农药中非登记成分检测方法研究进展及相关标准分析

冯德建，许 洋，唐祥凯，邹 燕，管 驰，陈 璐，史谢飞，李怀平

(1. 中国测试技术研究院，四川 成都 610021; 2. 国家防灾减灾分析测试中心（成都），四川 成都 610021;3. 茶叶标准与检测技术四川省重点实验室，四川 成都 610021)

0 引 言

农药是重要的农业生产资料和救灾物资，对防治农业有害生物，保障农业生产、农民增收及农产品贮存具有不可或缺的作用。然而，近年来农药中擅自添加非登记成分（也称隐性成分或未经登记成分）问题频繁被曝光，严重制约了我国农药行业的可持续发展。尹兰香等[1]随机检测了在福建省销售的23批啶虫脒产品，其中21.7%的农药检出非登记成分。唐淑军等[2]于2006-2009年抽样检测了深圳市宝安区内的83个农药产品，其中28.9%的农药检出非登记成分。黄晓华等[3]随机抽取了在浙江省销售的41批水稻用药，其中46.3%的农药检出非登记成分。张寒等[4]在2015-2016年对浙江省农药添加非登记成分的检测结果表明有近10%的产品检出非登记成分。笔者统计的我国农业部2010-2017年共计23次农药产品质量监督/专项抽查结果也表明，检出非登记成分的样品总数仍占质量不合格样品总数的35.3%。农药中的非登记成分除易引起药害事故外，还会加速病虫害产生抗药性，破坏生态环境，导致农产品农药残留超标，危害人畜健康安全[5]。事实上，农药中的非登记成分在确证之前是个未知物，具有极强的隐蔽性、随机性、多样性和复杂性，气相色谱法、液相色谱法等现有主要检测方法均不能高效且准确地检测所有可能擅自添加的农药成分，进而较大程度上影响了监管部门的执法力度，使得监督抽查仍未达到有效的震慑频度。为此，该文综合论述了农药中各非登记成分检测方法的优缺点，比较分析了当前我国农药中非登记成分相关限量标准和检测标准存在的问题，提出了建立基于质谱法的农药中非登记成分高通量检测标准体系和制定严格、科学、适用的农药中非登记成分限量国家或行业标准对策。

1 农药中非登记成分检测方法研究进展

1.1 酶抑制法

酶抑制法是目前研究相对成熟的一种部分农药快速检测技术，根据酶的种类不同主要分为胆碱酯酶抑制法与植物酯酶抑制法，其中以胆碱酯酶抑制法应用最为普遍，现已广泛应用于蔬菜、茶叶、肉等样品中有机磷与氨基甲酸酯类农药残留的快速检测。苍涛等[6]利用农药残留速测仪，建立了非有机磷、非氨基甲酸酯类农药中23种禁限用有机磷和氨基甲酸酯类非登记成分的快速定性检测方法，方法检出限在0.03～4.4 mg/L之间，能够满足农业投入品中常量级别（质量分数0.1%以上）添加非登记成分的快速定性检测需要；但该方法无法适用于有机磷或氨基甲酸酯类农药中非登记成分的检测。酶抑制法虽然具有快速、简便、成本低等优点；但酶抑制法在使用过程中易受反应条件、样品种类、检测种类等因素影响，且缺乏准确定性和精确定量功能，应用于农药中非登记成分的全面、准确、高通量检测存在较大缺陷。

