1、環境中環境中的的農藥殘留農藥殘留 及其分析檢測及其分析檢測 農藥的使用是農業增產的重要因素。然而， 施用后一部分農藥會直接或間接殘存于谷物、 蔬菜、水果、畜產品、水產品中以及土壤和 水體中。殘留在食品中的農藥會直接危害人 的健康，而環境中的殘留農藥也會通過食物 鏈富集，最終到達人體。隨著社會經濟的發 展和人類生活質量的提高，農殘檢測引起了 人們越來越多的關注，發展可靠、靈敏、快 速、實用的農藥殘留快速檢測技術是解決農 殘問題的前提。 環境中農藥污染事故環境中農藥污染事故 v農藥污染事故有人畜急性中毒型、水生生物中毒 型和農作物受害型等。人畜急性中毒事故中，殺 蟲劑約占80%，其中又以高度有機磷

2、農藥為主， 占90%以上； v水生生物中毒事故的主要農藥類型是殺蟲劑和除 草劑；農作物受害事故主要發生在水稻、棉花、 玉米、油菜、果樹上，近80%由除草劑引起。 v發生作物受害事故的農藥有除草劑、殺菌劑、殺 螨劑及殺蟲劑 一一 農藥的分類農藥的分類 生產中使用的農藥按其用途可分為殺 蟲劑、除草劑、殺菌劑、植物生長調節劑、 殺螨劑、殺鼠劑等，其中殺蟲劑、除草劑 和殺菌劑的品種和用量最多，最受人們關 注。 殺蟲劑殺蟲劑 殺蟲劑殺蟲劑按其化學結構又可分為有機氯殺蟲劑、有機磷殺 蟲劑、擬除蟲菊酯類殺蟲劑和氨基甲酸酯類殺蟲劑等。其 中有機氯殺蟲劑由于致癌、致畸、致突變、高殘留等缺點， 已停止生產和使用。

3、 有機磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑具有高效、品種多、應用 范圍廣、藥害輕、在環境中易降解等優點，在世界范圍內 被廣泛應用。但其中很多品種都是高毒農藥，易引起農藥 殘留中毒，部分品種已經禁止生產和使用。 擬除蟲菊酯也是一類能防治多種害蟲的廣譜殺蟲劑，其 殺蟲能力比老一代殺蟲劑如有機氯、有機磷、氨基甲酸酯 類提高10-100倍，因其用量小、使用濃度低，故對人畜較 安全，對環境的污染很小，有取代前三種農藥的趨勢。 除草劑除草劑 除草劑除草劑包括三嗪類除草劑、苯氧羧酸類除草劑、酰胺類除 草劑、取代脲類除草劑等。其中三嗪類除草劑是傳統除草劑 之一，因其化學性質穩定，用量大，使用后在環境殘留時間 較長，生產和使

4、用在日趨減少。苯氧羧酸類除草劑也是開發 較早的除草劑種類，此類除草劑易溶于地表水中而擴散，導 致大面積環境污染，某些代謝產物對人體的毒害較大，殘留 問題備受關注。酰胺類除草劑開發較晚，在除草劑中占有重 要地位，其應用作物種類和使用面積均居除草劑前列。這類 除草劑的極性也較大，長期使用會對周圍環境造成污染。取 代脲類除草劑是除草劑的較新品種，在土壤中殘留期長，在 正常用量下，可達幾個月，甚至一年多，對后茬敏感作物可 能造成藥害。 殺菌劑殺菌劑 v殺菌劑殺菌劑 用于防治由各種 病原微生物引起的植物病 害的一類農藥，一般指殺 真菌劑 。包括有機硫殺菌 劑、有機磷殺菌劑、取代 苯類殺菌劑、三唑類殺菌

5、劑等。大多數殺菌劑的毒 性較低，但使用后也會部 分殘留在植物體和環境中， 進而威脅人類健康。 農產品中的主要農藥殘留檢測標準農產品中的主要農藥殘留檢測標準 農藥殘留量是農產品質量安全的重要指標之一。 世界各國，特別是發達國家對農藥殘留問題高度 重視，對各種農副產品中農藥殘留都規定了越來 越嚴格的限量標準。出口企業更需關注各國對農 藥的管理措施和農藥殘留限量標準的變化。在國 內，食品中農藥最大殘留限量國家標準已于 2005年10月1日強制實施。同時，政府機構將加 強食品中農藥殘留量的監控，農藥殘留超標或含 有高度禁用農藥的的產品將難以進入市場 v國家糧食產品質量監督檢驗中心隸屬于大連市產 品質量

