农药制剂加工从业人员农药暴露风险评估.pdf

第 45 卷第 8 期世 界 农 药2023 年 8 月World Pesticide作者简介：韩瑞旗，男，硕士研究生，研究方向：农药环境安全。E-mail：。刘小芳，女，硕士研究生，研究方向：农药剂型。E-mail：。韩瑞旗和刘小芳为共同第一作者。通信作者：刘鹏飞，女，教授，研究方向：农药剂型研究与植物病害化学防治。E-mail：。收稿日期：2023-06-25。1农药制剂加工从业人员农药暴露风险评估农药制剂加工从业人员农药暴露风险评估韩瑞旗1，刘小芳1，梁正雅2，谷安宇3，高图强2，刘鹏飞2，刘西莉2(1.中国农业大学 农学院，北京 100193；2.中国农业大学 植物保护学院，北京 100193；3.云南省农业科学院粮食作物研究所，昆明 650205)摘要：农药在农业有害生物防治中发挥着重要的作用，但其属于有毒化学品，长期暴露可危害人体健康。目前，有关农药生产人员的暴露风险评估鲜有报道。以悬浮种衣剂生产场景为例，采用全身整体取样法，设计并完成了制剂加工从业人员农药暴露剂量分析及风险评估。结果表明：称料工人、投料工人和灌装工人的克百威单位暴露总量分别为 134.89、1 767.32、10.39 g/kg，戊唑醇单位暴露总量分别为 5 404.17、3 454.58、12.69 g/kg。称料工人的主要暴露部位是双手和下肢，投料工人主要暴露部位是双臂，灌装工人的主要暴露部位是双手。除了戊唑醇罐装工人暴露界限(MOE)大于 100，评估为安全，操作戊唑醇的称料工人和投料工人，以及操作克百威的称料工人、投料工人和灌装工人存在安全风险。这一结果对农药制剂加工相关从业人员职业风险评估具有重要的参考价值。关键词：制剂加工；克百威；戊唑醇；皮肤暴露中图分类号：TQ450文献标志码：A文章编号：1009-6485(2023)08-0001-06DOI：10.16201/10-1660/tq.2023.08.01Risk assessment of pesticide exposure to seed coatingformulation workersHAN Ruiqi2,LIU Xiaofang1,LIANG Zhengya2,GUAnyu3,GAO Tuqiang2,LIU Pengfei2,LIU Xili2(1.College ofAgronomy and Biotechnology,ChinaAgricultural University,Beijing 100193,China;2.College of Plant Protection,ChinaAgricultural University,Beijing 100193,China;3.Institute of FoodCrops,Yunnan Academy ofAgricultural Sciences,Kunming 650205,China)Abstract:Pesticides play an important role in agricultural pest control,but they belong to toxic chemicals,long-termexposure can do harm to the health of human being.However,there are few reports on pesticides exposure risk assessmentof seed coating practitioners and preparation production of seed coating agents.Taking the processing scenario ofsuspension concentrate for seed coating as an example,the research designed and conducted pesticide exposure doseanalysis and risk assessment for pesticides producing by using whole-body sampling method.It was determined that themain pesticide exposure positions in seed coating formulation producing factory