稻漁綜合種養模式下多菌靈的殘留現狀研究進展

李亞夢，李晉成，李芹，田娟娟，解超男，吳立冬，劉歡*

(1. 上海海洋大學水產與生命學院，上海 201306；2. 中國水產科學研究院，農業農村部水產品質量安全控制重點實驗室，北京 100141)

稻漁綜合種養是一種水稻與水產養殖動物協調共作的稻田生態養殖模式，該模式可利用生物與環境的耦合作用，將有限的土地資源和水資源合理配置，實現稻漁互利共生、稻漁互補的整體目標[1]。按照水產養殖對象的不同可劃分為：稻-魚類(鯉、鯽、泥鰍及黃鱔等)、稻-甲殼類(蝦、蟹，其中蝦又分為青蝦、羅氏沼蝦及小龍蝦等)、稻-兩棲類(蛙類，包括青蛙、牛蛙及石蛙等)和稻-爬行類(龜、鱉等)[2]。其中，取得較大成功的模式主要有稻-蝦(小龍蝦)、稻-蟹(河蟹)和稻-鱉3種。這3種模式成功的主要原因在于與稻共養的養殖對象具有較高的經濟價值，且與水稻具有穩定的共生關系，并對水稻有顯著的促進作用等。稻漁綜合種養模式改善了稻田生態系統中的物質循環過程，可對土壤的理化及生物性狀產生顯著影響[3]。

多菌靈(carbendazim)是一種農業上常用的內吸性殺菌劑，具高效、低毒等特點，除銅制劑外，其可與多種農藥混合使用[4]。其殺菌的機理是通過干擾病原菌有絲分裂過程中紡錘體的形成，影響細胞分裂，進而起到殺菌作用[5]。在農作物生產過程中，多菌靈主要用于防治水稻紋枯病[6]、稻瘟病[7]、菌核病[8]以及由子囊菌、半知菌和擔子菌引起的作用于大田作物、蔬菜和水果等作物的多種病害[9]。目前，多菌靈在水稻生產過程中使用廣泛，使用方法主要為拌種、葉面噴灑和土壤處理，其進入水源環境后，會對處于生長時期的魚、蝦及蟹等品種產生不良影響。中國在國家標準GB 2763—2016《食品中農藥最大殘留限量》中規定了多菌靈可作為殺菌劑用于多種作物，其最大殘留限量范圍為0.020 0～20.000 0 mg/kg[10]。然而，在動物源性食品中，由于暫沒有多菌靈殘留量檢測的標準方法，所以歐洲食品安全局(European Food Safety Authority, EFSA)認為尚不能制定該化合物在動物源性食品中的最大殘留限量(maximum residue limit, MRL)[11]。已有動物實驗表明，多菌靈具有急性腎毒性，對動物生殖系統的影響尤為明顯，濃度過高更易損傷某些動物的睪丸導致其不孕不育，或誘導動物的內分泌系統紊亂[12]。人體攝入過量多菌靈會產生頭昏、惡心和嘔吐等癥狀[13]。近年來，隨著多菌靈在農業生產過程中使用時間和使用劑量的不斷累積，其對水域生態系統的危害已不容忽視。

目前，國內尚沒有關于多菌靈在水產品中檢測方法的標準，因此，開展其在水生生物特別是水產品中的殘留動態研究仍困難重重。為解決上述問題，本文在總結多菌靈的性質和檢測技術現狀的基礎上，概述了多菌靈在農作物、環境中的殘留情況，旨在為開發多菌靈在水產品中的檢測技術和進一步開展稻漁綜合種養模式下多菌靈在水產品中的污染特征、歸趨和富集效應研究提供參考，同時，為提高稻漁綜合種養過程中農藥監控與防控能力，科學管理水稻、水產經濟養殖品種生產區和保障食品消費安全提供參考。

1 多菌靈概述

1.1 物理及化學性質

多菌靈又名棉萎靈、苯并咪唑44號，屬于苯并咪唑類藥物，是一種常用的高效低毒殺菌劑，也是苯菌靈、甲基硫菌靈等苯并咪唑類殺菌劑的降解物。其化學名為2-(N-苯并咪唑基)氨基甲酸甲酯，化學結構式見圖1。分子式為C9H9N3O2，相對分子質量為191，不溶于水，微溶于丙酮等有機溶劑，可溶于無機酸等，并形成相應的鹽[15]。其化學性質穩定，可在熱、酸環境中穩定存在，干燥條件下，原藥可有效貯存2～3年。

