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Korean Journal of Environmental Agriculture

Study on Residual Properties and Risk Assessment of α-Cypermethrin and Deltamethrin in the Chives (Allium tuberosum R.) and Spring onion (Allium wakegi Araki)

BibTex RIS APA Harvard MLA Vancouver Chicago

@article{HGNHB8_2022_v41n1_55,
author={Yeong Ju. Jo and Jeong Yoon. Choi and Hun Ju. Ham and Jang Hyun. Hur},
title={Study on Residual Properties and Risk Assessment of α-Cypermethrin and Deltamethrin in the Chives (Allium tuberosum R.) and Spring onion (Allium wakegi Araki)},
journal={Korean Journal of Environmental Agriculture},
issn={1225-3537},
year={2022},
volume={41},
number={1},
pages={55-64},
doi={10.5338/KJEA.2022.41.1.08},
url={https://doi.org/10.5338/KJEA.2022.41.1.08}

TY - JOUR
AU - Jo, Yeong Ju.
AU - Choi, Jeong Yoon.
AU - Ham, Hun Ju.
AU - Hur, Jang Hyun.
TI - Study on Residual Properties and Risk Assessment of α-Cypermethrin and Deltamethrin in the Chives (Allium tuberosum R.) and Spring onion (Allium wakegi Araki)
T2 - Korean Journal of Environmental Agriculture
PY - 2022
VL - 41
IS - 1
PB - The Korean Society of Environmental Agriculture
SP - 55-64
SN - 1225-3537
AB - BACKGROUND:This study was conducted to evaluate the residual characteristics and safety assessment of α-cypermethrin and deltamethrin in minor crops, chives and spring onion cultivated in greenhouse.METHODS AND RESULTS:The insecticides α-cypermethrin 2% EC and deltamethrin 1% EC used in the experiment were diluted 1,000 times and then sprayed on chives and spring onion twice with 1-week intervals at 0, 7, 14, and 21 days before harvest. The residual insecticides were extracted from the minor crops using QuEchERS method and analyzed by GC-MS/MS. The average initial residues of α-cypermethrin and deltamethrin in chives after 21 days decreased from 2.74 to 0.82 mg/kg and 1.12 to 0.16 mg/kg, respectively. Similarly, in spring onion the residues after the same periods decreased from 0.26 to <0.01 mg/kg for α-cypermethrin and from 0.07 to <0.01 mg/kg for deltamethrin.CONCLUSION(S):The PHIs (pre-harvest intervals) for α-cypermethrin and deltamethrin in chives are recommended as 14 days before harvest with twice applications of the pesticides, whereas for α-cypermethrin in spring onion PHI of 7 days before harvest is recommended with 3 times of applications and PHI of 21 days for deltamethrin. The theoretical maximum daily intakes of cypermethrin and deltamethrin were 68.8% and 64.2%, respectively, indicating that residues of both compounds did not pose considerable health risks to consumers.
KW - α-Cypermethrin
KW - Deltamethrin
KW - Minor crops
KW - Residue
KW - Safety assessment
DO - 10.5338/KJEA.2022.41.1.08
UR - https://doi.org/10.5338/KJEA.2022.41.1.08
ER -

Jo, Y. J., Choi, J. Y., Ham, H. J., & Hur, J. H. (2022). Study on Residual Properties and Risk Assessment of α-Cypermethrin and Deltamethrin in the Chives (Allium tuberosum R.) and Spring onion (Allium wakegi Araki). Korean Journal of Environmental Agriculture, 41(1), 55-64.

Jo, YJ, Choi, JY, Ham, HJ & Hur, JH 2022, “Study on Residual Properties and Risk Assessment of α-Cypermethrin and Deltamethrin in the Chives (Allium tuberosum R.) and Spring onion (Allium wakegi Araki)”, Korean Journal of Environmental Agriculture, vol. 41, no. 1, pp. 55-64. Available from: doi:10.5338/KJEA.2022.41.1.08

Jo, Yeong Ju et al. “Study on Residual Properties and Risk Assessment of α-Cypermethrin and Deltamethrin in the Chives (Allium tuberosum R.) and Spring onion (Allium wakegi Araki).” Korean Journal of Environmental Agriculture 41.1 (2022): 55-64.