are weighing workers,feeding workers综述专论世 界 农 药第 45 卷2and filling workers.The total unit exposure on the three types of workers were 134.89,1 767.32 and 10.39 g/kg forcarbofuran,and were 5 404.17,3 454.58 and 12.69 g/kg for tebuconazole,respectively.The main exposed parts are thehands and lower limbs of weighing workers,the arms of feeding workers,and the hands of filling workers.The calculationresults of margin of exposure(MOE)show that except for tebuconazole canning workers with MOE greater than 100,which is safe,the weighing and feeding workers who operate tebuconazole,as well as the weighing,feeding,and fillingworkers who operate carbofuran,pose safety risks.This result has important reference value for occupational riskassessment of employees related to pesticide formulation processingKeywords:pesticide formulation processing;carbofuran;tebuconazole;dermal exposure化学农药在农业生产实践中发挥着重要的作用,但它同时也是有毒物质，其广泛使用不可避免地存在风险1。近年来，农药带来的负面影响越来越受到关注。因此，对农药进行暴露风险评估是一项非常必要的重要举措2。目前，越来越多研究表明，职业性接触农药与多种慢性疾病的产生有关3-4。农药暴露能通过多种途径产生，而受到农药暴露影响最为严重的是职业操作人员。农药暴露按照进入人体方式的不同，分为皮肤暴露、摄入暴露和呼吸暴露。其中，皮肤暴露可通过皮肤替代法、荧光示踪法、化学移除法进行测定。此外，皮肤替代法又可具体分为贴片法和全身整体采样法。全身整体取样法采用全套棉质防护服和手套作为采样媒介。在施药完成后，按照特定的方法，将其裁剪为不同的部位，包括左臂、右臂、前胸等部位，分别检测各个部位的暴露量5-6。全身整体取样法不仅能在采样过程中对施药人员有较好的防护，同时也能真实的反应各部位暴露情况，避免了贴片法需要假设和外推的缺点，从而更准确地评估农药试验人员的实际暴露量7。前期工作中，笔者采用全身整体取样法检测了玉米种子包衣过程中药剂暴露情况8。目前，美国及欧洲一些发达国家已经建立了符合本国农药暴露现状的暴露模型或数据库，如北美的PHED(Pesticide Handler Exposure Database)，英国的POEM(Predictive Operator Exposure Model)等9-10。相对而言，我国职业健康风险评估发展得较晚。截至目前，我国已经建立了属于中国自己的农药职业暴露评估模型 COPRisk2.0 模型。该模型主要用于评估背负式手动喷雾场景下的农药职业暴露风险，可评估的剂型有可分散液剂、可分散油悬浮剂等。但由于目前农药剂型多样，仅有背负式手动喷雾的风险评估模型无法满足风险评估的需求，所以其他剂型如颗粒剂、种衣剂等相关数据还需进一步补充。种衣剂具有抗病、防治地下害虫、调节植物生长、提供幼苗生长所需养分等多种功效11，种子包衣是提高种子质量、实现促产增收的重要途径12。一些毒性较高的农药有效成分如克百威虽然已经在常规的喷雾制剂中被禁止登记使用，但是在可隐蔽施药的种衣剂产品中仍可使用。制剂生产过程中，相关操作人员有机会接触高浓度的原药，存在着潜在的暴露风险。然而，目前我国尚未见到关于种衣剂等农药制剂加工相关从业人员的农药暴露健康风险评估的报道，急需开展相关研究，为农药制剂安全生产管理和工人防护提供参考。