农药残留检测方法及其对环境的影响

摘 要：本文系统地梳理农药残留检测方法，包括色谱法、光谱法、免疫分析法以及新兴的纳米材料和生物传感器技术，同时简要分析农药残留对环境的影响，并提出相应的防控建议，以期在保障农业生产安全和人类健康的同时，减轻对生态环境的负面影响。

关键词：农药残留；检测方法；环境影响

Methods for Detection of Pesticide Residues and Their Impact on the Environment

Abstract： This paper systematically sorted out the detection methods of pesticide residues， including chromatography， spectroscopy， immunoassay and emerging nanomaterials and biosensor technologies， briefly analyzed the impact of pesticide residues on the environment， and put forward corresponding prevention and control suggestions， so as to reduce the negative impact on the ecological environment while  ensuring the safety of agricultural production and human health.

Keywords： pesticide residues; detection methods; environmental impact

随着全球人口的增长和人们对食品安全关注度的提升，农药残留问题日益成为公众关注的焦点。农药在农业生产中对于防治农作物病虫害、提升农作物产量起到了重要作用。然而，不合理使用农药导致的农药残留问题严重威胁消费者健康，而且农药在环境中的生物累积、生物放大和迁移转化过程会对生态系统造成破坏。农药的稳定性和生物蓄积性使其在土壤、水体中长期存在，影响非目标生物，甚至通过食物链的传递产生生物放大效应，破坏生态平衡。因此，研究农药残留检测方法及其对环境的影响，对于推动绿色农业发展和保障食品安全具有深远意义。

1 农药残留检测方法

1.1 样品采集与前处理

样品采集与前处理是农药残留分析的第一步，也是整个分析过程中至关重要的环节。准确、可靠地采集样品，结合有效的前处理方法，能够确保后续分析的精度和可靠性。样品采集通常需要考虑以下几点：①选择代表性的采样部位，如蔬菜的根、茎、叶、果实，水果的皮和果肉，以反映农药在作物各部位的真实分布情况；②采样时间点的选择十分关键，通常在农药施用后的一段时间内进行，以捕捉农药残留的峰值；③采样数量应足够，以减少偶然性误差，特别是对于农药残留差异较大的地区或季节；④应妥善保存样品，避免光照、温度变化和微生物分解等因素导致农药降解或变化[1]。

在样品前处理方面，近年来微波辅助提取（Microwave-Assisted Extraction，MAE）和超声波辅助提取（Ultrasound-Assisted Extraction，UAE）等技术得到了广泛应用。这些技术利用微波或超声波的热效应和机械效应，加速样品中农药的溶解，缩短了提取时间，同时保持了较高的提取效率。然而，这些技术可能会对某些农药造成破坏，因此需要针对农药特性合理选择提取方法[2]。

1.2 农药残留检测技术

农药残留检测技术在农药残留分析中发挥着重要作用，其发展和应用直接影响农药残留的准确识别和量化。长期以来，传统的检测方法如气相色谱（Gas Chromatography，GC）、高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）和紫外可见光谱（Ultraviolet-Visible Spectroscopy，UV-Vis）在农药残留检测中占据主导地位。然而，这些技术在面对复杂基质和痕量农药时，存在分离效率低、检测限高、耗时较长等问题[3]。

色谱法，尤其是气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）和液相色谱-质谱联用（Liquid chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS），因其极高的灵敏度和选择性，已经成为农药残留检测的主流技术。这些技术能有效分离并鉴定目标农药，甚至能检测到痕量水平的农药残留，从而确保食品安全。

光谱法，如傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）、拉曼光谱和核磁共振光谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，NMR）等，通过分析农药分子的振动模式或核磁共振信号，实现农药的定性与定量分析。这些方法操作简便，无须进行复杂的样品处理，但对仪器的要求较高，且在复杂基质中的应用受到限制。然而，随着新技术如表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）的发展，光谱法在农药残留检测中的应用潜力正逐步被挖掘，特别是在现场快速检测方面[4]。

免疫分析法，特别是酶联免疫吸附测定（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA），利用抗体与特定农药成分特异性结合的原理，实现了农药残留的定量检测。这种方法操作简便、快速，适合大规模筛查，但其敏感性和特异性可能受抗体质量影响，对复杂基质的处理也有一定要求。

新兴的纳米材料和生物传感器技术，如纳米生物传感器、纳米复合材料和生物分子印记技术，逐渐代替了传统检测方法。这些技术利用纳米材料的高比表面积、优异的电子传输性能以及生物分子的特异性识别能力，实现了农药残留的高灵敏、高选择性检测。例如，石墨烯、量子点和金纳米粒子等纳米材料的使用，显著提高了检测能力和检测速度。而生物分子印记技术则通过模仿生物分子与目标分子的特异性识别，实现了对特定农药的高效捕获和检测。

2 农药残留对环境的影响及防控措施

2.1 农药残留对环境的影响

2.1.1 对土壤环境的影响

农药残留会改变土壤的化学性质，如pH值和电导率，进而影响土壤中微生物的活性。例如，长期使用有机氯和有机磷农药可能导致土壤酸化或碱化，破坏土壤微生物平衡，减少土壤中的有益微生物数量，影响土壤有机质的分解和养分的循环[5]。

农药残留会改变土壤的物理结构，影响其保水保肥能力。高浓度的农药会破坏土壤团聚体的稳定性，导致土壤结构变得松散，影响土壤的保水、保肥能力。高浓度的农药会被土壤胶体颗粒吸附，导致土颗粒间孔隙减小。土壤颗粒间孔隙的减小会影响土壤的透水性和通气性，使得土壤中的水分和空气难以自由流动，进而影响土壤微生物生存和作物生长。

