楊峰山，孫 叢，鮑霞霞，楊思源，付海燕，劉春光

（1黑龍江大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心，哈爾濱 150500；2黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/黑龍江省寒地生態(tài)修復(fù)與資源利用重點實驗室，哈爾濱 150080；3黑龍江省普通高校分子生物學(xué)重點實驗室，哈爾濱 150080）

0 引言

近年來，各種作物產(chǎn)量明顯提高，一方面是由于種植技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機械化的種植大大改善了土壤的質(zhì)量；另一方面就是除草劑的問世，化學(xué)除草劑的出現(xiàn)為作物創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境，但同時不可控因素的出現(xiàn)給自然和人類帶來了諸多問題[1-3]?；瘜W(xué)除草劑廣泛用于農(nóng)作物中來控制雜草的生長，但是殘留物會通過環(huán)境進入食物鏈，最后這些物質(zhì)的毒性將會被放大，從而對人類健康產(chǎn)生危害[4-6]。為了更好地利用化學(xué)除草劑來創(chuàng)造更大的利益，必須要深刻而全面地了解各類化學(xué)除草劑，盡可能避免除草劑產(chǎn)生的危害[7-9]。

已有研究證實，除草劑殘留在作物體內(nèi)會對作物造成多種危害，最直接的是改變作物自身的品質(zhì)。以日常食用的大米為例，有除草劑殘留的大米口感與未施用除草劑的大米口感大不相同，此外幼苗期的水稻也無法正常生長[10]。除草劑的降解是一個漫長的過程，除草劑在環(huán)境中不斷地堆積會污染土壤和水質(zhì)，循環(huán)殘留的除草劑反過來又會影響作物自身。目前有關(guān)除草劑在作物中殘留檢測和影響的報道較多，研究的作物主要有大豆、煙草、水稻等[11-12]。有報道指出，除草劑殘留會影響西瓜的根系生長[13]。除草劑殘留無法通過肉眼識別，微小的殘留量必須要借助儀器檢測。國內(nèi)外檢測方法有傳統(tǒng)的氣相、液相色譜、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法以及毛細(xì)管電泳法等，檢測方法還在不斷的更新，以滿足殘留限量的檢測標(biāo)準(zhǔn)[14-16]。盡管大多數(shù)除草劑在作物中的殘留都低于國家標(biāo)準(zhǔn)，但是依舊會對人類健康和環(huán)境帶來影響，所以仍然需要對除草劑的施用加強管控，同時需要致力于研究除草劑殘留的降解[17]。本研究綜述了除草劑在作物中的殘留狀態(tài)和檢測方法，為具體了解除草劑施用后在作物中殘留的情況，筆者分析了酰胺類除草劑施用后在玉米、水稻、蔬菜、煙草等作物中的殘留量，磺酰脲類除草劑施用后在油菜籽、小麥和大豆中的殘留量，三氮苯類除草劑（阿特拉津）施用后在玉米、玉米籽粒和甘蔗中的殘留量，苯氧羧酸類除草劑（2,4-D異辛酯）施用后在玉米籽粒中的殘留以及聯(lián)吡啶類除草劑（敵草快）施用后在小麥種的殘留量，闡述了除草劑殘留的藥害問題，以期為科學(xué)合理施用除草劑提供理論依據(jù)。

1 酰胺類除草劑

1.1 酰胺類除草劑的概況

酰胺類除草劑種類繁多，其適用作物也很廣。市場上常見的這類除草劑適用對象主要是糧食作物，還有一些經(jīng)濟作物如煙草、棉花等。丙草胺、丁草胺是水稻田中常用的除草劑，但是其在水稻中的殘留具有較強毒性[18]。酰胺類除草劑在全世界使用較廣，據(jù)統(tǒng)計，此類除草劑的使用率可以排在世界前十，如此龐大的數(shù)字讓人不得不重視此類除草劑在作物、水體和土壤中殘留帶來的風(fēng)險[19-21]。

酰胺類除草劑在作物中的殘留一直有待解決的問題，一方面想要農(nóng)作物產(chǎn)量提高，另一方面卻害怕質(zhì)量不達標(biāo)，雖然除草劑的使用帶來了效益，但是安全隱患卻一直存在[22]。殘留的測定方法也很多樣化，為具體了解殘留的測定，以玉米、水稻、蔬菜為例進行詳細(xì)的分析，為具體了解殘留的測定，以玉米、水稻、蔬菜為例進行詳細(xì)的分析。