6、監督檢驗所，屬于國家級食品質量檢驗的 權威技術機構，是依法設立的第三方產品質量檢 驗機構，現兼任國家食品市場準入水產品專業技 術委員會主任委員單位、農業部指定的綠色和無 公害農產品檢測機構、全國食品工業標準化技術 委員會食品通用檢測技術分技術委員會委員單位、 各類食品的生產許可證發證單位，可以依據相關 標準，對各種農產品、食品的農藥進行檢測。 環境中農藥殘留的控制及檢測標準環境中農藥殘留的控制及檢測標準 v我國綜合環境標準中控制的農藥種類很少，“污水 綜合排放標準” 中僅對有機磷農藥的最高允許排放 濃度進行了規定。“地表水環境質量標準” 中，控 制的農藥有有機氯、有機磷、百菌清、甲萘威、溴 氰

7、菊酯、阿特拉津。“土壤環境質量標 準”GB15618-1995和“溫室蔬菜產地環境質量評 價標準” 僅控制六六六和滴滴涕，其他的環境標準 很少控制農藥。 v在相當一段時間里，我國其他農藥的排放沒有被列 入環境保護控制范圍，也沒有規定的檢測方法，導 致一旦目前常用的農藥發生污染事故，無法檢測， 也沒有執法、處置的依據2008年，我國頒布了雜 環類農藥工業水污染物排放標準（GB 21523- 2008），這是環境介質中關于農藥的第一個國家標 準，該標準選擇的6個農藥品種分別是殺蟲劑吡蟲 啉、氟蟲腈，殺菌劑三唑酮、多菌靈，除草劑百草 枯、莠去津。6種農藥分別用6個方法分析，其中吡 蟲啉和百草枯分別用

8、0.45m微孔膜過濾、液相色譜 法分析，其余四種農藥分別用不同的溶劑提取后、 氣相色譜法分析。 我國農產品中農藥殘留檢測的局限 v我國食品中農藥最大殘留限量標準中有136種農藥， 殘留限量477個，其不足之一是限量標準與方法標準不 配套，有20種農藥沒有給出檢測方法。 v目前，我國國家標準和行業標準共有涉及178種農藥在 92種(類)食品和農產品中的807項最大殘留限量標準。同 時制定了500多種農藥在食品和農產品中的殘留檢測方 法國家標準和行業標準，以及農藥殘留采樣方法等其他 配套的技術規范。與日本“肯定列表制度”所管理的食 用農產品中農藥和農藥最大殘留限量的數量分別為579 種和51600

9、多項相比，我國不僅控制的農藥種類少，而 且檢測方法標準較為落后，如：樣品前處理時間較長， 許多檢測方法標準仍然使用填充柱分離而非高效靈敏的 毛細管技術，沒有納入先進的氣相色譜/質譜聯用和高效 液相色譜/質譜聯用檢測技術等。 二二 農藥殘留檢測方法及發展趨勢農藥殘留檢測方法及發展趨勢 v通常情況下，不同基體中的農殘需經提取、濃縮、 凈化后再進行分析。對于環境水樣，液液萃取 (LLE)、樹脂吸附萃取、固相萃取和固相微萃取、 膜萃取；對于土壤、農產品等固體樣品的前處理， 近年來主要有固相萃取、固相微萃取、超聲波、 超臨界流體萃取、壓力溶劑提取（或稱加速溶劑 萃取）、微波輔助萃取、超臨界流體萃取方法、

10、 底物固相分散法、固相微萃取)、攪拌棒吸附萃 取和液相微萃取等，其中固相微萃取方法、攪拌 棒萃取方法和液相微萃取方法集采樣、萃取、濃 縮、進樣于一體。 v常用的樣品濃縮方法主要有減壓旋轉蒸發法、KD濃縮 法和氮氣吹干法等。常用的凈化方法主要有柱層析法、液 液分配法、磺化法、低溫冷凍法和吹蒸法、凝膠滲透色譜 等。由于農藥的活性成分大多是小分子有機化合物，故多 使用薄層色譜法、氣相色譜（根據農藥特性，采用電子捕 獲檢測器、火焰光度檢測器、氮磷檢測器等檢測器）、高 效液相色譜（紫外或熒光檢測器）、氣質聯用（單級四 級桿）、氣相色譜串聯三級四極桿質譜法和高效液相色 譜-質譜聯用等技術，除此之外分光光度