1.2 光谱法

光谱法是目前用于有机农药和无机农药成分检测的重要方法。针对有机农药成分，近红外（NIR）、中红外（MIR-ATR）和拉曼光谱（Raman）法是目前研究比较热门的无损快速分析技术，可对固体、液体和气体样品直接进行测定，现已应用于食品、保健品、中药材、化妆品等样品中非法添加物的快速检测工作。高鑫等[7]利用偏最小二乘法（PLS），分别采用中红外和近红外光谱技术建立了毒死蜱乳油中违禁添加敌敌畏的快速定量测定方法。吴厚斌等[8]采用近红外光谱技术结合支持向量回归法（SVR）建立了乳油中非法对硫磷的定量分析方法。赵玉泉[9]利用近红外、中红外光谱技术以及便携近红外仪，结合偏最小二乘法和极限学习机（ELM）算法，分别建立了阿维菌素乳油制剂中违禁添加氯虫苯甲酰胺的快速定量方法；结果表明近红外、中红外的PLS和ELM定量分析模型均具有较强的预测能力，而便携近红外仪的PLS和ELM定量分析模型预测性能均有所下降，但仍处于可接受范围。虽然近红外、中红外和拉曼光谱法具有简便、快速、环保、成本低、适合在线分析等显著优点，为农药中非登记成分的快速检测提供了新的途径，但其均存在建模难度大的问题，应用于农药中非登记成分的快速检测需要建立大量定性和定量模型。

针对无机农药成分，电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）是近年来发展迅速的无机微量元素分析技术，具有较高的灵敏度和精密度，可进行多种元素同时测定，现已广泛应用于食品、化妆品、土壤等样品中多种元素的快速测定。李武林等[10]采用硝酸+双氧水微波消解前处理样品，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱测定农药中铅、砷、汞、镉、铬、钡、锰等11种金属元素类禁限物的方法，方法检出限在0.2～1.5 mg/kg之间，加标回收率为91.0%～107.0%，精密度为0.58%～4.42%，能高效地完成农药是否含有汞制剂、砷类、铅类等非法添加成分的检测。随着质谱技术的广泛普及，电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）将是农药中铅、砷、汞、镉等无机非登记成分快速检测的主要方法。

1.3 色谱法

色谱法是目前用于有机农药成分监测最为普遍和成熟的技术，主要包括气相色谱法和液相色谱法，易汽化且汽化后不易发生分解的农药均可采用气相色谱法进行检测，而极性强、分子量大、沸点高、热不稳定以及离子型的农药则可采用液相色谱法进行检测。李俊等[11]采用双柱定性，建立了气相色谱同时检测乳油型农药中甲胺磷等多种禁用农药的方法，方法加标回收率在91.4%～105.6%之间，相对标准偏差为0.53%～3.75%，双柱定性在一定程度上增强了检测结果的可靠性和准确性，但该方法不适用于含有马拉硫磷或毒死蜱成分农药的检测。孙长恩等[12-13]分别建立了气相色谱同时检测农药中12种有机磷类非登记成分和9种拟除虫菊酯类非登记成分的方法，方法加标回收率分别为90.3%～114.3%和95.5%～107.5%，变异系数分别为1.86%～3.62%和2.29%～2.84%。弓爱君等[14]建立了高效液相色谱检测苏云金杆菌（B.t.）中氰戊菊酯的方法，方法检测限为 0.60 μg/mL，平均加标回收率为99.16%，相对标准偏差为 0.13%。张晓强等[15]建立了2种HPLC法联用技术同时检测13种农药杀虫剂的方法，2种方法下各农药的加标回收率均介于99.3%～101.2%之间，相对标准偏差均小于1.8%。这些文献方法均可用于农药中某一种或某一类非登记成分的快速检测，但无法对不同种类非登记成分进行同时测定，且色谱法只能依靠保留时间进行定性和定量，缺乏准确的定性功能，易受样品基质中的共存成分影响而造成假阳性或假阴性的结果，应用于农药中非登记成分的全面、准确、高通量检测亦存在较大缺陷。

1.4 色谱-质谱法

色谱-质谱法既具有色谱的高分离效能，又利用了质谱准确鉴定化合物结构的特点，可同时达到定性和定量的目的，特别适合于农药多种类、高灵敏、高通量的快速检测，现已广泛应用于食品、中药材、土壤等复杂样品中农药残留的快速检测工作。根据质谱分辨率的不同可分为单四极杆质谱、三重串联四极杆质谱等低分辨质谱（LR-MS）和飞行时间质谱、扇形磁场质谱等高分辨质谱（HR-MS）。

