北京市蔬菜中毒死蜱农药残留的摄入风险评估
Risk assessment to dietary intake of chlorpyrifos in vegetables in Beijing based on the routine monitoring data
摘要：对北京市批发市场、超市及生产基地的蔬菜样品进行农药残留监测，提取毒死蜱残留量基础数据并引入国家调查大城市不同人群人口蔬菜摄入数据及国际慢性和急性毒性数据，数据计算采用农药处理作物百分比（PCT）概念，使得所用数据和风险评估的结果最大可能地接近实际情况。分别采用美国EPA标准和FAO/WHO农药残留专家联席会议(JMPR)的评估方法，进行毒死蜱健康风险率计算，综合两种评估方法结果认为，（1）儿童（以7岁人群为例）通过蔬菜摄入的毒死蜱的长期（慢性）健康风险应予以关注，成人（以30岁人群为例）通过蔬菜摄入毒死蜱的健康风险为可以接受；（2）儿童对农药的日均暴露量大于成人的暴露量，且大约为成人的两倍水平；（3）女性暴露量要稍大于男性，女性儿童是最敏感的人群；（4）成人急性摄入的风险较小，长期慢性摄入的风险是急性摄入风险的16倍；（5）应该采取改进生产措施或寻找替代农药等措施降低蔬菜中的毒死蜱残留量。
关键字：蔬菜 农药残留 暴露 风险评估 毒死蜱
1.引言
目前蔬菜中常用的农药种类主要包括有机磷类、有机氯类、拟除虫酯类及氨基甲酸酯类农药，由于不同种类农药其特性不同，因此存在较大差异，其中有机磷类具有防治对象多，应用范围广范的特点。其中，毒死蜱是低毒农药产品，在我国为高毒有机磷农药的替代产品，近年应用范围和用量迅速扩大，农产品安全监测超标率居前。上海市在市售1294件蔬菜和510件水果样品中发现豆类(检出率13.9%)、茎类(检出率11.8%)、叶菜类(检出率9.9%)等蔬菜品种中毒死蜱检出率居前[1]，且最高残留值达2.61mg/kg。赵学平等[2]对浙江省小白菜中毒死蜱进行了残留动态和膳食暴露评估，认为小白菜中毒死蜱的风险高, 不宜在小白菜生产中使用。美国的Price等[3]采用source-to-outcome 模型结合生物监测数据研究了杀虫剂毒死蜱对成人和儿童的摄入危害国际上也纷纷对毒死蜱采取了限制措施。2000年美国环境保护局禁止在美国家庭和庭院内使用毒死蜱杀虫剂，以免危害到儿童的健康安全；日本政府也围绕毒死蜱出台了一系列技术性贸易避垒方案；新西兰环保署2011年10月扩大了农药评审范围，毒死蜱被提议禁止用于花园；美国EPA将毒死蜱人类健康风险评估公众评议期延长至2011年底；多米尼加共和国农业部在2011年61号决议禁止农药毒死蜱在作物上应；英国、南非等国也发布了新的要求[3]。
危害性评估是WTO和国际食品法典委员会(CAC)强调的用于制定食品安全技术措施和监管措施的必要技术手段[5-7]。我国现有的食品安全技术措施与国际水平不一致的原因之一，就是没有广泛地应用危险性评估技术，特别是对化学性危害的暴露评估和定量危害性评估。近年来，我国学者已经着手进行了农产品、环境中农药残留暴露评估的研究探索[8-13]。但使用蔬菜质量安全例行监测实际农药残留数据对北京市人群进行健康暴露评估的还未见报道。为提高北京市蔬菜质量安全，每年北京市开展蔬菜质量安全的监督抽检工作，但是没有对蔬菜中农药残留检测数据进行研究，在一定程度上影响了监测数据的有效利用。本研究依据目前北京市大量蔬菜样品中农药残留检测基础数据，并进行汇总、分析，分别对成人和儿童进行长期(慢性)以及短期（急性）暴露评估，将对提高北京市蔬菜质量安全，为农产品质量安全监管部门进行科学管理提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 试剂与材料
2.1.1试剂
水，Milli-Q超纯水（美国Millipore公司）；乙腈，丙酮，正己烷，色谱纯（美国J.T.Baker产品）。氯化钠（140℃烘烤4 h），分析纯（北京化学试剂公司）。毒死蜱农药标准购自农业部环保科研监测所。
2.1.2样品来源
分析样品来源于本中心承检的北京市部分批发市场、超市及生产基地的蔬菜样品，每年分4个季度随机抽取茎类、甘蓝类、叶菜类、瓜菜类、果菜类、豆类和块根类等7类蔬菜，总共样品数量为1000个。
