农药残留与农产品安全.docx

1、农药残留与农产品安全第一章绪论一、农药残留与毒性1 农药：用于预防、消灭或者控制为害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以与有目的地调节、控制、影响植物和有害生物代谢、生长、发育、繁殖过程的化学合成或者来源于生物、其他天然产物与应用生物技术生产的一种物质或者几种物质的混合物与其制剂。2 农药分类按作用方式分：v杀虫剂：有机氯，有机磷，氨基甲酸酯，拟除虫菊酯，沙蚕毒素类v杀菌剂：保护性杀菌剂、治疗性杀菌剂、铲除性杀菌剂v除草剂：输导型、触杀型、选择性、灭生性3 农药残留由于农药的应用而残存于生物体、农产品和环境中的农药亲体与其具有毒理学意义的杂质、代谢产物和反响物等所有衍生物的总称。可提取残留结

2、合残留：化学键合或物理结合不可提取残留轭合残留：酶作用4 农药残留毒性因摄入或长时间重复暴露农药残留而对人、畜以与有益生物产生的急性中毒或慢性毒害。v农药对环境有益生物的毒性水生生物：鱼类、藻类陆地环境生物：鸟类、害虫天敌、蜜蜂、家蚕、非目标植物药害v农药对人体健康的危害急性毒性：甲胺磷、水胺硫磷等高毒农药慢性毒性：致突变性、干扰内分泌活动慢性神经系统功能失调(迟发性神经毒性)：有机磷农药特有的干扰免疫系统对儿童脑发育的远期影响二、农药的环境行为1 农药的环境行为：农药进入环境后，在环境中有着复杂的迁移转化过程，包括挥发、沉积、吸附、分解等表现。v吸附：主要指农药在环境中由气相或液相向固相分配

3、的过程。v迁移：施于土壤或植物体时，一局部农药会通过各种途径进入气相或通过地表径流和淋溶的方式沉积。v分解：农药在环境中可以通过多种方式降解。最重要的是光解和水解。v生物降解：微生物v生物富集：生物体从环境中不断吸收低浓度的农药，并逐渐在其体内积累的能力。 1. 体表直接吸收：藻类植物、原生动物、微生物 2. 根系吸收：高等植物 3. 食物链：大多数动物藻类：500 鱼、贝壳：2000 水鸟：10万三、农药残留与生态、食品安全1 生态系统：是自然界一定空间的生物与环境之间相互作用、相互制约、不断演变，达到动态平衡、相对稳定的统一整体。农药主要是通过生态系统中的环境介质大气、土壤、水进入生态系统

4、中，进而影响整个生态系统的物质循环和能量流动。同时，也在此过程中进入生态系统中的不同有机生命体，进一步对生态系统平衡产生影响。2 农药进入生态系统的途径农药进入大气环境的途径v农药喷洒于农田时，逸散到大气中50%。v施用后，沉积在作物外表或土壤外表的农药通过挥发和蒸发作用进入大气。v农药配制、加工生产运输、农作物废弃燃烧、仓库、车船熏蒸后的通风排放、粮食保存、纤维防蛀等也可在一定时期内造成高浓度的大气污染。农药进入土壤环境的途径v农药直接施入土壤。如除草剂、拌种剂v农药间接进入土壤。v随大气沉降、灌溉水和动植物残体进入土壤。农药进入水环境的途径v农药直接施入水体。v土壤中农药随地面径流或经渗滤

5、液通过土层至地下水v农药厂和其他农药化学品生产厂的污水排放。农药在生物体间的转移生物富集、食物链3 农药污染食品的主要途径v使用农药防治农作物病虫害，直接污染食用作物。v农药被植物根部吸收后转移至食物中。v施用农药的同时或施用后对大气、水体的污染造成动植物体内含有农药残留，间接污染食品。v经食物链和生物富集作用污染食品。v运输与储存过程中由于和农药混放造成的食品污染。四、农药残留检测与监控农药残留超标是农产品污染的主要问题1 农药与食品安全问题的对策v加快立法步骤，加强科学管理。v加强农业生产者的教育，合理用药。v加大在新型、低毒、高效农药研制和推广方面的投入。v提高农药残留检测能力和速度。2