11、法和毛細管電泳 法也是常用的分析方法。 v近年來農藥殘留檢測分析的新技術還有紅外光譜分析技術、 超臨界流體色譜、柱切換高效液相技術、毛細管電泳和毛 細管區帶電泳、全二維氣相色技術、氣相色譜原子發射 光譜聯用技術等。除了色譜、光譜分析方法外，還有酶抑 制法、免疫分析法、生物傳感器法、活體檢測法等生物檢 測方法。 有機磷農藥有機磷農藥 v有機磷農藥殘留測定方法從檢測方法上可分為色譜法、光 譜法、生物化學法、免疫分析法、生物傳感技術。目前應 用于檢測有機磷的色譜法主要有氣相色譜法、氣相色譜 質譜法聯用、高效液相色譜法、高效液相色譜質譜等； 光譜法如分光光度法、氣相色譜紅外光譜聯用；生物化 學法根據對

12、分解產物檢測手段的不同，可分為酸堿指示劑 法、速測卡法、薄層色譜法、分光光度計法、熒光法等。 目前用于農藥殘留分析的免疫分析技術主要有放射免疫 （RIA)和酶免疫分析（EIA)兩種。EIA，尤其是酶聯免疫 吸附測定(ELISA)，已成為目前使用最廣泛的免疫分析方 法。根據生物活性物質不同，生物傳感器可分為酶傳感器、 微生物傳感器、免疫傳感器等。最常用的檢測方法仍是氣 相色譜法，如用有機溶劑提取、液液分配步驟凈化、用氣 相色譜/火焰光度檢測器/檢測了蔬菜樣中有機磷類農藥。 有機氯農藥有機氯農藥 v有機氯農藥多用 氣相色譜/電子捕 獲檢測器(GC- ECD)檢測，樣品 以丙酮-石油醚混 合溶劑提取

13、，固 相萃取法(SPE)凈 化、富集，用石 英毛細管柱、 GC-ECD檢測丹 參中12種農藥殘 留量。 擬除蟲菊酯類擬除蟲菊酯類 v目前分析擬除蟲菊酯類農藥殘留的主要方法是氣相色譜法，所用檢測 器主要為電子捕獲器(ECD)，也有用氮磷檢測器(NPD)、火焰離子檢測 器(FID)的；高效液相色譜方法分析擬除蟲菊酯類農藥具有一定的優勢， 但其靈敏度沒有氣相色譜好；GC/MS具有GC的高分辨率和質譜的高靈 敏度，是定性定量的有效工具。此外，液質聯用色譜和免疫分析法的 應用也在不斷發展。 v 用正己烷：丙酮混合溶液作為提取液，經冷凍去脂，柱層析凈化，可 測定水產品中氯氰菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊

14、酯等擬除蟲菊 酯類農藥殘留。 農藥的多殘留測定農藥的多殘留測定 v農藥多殘留測定是發展趨勢。國際上農藥多殘留 檢測方法有很多，具有代表性的有：德國DFG 法，可檢測325種農藥；S19法，可檢測220種 農藥；美國FDA多殘留檢測法，可檢測360種以 上農藥；荷蘭衛生部多殘留檢測法，可檢測200 種農藥、加拿大多殘留檢測法，可檢測251種農 藥。我國從20世紀90年代初開始研究和利用多 殘留分析方法，并相繼推出了一些國家標準。由 于這些方法中使用的都是氣相色譜儀的單個選擇 性檢測器，因而都無法進行確證。 幾種多殘留分析方法幾種多殘留分析方法 v 氣相色譜-串聯質譜(GC-MSMS)同時檢測蔬菜

