毒死蜱、二嗪磷等6種農(nóng)藥對鳥類的環(huán)境風(fēng)險評估

程燕，閆新利，周軍英，譚麗超，楊小鋒，卜元卿，單正軍

生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所，南京 210042

鳥類是自然生態(tài)系統(tǒng)中重要的生物類群和十分寶貴的自然資源，在消滅農(nóng)林害蟲、害獸以及維護(hù)生態(tài)平衡方面發(fā)揮著極其重要的作用。我國是鳥類資源最豐富的國家，在我國廣袤的國土上生活著21目1 244種不同的鳥類，約占全球已知鳥類總數(shù)的13.79%[1]。農(nóng)藥在控制作物病蟲草害方面發(fā)揮著積極的作用，是一種重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，但農(nóng)藥在農(nóng)田使用后只有少數(shù)(30%左右)會被作物吸收利用，部分通過漂移、沉降和徑流等途徑進(jìn)入地表水，大部分殘留在土壤中，或通過淋溶進(jìn)入地下水。而棲息生活在大自然中的鳥類可通過飲水、呼吸和飲食等途徑暴露于農(nóng)藥中，從而產(chǎn)生風(fēng)險。評估農(nóng)藥使用對鳥類的風(fēng)險對于農(nóng)藥的安全使用具有重要的指導(dǎo)作用，從源頭控制農(nóng)藥使用可降低對鳥類的風(fēng)險、保護(hù)鳥類資源。目前，農(nóng)藥管理較為先進(jìn)的國家和組織均已制訂了相應(yīng)的評估導(dǎo)則，評估農(nóng)藥在農(nóng)田使用后對鳥類的風(fēng)險，美國環(huán)境保護(hù)局(US EPA)早在1999年就公布了《聯(lián)邦殺蟲劑殺菌劑和殺鼠劑法案(FIFRA)風(fēng)險評估方法生態(tài)委員會陸生草案報告》(ECOFRAMTerrestrialDraftReport)[2]；歐洲食品安全管理局(EFSA)于2009年公布了《鳥類與哺乳動物風(fēng)險評估指南》(RiskAssessmentforBirdsandMammals)[3]；中國也于2016年發(fā)布了《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第3部分：鳥類》(NY/T 2882.3—2016)[4]。但與US EPA和EFSA相比，我國的鳥類環(huán)境風(fēng)險評估指南只規(guī)定了飲食暴露途徑下的暴露評估方法，未考慮其他可能的暴露途徑，因此有可能低估了農(nóng)藥使用對鳥類的風(fēng)險。

本文根據(jù)我國已發(fā)布的《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第3部分：鳥類》(NY/T 2882.3—2016)，應(yīng)用其中規(guī)定的飲食途徑暴露評估公式及US EPA常用的飲水、吸入途徑暴露評估公式，以及常用的效應(yīng)評估和風(fēng)險表征方法，對毒死蜱、二嗪磷、樂果、吡蟲啉、抗蚜威和滅多威6種對鳥類毒性較高的農(nóng)藥進(jìn)行鳥類環(huán)境風(fēng)險評估，一方面對我國現(xiàn)有評估指南的完善具有重要的借鑒意義，另一方面，評估結(jié)果可為這6種農(nóng)藥的安全使用和環(huán)境安全管理提供科學(xué)參考。

1 研究方法(Research methods)

1.1 經(jīng)食途徑暴露的風(fēng)險評估方法

經(jīng)食途徑暴露的風(fēng)險評估按照《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第3部分：鳥類》(NY/T 2882.3—2016)進(jìn)行，以下簡稱“指南”?！爸改稀币?guī)定了噴霧、種子處理、撒施顆粒劑及投放毒餌4種施用方式下的暴露評估公式，可根據(jù)施用方式選擇相應(yīng)的場景進(jìn)行暴露評估。效應(yīng)評估主要關(guān)注農(nóng)藥對鳥類的急性經(jīng)口、短期飼喂和繁殖毒性效應(yīng)，通過試驗獲得急性經(jīng)口半數(shù)致死劑量(LD50)、短期飼喂半數(shù)致死濃度(LC50)及繁殖無可觀察效應(yīng)濃度(NOEC)值。最后采用商值法進(jìn)行風(fēng)險表征，風(fēng)險商值(RQ)≤1，風(fēng)險可接受；RQ>1，風(fēng)險不可接受[4]。

1.2 飲水途徑暴露的風(fēng)險評估方法

1.2.1 飲水途徑暴露評估模型介紹

篩查水平飲水模型(screening imbibition program, SIP)用于計算飲水暴露途徑下鳥類的農(nóng)藥暴露量[5]。暴露量的計算以如下假設(shè)為基礎(chǔ)：1) 將25 ℃時農(nóng)藥在水中的最大溶解度作為農(nóng)藥在飲用水中的濃度；2) 鳥類完全從含待評估農(nóng)藥的水中獲取飲用水；3) 鳥類每日飲水量根據(jù)Nagy和Peterson[5]文獻(xiàn)中的公式計算；4) 鳥的體質(zhì)量假設(shè)為20 g。

暴露量計算公式如下[6]：

暴露量=(鳥類每日飲水量×溶解度)/體質(zhì)量

(1)

