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【国家奖】为耕者谋福利 让饮者放宽心 做茶叶安全卫士

记国家科技进步奖二等奖“茶叶中农药残留和污染物管控技术体系创建与应用”

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  茶叶是世界公认的健康饮品,全球有30亿人饮茶。我国茶叶在世界上占有举足轻重的地位,茶叶产量占全球产量的半壁江山,全球每消费两杯茶就有一杯来自中国。茶叶更是带动了我国贫困茶区人民脱贫致富的重要经济作物。

  然而回望历史,自上世纪80年代以来,茶叶中的农药和污染物残留问题是影响茶叶“健康”属性、对外贸易和茶产业绿色发展的重大负面因素。以欧盟为例,农药残留超标是我国输欧茶叶最主要的通报项,占总通报数的60%以上。上世纪八、九十年代,DDT、三氯杀螨醇、氰戊菊酯等农药的超标问题先后成为限制我国出口的瓶颈问题。进入21世纪,八氯二丙醚在茶叶中的残留量曾超标22倍,蒽醌的出口超标率曾高达30%-40%,高超标率、高残留量引起的健康风险和出口退货,引发国内外对中国茶叶饮用安全的强烈担忧。

  “茶农手里的茶卖不出去,喝茶的人喝的也不放心,解决这两个问题,我们的茶产业才能变好。”中国农业科学院茶叶研究所陈宗懋院士说。

  经过分析,陈宗懋研究团队认为,造成上述问题的主要原因一是风险物质最大残留限量标准制订规则不科学,二是茶园农药适用、限用和禁用的判断依据不明确,三是残留农药转移规律和污染物发生规律不明,四是检测方法效率低。陈宗懋研究团队通过30多年的理论、技术和产品创新,致力于解决上述几个问题,取得了可喜的成果。

 

解决了MRLs 制定的科学性问题

  最大残留限量(MRLs)是以法规形式标明的采收加工后茶叶中风险物质的极限含量,是田间和其他过程管理及风险评价的参照标准。国际上茶叶MRLs标准差异巨大,如国际食品法典委员会(CAC)制定的茶叶中农药残留限量标准在0.2-70 mg/kg,而欧盟农药和污染物限量标准九成以上规定是要小于0.1 mg/kg,这一点成为世界产茶国茶园农药管理的难题,也是我国茶叶国际贸易纠纷的重要原因。

  陈宗懋通过国内外调研发现,国际上是参照水果、蔬菜、粮食等食用作物制定的茶叶中MRLs标准,忽略了茶叶最主要的消费方式是饮用而非食用的特性。针对这个问题,陈宗懋带领团队研究识别了干茶和茶汤中农药和污染物残留量的差异,发现干茶中的农药残留量与通过泡茶进入茶汤中的量相比,差距可达300倍。这就明确了国际上沿用40多年的以干茶中的残留量为基准制定MRLs的惯例并不科学,过高估计了农药和污染物残留通过饮茶方式造成的人体健康风险。

  陈宗懋因此率先提出要以茶汤中的残留量作为“有效风险量”的概念,探明了农药和污染物的水溶解度是有效风险量的决定因素,也是适用农药和禁限用农药确定的主要物化条件,并于1988年提出以有效风险量制定茶叶中MRLs的原则。他于2008年在联合国粮农组织茶叶政府间工作组会议(FAO-IGG/Tea)中牵头成立了“茶汤MRLs工作组”,2011年又向国际食品法典农药残留委员会(CAC-CCPR)提交新原则文件并于2016年第48届CCPR会议上获得通过。经过近三十年的不懈努力,目前该原则已被CAC-CCPR、欧洲食品安全局(EFSA)、美国环境保护署(EPA)等国际官方机构和主要产茶国和消费国认可,用于MRLs制定和饮茶风险评价,重构了茶叶中MRLs制订的国际规范,从源头上保证了MRLs制定的科学性。依据该原则,团队起草制修订了硫丹(CAC、EPA)、氯氰菊酯(CAC)、联苯菊酯(EPA)和茚虫威(CAC、欧盟)6项国际标准,实现了我国制定农产品国际MRLs标准零的突破。其中,茚虫威是我国申请制定的首个茶叶CAC标准,避免了在欧盟和美国市场20%-30%的茶叶贸易损失,掌握了茶叶安全性评价技术话语权。

  陈宗懋院士认为,“要在国际上拥有话语权,要靠科研、讲道理,靠我们自己的力量。” 他和他的团队一直牢记并践行着这一准则。

 

建立了安全选药和合理用药的技术体系

  “如何选择适合的茶园用农药是我一直想解决的一个问题,因为用什么农药直接关系到饮茶者的健康风险暴露。”陈宗懋院士说。他从20世纪60年代开始开展茶叶中的农药残留问题研究,开创了我国茶叶中农药残留研究之先河。