6、 农药残留限量标准v最大残留限量MRL，maximun residue limit是指法定允许在食用农产品和动物饲料中一种化合物残留的最大浓度用mg/kg 来表示)。v每日允许摄入量ADI，acceptable daily intake是根据对一种化合物已有数据的评价，消费者一生之中每天摄入这种化合物不会对身体健康造成可见风险的量用mg/kg体重来表示。 ADI=NOAEL/安全系数100 MRL=ADI60/1.2某种食品所占比例3 农药残留法规与管理v最早制定农药管理法的是法国1905年，之后是美国1910年、加拿大1927年等。v联合国粮农组织FAO1975年设立了5个专家组：农药规格、

7、农药登记资料要求、农药使用标准、食品中农药残留与环境中农药残留。我国农药残留法规与管理v1982年4月，农药登记规定。v1982年10月，农药安全使用规定。v1997年，国务院发布了中华人民#国农药管理条例。v1999年，农业部发布实施农药管理条例实施方法v2001年，修改了农药管理条例。我国新农药登记资料要求田间试验阶段：不得销售v产品化学资料有效成分，物化参数，分析方法等v毒理学资料急性毒性v药效资料室内活性测定，试验作物、防治对象、施药方法v其他资料已有的田间药效、残留、环境生态试验和登记情况临时登记阶段试销，有效期1年，可续展，不得超过4年v产品化学资料产品标准v毒理学资料急性毒性试验

8、报告、眼睛皮肤刺激性试验报告、致敏性试验报告、亚慢性试验报告、致突变性试验报告等v药效资料室内活性测定报告、2年4地室外药效报告v残留资料可在临时登记期间进展v环境生态资料鱼、鸟、蜜蜂、家蚕的毒性试验报告v标签、说明书v其他资料在其他国家或地区的登记情况正式登记阶段有效期5年，可续展v产品化学资料2年常温稳定性试验报告v毒理学资料人群接触毒性、主要杂质毒性、在动物体内的代谢、每日允许摄入量等v药效资料v残留资料2年23地残留试验报告v环境生态资料环境行为特征、非靶标生物毒性v规X的标签、说明书4 农药安全性评价v健康安全评价：评价登记产品在推荐施药条件下对人的健康风险。农药毒性试验和农药残留试

9、验结果v生态安全评价：评价登记产品在推荐使用条件下对环境生物的毒害风险。农药环境行为和环境毒性试验结果农药残留检测的目的：v研究农药施用后再农作物或环境介质中的代谢、降解和转归，制定农药残留限量标准、农药安全使用标准。v检测食品和饲料中农药残留的种类和水平，以确定其质量和安全性。v检测环境介质和生态系生物构成的农药残留种类和水平，以了解环境质量和评价生态系统的安全性。5 农药残留检测的特点与程序v农药残留分析的特点痕量性 ng、pg、fg；复杂性多样性v农药残留分析的程序样品采集样品制备样品分析质量控制与数据处理农药残留分析的开展和任务v安全、环保、高效、经济；v样品处理新技术SPE,SFE,

10、ASE,GPCv检测新技术GC,HPLC,联用技术v快速检测技术多残留分析，快速筛选v方法的标准化；v监测和管理的完善。第二章农药残留试验准那么1 农药残留试验的目的：了解农药在大田农作物施用后的残留消解动态以与不同施药水平与农药最终残留量的关系；并以此为重要依据，制定农产品中农药最大残留限量标准、农药安全使用标准与满足农药登记的要求。2 准那么主要内容v术语和定义v田间试验局部田间试验设计和实施；样品采集和运输、贮藏；田间试验的记录。v实验室检测局部方法确定；样品检测；数据处理；记录。v试验报告的撰写3术语和定义农药残留：使用农药后，残存于农产品与环境中的农药活性成份与其在性质上和数量上有毒