2.1.3设备及仪器
气相色谱仪，GC-2010（双FPD检测器）（日本岛津公司）；气质联用仪， GCMS-GP2010 plus（日本岛津公司）；电子天平，UW420S（日本岛津公司）；T25basic型高速匀浆机（德国IKA公司），氮吹仪，固相萃取仪等。
2.2 试验方法
2.2.1 抽样与检测方法
样品抽样按照NY/T 762—2004标准[14]执行；检测方法参照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标准[15]进行，为了保证检测结果的准确性、样品测定时要做试剂空白，每10个样品进1个标准溶液，每30个样品做1个添加回收率验证。如发现回收率达不到70%~130%的范围时，该批次样品将重做。
2.2.2 数据汇总统计方法
应用Microsoft Office Excel 2003软件进行统计计算。
2.3 风险评估方法
2.3.1 蔬菜膳食摄入及人体数据
依据2008年出版的卫生部2002中国居民营养与健康状况调查报告数据[16]，采用大城市男性、女性（7岁年龄组和30岁年龄组）人群蔬菜平均摄入量数据及不同地区不同年龄组人群的相应平均体重数据（见表1）。
表1 暴露评估采用数据
人群 | 性别 | 体重/kg | 特殊人群安全系数 | 日平均蔬菜摄入量/g | 农药残留数据mg/kg |
A（保守情形） | B（符合实际情形） |
儿童（7岁~） | 女 | 25.0 | 10 | 183.3 | 0.15 | 0.01 |
男 | 26.2 | 10 | 190.3 |
成人（30岁~） | 女 | 57.6 | -- | 236.6 |
男 | 69.3 | -- | 253.3 |
2.3.2 农药残留数据
蔬菜中农药残留数据依据目前北京市质量安全监测蔬菜样品中农药残留检测基础数据进行分析、汇总获得（见表1）。检出数据的处理分为两种情况，A；把检出样品残留量数据取平均值，进行评估计算，这是一种保守但安全的情形；另一种，B：按照美国EPA的对食品暴露评估中未检出值赋值的规定处理[17]。毒死蜱农药的使用覆盖率，本试验根据农业部预测数据，以毒死蜱的需求量占杀虫剂的需求量的比例14%来计算。对没有施用过该农药的样品部分（86%的样品）用0残留量来赋值，代替之前规定的赋值1/2 LOD值。认为施用过毒死蜱的14%的样品当中，除了检出的样品按照检出数值计算，其余没有检出的赋值为1/2 LOD。这种方法是一种尽量符合实际样品残留状况的情形。
2.3.3 毒理学参考值资料
1.参考引入US-EPA农药毒性数据，包括最大无作用剂量水平(NOAEL) 以及急、慢性参考剂量(RfD)等数据，来源于美国环境保护署（EPA）国家农药信息中心[18]。
2.以FAO/WHO农药残留专家联席会议(JMPR)制定的每日允许摄入量ADI= 0.01 mg/(kg bw·day)和急性参照剂量aRfD= 0.1 mg/(kg bw·day)为标准,来计算风险指数[19]。ADI和aRfD值是分别针对消费者急慢性暴露而设定的化学物质的毒物学参考值，该值在风险评估中是作为默认值来处理的。
表2 毒死蜱风险评估的毒性数据
暴露模型
|
毒性数据
|
US-EPA
|
FAO/WHO JMPR
|
急性风险
|
NOAEL
|
0.5
|
|
|
aRfD
|
0.005
|
0.1
|
|
aPAD
|
0.0005
|
|
慢性风险
|
NOAEL
|
0.03
|
|
|
cRfD(ADI)
|
0.0003
|
0.01
|
|
cPAD
|
0.00003
|
|
2.3.4 暴露评估模型
加工因子(processing factors，P)是指加工产品中农药残留与原料中农药残留的比值，或者是食用时农药残留含量与原产品中农药残留含量的比值。如果该值小于1，则表明农药残留降低，且数值越小，清除效果越好；如果该值大于1，则表明残留农药发生浓缩，且数值越大则浓缩倍数的越高。考虑到一些蔬菜可以生吃等因素，本试验加工因子选择P=1。
暴露量 Exposure，mg/day＝Consumption× Residue×P
每千克体重日均暴露量Daily exposure, mg/(kg bw·day）：