1. Jo YJ, Choi JY, Ham HJ, Hur JH. Study on Residual Properties and Risk Assessment of α-Cypermethrin and Deltamethrin in the Chives (Allium tuberosum R.) and Spring onion (Allium wakegi Araki). Korean Journal of Environmental Agriculture [Internet]. 2022;41(1): 55-64. Available from: doi:10.5338/KJEA.2022.41.1.08.

Jo, Yeong Ju, Jeong Yoon Choi, Hun Ju Ham and Jang Hyun Hur. “Study on Residual Properties and Risk Assessment of α-Cypermethrin and Deltamethrin in the Chives (Allium tuberosum R.) and Spring onion (Allium wakegi Araki).” Korean Journal of Environmental Agriculture 41, no.1 (2022): 55-64. doi: 10.5338/KJEA.2022.41.1.08.

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Open Access Journal

Korean Journal of Environmental Agriculture

p-ISSN 1225-3537
e-ISSN 2233-4173

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Article History

Received2022-03-11
Revised2022-03-17
Accepted2022-03-25

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Korean Journal of Environmental Agriculture

2022. Vol.41. n1. pp.55-64

DOI : https://doi.org/10.5338/KJEA.2022.41.1.08

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Abstract

BACKGROUND:

This study was conducted to evaluate the residual characteristics and safety assessment of α-cypermethrin and deltamethrin in minor crops, chives and spring onion cultivated in greenhouse.

METHODS AND RESULTS:

The insecticides α-cypermethrin 2% EC and deltamethrin 1% EC used in the experiment were diluted 1,000 times and then sprayed on chives and spring onion twice with 1-week intervals at 0, 7, 14, and 21 days before harvest. The residual insecticides were extracted from the minor crops using QuEchERS method and analyzed by GC-MS/MS. The average initial residues of α-cypermethrin and deltamethrin in chives after 21 days decreased from 2.74 to 0.82 mg/kg and 1.12 to 0.16 mg/kg, respectively. Similarly, in spring onion the residues after the same periods decreased from 0.26 to <0.01 mg/kg for α-cypermethrin and from 0.07 to <0.01 mg/kg for deltamethrin.

CONCLUSION(S):

The PHIs (pre-harvest intervals) for α-cypermethrin and deltamethrin in chives are recommended as 14 days before harvest with twice applications of the pesticides, whereas for α-cypermethrin in spring onion PHI of 7 days before harvest is recommended with 3 times of applications and PHI of 21 days for deltamethrin. The theoretical maximum daily intakes of cypermethrin and deltamethrin were 68.8% and 64.2%, respectively, indicating that residues of both compounds did not pose considerable health risks to consumers.

Keyword

α-Cypermethrin,Deltamethrin,Minor crops,Residue,Safety assessment

서론

농약은 농산물 생산 과정에서 병해충과 잡초 방제를 목적으로 사용되며, 농산물의 품질 및 수확량 증대, 노동력 절감 등을 위하여 사용되는 필수 농자재이다[1]. 이러한 목적을 위하여 사용된 농약은 잠재적 독성을 가지는 유기합성물질로 농산물에 잔류하게 되면 섭취에 따른 인체 위해 가능성이 존재하기 때문에 잔류농약에 대한 체계적인 안전관리가 필요하다[1, 2]. 대한민국 정부에서는 2019년부터 농산물 중 잔류하는 농약에 대한 체계적인 안전성 확보를 위하여 선진국에서 채택하고 있는 농약 허용물질목록 관리제도(Positive List System, PLS)를 전면적으로 시행하였다[6]. 이로 인해 잔류허용기준(Maximum Residue Limit, MRL)이 설정되지 않은 농약이 검출될 경우 일률 기준인 0.01 mg/kg으로 적용받게 되면서 등록 농약 수가 상대적으로 적은 소면적 재배작물은 잔류농약 검사의 부적합률 증가되는 문제점이 제기되었다[3-7].