15、中 50種(38種有機磷、7種有機氮和5種擬除蟲菊酯類)農 藥的多殘留分析方法； v 乙睛提取濃縮，加入乙二胺N丙基硅烷(PSA試 劑)凈化后，氣相色譜-質譜法檢測，選擇離子峰面積 定量，同時測定飼料中36種（有機磷、擬除蟲菊酯、 擬除蟲菊酯、氨基甲酸酯等）農藥殘留量。 v 固相萃取高效液相色譜串聯質譜(LCMS MS)同時測定蔬菜、水果中痕量21種農藥殘留量，這 些農藥品種涉及氨基甲酸酯類、雜環類化合物等。 v5大米中78種農藥殘留的檢測方法。研究中采用乙酸 乙酯提取樣品，提取液經凝膠滲透色譜(GPC)凈化、 濃縮、定容后用氣相色譜一質譜聯用儀的選擇離子模 式進行定性，內標法定量。 三三 農

16、藥快速檢測法農藥快速檢測法 v傳統的農藥殘留檢測方法有比色法和容量法等， 存在選擇性差、靈敏度低等缺陷；近年來發展較 快的儀器分析方法有毛細管電泳、毛細管氣相色 譜、液相色譜質譜等，這些方法能有效準確地 測定樣品中農殘含量，但往往需要昂貴的儀器， 需要專業人員操作，費時費力，不適合現場實時 快速檢測 v國內外均先后發展了一些簡單實用的農殘快速檢測技術，其 中國外在免疫快速檢測、生物和電化學生物傳感器技術等方 面取得了較快進展，已經有用于農殘檢測的酶標試劑盒等相 關實用化的產品系列。而國內這方面的研究正在起步，在 “十五”國家“食品安全關鍵技術”重大科技專項中實施了 “蔬菜中農藥、硝酸鹽、亞硝酸

17、鹽和重金屬殘留的快速低成 本檢測儀器和方法研究”，并已經取得階段性進展，研制了 FITT2001 型農藥殘毒快速檢測儀，開發了有機磷農藥殘留 雙光路現場檢測儀、FDFY-I 型亞硝酸鹽速測儀器、FDFY-II 型硝酸鹽快速檢測儀和鉛注射式快速分離器和農藥、硝酸鹽、 亞硝酸鹽、鉛等殘留系列速測試紙/卡等。 1 發光快速檢測法發光快速檢測法 1.1 化學發光法 化學發光(CL)是在一些特殊的化學反應中吸收了反應所 釋放的化學能而處于電子激發態的反應中間體或反應產物由 激發態回到基態時產生的一種光輻射。 v化學發光體系在農藥特別是有機磷農藥的檢測方面得到較好 的應用，先后發展了基于乙酰膽堿酶抑制、基

18、于魯米諾與過 氧化氫反應的檢測方法。王建寧對化學發光檢測方法在農藥 分析中的應用做了較為詳細的介紹，用FIA-CL 對敵敵畏和 甲基對硫磷進行了測定，測定了敵敵畏的發光曲線，得到敵 敵畏的檢出限為0.008g/mL，甲基對硫磷的檢出限為 0.02g/mL。 v化學發光體系檢測農殘靈敏度高，一般檢出限遠低于環境最 低限量指標，其主要不足為重現性較差，而且待測體系中雜 質也會對結果產生較大影響。 1.2 生物發光法 v在有關生命體系中，利用發光細菌對農殘進行檢測。發光 細菌在正常的生活狀態下，體內的熒光素在有氧參與時， 經熒光酶的作用會產生熒光。當受到外界因素的影響，如 受化合物的毒性作用時，發光

19、減弱，減弱程度與毒物濃度 呈線性相關關系。 v目前建立了一種用發光細菌快速檢測蔬菜中有機磷農藥殘 留的方法，分析發光菌對蔬菜中六種有機磷農藥的響應情 況，探討了檢測空心菜中甲胺磷農藥殘留的最佳參數，并 在隨后引入了流動注射分析體系，以明亮發光桿菌作為污 染物毒性檢測的指示生物，探討了有機磷農藥、酸、堿、 酚等污染物對發光細菌的毒性作用，研究了相關參數對農 藥降解的影響。發光檢測方法穩定、快速、簡便、重現性 較好，但發光細菌的獲得存在一定的困難，使其應用受到 了限制 2 酶抑制快速檢測法酶抑制快速檢測法 v酶抑制法“快速檢測”農藥殘留依據的是：有機磷和氨基甲 酸酯類農藥能抑制昆蟲的中樞和周圍神經

