我國(guó)4種應(yīng)急防控沙漠蝗的化學(xué)農(nóng)藥對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)初級(jí)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

吳書(shū)蓓 ，周艷明 ，毛連綱 *，劉新剛 ，張 蘭 ，張燕寧 ，朱麗珍 ，蔣紅云 *

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，北京 100193；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，北京 100125）

沙漠蝗（Schistocerca gregaria）為直翅目斑腿蝗科昆蟲(chóng)，被認(rèn)為是破壞性最強(qiáng)的遷徙性害蟲(chóng)之一。其主要分布在沙漠灌叢地區(qū)，具有極強(qiáng)的長(zhǎng)距離遷徙和快速繁殖的能力。在外界環(huán)境的刺激下，蝗群密度大，流動(dòng)性強(qiáng)，造成的遷飛擴(kuò)散危害可導(dǎo)致嚴(yán)重的糧食危機(jī)[1]。自2020年初開(kāi)始，沙漠蝗已成為世界各地的關(guān)注熱點(diǎn)。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)，東非、西南亞、紅海周?chē)貐^(qū)爆發(fā)了嚴(yán)重的沙漠蝗災(zāi)情，3個(gè)地區(qū)共計(jì)有4 200萬(wàn)人處于糧食短缺的困境。因此，F(xiàn)AO將此次沙漠蝗災(zāi)列為2020年首要防控任務(wù)之一[1]。為防止沙漠蝗對(duì)我國(guó)農(nóng)牧業(yè)造成嚴(yán)重危害，我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、海關(guān)總署、國(guó)家林草局于2020年3月6日發(fā)布《沙漠蝗及國(guó)內(nèi)蝗蟲(chóng)監(jiān)測(cè)防控預(yù)案》，該預(yù)案能夠?qū)?guó)內(nèi)外蝗蟲(chóng)發(fā)生情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效保障了生態(tài)安全[2-3]。

我國(guó)現(xiàn)登記用于有效防治蝗蟲(chóng)的產(chǎn)品共計(jì)36個(gè)。其中，化學(xué)農(nóng)藥有23種，主要以擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)和有機(jī)磷類(lèi)殺蟲(chóng)劑為主。由于措施單一和過(guò)度依賴(lài)化學(xué)農(nóng)藥導(dǎo)致的抗性、殘留和蝗蟲(chóng)猖獗等問(wèn)題，這使得微生物農(nóng)藥和植物源農(nóng)藥逐漸受到重視，登記數(shù)量較往年有所增加，現(xiàn)共計(jì)13種[4]。除了登記的農(nóng)藥產(chǎn)品外，食蝗鳥(niǎo)類(lèi)的生物防治也取得了一定的效果[5]。然而，化學(xué)防治目前仍是應(yīng)急防治蝗災(zāi)的重要手段[4-7]。2021年3月，全國(guó)農(nóng)技中心發(fā)布的《2021年沙漠蝗防控技術(shù)方案》中推薦使用高氯·馬、馬拉硫磷、高效氯氰菊酯等農(nóng)藥來(lái)對(duì)蝗蟲(chóng)進(jìn)行應(yīng)急防控[8]。在采用化學(xué)防治蝗蟲(chóng)的過(guò)程中，若化學(xué)藥劑使用不當(dāng)，則會(huì)引發(fā)一系列的環(huán)境污染和危害非靶標(biāo)環(huán)境生物（如食蝗鳥(niǎo)類(lèi)）安全等問(wèn)題[9]。因此，蝗蟲(chóng)化學(xué)應(yīng)急防控對(duì)食蝗鳥(niǎo)類(lèi)形成的潛在危害應(yīng)當(dāng)引起重視。

本研究通過(guò)檢索目前登記用于防治蝗蟲(chóng)類(lèi)的有效化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)品信息，篩選得到溴氰菊酯、高效氯氰菊酯、馬拉硫磷和吡蟲(chóng)啉的化學(xué)農(nóng)藥單劑；并全面評(píng)估了這4類(lèi)藥劑在多種不同施用場(chǎng)景中對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的初級(jí)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)評(píng)估結(jié)果推薦有效成分用量，旨在為我國(guó)沙漠蝗等多種蝗蟲(chóng)的化學(xué)應(yīng)急防控提供合理用藥建議。