  他和团队陆续开展了残留农药在茶叶种植和加工过程中的沉积和消解规律研究,明确了36种农药在茶树上的消解半衰期,明确了蒸汽压为表征农药在加工过程消解的关键参数,建立了半衰期、蒸汽压、农药水溶解度,农药对大鼠的急性参考剂量、农药的每日允许摄入量ADI值和大鼠急性致死中量、农药对鱼和对蜜蜂的剂型毒性7个参数,5个评价等级的茶园农药安全分级评价和选用技术,形成我国第一个在产前选用农药的作物评估体系,解决了茶产业中农药安全选用问题。以此为依据,筛选推荐了联苯菊酯、噻嗪酮、炔螨特等低风险农药用于茶园病虫害防治,降低了消费者和茶园作业人员的高毒高风险农药暴露风险。

  因多次施药、多次采收、生长期短、比表面积大的特点,同等施药条件下茶叶中的残留量较其他作物高。陈宗懋研究团队依据施药浓度、使用次数和施药后的采收时间(安全间隔期)与茶叶中农药残留量的研究结果,制定了20种农药制剂防治茶园主要病虫害的使用准则,成为指导我国茶区农药使用的第一科学准则。通过配套的技术培训,提高了我国茶农的农药使用技术水平,减少了因超量使用和不合理采收引起的农药残留超标。

 

外源污染物源控制大幅降低污染水平

  茶叶中八氯二丙醚和蒽醌、六六六和DDT因来源不明,引起我国茶叶30%-50%的高超标率问题。因此,陈宗懋研究团队开展了在茶园水环境、土壤、大气、茶树和茶产品环节的污染物的发生和转移规律研究。

  研究探明茶园禁用六六六后,水稻田施用的六六六在大气扩散和干湿沉降的作用下,造成了茶叶中的高含量污染;三氯杀螨醇制剂中含有的3%-11% DDT杂质是造成上世纪80年代茶叶中DDT40%高检出率的原因;制茶加工环境中蚊香的使用,释放的八氯二丙醚烟雾会被茶叶吸附,造成出口茶叶八氯二丙醚超标率大于30%;加工过程的燃料和包装物是造成蒽醌在欧盟口岸上连续多年居超标首位的主要原因。据此,陈宗懋提出了六六六、三氯杀螨醇、氰戊菊酯和八氯二丙醚的禁限用建议,针对蒽醌提出了清洁化生产和包装建议。至本世纪初,六六六、三氯杀螨醇和八氯二丙醚的检出率低于0.1%。蒽醌的超标率下降20%,从源头上控制了茶叶中外源污染物问题。

 

高通量检测技术和快检产品保证了茶叶质量安全

  缩短茶叶中农药残留测定周期对于提高茶叶质量安全和经济效益至关重要,陈宗懋团队研发了茶叶中490种化学品的高通量检测技术国家标准,大幅度提高了茶叶中农药残留检测的效率。但因茶叶生化成分复杂,可实际应用的农药残留快速测定技术一直是领域空白。

  他们联合浙江大学,针对高检出率的新烟碱类农药,研发了单克隆抗体靶向识别检测技术,实现了茶鲜叶和干茶中吡虫啉、啶虫脒、噻虫胺和氯噻啉4种新烟碱农药的高灵敏、特异性、方便快捷、低成本的快速检测,从制样到测定完毕的时间仅为液相色谱串联质谱测定时的10%,假阳性率低、灵敏度高,满足最严格国际MRLs标准要求;创制了新烟碱农药速测卡,检测成本仅为质谱测定的5%。这些检测技术和快检产品的操作简单,方便易学,已在15个省52家茶叶试验站与公司推广应用近25000多套,引领了茶叶残留快速测定新方向。

  陈宗懋团队的这些技术和成果通过国际会议、培训班等多种形式,并依托国际食品法典、FAO-IGG/Tea工作组、茶产业技术体系28个试验站,农科院创新工程等项目,在全球范围内推广应用。MRLs制定的国际规范已应用于CAC(国际食品法典委员会)、EPA(美国环境保护署)、EFSA(欧洲食品安全局)等国际权威制标机构,其制修订标准被印度、斯里兰卡、肯尼亚等产茶国应用。降残技术、源控制和快检产品已经在18个产茶省推广应用,近三年在5省累计推广2712万亩,创造经济效益19.9亿元。研究成果的应用显著提高了我国茶叶的国际竞争力,为2007到2018年间,我国茶叶的出口量增幅35.5%,出口额增幅192.4%做出了重要贡献,并为我国茶叶质量合格率从80年代的60%到2018年97.2%的跨越式提升提供了保障,促进了健康中国建设,推动了我国茶产业绿色发展的科技进步。

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