Daily exposure = Exposure/体重bw
依据US-EPA农药残留对人群的危害评估采用两种方法进行，分别为参考剂量百分比（Percent of RfD, %）、暴露边界（Margin of exposure），具体计算方式如下：
参考剂量百分比（POR）= Daily exposure/RfD ×100%
暴露边界（MOE）= NOAEL/Daily exposure
依据FAO/WHO农药残留专家联席会议(JMPR)的评估方法，以暴露量占ADI或占ARfD 的百分数(% ADI或 % aRfD) 为风险指数来表示暴露风险。慢性评估：% ADI= Daily exposure /ADI×100；急性评估：% ARfD= Daily exposure /ARfD ×100，当% ADI或 % ARfD小于100的情况下说明人群长期和短期暴露水平均可接受; 反之, 则提示存在风险, 需采取风险管理措施。所描述的风险度划分为：可接受和予以关注（表3）。
表3 风险度划分
风险类型
|
风险值 POR(%)
|
风险值 MOE
|
风险值 %ADI或 %aRfD
|
予以关注(有风险)
|
POR≥100
|
MOE≤100
|
≥100
|
可接受
|
POR＜100
|
MOE＞100
|
＜100
|
3 结果与分析
3.1 毒死蜱检测方法指标验证
3.1.1 毒死蜱前处理方法
采用国家农业行业标准NY/T 761-2008，使用气相色谱火焰光度检测器检测，0.1mg/kg添加水平，重复6次，回收率稳定在91.2% ~ 97.7%范围，相对标准偏差小于5%。
3.1.2 最低检出限
本试验检测方法对毒死蜱最低检出限为0.01mg/kg，S/N大于10。
3.2 北京市人群对蔬菜中毒死蜱残留的暴露水平
根据2.3.4所述模型得出不同人群对毒死蜱的日均暴露水平，具体结果见表4。由表4可以看出：儿童对农药的日均暴露量大于成人的暴露量，儿童对毒死蜱的日均暴露水平为成人暴露水平的近2倍（其中男性为2.0倍，女性为1.78倍；女性暴露量要稍大于男性，女性儿童是最敏感的人群。可以得出，体重和蔬菜摄入量是造成暴露量差异的主要原因。
表4 不同人群日均暴露量
人群 | 处理 | 日均暴露量mg/(kg bw·day) |
男 | 女 |
儿童（7岁~） | A | 0.0010895 | 0.0010998 |
B | 0.0000726 | 0.0000733 |
成人（30岁~） | A | 0.0005483 | 0.0006162 |
B | 0.0000366 | 0.0000411 |
A：残留数据计算为保守情形，B：残留数据计算为符合实际情形。
3.3 北京市人群对蔬菜中毒死蜱残留的暴露风险
每日理论最大摄入量(theoretical maximumdaily intake, TMDI)的计算是根据推荐的MRL值, 假设人们每日摄入的食品都含有MRL水平的农药残留, 然后根据人们的膳食结构来计算每日理论摄入量，这是一种“最坏情况”评估，只是作为最保守的估计[20], 由此得到的评估结果常常在现实中是不客观的, 容易带来对风险问题的错误估计。尚静等[21]采用3种剂量处理水稻，所有精米样品中的三唑磷残留均超过我国现行食品中农药最大残留限量MRL值0.05 mg/kg；对不同年份不同年龄段的人群进行膳食暴露及风险评估，其结果表明，对各年龄阶段的人群均存在较大的安全风险。1996年美国食品质量保护法要求EPA 基于可利用数据重新评价MRL, EPA采用典型的层次法来评估饮食的急性和长期风险, 即摄入量与日允许摄入量(ADI) 和急性参照剂量(aRfD)相比较来判断。本文是利用蔬菜中实际农药残留数据采用点评估法来进行毒死蜱摄入量安全风险的评估。
3.3.1 基于实际残留数据进行的暴露风险评估—采用US-EPA方法
对不同人群分别进行参考剂量百分比、暴露边缘计算，基于实际样品残留数据，加工因子按1计算，评估结果表明（表4），当残留数据为保守情形时（检出样品残留量数据取平均值），除了成人急性评估为可接受外，其他均为存在风险应予以关注，尤其是儿童慢性风险最高。当残留数据为符合实际情形时，除了儿童慢性风险为存在风险外，其他均为可接受风险。另外，参考剂量百分比（POR）与暴露边界（MOE）两种方式的评估结果均一致，与文献[9]由间试验残留数据得出的江苏省所有调查人群毒死蜱的风险率均为高风险不同，其原因可能跟其采用最高推荐剂量和2倍推荐剂量施药以及采收间隔期后即进行检测有关。