1 1 材料与方法材料与方法1.11.1 试验材料试验材料1.1.1 供试药剂戊唑醇(tebuconazole，CAS 107534-96-3)标准品第 8 期韩瑞旗等：农药制剂加工从业人员农药暴露风险评估3(有效成分含量为 99.0%)，克百威(carbofuran，CAS1563-66-2)标准品(有效成分含量为 98.3%)，北京勤诚亦信科技开发有限公司；丙酮，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；甲醇，色谱纯，赛默飞世尔科技有限公司。1.1.2 供试仪器KQ 250DE 数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；分析天平(赛多利斯科学仪器有限公司)；HP1100 高效液相色谱仪(安捷伦科技有限公司)；N-1000 旋转蒸发仪(东京理化器械株式会社)；WBT-2 电动剪刀(厦门威倍特电动工具有限公司)；2 mL 离心管，移液管，容量瓶，0.22 m 有机相滤膜，1 000 mL 三角瓶，量筒，50 mL 鸡心瓶，1 mL注射器，50 L 进样器。1.1.3 评估工种悬浮种衣剂生产采用封闭式湿法粉碎工艺，主要由混料釜、湿法粉碎机、多台串联砂磨机、调制釜、包装机组成，每条生产线操作包括 6 个工种：称料工人、投料工人、研磨工人、质检工人、灌装工人和运输工人。称料工人主要负责将农药原药及生产使用的相关助剂准确称量；投料工人负责将称取好的原料投入到搅拌机中；研磨工人负责研磨机的正常运行；质检工人负责检验每批种衣剂的物理化学性质，保证质量稳定；灌装工人负责灌装机的运行；运输工人则负责将分装好的种衣剂运送到仓库中。本研究重点评估潜在暴露风险较大的工种，包括称料工人、投料工人和灌装工人。1.21.2 试验方法试验方法1.2.1 样品采集与保存采样工厂种衣剂生产为间歇式操作模式，完成1 个批次的投料生产，取 1 次样品，每种药剂生产进行 3 个批次的取样。具体如下：每天分别生产 10 t6%克百威悬浮种衣剂和 10 t 0.6%戊唑醇种衣剂，重复 3 个批次。使各个工种穿上定制的纯棉防护服进行日常的工作，待生产结束后进行采样。采样操作人员佩戴一次性乳胶手套，按照图 1的剪样方式将棉质衣服样品剪为 9 个部分，分别装入自封袋中。此外，工作人员手套、口罩也在采样结束后分别装入自封袋中。所有采集到的样品均做好标记，等待下一步处理。每位操作人员的样品采集后，需要统一装到单独的自封袋中，防止不同人员的衣服产生接触，出现交叉污染现象。获得相关衣服材料后，将收集到的样品置于阴凉干燥位置妥善保存并尽快检测。图 1防护服剪裁方法131.2.2 样品前处理参照 Han 等8的方法进行防护服样品上附着药剂的提取和检测。具体如下：用电动剪刀将收集到的防护服、手套、口罩剪成 1 cm1 cm 的小块，防护服不同部位的全部样品放入 1 L 的三角瓶中，按照样品量的多少向其中加入适当体积的丙酮作为提取液，使其完全浸没，编号 1、2、3、4、5、8、9部位加入 500 mL 丙酮溶剂，编号 6、7 部位则需加入 700 mL 丙酮溶剂，手套和口罩分别加入 200 mL丙酮溶剂。加入溶剂后的三角瓶需要使用保鲜膜封口，以避免溶剂挥发，置于超声波清洗机中超声提取 30 min，收集提取液。其中防护服样品提取液取50 mL，口罩和手套分别取 20 mL，使用旋转蒸发仪浓缩至干，加入 1 mL 甲醇定容，0.22 m 有机滤膜世 界 农 药第 45 卷4过滤，待 HPLC 检测。1.2.3 液相色谱检测条件色谱仪：Agilent 1100 高效液相色谱仪；色谱柱：Agilent ZORBAX SB-C184.6 mm250 mm，5 m；柱温：室温；流动相：甲醇水(体积比)=7030，流速 1 mL/min；检测器：VWD 可变波长检测器；检测波长：220 nm；进样量：10 L。1.2.4 评估方法在农药职业暴露风险评估中，一般采用暴露界限(Margin of exposure，MOE)作为指标来评价农药风险。MOE 指的是农药 NOAEL(无明显损害水平)和实际接触剂量的比值。当 MOE100 时，表明该施药场景下施药人员安全；当 MOE100 时，则表明施药人员在该施药场景下不安全，需要加强防护降低暴露量，使该场景达到安全状态。MOE 的计算公式如公式(1)14：(1)DOSENOAELMOE 式中：DOSE 为实际的接触剂量，单位为mg/kg/d；NOAEL 为无明显损害水平实际的接触剂量，单位为 mg/kg/d。