소면적 재배작물은 재배면적과 농약 사용량이 적어 농약 제조 회사들이 경제적인 이유로 인해 농약 등록을 기피하고 있어 농약의 수가 매우 제한적이다[5, 8, 9]. 이에 농가에서는 미등록 농약을 오남용하여 잔류농약 검사 시 부적합 판정을 받을 가능성이 증가하며 용도 전환, 출하 연기 또는 폐기처분과 같은 행정 처분으로 인해 농민의 피해가 증가하게 된다[4, 5, 7]. 실제 국립농산물품질관리원(National Agricultural Products Quality Management Service, NAQS)에서 실시한 농산물 중의 잔류농약 모니터링 결과(2017~2021)에 따르면 전체 검사 건수 중 부적합 비율은 2017년 2.5%(1,176/46,224건)에서 2021년 1.0% (279건/28,550건)으로 감소하였다. 그러나 소면적 재배작물의 부적합률은 2017년 40.5% (476건)에서 2021년 74.2% (207건)으로 증가하였으며, 그중에서도 엽채류와 엽경채류가 대부분을 차지하였다(NAQS, 2021).

대표적인 소면적 재배작물인 부추(Allium tuberosum R.)와 쪽파(Allium wakegi Araki)는 식품원재료 분류상 엽경채류로 분류되며, 독특한 향과 맛을 가지고 있어 우리나라 식단에서 다양하게 사용되고 있다[3, 11]. 이 작물들은 적절한 기후 조건이 충족되면 부추의 경우 연간 8-10회 수확, 쪽파는 파종 후 40일이면 출하가 가능한 짧은 생육 기간을 가져 광범위하게 재배되고 있다[3, 12]. 하지만 이들 작물은 연작 장해와 파총채벌레, 파좀나방, 파굴파리 및 파밤나방 등의 해충 피해가 재배기간 중 발생하며, 그중 다식성 해충인 파밤나방은 유충 시기에 엽육을 갉아먹어 작물의 상품성을 저하시켜 농민들에게 심각한 경제적 피해를 주고 있다[12-15].

합성 pyrethroid계 살충제는 포유동물에는 독성이 적고 해충에 대해서는 살충력이 강한 물질로 가수분해가 빠르고 햇빛에 의해 분해가 잘되는 약제이다[19-21]. 시험 농약인 α-cypermethrin과 deltamethrin은 합성 pyrethroid계 살충제로 지방질과 높은 친화력으로 쉽게 침투할 수 있으며, 체내에서 신경 축색 중 Na, Cl, Ca 통로에 관여하여 신경전달을 방해하고 전기적으로 민감한 sodium channel의 역학을 변화시켜 knockdown 효과가 나타나 살충효과를 보인다[16, 17]. 현재 α-cypermethrin 및 deltamethrin은 각각 5개의 품목과 10개의 품목이 등록되어 다양한 농작물 재배 중 파밤나방 등 나방류 및 진딧물류에 방제에 사용되고 있다(KCPA, 2019).

본 연구에서는 α-cypermethrin 2% 유제와 deltamethrin 1% 유제를 소면적 재배 작물인 부추와 쪽파에 살포하여 경과일수에 따른 농산물 중 해당 약제의 잔류특성을 조사하고자 하였다. 본 연구 결과를 통해 pyrethroid계 살충제 2종 약제에 대한 부추와 쪽파에 대한 안전사용기준 설정과 식품 섭취를 통한 위해성 평가를 위한 기초자료가 확보될 수 있기를 기대한다.

재료및방법

시험농약

본 연구에서 사용된 시험 약제는 α-cypermethrin 2% 유제(화스탁, ㈜한국삼공)와 deltamethrin 1% 유제(데시스, 바이엘크롭사이언스㈜)는 시중 농약 판매상으로부터 구입 후, 1,000배 희석하여 살포액으로 사용하였다. 시험에 사용된 cypermethrin (98.4%), deltamethrin (99.9%) 표준물질은 Sigma-Aldrich사에서 구입하여 acetonitrile에 녹여 표준용액을 제조한 후 -20℃에서 보관하면서 일정한 농도로 희석해 사용하였으며, 두 약제의 물리 화학적 특성은 다음과 같다(Table 1). 또한 시험 약제인 α-cypermethrin은 농약 잔류분 정의에 따라 zeta-cypermethrin을 포함한 cypermethrin을 사용하여 분석하였다(RDA, 2018).