表5 蔬菜中毒死蜱暴露风险—基于实际残留数据
人群 | 风险类型 | 处理 | 参考剂量百分比（POR） | 暴露边界（MOE） | %ADI或 %ARfD |
男 | 女 | 男 | 女 | 男 | 女 |
儿童 （7岁~） | 急性 | A | 218* | 220 | 46 | 45.5 | 10.895 | 10.998 |
B | 14.5 | 15 | 688 | 681.9 | 0.726 | 0.733 |
慢性 | A | 3632 | 3666 | 2.8 | 2.7 | 108.95 | 109.98 |
B | 342 | 244 | 41.3 | 2.8 | 7.263 | 7.332 |
成人 （30岁~） | 急性 | A | 11.0 | 12.3 | 912 | 811 | 0.5483 | 0.616 |
B | 0.73 | 0.82 | 13679 | 12172 | 0.0366 | 0.0411 |
慢性 | A | 182.8 | 205.4 | 55 | 49 | 5.483 | 6.161 |
B | 12.2 | 13.7 | 821 | 730 | 0.366 | 0.411 |
* 划线斜体数字表示高风险，应予以关注。
A：残留数据计算为保守情形，B：残留数据计算为符合实际情形。
3.3.2 基于实际残留数据进行的健康风险评估—采用JMPR方法
引用实际得到的残留数据，对不同人群分别进行风险指数%ADI或%ARfD计算，加工因子按1计算，评估结果表明（表4），当残留数据为保守情形时（检出样品残留量数据取平均值），除了儿童慢性风险稍高（为109左右，处于风险边缘）应予以关注外，其他均为可接受风险。对于7岁儿童此类敏感人群采用FQPA 安全系数（10），风险概率扩大了10 倍，是一种为保护该类人群的措施，因而结果较为保守。当残留数据为符合实际情形时，各人群均不存在急性或慢性安全风险。
可以看出，采用JMPR方法的评估结果与US-EPA的评估方法相比，后者的结果要相对保守，主要原因是EPA的毒理学数据要严格。这种情况可以更大程度避免人群受污染物危害的风险，从另一方法来看，他的结果更为保守，可能不利于农业生产和MRL的制定。另外，两种方法的评估结果均清楚一致的显示，残留数据采用检出样品残留量数据平均值的情况，7岁儿童人群存在慢性安全风险，应予以关注。数据显示，二季度毒死蜱的检出率最高，大约是三季度的两倍，一季度和四季度的3.5倍，因此应该采取改进生产措施或寻找替代农药等措施降低蔬菜中的毒死蜱残留量，尤其是在二、三季度。
5 结 论
基于北京市蔬菜质量安全监测样品中毒死蜱残留量基础数据和大城市不同人群人口蔬菜摄入数据进行的慢性和急性风险评估，综合两种评估方法结果认为，（1）儿童（以7岁人群为例）通过蔬菜摄入的毒死蜱的长期（慢性）健康风险应予以关注，成人（以30岁人群为例）通过蔬菜摄入毒死蜱的健康风险为可以接受；（2）儿童对农药的日均暴露量大于成人的暴露量，且大约为成人的两倍水平；（3）女性暴露量要稍大于男性，女性儿童是最敏感的人群；（4）成人急性摄入的风险较小，长期慢性摄入的风险是急性摄入风险的16倍；（5）应该采取改进生产措施或寻找替代农药等措施降低蔬菜中的毒死蜱残留量。
本文采用实际残留数据，数据计算采用农药处理作物百分比（PCT）概念，使得所用数据和风险评估的结果最大可能地接近实际情况。对于儿童（7岁人群）采用了额外的安全因子（10倍）以保护该类敏感人群。另外，考虑到蔬菜会有生食的情况存在，为确保足够的安全度，加工因子默认为1，如有烫洗、烹调等过程可能会使风险进一步降低。
本文对建立蔬菜中农药残留健康风险评估技术，为最终概率性模型的建立和区域性风险评估程序以及适合我国国情的膳食暴露模型的建立进行初步的有益尝试。
参考文献：
[1] 赵宇翔.市售蔬果中毒死蜱农药残留风险评估的研究.复旦大学硕士学位论文.上海，2009.