戊唑醇的NOAEL(无明显损害水平)=5.9mg/kg/d15，在 USEPA 给出的参考资料中，评价克百威毒性的毒理学数据为基准剂量(Benchmark dose，BMD)来代替 NOAEL，其中 BMDL10(Benchmark dose lowerconfidence limit)=0.01 mg/kg/d16。DOSE 可通过公式(2)进行计算：(2)b.w.AFPWFUEDOSE式中：UE 为单位暴露量，单位为g/kg；WF 为种衣剂质量，单位为 kg；P 为有效成分在种衣剂中的含量，单位为%；AF 为农药的皮肤吸收系数，克百威的 AF=6%，戊唑醇 AF=13%16；b.w.为施药人员平均体重，为 65 kg。UE 可通过公式(3)进行计算：(3)AHEUE 式中：UE为单位暴露量，单位为mg/kg和g/kg；E 为有效成分暴露量，单位为 mg 和g，通过对采集的防护服样品进行克百威或戊唑醇的 HPLC 检测分析获得；AH 为有效成分生产量，单位为 kg。1.31.3 数据处理方法数据处理方法试验所得数据使用 Excel 2016 软件进行处理和分析。2 2 结果与讨论结果与讨论2.12.1 称料工人农药暴露量称料工人农药暴露量根据 HPLC 检测结果，称料工人单位暴露量如表1 所示。克百威单位暴露总量为134.89g/kg，暴露最高的身体部位为左大腿，其暴露水平为34.46g/kg，占全身暴露量的 25.55%。戊唑醇单位暴露总量为5 404.71 g/kg，暴露最高的部位为右手，占全身暴露水平的 19.21%。表 1称料工人身体各部位暴露量检测部位克百威戊唑醇单位暴露量/(g/kg)百分比/%单位暴露量/(g/kg)百分比/%头部2.681.98240.044.44左臂11.188.29640.3311.85右臂7.565.60328.776.08前胸6.304.67322.245.96后背12.629.35286.455.30右大腿12.359.15400.477.41左大腿34.4625.55587.8910.88左小腿14.6310.84274.275.07右小腿12.939.59258.814.79左手套7.235.36972.9818.00右手套8.196.071038.3319.21口罩4.763.5354.131.00根据检测结果，戊唑醇的暴露水平明显大于克百威，这可能是由 2 种原药的物理性质差异造成的。第 8 期韩瑞旗等：农药制剂加工从业人员农药暴露风险评估5克百威原药的物理性质为白色、黄色或淡黄色结晶，戊唑醇的物理性质为白色至浅黄色粉末，在称取原药的过程中戊唑醇原药更容易扩散到空气中，导致暴露水平升高。2.22.2 投料工人农药暴露量投料工人农药暴露量根据 HPLC 检测结果，投料工人的单位暴露量如表 2 所示。克百威单位暴露总量为 1 767.32 g/kg，双臂是暴露最高的身体部位，左右手臂的暴露水平分别为 472.54、445.69 g/kg，占全身暴露量的 26.74%和 25.22%。戊唑醇单位暴露总量为 3 454.58 g/kg，暴露高的部位是双臂，左右臂的暴露水平分别为617.80、581.81 g/kg，占全身暴露水平的 17.88%和16.84%。表 2投料工人身体各部位单位暴露量检测部位克百威戊唑醇单位暴露量/(g/kg)百分比/%单位暴露量/(g/kg)百分比/%头部131.417.44178.625.17左臂472.5426.74617.8017.88右臂445.6925.22581.8116.84前胸69.273.92279.478.09后背119.136.74404.7111.72右大腿71.304.03206.685.98左大腿86.374.89293.178.49左小腿66.853.78147.564.27右小腿71.614.05165.244.78左手套110.606.26204.985.93右手套106.286.01199.485.77口罩16.270.92175.075.07投料工人的主要暴露部位为双臂，这也是因为在投料过程中，工人需要频繁使用上肢进行操作，导致双臂的暴露水平增加。此外，因为 2 种原药的物理性质不同，戊唑醇单位暴露量高于克百威单位暴露量的情况也出现在投料工人中。2.32.3 灌装工人农药暴露量灌装工人农药暴露量根据 HPLC 检测结果，灌装工人的单位暴露量如表 3 所示。