圖1 多菌靈的化學結構式[14]Fig.1 Chemical structure of carbendazim[14]

1.2 毒理學性質

按照國家農藥毒性分級標準劃分，多菌靈屬于低毒殺菌劑，其對人、牲畜、魚類等生物均表現出較低毒性，但若長期暴露仍會導致慢性或急性中毒[16]。研究表明，多菌靈對哺乳動物有一定的毒性，每日可允許最大攝入量為0.03 mg/kg b.w.[17]；對鼠類、鳥類等有生殖毒性作用，可導致動物精子數量降低、睪丸重量減少[18-20]；對日本青鱒(Oryziaslatipes)成魚和幼魚表現出低毒性，可引起幼魚的成活率降低、胚胎孵化時間增加及幼魚體態畸變等現象[21]。

1.3 遷移轉化規律

多菌靈化學性質穩定，在生態環境中難降解。賀君等[22]研究了水解條件、pH以及光解等條件對多菌靈降解率的影響。結果表明，水解對其降解率影響不顯著；在酸性或堿性環境中多菌靈有所降解，pH為12時降解率最高，為0.16%；而在有氧基團存在的自然光條件下，多菌靈降解率高達23.15%。因此，多菌靈遷移轉化的主要途徑為光降解。目前，缺乏環境生物對多菌靈的代謝和降解影響的研究，劉超等[23]利用可模擬新陳代謝的計算機模型模擬并預測了多菌靈微生物降解過程和其在哺乳動物代謝途徑以及其代謝產物，不同的軟件工具分析結果表明多菌靈的主要代謝產物為2-氨基苯并咪唑(2-AB)，而其急性毒性比原藥多菌靈高。

2 多菌靈殘留檢測技術研究進展

目前，多菌靈殘留檢測技術主要有高效液相色譜法[24-25]、液相色譜串聯質譜法[26-27]、免疫分析法[28-29]以及分光光度法[30-31]等。但近年來，相關研究主要集中于多菌靈在水果[32-33]、蔬菜[34-35]及水稻[36]等作物中的殘留分析方法研究，水產品中多菌靈的殘留測定方法尚未報道。

2.1 高效液相色譜法在多菌靈殘留檢測研究中的運用

目前，液相色譜法是測定多菌靈殘留的常用方法。GB/T 23380—2009[37]中推薦使用高效液相色譜法為水果、蔬菜中多菌靈殘留的測定方法，該方法的檢出限為0.02 mg/kg。劉雙雙等[38]以甲醇和鹽酸的混合液為提取劑，使用液-液萃取凈化和高效液相色譜法、紫外分光光度法研究了多菌靈在稻田水、土壤和糙米中的消解動態。結果表明，多菌靈在田水、土壤和糙米中添加濃度范圍為0.05～1.00 mg/kg時，回收率為83.16%～95.44%，最低檢出含量依次為：田水(0.005 mg/L)、土壤(0.005 mg/kg)、糙米(0.025 mg/kg)；多菌靈在不同研究基質中的半衰期依次為田水(2.53～3.41 d)、土壤(6.12～6.25 d)和糙米(3.27～3.91 d)。

2.2 氣相色譜法在多菌靈殘留檢測研究中的運用

相比較于液相色譜，氣相色譜具有檢測限低、準確度高及靈敏度高等優點。李貝妮等[39]通過衍生炭纖維固相微萃取前處理技術建立了氣相色譜法測定水果中多菌靈組分的分析方法，檢出限為0.002 μg/L。許行義等[40]以二氯甲烷為提取劑，用液-液萃取法提取，經五氟芐基溴(PFB-Br)衍生化處理，建立了氣相色譜-質譜法測定水樣中多菌靈的定量檢測方法，該方法的最低檢出水平為0.1 μg/L。