[2] 赵学平,袁玉伟,胡秀卿等. 茚虫威和毒死蜱在小白菜中的残留及其膳食暴露评估[J]. 浙江农业学报. 2010，22(6): 784-789．
[3] Paul S. Price, Karl D. Schnelle, Cheryl B. Cleveland，et al. Application of a source-to-outcome model for the assessment of health impacts from dietary exposures to insecticide residues. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2011, 61(1): 23–31
[4] 施华. 多国禁限用毒死蜱[J]. 北京农业， 2012，16：53
[5] 陈晨,李耘,陈志军,钱永忠. 美国EPA农药残留急性膳食暴露评估方法[J]. 中国农学通报. 2009(16)
[6] Carlos Ricardo Bojacá , Luis Alejandro Arias , Diego Alejandro Ahumada , et al. Evaluation of pesticide residues in open field and greenhouse tomatoes from Colombia. Food Control, 2013，30（2）：400–403
[7] 王颜红,王姗姗,王世成,李国琛,王万红. 欧盟消费者膳食暴露风险评估策略及在我国的适用性[J]. 食品科学. 2009,30(1):288-293
[8] Yang Song , Fang Wang , Yongrong Bian , et al. Chlorobenzenes and organochlorinated pesticides in vegetable soils from an industrial site, China. Journal of Environmental Sciences, 2012，24（3）：362–368
[9] 张存政,张心明,田子华等. 稻米中毒死蜱和氟虫腈的残留规律及其暴露风险[J]. 中国农业科学. 2010，43(1)：151-163
[10] 张志恒,袁玉伟,王强,王小骊,叶雪珠,杨桂玲. 浙江居民毒死蜱和氯氰菊酯的长期膳食暴露与风险评估[J]. 农药学学报. 2010(03)
[11] 袁玉伟,王静,叶志华. 食品中农药残留的膳食暴露与累积性暴露评估研究[J]. 食品科学. 2008,29(1)：374-378
[12] 张文童,李锐,章虎,钱鸣蓉,吴俐勤,王鸣华,王强. 毒死蜱在大田作物-饲料-畜禽产品食物链中残留行为及其风险评估[J]. 浙江农业科学. 2012(06)
[13] 罗祎,吴永宁,袁宗辉,储晓刚. 菠菜中毒死蜱残留量的暴露评估[J]. 食品科学. 2008(11)
[14] NY/T 762—2004．蔬菜农药残留检测抽样规范［S］．北京：农业出版社，2005
[15] 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［S］． 北京：农业出版社，2008
[16] 翟凤英，杨晓光.中国居民营养与健康状况调查报告－2002膳食与营养素摄入状况[M]. 北京:人民卫生出版社，2006. 183-186.
[17] Assigning Values to Non-Detectable/Non-Quantifiable Pesticide Residues in Human Health Food Exposure Assessments. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Pesticide Programs, Office Policy:Washington, DC, 2000.
[18] U.S. Environmental Protection Agency. Reference Dose Tracking Report [M]. Washington: Office of Pesticide Programs. 1997.
[19] WHO, Guidelines for predicting dietary intake of pesticide residues (revised) global environment monitoring system - food contamination monitoring and assessment programme (GEMS/Food) in collaboration with Codex Committee on pesticide residues. Programme of Food Safety and Food Aid, 1997. pp. 1–44. （WHO/FSF/FOS/97.7）
[20] 李太平 我国农药最大残留限量标准过严的实证分析. 食品工业科技, 2012,09:358-361
[21] 尚静,吴莉宇,王强,张志恒,袁玉伟,赵岩. 三唑磷在稻米中的膳食暴露及其风险评估[J]. 浙江农业科学. 2010,(03):607-610
应助达人
仪器信息网“仪友会”招募令
科学仪器品牌联合“仪器心得”征文活动
【生活中的仪器检测】有奖征文
LC-MS实验瓶颈的突破与优化