克百威单位暴露总量为 10.39 g/kg，双手是暴露最高的身体部位，左右手的暴露水平分别为 2.38、2.33 g/kg，占全身暴露量的 22.95%和22.42%。戊唑醇单位暴露总量为 12.69 g/kg，暴露最高的部位是右手，其暴露水平为 2.77 g/kg，占全身暴露水平的 21.81%。表 3灌装工人身体各部位单位暴露量检测部位克百威戊唑醇单位暴露量/(g/kg)百分比/%单位暴露量/(g/kg)百分比/%头部0.343.291.5512.18左臂0.878.390.937.30右臂0.474.550.181.43前胸0.353.421.259.83后背0.464.45ND0.00右大腿0.726.98ND0.00左大腿0.605.80ND0.00左小腿0.454.331.6713.12右小腿0.777.401.088.51左手套2.3822.951.9515.35右手套2.3322.422.7721.81口罩0.636.051.3310.48灌装工人主要工作内容是维持好自动灌装机的工作，灌装机有独立的车间，且通风条件良好。在这个过程中，需要手动将灌装完成的种衣剂进行封口，那么就克百威暴露量而言，灌装工人的主要暴露部位是双手。除双手之外，灌装工人其他身体部位的暴露剂量较为均匀。戊唑醇在灌装工人身上暴露水平较低，而且与克百威暴露水平相似，可能是由于有效成分成为种衣剂一部分，暴露水平与自身理化性质无关。2.42.4 不同工种工人的农药暴露界限不同工种工人的农药暴露界限 MOEMOE根据单位暴露总量计算种衣剂生产厂不同工种农药暴露界限，结果见表 4。可以得出，生产含有世 界 农 药第 45 卷6克百威种衣剂时，生产线上的称料、投料和灌装工人的 MOE 为 0.011.74，均远远小于 100，表明工人在工作过程中都有潜在的暴露风险，需要在后续的工作过程中加强防护。生产含有戊唑醇种衣剂时，称料工人和投料工人 MOE 都小于 100，表明工人在操作戊唑醇种衣剂生产时存在潜在的风险，而罐装工人 MOE 大于 100，是安全的。表 4不同工种人员农药暴界限 MOE工作岗位生产线克百威戊唑醇称料工人0.139.10投料工人0.0114.23灌装工人1.743873.11根据计算的暴露界限，虽然克百威在种衣剂厂的单位暴露量较低，但由于生产量大，也会给工人带来潜在的风险。克百威是氨基甲酸酯类农药，有着广谱、高效的生物活性，可用于防治多种土壤中及地上害虫和线虫。但是由于其毒性高，在环境中残留时间长，对非靶标生物和人类有潜在的风险。作为一种高毒农药，虽然已有相关的行业规定克百威不允许喷雾使用，但是作为一种种子包衣使用的主要有效成分，克百威仍依然发挥着重要作用，这在一定程度上增加了相关操作工人的安全风险。另外一种重要的种子处理剂戊唑醇是德国拜耳公司于1986 年开发的一种高效、低毒的三唑类杀菌剂，能防治锈病、麦类赤霉病等多种真菌病害。3 3 结结论论本文对种衣剂生产场景下 3 个主要工种的暴露量进行探索，明确了在工厂生产场景下的职业暴露评估方法和剂量，评估了农药暴露风险。评估结果认为称料、投料和罐装工人均存在较高的农药暴露风险，克百威制剂的生产线不同工种的 MOE 为0.011.74，而戊唑醇单剂生产线上称料工人和投料工人MOE分别为9.10和14.23，同样存在暴露风险。仅戊唑醇灌装工人 MOE 大于 100，安全。分析认为，农药制剂生产过程中，操作原药的相关工种如称料和投料，均存在较高农药暴露风险，而操作制剂的工种如灌装，农药暴露风险则与活性成分的毒性相关性较大。为了能缓解此类风险，可以通过采取增加通风设备，降低厂区环境中农药的浓度，同时工作时加强防护，穿戴特定的防护服，同时佩戴手套，对于直接接触原药的工种最好佩戴化工专用的橡胶手套等措施以减少此类风险。高水平的安全防护是农药制剂生产安全管理的必要措施。参考文献1梁晓涵,林敏,万娜，等.基于食品安全指数法和危害物风险系数法评估海南芹菜的农药残留风险J.食品安全质量检测学报,2023,14(1):112-121.2DAMALAS C A,ELEFTHEROHORINOS I G.Pesticide exposure,safety issues,and risk assessment indicatorsJ.International journal ofenvironmental research and public 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