시약 및 분석기기

잔류농약 분석을 위한 용매인 acetonitrile과 water는 G.R. (Guaranteed Reagent)등급으로 Merck (Kenilworth, NJ, USA)에서 구입하여 사용하였고, 시료로부터 농약의 추출 및 정제를 위한 QuEChERS kit와 PSA Kit는 각각 Phenomenex (Torrance, CA, USA)와 BEKOlut (Germany)의 제품을 구입하였으며, membrane filter는 Chrom Tech. (Apple Valley, MN, Germany)의 제품을 사용하였다. 시료의 진탕을 위한 shaker와 ceramic homogenizer는 각각 SPEX SamplePrep (Metuchen, NJ, USA)와 Agilent (San Francisco, CA, USA)의 제품을 사용하였다. 원심분리기는 Beckman Coulter Life Sciences (Brea, CA, USA)의 Allegra X-15R 및 Hanil (Korea)의 Smart R17 제품을 사용하였다. 농약 성분별 잔류분석을 위해 GC와 질량분석기는 Thermo Fisher Scientific (Middlesex County, MA, USA)의 Trace 1310, TSQ 8000을 사용하였다.

시험작물 및 시험포장

부추(그린노드, 선경종묘)의 시험포장은 충청북도 괴산군 청안면 조천리의 시설재배 농가를 임차하여 수행하였다. 처리구는 수확전 약제 살포일을 달리하여 30 m² 씩 4개의 처리구를 배치하였으며, 각 처리구 당 3개의 반복구를 배치하였다. 약제의 비의도적 비산을 막기 위해 각 처리구 사이에 1 m의 완충구를 두고 시험을 수행하였다.

쪽파의 시험 포장은 강원도 춘천시 신북읍 천전리의 시설 재배 농가를 임차하여 수행하였다. 쪽파 종구는 종묘상으로부터 무안종을 구매하여 파종하였으며, 시험 포장은 부추와 동일하게 구획하여 시험을 수행하였다.

약제 살포 및 시료수확

시험 농약인 α-cypermethrin 2% 유제와 deltamethrin 1% 유제를 농약의 안전사용기준(KCPA, 2017)에 따라 1,000 배 희석하여 배부식 충전분무기인 KS-PK2000 (Kwang Sung, Korea)를 이용하여 약제가 엽면에 흘러내릴 정도로 충분히 살포하였다. 이때 살포구의 노즐팁은 NN-D85이었으며, 분사량은 1.7-2.0 L/min이었다. 시험 농약은 작물의 상품성이 높은 시기를 수확일로 설정한 후 각 수확일로부터 역으로 환산하여 각각 수확 21, 14, 7일 전 및 수확 당일로 구분한 후 7일 간격으로 2회 살포하였다. 각 작물의 수확 시기는 부추의 경우 2018년 4월 18일, 쪽파는 2018년 9월 11일로 설정하였다(Table 2). 수확 당일 약제 살포 시험구당 약 2 kg 이상 채취한 뒤 모두 실험실로 즉시 운반하였다. 실험실로 운반된 시료는 작물잔류성 시험의 기준 및 방법[32]에 따라 부추의 경우 변질 잎을 제거하였고, 쪽파의 경우 뿌리, 외피 및 변질 잎을 제거한 뒤 마쇄한 후 분석 전까지 –20℃ 이하의 냉동고에 보관하였다.

표준검량선 작성

Cypermethrin 표준품(98.4%) 101.626 mg 및 deltamethrin 표준품(99.9%) 100.100 mg을 각각 100 mL 용량 플라스크에 넣고, acetonitrile에 녹여 1,000 mg/L stock solution을 조제하였다. 이 stock solution 1 mL를 취하여 acetonitrile 100 mL로 정용한 후, 10 mg/L 용액을 만들었다. 같은 방법으로 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 0.7, 1.0 mg/L working solution을 조제(1 mL)하여, 완전농축 후, 분석법과 동일한 과정으로 조제한 무처리 시료로 재용해(1 mL)하여 matrix matched standard를 조제하였다. 이후 GC-MS/MS에 1 μL를 주입하여 분석한 뒤 chromatogram상의 peak 면적을 기준으로 matrix matched된 검량선을 작성하였다.