20、系統中Ach-E 的活 性，造成神經傳導介質乙酰膽堿酯酶的積累，影響正常傳導， 使昆蟲中毒致死，正常情況下，酶催化乙酰膽堿水解，其水 解產物與顯色劑反應，產生黃色物質，如果樣品中農藥殘留 量較高時，酶的活性將被抑制，基質就不被水解，當加入顯 色劑時就不顯色或顏色變化很小。目前基于酶抑制法的原理 檢測農藥殘留的主要技術有酶片、酶膜生物傳感器、試劑盒 快速以及檢測儀等。美國1958 年就已研制出稱之為酶片的 商品來檢測有機磷農藥，靈敏度為0.110g/mL。 v酶抑制法最大的優點是操作簡便、速度快和不需要昂貴的儀 器，特別適合現場檢測以及大批樣品的篩選檢測，易于推廣 普及。但是靈敏度偏低，重復性、

21、回收率還有待提高。可用 于控制含較高農藥殘毒的蔬菜上市，但酶抑制法的顯色體系 不穩定，隨反應時間長短而有所差異，且檢測限高，容易漏 檢，不能定性和定量，酶活性也易受外界干擾而影響檢測結 果。 3 免疫分析快速檢測法免疫分析快速檢測法 v免疫分析法是一種以抗體作為生物化學檢測器對化合物、酶 或蛋白質等物質進行定性和定量分析的分析技術，免疫分析 方法很多，能用于農殘快速檢測的主要有：熒光免疫測定技 術、放射免疫測定技術以及酶免疫測定技術等。 v酶聯免疫分析法的基礎是抗原或抗體的固相化及抗原或抗體 的酶標記，根據酶反應底物顯色的深淺進行定性或定量分析。 由于酶的催化效率很高，間接地放大了免疫分析的結

22、果，使 測定具有極高的靈敏度，在應用中一般采用商品化的試劑盒 進行測定，其特點是將抗原或抗體制成固相試劑，在與標本 中抗原或抗體反應后，只需經過固相的洗滌，就可以達到抗 原抗體復合物與其它物質的分離，簡化了操作步驟。 v酶聯免疫技術的樣品前處理簡單，純化步驟少，大樣本分析 時間短，既適合于實驗室檢測，又可用于現場篩選，具有分 析速度快、經濟、簡便的特點，但抗體制備不易，而且不能 完成多種農藥同時檢測，限制了該技術的應用。 農藥殘留單克隆抗體免疫分析法農藥殘留單克隆抗體免疫分析法 v農藥殘留單克隆抗體免疫分析法是將單克隆技術引入酶免 疫分析中建立起來的方法，其實質還是利用抗體與抗原的 特異性反應

23、來檢測農殘含量，方法的核心是利用單克隆技 術制備高特異性的抗體。 vGonzlez-Martnez 等設計了可以測定有機氯農藥毒死蜱 的代謝產物的基于單克隆抗體技術的免疫傳感器自動分析 系統(圖1)，對樣品的檢出限可以達到1g/L 級別以下； Antonio等利用單克隆酶免疫分析技術測定了黃瓜和草莓 中的西維因等三種氨基甲酸酯類農藥，并與傳統的HPLC 技術進行了比較，相同條件下回收率較后者高，而且省去 了樣品凈化步驟，省時省力。 v單克隆抗體免疫分析有其獨特的優勢，雜交瘤技術的應用可 以得到大量性質均一具有高特異性的單克隆抗體McAb，不 易產生交叉反應，使檢測具有較高的特異性，且不易被無關

24、 的抗體干擾，有較高的靈敏度。McAb 可以用于制備免疫分 析試劑盒，可以使操作簡便、快速；但其不足也是顯而易見 的，有些農藥小分子不能制備出McAb，另外，從制備人工 抗原到純化獲得McAb 周期長，操作也不夠簡單。 4 傳感器快速檢測法傳感器快速檢測法 v生物傳感器是由一種生物敏感膜和電化學轉換器兩部 分緊密配合、對特定種類的化學物質或生物活性物質 具有選擇性和可逆響應的分析裝置，其特點是集生物 化學、生物工程、電化學、材料科學和微型制造技術 于一體，是一個典型的多學科交叉產物。 v按其生物功能，可分為電位型和電流型酶傳感器、免 疫傳感器、微生物傳感器等。與傳統技術相比，該技 術更合適對環境中有害物質的快速檢測。生物傳感器 技術具有微型化