1.2 酰胺類除草劑在作物中殘留分析

1.2.1 玉米中酰胺類除草劑殘留分析 玉米是國內(nèi)的主要農(nóng)作物之一，種植面積廣闊。為了保證產(chǎn)量，需要大量施用各類除草劑去除雜草，除草劑在玉米中會有殘留，但是具體殘留量需要檢測才可以確定。有研究人員用氣相色譜-電子捕獲檢測器法，同時檢測8種酰胺類除草劑在玉米中的殘留，提取劑選擇了乙腈，凈化柱為弗羅里硅土固相萃取柱，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)液濃度在0.01～0.5 μg/g范圍時，線性關(guān)系良好，適用于玉米中除草劑殘留的檢測，檢測結(jié)果顯示玉米中的幾類除草劑殘留皆在國家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，屬于合格產(chǎn)品[23]。張洋用GC法測定了華北和東北兩處玉米植株、米粒中甲草胺和乙草胺的殘留量，檢測時選用成熟期和生長期的植株，考慮到玉米植株和玉米粒成分的特殊性，選用乙腈作為提取劑，甲草胺在玉米植株的回收率為86%～112%，玉米粒為86%～120%；乙草胺在玉米植株和籽粒中的回收率分別為85%～108%和84%～118%，2個地點玉米植株和玉米粒中均沒有殘留被檢出，說明施用的除草劑劑量符合規(guī)定[24]。

1.2.2 水稻中酰胺類除草劑殘留分析 酰胺類除草劑在水稻田中大量使用，不但破環(huán)了生態(tài)環(huán)境，而且殘留在作物中的除草劑也對人類健康造成了威脅。用QuEChERS對大米樣品進行前期處理，經(jīng)乙腈提取HP-5ms毛細(xì)管色譜柱凈化，檢出限可達9 μg/kg，可以用于日常大米除草劑殘留的檢測[25]。為驗證上述方法，研究人員特地對超市中6個不同廠家的大米進行檢測，每類大米選取了5份小樣，總計30份，最后只有1份中檢測出丁草胺的殘留量為0.017 mg/kg（遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)0.5 mg/kg），其他29份樣品中皆未檢測出最大殘留限量，表明這6個廠家的稻米都是合格的。

1.2.3 蔬菜中酰胺類除草劑殘留分析 蔬菜可用有機肥灌溉自然成熟，對人體不存在危害。由于除草劑的問世，蔬菜中有了各種除草劑殘留物。有研究人員選用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對市售蔬菜進行了檢測，蔬菜所使用的提取液不同于種子，選定的是甲酸-乙腈的混合液，同一種蔬菜在不同濃度下的試驗測定結(jié)果顯示，回收率處為83.9%～99.7%，相對偏差范圍為1.3%～5.6%；4種不同蔬菜在同一濃度下測定回收率為85.4%～99.7%，相對偏差為1.3%～3.5%，說明此法適用于蔬菜中除草劑殘留的檢測，最后檢測菜市場中帶回來的蔬菜，結(jié)果顯示毛豆中存在野麥畏的殘留，且高于國家標(biāo)準(zhǔn)，但是酰胺類除草劑并未被檢測出來[26]。

2 磺酰脲類除草劑

2.1 磺酰脲類除草劑的概況

磺酰脲類除草劑比較常見的有苯磺隆、芐嘧磺隆、吡嘧磺隆、甲基二磺隆等，大部分農(nóng)戶都會選擇此類除草劑去除玉米、小麥中的雜草。這類除草劑之所以使用的很廣泛，是由于與其他除草劑相比，它對種子和初芽沒有過多的影響，但它也存在著不足之處，如在除去雜草時不能快速地讓雜草死亡，必須要經(jīng)過一個比較漫長的周期才可以達到預(yù)想的效果?；酋ｋ孱惓輨┑亩拘宰饔蒙匀跤谌筋?，但是其水溶性依舊很好，對水生生物和人類都有危害。已經(jīng)有報道明確指出，磺酰脲類藥物會使人中毒[27]。乙酰乳酸合成酶(ALS)是這種除草劑致使雜草死亡的關(guān)鍵，作用機理是ALS能阻礙氨基酸生成，導(dǎo)致雜草的所有細(xì)胞不再分裂、所有生理活動都被迫停滯，直至雜草死亡。