시료의 추출 및 정제

마쇄한 부추 및 쪽파 시료 10 g을 정확히 칭량하여 50 mL polypropylene tube에 넣고 acetonitrile 10 mL 및 distilled water 10 mL 가하고, ceramic homogenizer를 첨가한 뒤 1,500 rpm으로 10분 동안 진탕·추출하였다. 추출액에 QuEChERS kit (4.0 g magnesium sulfate, 1.0 g sodium chloride, 1.0 g sodium citrate 및 0.5 g disodium citrate sesquihydrate)을 첨가한 후, 1,500 rpm으로 10분동안 진탕·추출하였으며 추출액은 4,000 rpm으로 10분간 원심분리하였다. 원심분리된 상등액 1 mL를 취하여 Primary Secondary Amine (PSA) 25 mg, MgSO4 150 mg, Graphite Carbon Black (GCB) 7.5 mg이 담긴 PSA kit에 넣어 원심 분리하는 정제 과정을 수행하였다. 이후, 상등액을 취해 0.2 μm membrane filter로 여과하고 GC- MS/MS에 1.0 μL 주입하여 나타난 chromatogram상의 peak 면적을 표준검량선과 비교하여 잔류량을 산출하였다.

기기분석 조건

각 시료 중 잔류하는 α-cypermethrin과 deltamethrin의 분석은 GC-MS/MS를 이용하였으며, 이때의 기기분석 조건은 Table 3, 4와 같았다.

작물 중 회수율 분석

분석과정의 적합성 및 정밀성을 검증하기 위하여 무처리 부추 및 쪽파 각각의 시료 10 g에 cypermethrin과 deltamethrin 표준용액 1.0 mg/kg 1 mL, 5.0 mg/kg 1 mL를 각각 0.1 mg/kg, 0.5 mg/kg 수준으로 정확히 가하고, 균일하게 혼합하여 30분간 방치한 후 상기의 분석과정을 수행하여 회수율을 산출하였으며 회수율은 각 처리농도에서 3반복 수행되었다.

잔류농약의 안전성 평가

검출된 잔류농약의 안전성평가는 농산물 중 검출 농약의 평균 잔류량(mg/kg)과 각 농산물의 일일섭취량(g/day)을 곱하여 일일섭취추정량(Estimated Daily Intake, EDI)을 산출하여 1인 일일섭취허용량(Personal Acceptable Daily Intake, PADI)으로 나누어 구한 % ADI 값으로 평가하였다. EDI 값은 작물에 정해진 잔류허용기준(Maximum Residue Limit, MRL)과 식품섭취량(KHIDI, 2019)을 곱하여 산출된 값이며, PADI값은 약제에 정해진 ADI (Acceptable Daily Intake)와 한국 성인 평균 몸무게인 60 kg을 곱하여 산출된 값이다. 대상 작물 중 2종의 농약 성분 ADI 대비 % ADI의 합인 이론적일일최대식이섭취량(Theoretical Maximum Daily Intake, TMDI)은 80%를 초과하지 않는 범위에서 제안하였다.

결과및고찰

분석법 확립

부추와 쪽파 중 잔류량을 정량하기 위한 표준 검량식은 Table 6과 같으며, matrix matched된 cypermethrin과 deltamethrin의 표준 검량식은 0.01∼1.0 mg/kg 농도 범위에서 결정계수(R2)가 0.99 이상의 높은 상관관계를 나타내었다(Table 6). α-Cypermethrin 및 deltamethrin은 농약의 잔류분 정의(RDA, 2018)에 따라 4개의 이성질체를 가지는 cypermethrin과 2개 이성질체를 가지는 deltamethrin의 표준물질을 사용하여 정량하였다[22]. Cypermethrin 및 deltamethrin의 분석기기 최소검출량은 모두 0.01 ng이었으며, 식 (1)과 같이 산출된 분석정량한계(Method Limit of Quantitation, MLOQ)는 모두 0.01 mg/kg이었다. 부추 및 쪽파의 회수율 시험은 각각의 무처리 시료에 분석대상 성분의 표준용액을 MLOQ의 10배, 50배 수준으로 첨가하여 수행하였다. 부추 중 cypermethrin 및 deltamethrin의 회수율은 각각 106.6∼118.5%, 93.3∼103.6%이었으며, 쪽파 중 cypermethrin 및 deltamethrin의 회수율은 각각 97.7∼117.9%, 93.3∼103.6%로 모두 농약의 등록시험기준과 방법에서 고시된 유효 회수율 범위인 70∼120%를 만족하였다. 분석법의 변이계수(Coefficient of Variation, C.V.)는 모두 10%의 이내로 잔류량 시험법의 유효성을 확인함으로써 시험법의 적합성을 판단하였다(Table 7, 8).