1 調(diào)查方法

1.1 農(nóng)藥基本信息查詢(xún)

因我國(guó)目前暫無(wú)農(nóng)藥登記在沙漠蝗上，根據(jù)《2021年沙漠蝗防控技術(shù)方案》[8]以及檢索中國(guó)農(nóng)藥信息網(wǎng)，獲得登記防治對(duì)象為蝗蟲(chóng)類(lèi)且在登記有效日期內(nèi)的化學(xué)農(nóng)藥。查詢(xún)農(nóng)藥標(biāo)簽，統(tǒng)計(jì)同種藥劑的最大推薦有效成分用量、施用方式、施用次數(shù)以及作用場(chǎng)景（表1）。將目前登記有效的防治蝗蟲(chóng)類(lèi)化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類(lèi)，在種類(lèi)上發(fā)現(xiàn)單劑占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占比為82.6%，混劑占比為17.4%；在化學(xué)農(nóng)藥類(lèi)別上發(fā)現(xiàn)有機(jī)磷類(lèi)殺蟲(chóng)劑，如馬拉硫磷占比最高，為52.6%，其次是擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑，如溴氰菊酯和高效氯氰菊酯，以及少量新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑，如吡蟲(chóng)啉。這與前人的查詢(xún)結(jié)果基本相符[6]。因此，本研究主要對(duì)目前登記占比較大的化學(xué)農(nóng)藥單劑如馬拉硫磷、溴氰菊酯、高效氯氰菊酯以及吡蟲(chóng)啉進(jìn)行鳥(niǎo)類(lèi)初級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。登記信息及最大推薦用量如表1所示。

表1 4 種化學(xué)農(nóng)藥登記信息

1.2 評(píng)估數(shù)據(jù)獲取

1.2.1 初級(jí)暴露分析

待測(cè)農(nóng)藥品種的施用方式均為噴霧，初級(jí)暴露分析參考NY/T 2882.3—2006《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南第3部分：鳥(niǎo)類(lèi)》[10]。農(nóng)藥噴霧暴露場(chǎng)景、不同作用場(chǎng)景和與其相應(yīng)的指示物種信息，如表2所示。

表2 農(nóng)藥噴霧暴露場(chǎng)景指示物種及其相關(guān)信息

1.2.2 初級(jí)毒性效應(yīng)分析

通過(guò)檢索歐洲食品安全局（EFSA）官方報(bào)告數(shù)據(jù)[11-14]得到這些化學(xué)農(nóng)藥對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的急性半致死劑量（LD50acute）、短期飼喂半致死劑量（LD50short-term）和長(zhǎng)期無(wú)可見(jiàn)有害作用水平（NOAEL）。查詢(xún)時(shí)間截至2021年8月8日。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 初級(jí)暴露分析

參照NY/T 2882.3—2016《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南 第3部分：鳥(niǎo)類(lèi)》[10]，按式（1）～（3）分別計(jì)算噴施場(chǎng)景下鳥(niǎo)類(lèi)急性、短期和長(zhǎng)期的預(yù)測(cè)暴露劑量（PEDacute、PEDshort-term和PEDlong-term），mg a.i./(kg bw·d)。

式中：FIRbw·d為指示物種每克體重每日食物攝取量，g/(g bw·d)；RUD90為第90百分位的單位面積施藥劑量的食物農(nóng)藥殘留量，(mg a.i./kg食物)/(kg a.i./hm2)；AR為推薦的單位面積農(nóng)藥最高施用劑量，g a.i./hm2；MAF90為 RUD90對(duì) 應(yīng) 的 多 次 施 藥 因子 ；RUDmean為單位劑量殘留量的算術(shù)平均數(shù)，(mg a.i./kg食物)/(kg a.i./hm2)；MAFmean為RUDmean對(duì)應(yīng)的多次施藥因子；ftwa為時(shí)間加權(quán)平均因子，默認(rèn)值為0.53。