除草劑的施用大大提高了作物的產(chǎn)量，但作物的質(zhì)量無法得到保障，除草劑無法全部降解，各地對除草劑的殘留量都有標(biāo)準(zhǔn)，日本規(guī)定的磺酰脲類除草劑殘留范圍為0.001～0.05 mg/kg，加拿大規(guī)定的范圍為低于0.02 mg/kg。作物中的殘留量直接關(guān)乎人類的健康，殘留隨著食物進入人體內(nèi)并不斷堆積[28]。因此需要簡單高效靈敏的檢測方法對作物中的除草劑殘留進行分析，以油菜、小麥和大豆為例對磺酰脲類除草劑殘留進行分析。

2.2 磺酰脲類除草劑在作物中殘留分析

2.2.1 油菜籽中磺酰脲類除草劑殘留分析 目前國內(nèi)對油菜籽中磺酰脲類除草劑殘留的分析報告較少。由于油菜籽中含有大量的脂肪和蛋白質(zhì)，傳統(tǒng)的檢測方法并不適合油菜籽中除草劑殘留的檢測，需要在此基礎(chǔ)上對操作條件進行優(yōu)化。研究人員選用液相色譜-三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜檢測方法分析了油菜籽中苯磺隆和甲磺隆的殘留，提取液為乙腈，測試結(jié)果顯示這種方法精密度良好，回收率為89.0%～106.5%，2種除草劑的檢出限為 0.10 μg/kg[29]。

2.2.2 小麥中磺酰脲類除草劑殘留分析 為檢測石家莊和武漢2地小麥試驗田中甲基二磺隆的殘留量，研究人員用液相色譜紫外檢測法進行了檢測。優(yōu)化該方法后，麥粒和植株的檢出濃度最低可達0.01 mg/kg，選用2個劑量在2個時間段對石家莊和武漢的小麥進行噴灑，然后挑選多個小區(qū)，用上述方法檢測小麥植株和麥粒中甲基二磺隆的殘留量。結(jié)果顯示，在35天后2地植株中的殘留量均低于0.01 mg/kg，降解率均大于97%；219天后對石家莊的小麥粒取樣，檢測甲基二磺隆殘留量結(jié)果顯示均低于0.01 mg/kg；75天后對武漢麥粒中的殘留量檢測，殘留量同樣低于0.01 mg/kg，第2年再次重復(fù)檢測，殘留量亦低于0.01 mg/kg[30]。

2.2.3 大豆中磺酰脲類除草劑殘留分析 中國是大豆進口大國，大豆的質(zhì)量至關(guān)重要，必須要同時滿足多個國家的食品安全標(biāo)準(zhǔn)。大豆中有大量的蛋白質(zhì)和脂肪，在測除草劑殘余量時，必須對大豆進行樣品前處理，保證雜質(zhì)對除草劑殘留的提取影響最小，提取溶劑和色譜柱是兩大關(guān)鍵，多篇文獻中都提出乙腈是最適合的提取溶劑。大豆施用的磺酰脲類除草劑并不局限于一種，因此需要可以檢測多種殘留量的方法，高效液相色譜-質(zhì)譜法已經(jīng)被用于大豆中磺酰脲類除草劑多殘留量的檢測。祁彥等[31]先后用高效液相色譜和高效液相色譜-質(zhì)譜法對大豆中的磺酰脲類除草劑進行檢測，2種方法均滿足殘留分析的各項要求，其中祁彥的高效液相色譜-質(zhì)譜法借助了離子監(jiān)控，去除雜質(zhì)采用的是正己烷液-液分配法，接著選用Florisil層析柱進行凈化，檢測遼寧出入境檢疫局的大豆，加入6種磺酰脲類除草劑，最后檢出限低于10 μg/kg，回收率最高可達99%。