시험 약제 특성에 따른 잔류경향

작물의 재배과정 중에 살포된 농약의 잔류량은 약제의 물리화학적 특성, 재배조건, 기상환경, 약제처리 방법, 약제 살포 이후의 경과일수 및 작물체의 중량 증가에 따른 영향을 받는다고 보고되고 있다[3, 23]. 본 연구에서는 부추와 쪽파 중 α-cypermethrin 2% 유제 및 deltamethrin 1% 유제의 잔류량을 조사하기 위해 수확일 기준으로 21일 전, 14일 전, 7일 전 및 0일 전까지 7일 간격으로 경엽처리한 후 처리구별로 농약의 잔류량을 분석하였다. 부추에서 α-cypermethrin의 경우 0일 차에서 2.74 mg/kg, 21일 차에서 0.82 mg/kg으로 검출되었으며, deltamethrin의 경우 0일 차에서 1.21 mg/kg, 21일 차에서 0.26 mg/kg으로 검출되었다(Table 7). 쪽파에서는 α-cypermethrin의 경우 0일 차에서 1.21 mg/kg, 21일 차에서 <0.01 mg/kg이었으며, deltamethrin의 경우 각각 0.07 mg/kg, <0.01 mg/kg으로 산출되었다(Table 8). 최종 약제 살포 후 2시간 후인 0일 차 처리구의 잔류량은 α-cypermethrin이 deltamethrin보다 부추의 경우 약 2배, 쪽파의 경우 약 3배 높게 잔류 되었으며(Table 7, 8), 이는 α-cypermethrin 2% 유제와 deltamethrin 1% 유제의 유효성분함량과 희석배수를 고려하였을 때, α-cypermethrin이 deltamethrin보다 살포액의 농도가 2배 높아 초기 부착 잔류량에 직접적인 영향을 미친 것으로 판단된다[24].

본 연구에 사용된 합성 pyrethroid계 농약 중 α-cypermethrin과 deltamethrin은 비침투성 약제로 침투성 살충제에 비하여 작물 체내 침투성이 낮아 주로 작물 표면에 존재하는 것으로 알려져 있다[25-27]. 작물 표면에 잔류된 농약은 재배지 환경 조건에 따라 광, 분해, 휘발 등 요인에 의해 경시적으로 잔류농약의 감소 경향에 영향을 받게 된다[23]. 본 실험 결과, 부추 중 α-cypermethrin과 deltamethrin의 수확 0일전 처리구에 비해 수확 21일 전 처리구에서 α-cypermethrin의 경우 약 3.3배, deltamethrin의 경우 약 7.7배로 deltamethrin이 α-cypermethrin보다 농약의 소실 속도가 약 2배 이상 빠른 것으로 관찰되었다(Table 7). 쪽파의 경우 α-cypermethrin과 deltamethrin의 0일차 처리구 잔류량은 각각 0.26 mg/kg 및 0.07 mg/kg의 낮은 잔류수준을 나타내었으나, deltamethrin이 α-cypermethrin보다 빠르게 정량한계 미만으로 검출되어 부추와 마찬가지로 deltamethrin이 α-cypermethrin 보다 농약 소실 속도가 상대적으로 빠른 것을 확인할 수 있었다(Table 8). 한편 합성 pyrethroid계 살충제는 환경 중 수분과 광에 의해 분자 구조 중 ester 결합이 acid와 alcohol로 빠르게 분해되는 물리화학적 특성을 가지고 있다[30, 31]. Holmstead 등[18]의 연구에 의하면 합성 pyrethroid계 농약인 fenvalerate가 자외선과 광에 의해 decarboxylation과 ester bond의 절단이 일어나 빠른 분해 양상을 보인다고 보고하였다. 본 연구 결과에서도 소면적 재배 작물에 살포된 α-cypermethrin과 deltamethrin 잔류량이 경시적으로 빠른 감소 경향이 있었다. 합성 pyrethroid계 살충제 중 deltamethrin 약제가 α-cypermethrin를 포함하는 다른 약제들에 비하여 빠른 광분해 특성이 있는 것으로 보고되고 있는데[30], 본 연구에서도 작물에 살포된 deltamethrin이 α-cypermethrin에 비하여 재배 기간 중 전반적으로 빠른 잔류량 감소 경향을 보이는 것을 확인할 수 있었다. α-cypermethrin과 deltamethrin 의 증기압은 각각 2.3 × 10-2 mPa 및 1.24 × 10-5 mPa으로 약 1,854배 정도의 차이를 보여 대기 중 휘산 등으로 인해 α-cypermethrin의 잔류량 감소가 예상되었지만 의미 있는 차이를 관찰할 수 없었다. Rosendahl 등[28]은 열대기후 중 열대작물에 살충제 bifenthtirn, deltamethrin 외 3종을 살포하였을 때, 각 농약의 증기압과 농약 소실량은 직접적인 연관성이 낮다고 보고한 바 있다[29]. 본 연구 결과에서도 이들의 결과와 마찬가지로 농약 성분의 증기압이 작물 중 잔류경향과의 직접적인 연관성이 확인되지 않았다.