2.3 液質聯用法在多菌靈殘留檢測研究中的運用

與液相色譜法相比，液質聯用法具有靈敏度高、適用范圍廣和選擇性高等優點。 Dong等[41]采用QuEChERS前處理技術建立了液相色譜串聯質譜法，測定葡萄和土壤中的多菌靈的分析方法。結果表明，該方法對葡萄和土壤的檢測限分別為0.24 μg/L和0.13 μg/L。Gao等[42]采用高效液相色譜-高分辨質譜聯用分散微固相萃取法測定了葡萄酒和啤酒中多菌靈的殘留量，檢測限均為0.06 μg/L。

2.4 分光光度法在多菌靈殘留檢測研究中的運用

分光光度法可用于果蔬[43]、食用油[44]中多菌靈的測定。Chen等[45]應用熒光分光光度法測定了食用油(菜籽油和花生油)中多菌靈的殘留量。研究表明，該方法的檢測限為菜籽油0.707 mg/L，花生油0.928 mg/L。在采用分光光度法測定多菌靈殘留時，需要通過計算校正吸光度和多菌靈含量的關系，對多菌靈進行定量分析，計算誤差一般較大。因此，與色譜法相比，分光光度法測定多菌靈的殘留時，靈敏度和檢測限有一定的局限性。

2.5 免疫分析法在多菌靈殘留檢測研究中的運用

免疫分析法具有方便快捷，靈敏度高等優點，適用于水、土壤及食品中多菌靈的殘留檢測。Itak等[46]利用酶免疫分析技術檢測了水、果汁和土壤中的多菌靈含量，其檢測水平分別為0.1、300和37.5 ng/mL。

綜上，目前對于多菌靈的研究多用色譜法檢測水果、蔬菜以及飲料等農產品中多菌靈的殘留含量，而對于多菌靈在動物食源性產品中的測定研究較少，Satapornvanit等[47]的研究雖涉及到多菌靈在水產養殖上的應用，但未能對其影響進行量化研究。國內關于多菌靈在水產品中的檢測技術研究也尚未見報道。

3 多菌靈在水稻、稻田土壤、田水及水生動物中的殘留研究現狀

3.1 多菌靈在水稻中的殘留研究現狀

多菌靈在水稻中的殘留量受施藥量、施藥次數、施藥時期、早晚稻品種和天氣等因素的影響。

多菌靈及其代謝產物在水稻各部位的殘留量隨施藥量和施藥次數的增大而逐漸增加。劉雙雙等[48]開展了30%戊唑·醇多菌靈懸浮劑(含多菌靈22%)在稻田水、土壤和稻米中的殘留消解動態和最終殘留研究試驗，結果表明，多菌靈在水稻中的殘留規律為：低濃度、兩次施藥的殘留量低于高濃度、三次施藥的殘留量。當施藥次數為2時，施藥后的第7天稻米中未有多菌靈檢出。當施藥量為346.5 g/hm2，施藥次數為3時，施藥后的第7天稻米中多菌靈的殘留量為0.041 mg/kg，低于國際食品法規委員會(CAC)的殘留限量值(2 mg/kg)。分別在水稻的分蘗期、破肚期和齊穗期施藥1次后,測定大米中多菌靈的殘留量，結果發現，施藥時間分別為分蘗期、破肚期和齊穗期時，收獲時期的糙米中多菌靈殘留量分別為0.126、0.143和0.321 mg/kg。當施藥量、施藥次數和施藥時期相同時，早稻中多菌靈的殘留量高于晚稻。施藥時期和早晚稻品種對水稻中多菌靈殘留量存在差異，主要在于施藥時期離稻米收獲間隔天數不同，間隔天數越小，收獲期稻米中的多菌靈殘留量越大。此外，多菌靈在水稻各部位中的殘留量受雨水影響也很大,尤其是噴藥后的首次降雨[49]。

3.2 多菌靈在稻田土壤、田水中的殘留研究現狀

在農藥的使用過程中，大量農藥未能起到防治靶標的作用，而是直接散落到環境中[50]。適宜的水體和土壤條件是水稻生長的必要條件，也是養殖經濟品種活動的場所，綜合種養模式下土壤與水體中多菌靈的殘留量較高。由于多菌靈不易降解、殘留期較長且易對土壤及水體等造成污染，分散于田水、土壤中的多菌靈會單獨或與其他污染物混合后共同對水體中的動植物產生影響，并可能發生遷移轉化進入養殖水產品中，甚至通過食物鏈威脅到人體健康。