3 三氮苯類除草劑

3.1 三氮苯類除草劑的概況

現(xiàn)在市場上存在的三氮苯類除草劑一般為莠去津、撲草凈、撲滅津等，適用于果樹、糧食作物等，此類除草劑主要用于早期小苗階段，并不適用于成熟期，而且大量使用會污染土壤，也會對動物和人類產(chǎn)生傷害，過量的施用這類除草劑或者施用濃度過高，都會對幼苗期的植株造成傷害，最明顯的是幼苗的葉子會由于無法正常合成葉綠素而變得枯黃，幼苗也會畸形，因此，適宜的濃度對除草效果和作物都很關(guān)鍵[32-33]。此類除草劑如莠去津（阿特拉津）主要作用于闊葉雜草，作用機理為抑制光合作用導(dǎo)致雜草無法正常生長，最后枯萎[34]。由于莠去津價格低廉所以銷量可觀，但是已經(jīng)有相關(guān)報道指出，大量使用莠去津作物產(chǎn)量無法達到預(yù)期，此外水體中殘留的莠去津會影響動物的生長發(fā)育尤其是性發(fā)育[35]。莠去津的降解一直備受關(guān)注，生物法是最適宜的降解方法之一，主要通過篩選適宜的細(xì)菌、真菌、微生物完成，目前已經(jīng)在土壤中發(fā)現(xiàn)并提取出了多個相關(guān)菌種[36-37]。

3.2 三氮苯類除草劑在作物中殘留分析

倪奎選用安徽省和河南省的玉米為試驗材料，對莠去津的殘留進行分析，提取劑為丙酮-水(4:1)，凈化使用玻璃層析柱，檢測采用氣相色譜，此方法對玉米籽中莠去津的回收率為78.81%～94.01%，RSD為0.91%～6.32%，檢測出2地玉米籽在青玉米期殘留量為0.0164～0.0340 mg/kg，成熟期殘留量范圍為 0.0081～0.0335 mg/kg，均滿足國家對玉米中莠去津殘留量的標(biāo)準(zhǔn)0.05 mg/kg，說明2地玉米施用莠去津的濃度適宜，玉米籽質(zhì)量合格[38]。研究人員用頂空-固相微萃取-氣相色譜法測定了甘蔗中莠去津的殘留量，該方法對甘蔗中莠去津的最低檢出限為0.00006 mg/kg，遠(yuǎn)低于規(guī)定的最大殘留量0.05 mg/kg[39]。

4 苯氧羧酸類除草劑

4.1 苯氧羧酸類除草劑的概況

苯氧羧酸類除草劑使植株的葉片畸形，幼苗無法正常生長，施藥的環(huán)境會影響對藥劑的吸收情況，通常高溫利于藥劑吸收，不同品種、劑型的苯氧羧酸類除草劑除草效果有所區(qū)別。苯氧羧酸類除草劑大多數(shù)是2,4-D類，2,4-D異辛酯是一類用于作物中的除草劑，水溶性差，在極性溶劑中易溶，可殺死多種雜草，尤其是殺死闊葉雜草效果更佳，主要在小麥、玉米中使用[40-41]。2,4-D毒性和致突變性的研究進展迅速，大量的施用這種除草劑會對人類有潛在的致癌作用，因此，選擇合適的噴灑濃度來確保人和動植物的安全至關(guān)重要[42]。

4.2 苯氧羧酸類除草劑在作物中殘留分析

目前對于2,4-D異辛酯在糧食作物中殘留的報道并不多，只有少數(shù)人進行了研究探討，研究大多以2,4-D作為保鮮劑。劉建國[43]用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對玉米粒中的2,4-D異辛酯的殘留進行了分析，在2,4-D異辛酯濃度為0.05 mg/kg時，平均回收率為100.8%，變異系數(shù)為7.6%；濃度為0.50 mg/kg時，平均回收率為88.7%，變異系數(shù)9.0%；濃度為1.0 mg/kg時，平均回收率為101.7%變異系數(shù)8.1%，用長春市場上的玉米粒進行試驗，顯示所購買的所有玉米粒均低于最低檢出限0.05 mg/kg，全部合格。