부추와 쪽파의 형태학적 특성에 따른 잔류경향

최종 약제 살포 후 2시간 후인 0일 차 시료의 부추와 쪽파 중 α-cypermethrin과 deltamethrin의 잔류량을 비교하였을 때, 부추는 각각 2.74, 1.21 mg/kg이었으며, 쪽파는 각각 0.26, 0.07 mg/kg으로 부추가 쪽파에 비해 두 약제 모두 약 10배 이상 높게 잔류하였다. 이는 부추의 경우 잎이 넓게 퍼져있으며(RDA, 2018), 생육기 동안 왕성한 분얼력으로 인해 줄기의 수가 증가하여 약액이 부착할 수 있는 면적이 넓어 초기 부착 잔류량에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다[3, 33]. 한편 미나리와 쪽파 중 dimethomorph 25% 수화제와 fludioxonil 20% 액상수화제의 잔류량을 비교한 연구에 따르면[7], 쪽파에 비해 미나리가 잎이 무성하게 자라기 때문에 약제 살포 시 부착되는 농약의 양이 많아 미나리가 쪽파에 비해 높게 잔류되었다고 보고하였다. 본 연구 결과, 쪽파는 잎이 길게 쭉 뻗어있으며[5, 8], 줄기 중 흰 부분은 지하부에 위치하여 부착되는 약액의 양이 매우 적을 것으로 판단하였다. 작물잔류성 시험의 기준 및 방법[32]에 따르면 쪽파의 분석 부위는 잎과 줄기 전체부위를 포함하고 있어 잎만 분석대상으로 하는 부추와 차이가 있다. 본 연구에서 수확한 쪽파를 녹색 부분과 흰 부분으로 나누어 무게를 칭량한 결과, 각각 6.88 ± 0.85 mg 및 9.35 ± 0.93 mg으로 흰부분이 전체 중 약 58%를 차지하였다. 쪽파에서 부추보다 낮은 잔류량이 검출된 요인은 작물의 형태적 특징과 함께 시료 전처리 과정에서 약액이 부착되지 않는 줄기의 흰 부분을 포함한 분석 부위 차이에 따른 희석효과로 판단되었다.

부추에 대한 α-cypermethrin과 deltamethrin의 안전 사용기준

현재 부추에 대한 잔류허용기준(Maximum Residue Limit, MRL)은 cypermethrin의 경우 미설정 되어 있어 엽경채류 MRL 3.0 mg/kg을 준용하였으며, deltamethrin은 기설정 되어 있는 2.0 mg/kg을 적용하였다. 본 연구 결과, α-cypermethrin과 deltamethrin은 모든 처리구에서 MRL을 초과하지 않았으며, 시간이 경과함에 따라 잔류량이 감소하는 경향이 뚜렷한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구 결과에서는 부추 중 α-cypermethrin과 deltamethrin에 대한 안전사용기준은 수확 14일 전 2회 처리로 추천하였다. 이러한 연구 결과를 기초자료로 하여 부추에 대한 deltamethrin 유제(상표명 데시스) 안전사용기준이 설정되었으며(KCPA, 2019), 앞으로 추가적인 연구를 통하여 α-cypermethrin에 대한 안전사용기준이 확대 설정될 수 있기를 기대한다.