多菌靈在土壤中很難移動，大部分殘留積累于土壤上層0～5 cm中。覃慧麗等[51]對稻田土壤進行多菌靈的殘留消解動態試驗和最終殘留試驗，采用甲醇與0.1 mol/mL HCl的混合液作為提取液，用石油醚、乙酸乙酯萃取凈化，建立了高效液相色譜法測定多菌靈在水稻土壤中殘留量的定量檢測方法。結果表明，分別使用以最大推薦劑量(131.25 g/hm2)和1.5倍最大推薦劑量(196.88 g/hm2)的25%咪鮮多菌靈可濕性粉劑在水稻拔節期連續施藥2～3次，在水稻收獲期前14天的稻田土壤中，多菌靈的殘留量為 0.050～0.637 mg/kg。劉雙雙等[48]研究了多菌靈在稻田土壤中的消解動態試驗。研究表明，用施藥量分別為231 g/hm2和346.5 g/hm2的30%戊唑醇·多菌靈可濕性粉劑在水稻苗期(移栽期)施藥2～3次，在水稻收獲期前14天的土壤中，多菌靈的殘留量為0.009～0.012 mg/kg。多菌靈在稻田土壤中的殘留量隨施藥量、施藥次數及施藥期改變而存在差異，殘留量隨施藥量的增大而增高，此外，施藥時期離稻米收獲間隔時間越短，殘留量越高。目前，對于多菌靈在稻田水中的殘留動態研究較少。王青霞[52]用液相色譜-質譜聯用技術分析了多菌靈在地下水中的殘留量。多菌靈在田水中消解較快，研究顯示，在水稻生長期時，以高劑量多菌靈(462 g/hm2)用水稀釋后噴施1次，結果表明，施藥后1h，田水中的多菌靈殘留量為0.179～0.188 mg/kg；施藥1 d后，殘留降解率為33%；施藥14 d后，田水中未檢出多菌靈[38]。陳曦[53]研究了長沙、杭州和長春3地不同自然生態環境下多菌靈在稻田水中的消解動態規律。結果表明，多菌靈在稻田水中消解較快，且受不同地區氣溫和降雨量的影響，半衰期由短到長依次為：杭州﹤長沙﹤長春，田水中殘留量由低到高依次為：杭州﹤長沙﹤長春。劉雙雙等[48]采用田間試驗方法，研究了多菌靈在田水和土壤中的消解動態及最終殘留。結果表明：多菌靈在田水和土壤中的消解動態受原始積累量、施藥量和施藥次數的影響，其半衰期分別為3.07～3.25 d和6.12～6.25 d。

3.3 多菌靈在水生動物中的殘留研究現狀

目前，關于多菌靈在動物體內的殘留研究還處于基礎階段，多數研究主要集中在對動物的毒性研究。已經報道的有對于魚類、浮游動物和蚯蚓等無脊椎動物的毒性影響研究，為多菌靈的安全使用及其在水生動物中的殘留動態研究提供理論依據。

Cuppen等[54]研究了不同濃度的多菌靈對無脊椎動物的慢性毒性影響，結果表明，試驗中構建的水生態系統在多菌靈質量濃度為3.3、33.0、100.0、330.0和1 000.0 μg/L中暴露4周后，系統中部分大型無脊椎動物如甲殼綱、寡毛綱和渦蟲綱等的種群結構被嚴重破壞，其種群數量大幅減少。Brink等[55]研究發現，在經質量濃度范圍為330.0～10 000.0 μg/L的多菌靈環境暴露4周后，試驗所構建的水生態系統中枝角類動物大量死亡。張陸偉等[56]在多菌靈對日本青鳉(Oryziaslatipes)的急性毒性試驗中發現，多菌靈對日本青鳉成魚、幼魚和仔魚的LC50(96 h)值分別為0.749 8、0.464 6和0.051 2 mg/L。根據現行農藥對魚類毒性的分級標準(高毒，LC50<1.0 mg/L；中毒，LC50為1.0～10. 0 mg/L；低毒，LC50> 10.0 mg/L)[57]。結果表明，多菌靈對日本青鳉成魚、幼魚及仔魚具有較高毒性。熊昭娣等[58]選取青?；【鶴67(Vibrioqinghaiensesp.-Q67)和斑馬魚(Brachydaniorerio)作為受試生物，通過微板毒性分析法和急性毒性試驗發現22%多菌靈的LC50(96 h)為7.64 mg/L，初步評定22%多菌靈殺菌劑對斑馬魚毒性為中等毒性，且對水生生物具有潛在風險，為多菌靈的安全使用提供借鑒。