5 聯(lián)吡啶類類除草劑

5.1 聯(lián)吡啶類除草劑的概況

聯(lián)吡啶類除草劑為觸殺型除草劑，沒有傳導(dǎo)性，殺滅雜草后雜草存在再生的可能，易溶于水和極性溶劑，容易與土壤結(jié)合[44]。聯(lián)吡啶類除草劑早期有百草枯、敵草快，后續(xù)又出現(xiàn)了草甘膦，這3種除草劑是目前使用最多的。由于研究發(fā)現(xiàn)百草枯會損傷動物的肺部，百草枯已被禁止使用[45-47]。草甘膦和敵草快迅速崛起，敵草快是市場上比較常見的聯(lián)吡啶類除草劑，是滅生性除草劑，見效快，可以在較短的時間內(nèi)讓雜草失去活性，在不同環(huán)境中穩(wěn)定性各有差異，堿性環(huán)境中穩(wěn)定性最差，但是水溶性良好[48]。

5.2 聯(lián)吡啶類除草劑在作物中殘留分析

由于百草枯有劇毒已被禁用，以敵草快為代表，具體介紹此類除草劑在作物中的殘留情況。敵草快殘留的測定在多種作物中都過報道，由于作物基質(zhì)不同，采用的方法和條件也會存在差異。劉鎮(zhèn)等[49]用固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定了糧谷中的敵草快殘余量，添加水平為1.0～2.5 mg/kg時，回收率為95.2%～95.7%，用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法也可以測定不同基質(zhì)糧谷中敵草快的殘留量，這2種方法皆符合殘留分析的要求。

6 展望

結(jié)合5類化學(xué)除草劑在作物中殘留的檢測分析發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)作物中的殘留量都符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但是除草劑殘留對人類依舊有很大的威脅。近年來國內(nèi)檢測技術(shù)發(fā)展迅速，在各種作物中仍然會有除草劑殘留被檢出，國內(nèi)檢測技術(shù)還有提升的空間，需要不斷地致力于殘留的檢測研究。目前，除草劑的檢測主要以儀器檢測為主，盡管儀器檢測方法具有較好的準(zhǔn)確度，但是預(yù)處理過程相對復(fù)雜，提取純化過程需要耗費較多人力、財力，而且儀器價格昂貴，需要有專業(yè)技術(shù)人員操作。從經(jīng)濟、高效的角度來看，ELISA具有很大的發(fā)展前景，該方法可用于除草劑的殘留檢測，其更大的優(yōu)點是檢測的時間短，可用于現(xiàn)場快速檢測。商品化免疫層析試紙條就是一個很好的例子，在2～10 min內(nèi)可通過肉眼觀察顏色變化來區(qū)分陽性和陰性樣品[50]。

禁用所有有毒害作用的除草劑顯然是不可能的，為了更好地發(fā)揮除草劑的作用，減輕除草劑殘留對后茬作物藥害問題已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，建議從以下幾點避免或減少除草劑在作物中的殘留：（1）加強安全合理的使用除草劑的宣傳培訓(xùn)工作，引導(dǎo)農(nóng)民合理的用藥，減少過量用藥。（2）根據(jù)農(nóng)田雜草危害特點和長殘留除草劑使用現(xiàn)狀，加快長殘留除草劑替代品種的研發(fā)、篩選和推廣步伐。對殘留時間長、作物安全性差、后續(xù)作物有害，但有替代品種的除草劑，應(yīng)控制生產(chǎn)量，并逐漸淘汰。對于目前沒有替代產(chǎn)品的長殘留除草劑，應(yīng)限制使用面積，嚴(yán)格控制作物的施用量。（3）加大增效劑的使用，在除草劑的噴施過程中，增效劑往往會影響除草劑的活性。對于長殘留除草劑，適當(dāng)?shù)脑鲂┛梢蕴岣呋钚?、減少用量，從而減輕其在土壤中的殘留，提高后續(xù)作物的安全性。（4）加大對除草劑的監(jiān)管力度，除草劑生產(chǎn)產(chǎn)家應(yīng)當(dāng)認(rèn)真開展長殘留除草劑注冊檢測，規(guī)范標(biāo)簽和說明書，明確敏感作物種植安全間隔期。使用者應(yīng)依法使用長殘留除草劑，改進使用技術(shù)，做好土地技術(shù)檔案記錄，了解農(nóng)田用藥歷史，避免長殘留除草劑重復(fù)使用，避免敏感作物在安全間隔內(nèi)輪作[51]。