1.3.2 初級(jí)毒性效應(yīng)分析

參照NY/T 2882.3—2016《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南第3部分：鳥(niǎo)類(lèi)》[10]，根據(jù)查詢(xún)得到鳥(niǎo)類(lèi)毒性試驗(yàn)終點(diǎn)數(shù)據(jù)，按式（4）計(jì)算預(yù)測(cè)無(wú)效應(yīng)劑量（PNED）。

式中：EnP為毒性終點(diǎn)；UF為不確定性因子。

1.3.3 風(fēng)險(xiǎn)表征

根據(jù)暴露分析計(jì)算得到PED和效應(yīng)分析計(jì)算得到PNED，按式（5）計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)商（RQ）。

式中：若RQ≤1，表示風(fēng)險(xiǎn)可接受；若RQ＞1，表示風(fēng)險(xiǎn)不可接受。

2 結(jié)果與分析

2.1 鳥(niǎo)類(lèi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)初級(jí)暴露分析

為提供更為全面詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，本文評(píng)估了溴氰菊酯、高效氯氰菊酯、馬拉硫磷和吡蟲(chóng)啉4種藥劑在已登記及暫未登記使用的暴露場(chǎng)景。這4種用于防治蝗蟲(chóng)的化學(xué)農(nóng)藥對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的急性預(yù)測(cè)暴露劑量結(jié)果如表3所示。同種藥劑在涉及多個(gè)藥劑推薦用量情況下，評(píng)估所用劑量均選用最高劑量。4種化學(xué)藥劑急性預(yù)測(cè)暴露劑量（PEDacut）e范圍為0.359～28.54 mg a.i./(kg bw·d)，其中溴氰菊酯和吡蟲(chóng)啉的PEDacute值范圍相近，而馬拉硫磷在所有暴露場(chǎng)景的PEDacute值均遠(yuǎn)高于其他藥劑，這與其較高的施用劑量有關(guān)。4種化學(xué)藥劑對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的短期及長(zhǎng)期預(yù)測(cè)暴露劑量結(jié)果與急性結(jié)果相似，PEDshort-term值范圍為0.164～11.099 mg a.i./(kg bw·d)，PEDlong-term值范圍為0.086 8～5.882 mg a.i./(kg bw·d)；馬拉硫磷因其施用劑量最高，PEDshort-term值和PEDlong-term范圍值分別為6.634～11.099和3.516～5.882 mg a.i./(kg bw·d)。

表3 4 種化學(xué)農(nóng)藥對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的預(yù)測(cè)暴露劑量

2.2 鳥(niǎo)類(lèi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)初級(jí)效應(yīng)分析

通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索查詢(xún)到4種農(nóng)藥對(duì)應(yīng)的急性、短期以及長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，毒性效應(yīng)終點(diǎn)（EnP）的選取參考NY/T 2882.3—2016《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南 第3部分：鳥(niǎo)類(lèi)》[10]，當(dāng)存在不同物種毒性數(shù)據(jù)時(shí)取幾何平均值進(jìn)行效應(yīng)分析，長(zhǎng)期繁殖毒性則取最敏感物種的繁殖毒性終點(diǎn)值。溴氰菊酯等4種化學(xué)農(nóng)藥對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)不同效應(yīng)類(lèi)型的預(yù)測(cè)無(wú)效劑量（PNED）結(jié)果，如表4所示。

表4 4 種化學(xué)農(nóng)藥對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)

2.3 風(fēng)險(xiǎn)表征

4種化學(xué)農(nóng)藥對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果（表5）顯示，4種化學(xué)農(nóng)藥中溴氰菊酯、高效氯氰菊酯以及吡蟲(chóng)啉按照登記用量在4種暴露場(chǎng)所使用，對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的急性、短期和長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)均可接受；馬拉硫磷對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的急性和短期風(fēng)險(xiǎn)均可接受，而在長(zhǎng)期繁殖毒性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中以最高劑量施用，在4種作用場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)均不可接受。