农药残留会干扰土壤中氮、磷、钾等营养元素的循环。农药在土壤中分解的过程中可能会产生有毒副产品，如农药代谢物和降解产物，这些物质可能抑制土壤中氮、磷、钾的生物有效性，影响植物对这些营养元素的吸收利用，甚至可能导致土壤中某些元素过度积累，对作物产生毒害作用[6]。

2.1.2 对水体环境的影响

农药残留通过农田径流、灌溉、直接排放等方式进入水体，对水体环境造成极大的负面影响。具体来看，农药及其代谢物在水体中可能形成持久性污染物，降低水体的自净能力。例如，某些有机氯农药的稳定性极高，能够在水体中长期存在，并通过水-气界面的交换进入大气，形成全球性的环境污染物。农药残留还会导致水体富营养化，破坏水体的生态平衡。此外，农药在水体中受到水质、温度、光照和微生物活性等多种因素的影响。例如，一些农药在光照条件下会发生光化学反应，导致农药分子的结构发生变化，从而加速其降解；有些农药在光照条件下可能会产生更加有毒的降解产物，如某些有机磷农药在水体中经光化学降解后会产生毒性更强的戴奥辛类，对水生生物和人类健康构成更大威胁。

2.2 防控措施

农药残留对环境的影响是多方面的，如果不采取一定的措施加以控制，必然会影响土地、水体的质量，甚至影响整个生态系统。为了减轻农药残留对环境的影响，建议在教育普及、源头控制、土壤修复等方面采取措施。

2.2.1 教育普及

在农村地区推广农药使用的正确知识和技术，对于提升农业生产效率、保障农产品安全以及保护生态环境都具有重要意义。例如，定期举办面对面的培训课程，邀请农业专家讲解农药的正确使用方法、剂量控制、安全防护措施及农药残留的危害；设计简洁明了、图文并茂的宣传手册，内容包括农药选择原则、使用时机等，确保农户易于理解和操作；利用微信群、微信公众号、短视频平台等线上渠道，发布农药使用知识短视频、图文教程、互动问答，提高信息传播的效率和覆盖面。

2.2.2 源头控制

制定严格的农药使用和管理措施，如国家和地方政府应出台相关政策，明确限制或禁止高毒、持久性农药的生产、销售和使用，对于已经批准使用的高毒、持久性农药，应设定严格的用量限制和使用范围；鼓励和支持研发与推广植物源农药、动物源农药、微生物源农药等环境友好型农药，逐步替代传统化学农药；改进农药施用技术，如使用低漂移喷嘴、调整施药高度等，以减少农药的飘移和流失；鼓励农民采用生物防治、物理防治等绿色防控技术，减少农药使用量。另外，加强农田径流管理和灌溉水处理，减少农药入水的途径。

2.2.3 环境修复

（1）土壤修复。采取翻土和换土等措施，改变土壤环境条件，消除某些污染物的危害。筛选具有高效降解农药能力的微生物，或通过基因工程等技术手段培育较强降解能力的微生物菌株，将筛选或培育的微生物菌株植入土壤中，也可以通过灌溉、施肥等方式将微生物引入土壤，通过其代谢活动降解农药残留，减轻农药对土壤的污染。种植对农药残留具有高效吸收和转化能力的植物来吸收土壤中的农药残留。

（2）水体修复。微藻具有高效的生物吸附、生物吸收和生物降解能力，能够去除水体中的农药残留，微藻生物修复技术在水体生态修复等方面发挥着重要的作用。采用过滤、沉淀、吸附等方法去除水体中的农药残留，使用化学氧化剂如臭氧、过氧化氢等降解水体中的农药残留。

3 结语

本文系统梳理了农药残留的检测技术，并深入剖析了其对环境的潜在危害。随着科技的进步，色谱法、光谱法、免疫分析法以及纳米材料和生物传感器技术等不断革新，为农药残留的精确检测提供了更多选择。然而，选择合适的检测技术时，需要综合考虑适用性、灵敏度、成本和所需技术门槛，同时新技术的引入需要与标准化操作程序相结合，以确保结果的可靠性和可比性。另外，随着纳米材料和生物传感器技术的持续发展，高灵敏、高选择性的农药残留检测手段将被更广泛地应用于现场快速检测，为食品安全提供实时保障。同时，大数据和人工智能的应用有助于优化农药残留的监测网络，降低农药残留带来的潜在风险。

农药残留对环境的影响是多维度的，主要表现在土壤和水体上。为了减轻农药残留对环境的影响，需要研发与推广环境友好型农药，加强农药使用管理，同时采取多种措施修复受污染的土壤和水体等，以保障农业生产安全和人类健康。

参考文献

[1]马斌.食品检验检测中的残留农药快速检测方法研究[J].现代食品，2024，30（2）：126-128.

[2]吴俊，郑翔，让蔚清.QuEChERS方法在食品农药残留检测中的应用前景[J].实用预防医学，2010，17（3）：619-621.

[3]宋雨昕.食品安全检测中基于高效液相色谱-质谱联用技术的农药残留分析研究[J].现代食品，2024，30（14）：200-202.

[4]王志刚，费荣杰.有机磷农药检测方法研究及进展[J].化学试剂，2023，45（3）：141-147.

[5]林宇婧.果蔬农残检测中的常见问题与优化对策[J].农业开发与装备，2024（9）：139-141.

[6]郑志侠，俞汉青.食品中农药残留分析方法的研究进展[J].安徽农业科学，2008，36（16）：6626-6629.