11、理学意义的代谢或降解、转化产物。推荐剂量：一种农药产品经田间药效试验后，提出的防治某种作物病、虫、草害的施药量或浓度。采收间隔期：采收距最后一次施药的间隔天数。安全间隔期：经残留试验确证的试验农药实际使用时采收距最后一次施药的间隔天数。田间样品：按照规定的方法在田间采集的样品。实验室样品：田间样品按照样品缩分原那么缩小后的样品，用于冷冻贮藏、分析取样和复检。分析样品：按照分析方法要求直接用于分析的样品。4 田间试验局部田间试验设计是农药残留试验的前提和根底。正确的田间试验设计是整个残留试验成功的关键所在。依据：农药残留试验准那么项目：最终残留量试验、残留消解动态要素：不同施药剂量、不同施药次数

12、，不同间隔期操作：田间标准操作规程田间试验设计SOP残留试验背景资料调查农药残留试验背景资料调查表SOP FT-05-01供试农药：有效成份/制剂种类/商品名/通用名供试作物：品种/生育周期农药应用情况：防治对象/适用期/推荐使用剂量/施用次数/施药间隔/安全间隔期理化性质：化学名称/分子式/理化性/溶解度/稳定性农药相关数据：LD50/ADI/MRL农药代谢：有毒代谢产物残留分析方法：方法原理/相关介质中的方法试验地的选择1.必须选择两个以上不同的气候生态种植区域试验地点。2.根据试验作物的不同，确定试验地点的数量三地：水稻、小麦、甘蓝、黄瓜、番茄辣椒、柑桔、梨苹果、大豆、茶、花生。一地：榴

13、莲、亚麻籽、可可、咖啡、调味品类、香草类等。二地：其它作物。3.选定的种植区域试验地点内，选择有代表性的试验地。4.选择作物长势均匀，地势平整的地块。试验前了解试验地的土壤类型、用药历史等。5.试验地的灌溉条件需满足残留试验的要求。如：单独灌溉、不可串灌、渠水流向等。6.试验地应有足够的作物面积，且相对集中，保证足够的缓冲区与处理区。7.试验地与外界须设置有效的隔离。8.按要求设置各处理小区，做好标记。最终残留量测定试验检测对象：一般为作物的可食部位和种植地土壤。施药剂量：设两个施药剂量推荐剂量的高剂量与1.5倍剂量。g(ai)/ha或mg/kg施药次数：设两个施药次数除草剂、土壤处理剂、种子

14、处理剂、植物生长调节剂等可不增加次数施药间隔：依据推荐的施药间隔或药效试验结果。采收间隔期：以作物农产品的收获时期作为样品采收时期，根据防治情况和推荐采收间隔期确定试验采收间隔。设两个以上采收间隔期，第二年做相应调整。施药方法：依据推荐施药方法施药。施药以农作物的收获期进展倒推设计。残留消解动态试验检测对象：可食局部、植株。施药剂量：推荐剂量高剂量的1.5倍。施药作物生长期，一般为作物生长至成熟个体一半大小时开始施药。土壤水试验：可在种植地附近选择一块土质一样的空白地进展。采样间隔和次数：一般采用一次施药屡次采样的方法进展。通常采样间隔可设计为0,1,3,7,10,14,21,30,45d等。

15、要求有效采样次数不少于6次，降解率一般应达到90%以上。田间试验的处理和小区设计处理数量：原那么上一个施药剂量、一个施药次数和一个采收间隔期为试验的一个处理。处理重复：每个处理设3个重复小区面积：粮食作为30 m2，叶菜类蔬菜15 m2，果树不少于2棵。空白对照小区保护行：设置保护行或田埂缓冲、漂移、串流田间施药v供试农药的接收、贮存、使用和处置v施药前做好前期准备工作v防止对人员、试验样品的污染v施药器械的清洗和维护v应选择风速小于3m/s的晴朗天气施药v施药健康与安全v按SOP中不同作物的田间施药标准操作规程进展样品采集和运输、贮藏v采样方法选择适宜的采样方法：随机法、对角线法、五点法有选