表5 4 種化學(xué)農(nóng)藥對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的初級(jí)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

（續(xù)表5）

3 討 論

本文重點(diǎn)關(guān)注化學(xué)防控應(yīng)用可能出現(xiàn)的潛在環(huán)境問(wèn)題，系統(tǒng)評(píng)估了施用4種化學(xué)農(nóng)藥后對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的急性、短期和長(zhǎng)期的風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果推薦溴氰菊酯、高效氯氰菊酯和吡蟲(chóng)啉作為推薦用藥。馬拉硫磷在相應(yīng)場(chǎng)景施用后會(huì)對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)長(zhǎng)期繁殖存在較高風(fēng)險(xiǎn)，以臨界綜合風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)（RQ=1）反推馬拉硫磷有效成分施用量，在農(nóng)田或牧草上施用最高有效成分用量（AR）建議不超過(guò)466.5 g a.i./hm2；在草地中施用AR不超過(guò)314.5 g a.i./hm2；在荒地或?yàn)┩可鲜┯肁R不超過(guò)454.9 g a.i./hm2；在林木中施用AR不超過(guò)278.8 g a.i./hm2。根據(jù)本次評(píng)估結(jié)果并結(jié)合前人研究報(bào)道[15]，建議其單劑有效成分用量不高于278.8 g a.i./hm2?，F(xiàn)已登記有多個(gè)高效氯氰菊酯·馬拉硫磷復(fù)配制劑，可開(kāi)發(fā)低劑量馬拉硫磷與擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)或新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑復(fù)配使用，或者開(kāi)發(fā)擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)和新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑的新劑型，從而滿(mǎn)足高效低風(fēng)險(xiǎn)的要求[4]。

本研究采用的評(píng)估方法還存在一定局限性。一方面，本文環(huán)境評(píng)估僅采用了查詢(xún)的原藥毒性數(shù)據(jù)，未采用制劑毒性數(shù)據(jù)，評(píng)估結(jié)果同樣存在不確定性，今后可針對(duì)不同場(chǎng)景，選擇相應(yīng)指示物種進(jìn)行毒性測(cè)試，以期為食蝗鳥(niǎo)類(lèi)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供更精準(zhǔn)的毒性數(shù)據(jù)；另一方面，因查詢(xún)數(shù)據(jù)較為單一，未根據(jù)施用場(chǎng)景選擇相應(yīng)指示物種，以及未選用需要保護(hù)的食蝗鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如牧雞、牧鴨以及粉紅椋鳥(niǎo)等，所以評(píng)估結(jié)果可能存在不確定性。此外，農(nóng)藥噴霧不僅可通過(guò)經(jīng)食對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)造成危害，還會(huì)通過(guò)飲水及吸入途徑進(jìn)入鳥(niǎo)體內(nèi)，因而對(duì)于鳥(niǎo)類(lèi)不同暴露途徑的風(fēng)險(xiǎn)也需要引起重視[16]。

初級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果僅代表鳥(niǎo)類(lèi)在實(shí)驗(yàn)室中最極端條件下的風(fēng)險(xiǎn)，在此條件下評(píng)估結(jié)果不可接受并不意味著化學(xué)藥劑在實(shí)際施用過(guò)程中一定會(huì)對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)生長(zhǎng)和繁殖造成影響，下一步還可以基于半田間和田間監(jiān)測(cè)，獲得引起鳥(niǎo)類(lèi)死亡和繁殖危害的田間試驗(yàn)或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而開(kāi)展更高階的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在蝗蟲(chóng)化學(xué)防治的同時(shí)，也需要注重與其他防治技術(shù)的協(xié)同，降低高毒化學(xué)農(nóng)藥使用比例，研制開(kāi)發(fā)新型高效低風(fēng)險(xiǎn)化學(xué)藥劑，在不超過(guò)蝗蟲(chóng)防治生態(tài)經(jīng)濟(jì)閾值的前提下，不斷完善蝗蟲(chóng)防控技術(shù)體系，從而實(shí)現(xiàn)蝗災(zāi)可持續(xù)防控的目標(biāo)[5,17]。