綜上，在稻漁綜合種養模式下，用于防治水稻稻瘟病的典型常用殺菌劑多菌靈在進行葉面噴霧、種子和土壤處理后，殘留在水生動物的養殖環境田水及土壤中的多菌靈對生長在其中的水生動物產生毒性作用，影響稻漁綜合種養模式下水產品的質量與安全，鑒于目前尚無多菌靈在動物源性食品中殘留檢測方法，因此，開展多菌靈在水產品中的殘留檢測方法和殘留代謝研究十分必要。

4 展望

目前，稻漁綜合種養模式豐富多樣，包括稻漁共作、稻漁連作和稻漁輪作等[59]。其中，稻漁共作是目前提倡實施的新型養殖模式，該模式對稻田的田間改造、水位管理以及農藥使用的要求較高。多菌靈是水稻生長過程中常用的農藥之一，在稻漁共作模式下，因共生養殖對象的生長季節與水稻的生長季節重合，所以稍有操作失誤即會導致水產品中毒甚至死亡。因此，著力于開展稻漁共養模式下多菌靈的使用劑量、方法標準以及在水產品中的檢測技術、殘留動態等方面的研究具有重要意義。

4.1 建立多菌靈在水產品中的檢測方法

現有的關于多菌靈殘留量測定的研究對象主要針對于水果、蔬菜和水稻等多種農作物，而對于多菌靈在水產品中的殘留檢測研究尚未見報道。應基于現有的多菌靈在農產品中的樣品前處理方法和殘留檢測技術，結合國標中魚類苯并咪唑類藥物殘留量的測定方法，建立水產品中多菌靈殘留量的測定方法，以確定其在水產品中的檢測限和定量限。

4.2 研究多菌靈在水產品中的代謝規律

基于多菌靈在水產品殘留檢測方法的研究進展，通過室內藥浴模擬實驗對不同藥浴時間下的水產品進行多菌靈的殘留測定，進一步深入研究多菌靈在水產品中的殘留特征、遷移轉化規律及富集效應。明確多菌靈在水產品不同部位中的代謝規律和不同受藥時間的殘留動態。為養殖戶明確安全的捕撈時間，對于保障消費者食用安全，具有重要的意義。

4.3 研制稻漁綜合種養模式下多菌靈殘留控制技術規范

在室內藥浴模擬實驗的研究基礎上，通過研究室外自然養殖條件下，多菌靈在稻田水體、底泥及水產品中的殘留特征，揭示其遷移轉化規律，梳理其關鍵風險控制點，研制稻漁綜合種養模式下典型常用農藥多菌靈在水產品中的殘留控制技術規范，有助于解決水稻病蟲害防治和共生水產品養殖之間的矛盾問題，為預防典型稻田殺菌劑對養殖經濟水產品的危害，及稻田綜合種養模式的完善與推廣提供理論依據，為提高綜合種養模式下養殖過程中對于危害物的監控與防控能力，保障水產品消費安全提供參考建議。

合理使用多菌靈農藥對實現稻漁綜合種養的可持續發展和提升農產品質量和食品安全水平具有積極作用[60]。正確評估在水稻中使用多菌靈對養殖經濟水產品安全性的影響，科學發展稻漁綜合種養模式，有助于推動稻漁綜合種養等新型綠色養殖模式發展。因此，建立多菌靈在動物體內的檢測方法，對于更深層次地研究多菌靈在動植物體內的污染特征、歸趨與富集效應，以及如何減少和分解其在農產品中的殘留等問題具有重要的現實意義。