农药的广泛应用减少了病虫草害,提高了粮食产量。由于农药有效利用率仅有20%~30%,喷洒的农药大部分都进入到土壤环境中。一些农药因具有致癌性、内分泌干扰性、生物蓄积性等特点,对人类健康和生态环境造成威胁。东北农业区作为我国三大主要粮食生产基地之一,2014年粮食总产量超过1.15亿吨,农药年使用量超过20万吨,然而当前对于东北农业区农田土壤中农药的残留特征及风险情况尚不清楚。本研究以东北农业区为研究区域,通过野外采样并分析检测土壤中农药残留浓度,通过主成分分析方法识别了东北农业区农田土壤中农药的残留特征,并采用美国环保局建议的风险评估方法识别了该区域的健康风险和生态风险。采用QuEChERS方法作为前处理方法,结合高效液相色谱串联二级质谱(HPLCMS/MS)和气相色谱串联质谱(GC-MS)测试,建立了土壤中110种农药的多残留检测方法。通过对前处理条件和仪器条件的优化,能够快速准确测定土壤中110种农药的残留浓度。110种农药在5~500μg/L浓度范围内线性关系良好,r2在0.9652~0.9996之间。由HPLC-MS/MS测定的43种农药的平均回收率范围为59.1%~129.4%,相对标准偏差在0.3%~15%之间;由GC-MS测定的67种农药的平均回收率范围为44.9%~168.1%,相对标准偏差在0.5%~20%之间。方法的检出限范围为0.01~5.00μg/kg。本方法具有操作简单、灵敏度高、检测农药种类多等特点。在东北农业区采集了179个土壤样品,并进行分析检测。结果表明,东北农业区总残留浓度范围为80.7μg/kg~2799.1μg/kg,其中在辽宁省盘锦市、辽阳市、鞍山市北部、沈阳市南部等地的农药残留浓度较高,总残留浓度均在1200μg/kg以上,样点中农药检出个数为17~82,主要检出农药包括阿特拉津、西玛津、乙草胺、丁草胺、六六六、滴滴涕、乙硫磷、对硫磷、伏杀硫磷等。根据国家土壤环境质量标准相关规定,东北农业区农田土壤中农药残留的超标率较低(超标率≤3%)。通过主成分分析,将较多的农药变量转化为20个主成分,其中13个主成分代表了13个主要残留源,它们所包含的农药因为具有相似的结构性质,在玉米田或者水稻田中具有相似的病虫草防治效果,或者具有较好的协同作用被制成混剂使用等原因而被归为一类。结果表明东北农业区土壤中农药残留存在区域差异,残留水平较高的残留源常分布在辽宁省营口市大石桥市,盘锦市大洼县、盘山县,辽阳市灯塔市、弓长岭区,鞍山市台安县、海城市,沈阳市辽中县,内蒙古自治区赤峰市喀喇沁旗、克什克腾旗、林西县、翁牛特旗等地。东北农业区土壤中农药残留的成人总致癌风险范围为4.29×10-7~1.48×10-5,儿童总致癌风险范围为2.64×10-6~9.14×10-5。总体来讲,东北农业区所有区域农田土壤中农药残留的总致癌风险值均小于1×10-4,即认为致癌风险低,不会对当地人类健康造成较大的威胁。东北农业区土壤中农药残留成人非致癌风险范围为6.19×10-5~4.98×10-2,儿童总非致癌风险范围为3.82×10-4~3.07×10-1。整个东北农业区农田土壤中农药残留的总非致癌风险系数远小于1,风险基本可以忽略。东北农业区农田土壤中农药残留对蚯蚓的总生态风险值范围为1~344,可见所有区域均具有生态风险。其中辽宁省盘锦市、鞍山市、营口市等地总生态风险较大,最高可达到344。通过主成分分析,识别出东北农业区农药残留源的生态风险存在区域差异,其分布与残留水平较高的残留源的分布基本一致。总体来讲,东北农业区农田土壤中存在多种农药的残留,不同地区的农药残留种类及残留浓度水平差异较大。东北农业区土壤中农药残留的健康风险较低,可以忽略。但是土壤中残留的多种农药可能会对东北农业区部分地区的生态环境产生较大的威胁。研究结果可以为管理者制定相关管理措施,保障人类健康和生态环境安全提供科学依据