在低分辨质谱法方面，洪华等[16]建立了SPEGC-MS快速定性定量杀虫剂中11种菊酯类非登记成分的方法，方法检出限为0.008～0.048 mg/L，平均加标回收率为92.3%～120.8%，相对标准偏差为1.4%～8.9%。李海燕等[17]建立了GC-MS同时检测杀虫剂中11种禁限用农药的方法，方法加标回收率介于90%～110%之间，变异系数小于3%。范力欣等[18]建立了GC-MS内标法定量测定违规添加7种有机磷类农药的方法，方法加标回收率为98.6%～102.3%，变异系数为2.0%～3.4%。李俊等[19]建立了GC-MS/MS同时测定农药中32种非登记成分的方法，方法检出限为0.03%～0.17%，定量限为0.1%～0.5%，平均添加回收率为71.51%～100.88%，相对标准偏差为1.36%～7.43%，但该方法只对乳油型和水剂型农药进行了方法验证。梁赤周等[20]在GC方法的基础上建立了GC-MS法结合商业农药质谱数据库筛选非法添加农药并应用于实际。乔成奎等[21]建立了HPLC-MS/MS同时检测农药中30种非登记成分的方法，方法检出限为0.001～0.035 ng，平均加标回收率在98%～101%之间，相对标准偏差小于3.2%。于峰等[22]利用HPLC-DAD-MS/MS联用技术建立了194种常用农药的标准指纹谱图库检测农药中非登记成分的方法，方法检出限为1.2～230.8 µg/kg，具有快速有效、特征性和专属性强等显著优点。随着低分辨质谱的广泛普及，GC-MS或GC-MS/MS和LC-MS/MS联合使用几乎可以检测绝大多数有机农药成分，将是农药中有机非登记成分全面、准确、高通量检测的主要手段。

在高分辨质谱方面，陈建波等[23-24]分别建立了超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱（UPLC-QTOF MS）快速检测农药中非法添加48种杀虫剂和35种杀菌剂的方法，方法的检出限分别为0.01～0.2 mg/kg 和 0.04～0.09 mg/kg，平均加标回收率分别为86.3%～101.5%和81.0%～101.3%，相对标准偏差分别为1.7%～4.0%和1.0%～4.4%。陈建波等[25]还建立了UPLC-Q-TOF MS快速检测农业投入品中违规添加12种氨基甲酸酯类农药的方法，方法定量限为 0.1～0.8 mg/L，平均加标回收率在 85%～103%之间。以飞行时间质谱为代表的高分辨质谱可通过全扫描获得化合物的精确质量数和可能的化学分子式，大大提高了复杂背景下的抗干扰能力，并且可以建立标准的质谱数据库，实现无需标准品快速检测农药中的非登记成分。高分辨质谱在快速定性检测方面优于GC-MS、LC-MS/MS等低分辨质谱，而在准确定量方面却处于劣势，且价格昂贵、使用和维护成本较高，一定程度上限制了其在农药中非登记成分快速检测方面的应用，但势必会成为重要的潜在手段。

