烟碱类农药的植物吸收、富集及其人体消化道释放机制研究

As a kind of newly-developed systemic pesticides, neonicotinoids have been widely used in a large quantity worldwide, resulting in “pseudo-persistence” in environment. Recently, associations between the adverse developmental or neurological outcomes and chronic neonicotionoid exposure caused the concern of researchers. As a consequence, residues of neonicotinoid pesticides in agricultural products may lead to human exposure through food chain and pose adverse health risks. However, studies centering on the neonicotinoid pesticide residues in agricultural products and their release in the digestive tract are still far from enough; the underlying mechanisms are not fully understood yet. To help understand the health risks of the neonicotinoid pesticides, a survey on their residues in the agricultural products in Jiangsu Province will be carried out first. Then, the interaction mechanisms between plant tissues and neonicotinoid pesticides will be explored with the aid of the state-of-the-art microscopic and spectroscopic techniques. The mechanisms on uptake and bioaccumulation of neonicotinoid pesticides in plants will be explored as well. Furthermore, using in vitro digestion model, effects of agricultural product species, food preparation methods, and digestive tract conditions on the release of neonicotinoid pesticides in agricultural products in the model digestive tract will be clarified. Results of this work will be helpful for strengthening the theoretical basis for accurate prediction of plant uptake and bioaccumulation of the neonicotinoid pesticides. In addition, our findings are of great significance for assessing the potential human risks of the neonicotinoid pesticide residues in agricultural products.

烟碱类农药是一类新型的生物内吸性农药，由于应用广、用量大，在环境中具有“假持久性”。烟碱类农药对哺乳动物具有慢性毒性效应（发育迟缓及神经毒性），导致其在农产品中的残留存在一定的人群暴露及健康风险，近年备受国内外学者关注。然而，关于烟碱类农药的农产品残留及人体消化道释放的研究仍十分有限，相关机制尚不明确。本研究拟从江苏地区农产品中烟碱类农药的残留水平调查出发，借助光谱、核磁等现代分析技术，从微观尺度研究植物体各组分与烟碱类农药的相互作用机制，进而探究植物体对烟碱类农药的吸收和富集机制。借助体外消化模拟实验，分析农产品种类、烹饪方式、消化道条件对农产品中烟碱类农药在人体消化道释放的影响，结合吸附/解析的动力学/热力学研究结果，探索其对消化道释放过程的影响及内在机制。相关研究成果可以为准确预测植物体对烟碱类农药的吸收和富集规律提供科学依据，为农产品中烟碱类农药残留的人群健康风险评估提供基础支撑。

新烟碱类农药是一类新型的生物内吸性农药，目前已广泛检出。由于该类农药对哺乳动物具有慢性毒性效应，近年备受国内外学者关注。针对该类农药的环境残留及潜在风险、残留的吸附去除及其在人体消化道释放的体外模拟，本项目开展了一系列研究，主要研究结果及科学意义如下：.①蔬果中新烟碱类农药的检出率虽然较高，但是均未超过我国《食品中农药最大残留限量》和《美国联邦管理条例》。不同类型的蔬果中，各种农药的占比存在差异。叶菜和甘蓝类食用部位的残留浓度显著高于非食用部位，而其它类型的蔬果可通过去除非食用部位显著降低暴露浓度。通过健康风险评估发现，儿童的日均暴露剂量高于成人，但累积风险概率评估值均低于阈值1。.②太湖胥口湾新烟碱类农药的检出率为99.2%。污水处理厂排水口附近的残留量最高，水源地残留量最低。结合土地利用分析，残留量与采样点周围农业活动面积显著正相关，而与水域面积显著负相关，缓冲区土地利用类型对地表水新烟碱类农药残留有重要影响。通过SSD分析，农药残留低于急性毒性HC5值，而12%采样点浓度高于慢性毒性HC5值。污水处理厂排水口附近的残留可对55%的水生生物造成急性毒性危害、61%的水生生物造成慢性毒性危害。.③通过水热法合成了氨基化金属有机骨架材料，该材料在20min内能对新烟碱类农药达到吸附平衡，且去除能力优于原始材料。材料与化合物之间的π-π作用和化合物分子空间位阻的不同导致其对不同农药的去除存在差异。该材料对水中新烟碱类农药去除效果好，比表面积大且再生性高，有望在新烟碱类农药的去除领域得到很好的应用。.④不同体外消化模型对新烟碱类农药的生物可及性影响较大。胆盐对该类农药的体外释放有抑制作用，而淀粉酶浓度的改变并没有引起该类农药生物可及性的显著变化，因此淀粉酶不是影响其生物可及性评估的重要因素。膳食纤维的加入显著降低了新烟碱类农药的生物可及性，因此需要考虑摄食中膳食纤维对新烟碱类农药在消化道中释放的影响。