16、择地，按剂量从小到大顺序采样防止在地头或边沿采样留0.5m边缘v采样量与采样部位按照附录A作物分类与采样部位和推荐采样量与SOP中不同作物田间样本采集与实验室样品制备标准操作规程确定采样部位和采样量。v样品处置防止样品外表残留农药的损失采集、包装、制备防止样品损坏与变质采集、运输防止交叉污染采集、制备样品上粘附的土壤等杂物可用软刷子或干布处理干净。v样品缩分按照SOP中各种作物样品制备标准操作规程缩分。个体较小的样品如麦粒和小粒水果用四分法进展缩分；谷物等样品先粉碎，全部过20目筛，最后取100-200克样品保存待测。中等个体的样品如豆荚，可在充分混合的田间样品中随机选取足够量的样品。土壤样品

17、不能风干，过1mm筛，最后取200-500g样品保存。测定时校正干土残留量不能过筛的去掉植物残枝和石砾后保存。v样品包装和贮藏采集的每个样品应写好标签，24h内运送到实验室。样品送达实验室后赋予每个样品唯一编号。样品需用干净的、结实的容器包装，并尽快保存在冷冻或冷藏冰箱中。检测后的样品需保存至少半年时间，以供复检。田间试验的记录：试验记录应与时、清晰、详细、准确。农药残留试验背景资料调查表SOP FT-05-01农药收发、使用和保存记录表SOP FT-05-05田间试验设计SOP FT-05-02.1试验地点选择SOP FT-05-06.1试验地信息和小区布置图SOP FT-05-06.2试验

18、地耕种与管理历史SOP FT-05-06.3供试作物的耕作管理调查记录表SOP FT-05-06.45 实验室检测局部v术语与定义最小检出量LOD：指使检测系统产生3倍噪音信号所需待测物的质量(以ng为单位)。最低检测浓度LOQ：指用添加方法能检测出待测物在样品中的最低含量(以mg/kg为单位)。方法性能指标：灵敏度、准确度、精细度检测方法研究v方法选择：查文献/化合物理化性质/分析仪器/方法评价v最低检测浓度：MRL /仪器方法/前处理方法v标准曲线：至少5个浓度v回收率：至少2个添加浓度，5个重复v精细度：相对标准偏差RSD评价标准添加浓度mg/kg平均回收率70%添加浓度mg/kg平均回

19、收率70%170-1101100.1-170-1100.1-1150.01-0.170-1100.01-0.1200.001-0.0160-1200.001-0.01300.00150-1200.00135结果计算和表达v残留量应为农药母体与其有毒代谢物，降解物的总和，以mg/kg表示。v当检测值低于LOQ时，应写LOQ值v应真实记载实际检测结果，分别计算各样品重复检测值和平均值，不能用回收率校正。v结果一般以两、三位有效数字表达，回收率采用整数位的百分数表示即可。v土壤样品以干重计算，植物样品以鲜重计算。v消解动态和半衰期动态方程：CT=C0e-KT C为时间T时的农药残留量mg/kg C0

20、为施药后原始沉积量mg/kg K为消解系数 T为施药后时间天半衰期: T(1/2)=ln2/k检测记录标准样品购置、使用记录试剂、玻璃器皿、气源购置、使用记录天平使用、维护记录气相、液相等仪器使用、维护记录标准溶液配制记录方法摸索前处理记录样品检测记录、数据处理记录6 试验报告的撰写v农药残留试验报告的组成封面正文前言、田间试验、检测方法、残留试验结果、结论与合理使用建议图表表格、曲线图、谱图农药残留试验报告的总体要求v农药残留试验报告的用途农药生产企业申请农药残留登记提交材料制定农药合理使用准那么的依据制定农药残留限量标准的依据v农药残留试验报告的根本原那么真实、明确、规X真实科学的试验设计

