sateammonium74.7%SG)，5%精喹禾灵乳油(quizalofop-p-ethyl5%EC)(2 个不同批次)，200g/L草铵膦水剂(glufosinate-ammonium200g/LAS)，15%精吡氟禾草灵乳油(fluazifop-p-butyl15%EC)，41%草甘膦异丙胺盐水剂(glyphosate-isopropyl-ammonium41%AS)，960g/L 精异丙甲草胺乳油(S-metolachlor960g/LEC)(锦都)，960g/L 精异丙甲草胺乳油(S-metolachlor960g/LEC)(金都尔)，13%2 甲 4 氯钠水剂(2-methyl-4-chlorophenoxyaceticacid13%AS)，50%丁草胺乳油(butachlor50%EC)。非 Cu/Zn 杀菌剂：60%嘧菌酯水分散粒剂(azoxystrobin60%WG)，20%苯醚甲环唑水分散粒剂(