2 农药中非登记成分的相关标准分析

2.1 限量标准分析

在法律法规方面，我国大陆地区现行《农药管理条例》规定，农药所含有效成分种类与农药标签、说明书标注的有效成分不符的为假农药，农药中混有导致药害等有害成分的为劣质农药；而我国台湾省现行《农药管理法》第一章第七条第二款规定，掺杂其他有效成分含量超过相关主管机关所定限量基准的为伪农药。2012年12月11日，台湾省相关部门发布的《农药管理法第七条第二款所定掺杂其他有效成分含量之限量基准》不仅对不同剂型成品农药（杀鼠剂、杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、除草剂）中共计280余种掺杂其他有效成分规定了限量基准，限量基准值处于0.000 05%～3.0%之间，还对微生物制剂以及非微生物制剂中限量基准外的其他有效成分进行了“统一限量”（见表1）。在产品标准方面，目前我国制定发布的农药产品国家或行业标准均未对非登记成分进行明确限制，主管部门也未出台农药产品中非登记成分的统一限量标准，产品标准缺失非登记成分限量值将无法对农药生产企业因共用设备而造成的产品交叉污染以及农药生产贮存过程中所产生的农药代谢物或相关杂质与非法添加行为进行正确界定，使得目前正在使用的判定农药产品是否合格的标准存在重大缺陷，也使得判定假农药和劣质农药缺乏现实可操作的标准，迫切需要制定严格、科学、适用的农药中非登记成分限量国家或行业标准。在地方标准方面，广西壮族自治区虽然于2015年6月1日率先发布了DB45/T 1194-2015《城市农药制剂产品中非登记成分限量 第1部分：三唑磷、辛硫磷、毒死蜱、仲丁威、吡虫啉、高效氯氟菊酯、高效氯氰菊酯、阿维菌素》，但仅规定了8种常用农药制剂中可能携带的几种非登记成分含量不得超过0.1%。在团体标准方面，山东省农药行业协会于2018年10月9日率先发布了T/SDNY 001-2018《农药制剂中非明示农药成分限量》，规定了农药制剂中百菌清、苯醚甲环唑、吡丙醚、吡虫啉、吡唑醚菌酯等63种非登记成分的限量要求，限量值处于0.01%～1.0%之间。此外，中国农药工业协会也于2018年正式启动了《农药产品中微量其他农药成分限量》团体标准制定工作。

表1 台湾省成品农药中掺杂其他有效成分的“统一限量”规定

2.2 检测标准分析

在国家标准方面，目前我国尚未出台专门针对农药中非登记成分检测的国家标准。农药检测机构主要按照标签标称的产品标准对产品质量进行检测，再根据仪器上可能显示的异常信号对其他农药成分进行随机检测，检测的种类十分有限，检测的随机性和偶然性较大，缺乏系统全面性。在行业标准方面，现行标准NY/T 2990-2016《禁限用农药定性定量分析方法》覆盖参数仅包括了涕灭威、灭多威等24种禁限用农药，采用的方法是气相色谱-质谱法（若同时检出克百威和丁硫克百威，则需采用液相色谱法进一步确认和定量分析）。在地方标准方面，江苏省出台了 DB32/T 2005-2012 《农药中14种有机氯、有机磷成分的测定 气相色谱-质谱法》和DB32/T 2006-2012《杀虫气雾剂中8种成分的测定 气相色谱-质谱法》两项标准。在团体标准方面，山东省农药行业协会发布的T/SDNY 001-2018《农药制剂中非明示农药成分限量》规定了63种非登记成分的分析方法，其中甲拌磷、甲基异柳磷、克百威、灭多威等12种禁限用农药按照NY/T 2990-2016进行定性和定量分析，而百菌清、苯醚甲环唑、吡丙醚、吡虫啉等51种农药则分别采用标准规定的气相色谱-质谱法进行定性和其相应国家或行业产品标准进行定量分析。这些已出台的检测标准均不同程度存在检测参数少、检测效率低、可操作性不强等问题，而目前我国注册登记的农药有效成分多达670余种，尚有多达数百种可能成为擅自添加的非登记成分的农药缺乏行之有效的检测方法，迫切需要建立全面、准确、高通量的农药中非登记成分快速检测标准。

3 结束语

农药中非登记成分的检测无法用一种方法一次检测完成，必须依靠 GC-MS、LC-MS/MS、ICPMS等多种质谱法联合使用，才能实现有机和无机非登记成分检测全覆盖；因此，迫切需要建立基于质谱法的农药中非登记成分高通量检测标准体系。同时，应尽快调查掌握我国农药行业因共用设备而造成的产品交叉污染现状以及农药生产贮存过程中所产生的代谢物或相关杂质情况，借鉴参考国内外先进管理规定，制定严格、科学、适用的农药中非登记成分限量国家或行业标准，切实解决非法添加行为正确界定问题。通过非登记成分限量标准与检测标准体系配套使用对违法犯罪分子形成强大的威慑力，有效规范农药生产和经营行为，显著提高农药产品质量水平，推动我国农药行业可持续发展。