21、、严谨的试验操作、真实的检测数据。明确报告表述内容应数据充足、内容详尽、结论明确。规X报告的编写格式应符合有关要求。术语使用；量、单位与符号；数值；引用数据第三章农药残留分析的前处理技术一、样品制备的目的和原理样品制备sample preparation是农药残留分析方法的重要局部。包括从样品中提取残留农药，浓缩提取液和去除提取液中干扰性杂质的别离净化等步骤，是将实验室样品处理成适合测定的检测溶液的过程。v样品制备的目的1提高灵敏度和降低检测限。 2提高测试精度。 3提高方法的选择性。衍生化 4延长仪器的使用寿命。样品制备原理主要是利用残留农药与样品基质的物理化学特性差异，使其从对检测系统有干

22、扰作用的样品基质中提取别离出来。农药的极性和溶解性是选择提取和净化条件的重要依据，在残留农药的溶剂提取中常采用“相似相溶原理：使用与农药极性相近的溶剂为提取剂，使残留农药在溶剂中达到最大溶解度。1极性：共价键电子密度不均衡分布结果产生了键偶极。常用溶剂的极性大小：己烷石油醚苯乙醚氯仿二氯甲烷丙酮乙酸乙酯乙腈二甲亚砜甲醇水2溶解性指农药在水相和有机相中的溶解能力。溶解度的大小很大程度上取决于农药分子所含官能团的种类、数量、溶剂的性质和其他外部因素。农药的水溶性还受温度、含盐量、有机质、PH值的影响。二、样品制备常规技术1 提取技术提取extraction是指通过溶解、吸着或挥发等方式将样品中的残

23、留农药别离出来的操作步骤，也称为萃取。提取原那么：根据农药理化性质按“相似相溶原理进展。溶剂的选择是关键。 1. 溶剂的极性“相似相溶原理 2. 溶剂的纯度分析纯以上 3. 溶剂的沸点4580之间。v常用的提取溶剂：石油醚、正己烷、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、乙腈、甲醇、水等v提取方法- 液固提取法：将固体放入提取剂中，加以振荡，必要时加热，再利用离心或过滤的方法使液、固别离，欲提取的农药组分进入溶剂。常用提取方法有振荡法、捣碎法、超声波法、索氏提取法、吹扫捕集法。振荡提取法v振荡浸提法是最常用的一种方法。它是将样品粉碎后置于具塞三角瓶中，参加一定量的提取溶剂，用振荡器振荡13次，每次振荡0.5

24、1h，过滤出溶剂后，再用溶剂洗涤滤渣一次或数次，合并提取液后进展浓缩净化。v适用于土壤、谷物等样品中农药的提取。组织捣碎法v组织捣碎法也是一种常用的方法。它是将样品先进展适当的切碎，再放入组织捣碎机中，参加适当的溶剂，快速捣碎35min，过滤后进展浓缩净化。v适用于蔬菜、水果等新鲜动植物组织样品中农药的提取。超声波法v目前一般是用超声波清洗机来进展超声波提取。在超声波清洗槽中装入一定量的水，将装有样品和提取溶剂的玻璃瓶放入其中，提取溶剂的液面要与槽中水面齐平。索式提取法v用适当的提取溶剂在索式提取器中连续回流提取几小时，获得提取液。v提取效率高，但耗时长8h以上v适用于匀浆法等难提取样品中残留

25、农药的提取或是作为其他提取方法提取效率的参照标准。不适合于热不稳定农药的提取。吹扫捕集法v主要用于水样中挥发性有机物的分析。v主要构件有吹沸器、捕集管，气相色谱仪v操作步骤：吹沸捕集解吸GC分析2 液-液提取法：常用于水样或其他液体样品中残留农药的提取。将一种溶剂参加被测溶液中，利用被测组分在两相中的分配不同而进入有机相，其他组分仍留在原液中而达到别离的目的。通常使用的是分液漏斗。v常用的二相溶剂对系统有：乙酸乙酯-水、二氯甲烷-水，石油醚-水、石油醚-丙酮等。v液液分配提取效率的上下取决于化合物与提取溶剂的亲和性、二相的体积比和提取次数三个因素。v影响提取效率的因素： 1. 提取溶剂的选择