쪽파에 대한 α-cypermethrin과 deltamethrin의 안전사용기준

쪽파의 경우 파와 같은 품목으로 분류되어 파와 같은 잔류허용기준(Maximum Residue Limit, MRL)이 적용된다(NAQS, 2021). 현재 파 중 cypermethrin과 deltamethrin은 각각 1.0 mg/kg, 0.3 mg/kg으로 설정되어 있음을 확인하였으며, 본 연구에서 α-cypermethrin과 deltamethrin은 모든 처리구에서 잔류허용기준을 초과하지 않았다. 현재 쪽파 중 α-cypermethrin 및 deltamethrin을 주성분으로 하는 유제(상표명 명중 및 데스플러스)의 경우 안전사용기준이 각각 수확 7일 전까지 3회 이내 처리 및 수확 21일 전까지 2회 이내 처리로 고시되어 있다. 본 연구 결과를 통하여 추천된 안전사용기준 제안이 소면적 재배 농업인들의 효율적 병해충 방제와 농산물 중 잔류농약 안전관리에 기초자료로 활용될 수 있기를 기대한다(KCPA, 2019).

부추와 쪽파에 대한 cypermethrin과 deltamethrin의 안전성 평가

현재 식품의약품안전처에서 고시한 cypermethrin의 일일섭취허용량(Acceptable Daily Intake, ADI)은 0.02 mg kg-1·b.w. day-1이며 deltamethrin의 일일섭취허용량은 0.01 mg kg-1·b.w. day-1이다(MFDS, 2021). 부추와 쪽파에 기설정된 MRL 및 추천 MRL을 이용하여 일일추정섭취량(EDI)을 산출하였으며 일일섭취허용량(ADI)와 비교하여 %ADI를 산출하였다. 부추 중 cypermethrin 및 deltamethrin의 ADI 대비 식이섭취율(%ADI)은 각각 0.6550%, 0.8733%였으며, 쪽파 중 cypermethrin 및 deltamethrin의 ADI 대비 식이섭취율(%ADI)은 각각 0.9367%, 0.5620%으로 산출되었다. Cypermethrin의 경우 현재 부추에 MRL 및 안전사용기준이 설정되어 있지 않아 본 연구에서는 cypermethrin 중 엽경채류의 MRL인 3.0 mg/kg 을 대입하여 %ADI를 산출하였으며, Cypermethrin과 deltamethrin의 TMDI는 각각 68.7278%, 64.1785%로 산출되어 80%를 초과하지 않는 것을 확인하였다(Table 9, 10). 비침투성 살충제인 약제의 특성과 세척에 따른 잔류농약의 소실 가능성을 감안할 때, cypermethrin과 deltamethrin의 식품을 통한 잔류농약의 노출 위험도는 독성학적으로 안전하게 관리될 수 있을 것으로 판단된다[5, 10].

Note

The authors declare no conflict of interest.

ACKNOWLEDGEMENT

This research was supported by a grant (PJ013640) from Rural Development Adiministration for 2018.

Tables & Figures

Table 1.

Physicochemical properties of cypermethrin and deltamethrin

이미지설명
Table 2.

Spray frequencies and spray days of α-cypermethrin and deltamethrin to chives and spring onion before harvest

이미지설명 a) A.I.: Active ingredient b) EC: Emulsifiable concentrate
Table 3.

GC-MS/MS operating condition for the analysis of cypermethrin and deltamethrin in chives and spring onion

이미지설명
Table 4.

Selected reaction monitoring (SRM) condition of cypermethrin and deltamethrin

이미지설명
Table 5.

Linear equation of calibration curve for quantification of pesticide residues in chives and spring onion

이미지설명
Table 6.

Recovery yields and MLOQ for cypermethrin and deltamethrin in chives and spring onion

이미지설명 a) C.V.: coefficient of variation b) MLOQ.: method limit of quantitation
Table 7.

Residual concentrations of α-cypermethrin and deltamethrin in chives

이미지설명
Table 8.

Residual concentrations of α-cypermethrin and deltamethrin in spring onion

이미지설명
Table 9.

MRL Sheet of cypermethrin

이미지설명 a) Estimate Daily Intake b) Acceptable Daily Intake (0.02 mg/kg)×60 kg (average body weight of Korean) c) (EDI/ADI)×100
Table 10.

MRL Sheet of deltamethrin

이미지설명 a) Estimate Daily Intake b) Acceptable Daily Intake (0.01 mg/kg)×60 kg (average body weight of Korean) c) (EDI/ADI)×100

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