農藥殘留檢驗疑問 4-2

什麼是農藥半衰期?

科學家透過實驗來確定農藥在各種環境中持續的時間,他們將藥物施用於土壤,樹葉或其他表面,並測量分解一半農藥所需的時間,所測量出的時間為半衰期,更確切的說法為將一定量的農藥減少一半所需的時間。

 

在一次半衰期後,農藥將分解為原始量的 50%;經過兩次半衰期後,剩下 25%;經過三次的半衰期後,約有 12%,分解會一直持續到剩餘的殘留量幾乎為零。

 

 

每種農藥有多種半衰期

根據環境條件,每種農藥可以有很多種半衰期,例如,百滅寧 (permethrin) 在土壤、水中、植物和室內中,分別以不同速度分解。

  • 在土壤中,百滅寧的半衰期大約為 40 天,範圍從 11 天~113 天。
  • 在水中,百滅寧的半衰期為 19-27 小時,如果沉澱於水中,則可以持續一年以上。
  • 在植物表面,百滅寧的半衰期為 1-3 週,取決於植物種類。
  • 在室內,百滅寧的半衰期變化很大,可能 0 天,也可能超過 20 天。

 

農藥半衰期並非「單一」或「一致」數值

農藥的半衰期通常以一段時間範圍來表示,因為環境條件會不斷隨著時間而改變,因此農藥半衰期的定義通常不會是單一或一致的數值,如下圖,五種農藥的土壤半衰期。

 

農藥半衰期的重要性

瞭解農藥的半衰期,可以幫助我們預估農藥是否於環境中累積,為了預估持久性,可將農藥半衰期分為三組:

  • 低度半衰期:<16 天
  • 中度半衰期 : 16~59 天
  • 高度半衰期 : >60 天

半衰期短的農藥較不會持續存在於環境中。相反,半衰期較長的農藥在反覆使用後更容易累積,而提升附近地表水、地下水、植物和動物的汙染風險。

 

半衰期短的農藥是最好選擇嗎?

承上,半衰期短的農藥可以快速分解掉,不會持續存在環境中,因此此類農藥是最好選擇嗎?我們以實際運用來說明,假設農民需要使用農藥來控制幾個星期,使得農地不受蚜蟲破壞,如果農民使用半衰期只有幾小時的農藥,為達成效果可能需要多次施放農藥,而增加人體接觸農藥的機會,以及提高非目標動物和植物的危害風險。

因此農藥的選用,需要視實際需求來決定,半衰期短並非是最好的選擇。

 

影響農藥半衰期的因素

農藥施放後可能會存在於空氣中,並進入土壤、進入水體,或被植物和動物吸收,農藥的環境歸宿取決於農藥的物理和化學特性以及環境條件,具體來說即是農藥的物理和化學特性決定了它通過土壤的可能性(土壤流動性),它在水中的溶解度(水溶性),以及它有多大的可能進入空氣中(揮發性)。

一旦農藥釋放到環境中,它可以通過以下方式分解:

  • 暴露於陽光下(光解)
  • 暴露於水(水解)
  • 暴露於其他化學品(氧化和還原)
  • 微生物活動(細菌,真菌和其他微生物)
  • 植物或動物(新陳代謝)

不管是陽光、溫度、濕度、氧氣的多寡、土壤的類型(沙子,粘土等),土壤或水的酸性程度,以及微生物活性等都會影響農藥在環境中的半衰期。

環境因子在化學降解中所扮演的角色
陽光太陽輻射會破壞農藥的某些化學鍵,進而產生分解產物。
微生物環境中的細菌和真菌可以分解化學物質,產生生物降解產物。
植物 /
動物代謝
植物和動物可以將化學物質轉化為更好溶解於水中的形式(代謝物),進而使得農藥更容易移除。
水將化學物質分解以形成在水中溶解更好的碎片(水解),通常這是一個非常緩慢的過程。
解離作用
(Dissociation)
化學品可以分解成更小的片段(解離產物)。
吸附作用
(Sorption)
吸附作用可影響農藥在土壤溶液中的分佈,因而可降低農藥的移動性,一般而言,細質地和有機質含量大的土壤對於農藥有較大之吸附能力。
生物累積
(Bioaccumulation)
某些化學物質可以被來自土壤、水、食物和空氣中的植物或動物所吸收,當植物或動物在分解化學物質之前若是不斷暴露這些化學物質時,則可能發生生物累積。

 

如何評估和確認農藥半衰期?

農藥的半衰期通常是在已知的環境條件(室內及室外)下進行評估與確認。

例如在實驗室中,將土壤、水或植物等材料與已知濃度的化學品混合後進行取樣與測試,經過統一的試驗條件下,即可得知各類化學品分解所需的時間,或是將其暴露於各種環境條件下,經過一段時間測試於室外環境中化學品分解的差異,但是,室外之環境因素較不可掌握,因此來自室外研究的半衰期值可能因實際條件不同而有很大差異。

 

回顧上篇文章:台灣農藥使用近況,認識農藥種類
預告下篇文章:當農藥完全分解後會發生什麼事?為您解答~各種農藥殘留檢驗疑問