26、2. 水相的盐浓度 3. 水相的PH值有机相、水相、乳化物和外力是乳化形成的主要因素。破除乳化的方法：v离心(2000rpm，2minv过滤滤纸或无水硫酸钠v在水相中参加一定量的盐氯化钠或其水溶液v参加少量不同的有机溶剂无水乙醇v在振摇时，采用轻缓地向一个方向振摇的方式。2 净化技术净化cleanup是指通过物理的或化学的方法除去提取物中对测定有干扰作用的杂质的过程。主要是利用分析物与基体中干扰物质的理化特性的差异，将干扰物质的量减少到能正常检测目标残留农药的水平。主要干扰杂质与性质类别化合物与其性质脂类色素蜡质肽、氨基酸碳水化合物木质素脂肪、油脂动物样品，不溶于水，溶于多少有机溶剂叶绿素、叶

27、黄素、胡萝卜素等植物样品，不溶于水，能溶于乙醇、丙酮和石油醚蜡质许多蔬菜，易溶于有机溶剂含氮，对NPD、FPD检测器有干扰糖、淀粉等，对低挥发性和高水溶性农药有干扰酚类与其衍生物，影响氨基甲酸酯类和苯氧羧酸类农药酚类代谢物的分析常用净化方法v柱层析法v浓硫酸处理法水解脂类和色素，如净化含有机氯类样品v低温冷冻-80法净化动物样品，除去脂肪和某些色素柱层析法柱层析法是应用最普遍的传统净化方法。原理是将提取液中的农药和杂质一起通过一支装有吸附剂的层析柱，它们即被吸附在具有外表活性的吸附剂上，然后用溶剂进展淋洗，以达到目标物与杂质别离的目的。吸附剂的根本要求：具有较大的比外表；适宜的外表孔径和吸附活

28、性；粒度分布X围尽量窄，并具有一定的强度。常用四种吸附剂的比拟吸附剂名称主要成分活性强弱活化处理方法弗罗里硅土Florisil)硫酸镁与硅酸钠作用生成的沉淀物适合脂肪含量高的样品的净化650烘烤3h ，枯燥器存放。使用前再于130 活化1-2h。氧化铝(alumina)氧化铝酸性、中性、碱性对色素、脂肪、蜡质有较强吸附能力柱层析法操作步骤：先550 加热4h，用前130 活化1-2h。参加5%10%重量的水，混匀，放置过夜。硅胶硅酸钠溶液参加盐酸而制得的溶胶沉淀物对糖等极性杂质有较强吸附能力先110 加热1h，再参加0%10%重量的水，混匀后使用。活性炭炭黑对植物色素有很强的吸附能力，对脂肪、

29、蜡质吸附不强常与弗罗里硅土或氧化铝按一定比例配合使用。柱层析法操作步骤：v装柱湿法或干法，一般210g：用适当的溶剂弱极性预淋柱子，让柱处于湿润和适于承受溶液的状态。v上样：将用溶剂稀释的样品溶液加在柱上，使样品通过柱子。v洗脱：以洗脱分析物而让杂质保存的溶剂一般为混合淋洗液梯度洗脱柱子，回收分析物。3 样品浓缩技术样品浓缩的目的是使检测溶液中待测物达到分析仪器灵敏度以上的浓度。常用的浓缩方法有：v减压旋转蒸发法v K-D浓缩法v氮气吹干法减压旋转蒸发法v减压旋转蒸发法是利用旋转蒸发器在较低温度下使大体积50500mL提取液得到快速浓缩的方法，操作方便，但残留农药容易损失，且样品还须转移、定容。v原理是利用旋转浓缩瓶对浓缩液起搅拌作用，并在瓶壁上形成液膜，扩大蒸发面积，同时又通过减压，使溶剂的沸点降低，从而达到高效率浓缩目的。K-D浓缩法vK-D浓缩法是利用K-D浓缩器直接浓缩到刻度试管中的方法，适合于中等体积(1050mL)提取液的浓缩。v特点是可有效减少浓缩过程中农