式中：鳥類每日飲水量=(1.180×體質(zhì)量0.874)/1000=0.0162 L；溶解度單位為mg L-1；體質(zhì)量為20 g。

1.2.2 飲水途徑暴露的效應(yīng)評估終點(diǎn)校正

飲水途徑暴露的效應(yīng)評估終點(diǎn)分急性效應(yīng)評估終點(diǎn)和慢性效應(yīng)評估終點(diǎn)。

(1)急性效應(yīng)評估終點(diǎn)的校正

急性效應(yīng)評估終點(diǎn)的校正按式(2)進(jìn)行[6]。

AT=LD50×(AW/TW)x-1

(2)

式中：AT為校正急性毒性終點(diǎn)值(mg·kg-1)；LD50為試驗毒性終點(diǎn)值(mg·kg-1)； AW為評估鳥類的體質(zhì)量(g)；TW為試驗鳥的體質(zhì)量(g)；x為mineau尺度因子，不同農(nóng)藥品種的x值如表1所示，如果沒有該值，則默認(rèn)為1.15。

表1 不同農(nóng)藥品種的mineau尺度因子Table 1 Mineau scaling factors of different pesticides

(2)慢性效應(yīng)評估終點(diǎn)的校正

慢性效應(yīng)評估終點(diǎn)的校正按式(3)進(jìn)行[6]。

Dose Equiv. Toxicity=(NOAEC×0.0582×BW0.651)/BW

(3)

式中：Dose Equiv. Toxicity為校正慢性毒性終點(diǎn)值(mg·kg-1)；NOAEC為試驗毒性終點(diǎn)值(mg·kg-1)；BW為試驗鳥的體質(zhì)量(kg)。

1.2.3 飲水途徑暴露的風(fēng)險表征方法

飲水途徑同樣采用商值法進(jìn)行風(fēng)險表征。對于急性暴露，如果暴露量與校正急性毒性終點(diǎn)值(AT)的比值<0.1，則認(rèn)為無需關(guān)注飲水途徑的急性暴露，反之，如果暴露量與AT的比值≥0.1，則認(rèn)為需關(guān)注飲水途徑的急性暴露；對于慢性暴露，如果暴露量與校正慢性毒性終點(diǎn)值(Dose Equiv. Toxicity)的比值<1，則認(rèn)為無需關(guān)注飲水途徑的慢性暴露，反之，如果暴露量與Dose Equiv. Toxicity的比值≥1，則認(rèn)為需關(guān)注飲水途徑的慢性暴露[6]。

1.3 吸入途徑暴露的風(fēng)險評估方法

1.3.1 吸入途徑暴露評估模型介紹

吸入風(fēng)險篩查模型(screening tool for inhalation risk, STIR)用于計算吸入暴露途徑下鳥類的農(nóng)藥暴露量。模型計算以農(nóng)藥的具體信息為基礎(chǔ)，包括分子量、蒸氣壓等。模型主要關(guān)注2種吸入暴露途徑：施用后的液滴吸入和揮發(fā)相吸入。STIR的概念模型如圖1所示[7]。

圖1 吸入風(fēng)險篩查模型(STIR)的概念模型Fig. 1 Conceptual model of screening tool for inhalation risk (STIR)

在計算暴露量時，還需考慮農(nóng)藥的使用方式，如果農(nóng)藥以噴霧方式使用，則需計算噴霧液滴吸入和揮發(fā)相吸入2種途徑的暴露量；如果農(nóng)藥以非葉面方式(如顆粒劑、種子處理劑)使用，則只需計算揮發(fā)相吸入途徑的暴露量。

揮發(fā)相吸入途徑和噴霧液滴吸入途徑的暴露量計算公式分別見式(4)和式(5)[7]。

VIDavian=6.741×VP×MV

(4)

式中：VIDavian為揮發(fā)途徑吸入劑量(mg·kg-1)；6.741為轉(zhuǎn)換系數(shù)；VP為農(nóng)藥的蒸氣壓(mmHg)；MV為農(nóng)藥的分子量(g·mol-1)。

SIDavian=9.394×AR

(5)

式中：SIDavian為噴霧液滴吸入劑量(mg·kg-1bw)；9.394為轉(zhuǎn)換系數(shù)；AR為農(nóng)藥施用量(mg·cm-2)。

1.3.2 吸入途徑暴露的效應(yīng)評估終點(diǎn)校正

在農(nóng)藥登記申請時，由于目前沒有鳥類吸入毒性數(shù)據(jù)方面的要求，因此鳥類吸入毒性LD50由小鼠吸入LD50外推得到，公式如下[7]：

LD50est=(LD50ao×LD50ri)/(3.5×LD50ro)

(6)

式中：LD50est為估算鳥類經(jīng)口LD50(mg·kg-1bw)；LD50ao為鳥類經(jīng)口LD50(mg·kg-1bw)；LD50ri為小鼠吸入LD50(mg·kg-1bw)；3.5為外推系數(shù)；LD50ro為小鼠經(jīng)口LD50(mg·kg-1bw)。

獲得LD50est后，還需要根據(jù)式(2)對LD50est值進(jìn)行校正，獲得校正LD50值。

1.3.3 吸入途徑暴露的風(fēng)險表征方法

采用商值法進(jìn)行風(fēng)險表征，分別將揮發(fā)相吸入途徑暴露量和/或噴霧液滴吸入途徑暴露量與校正毒性終點(diǎn)值相比，如果比值<0.1，則認(rèn)為無需關(guān)注吸入途徑的暴露，反之，如果比值≥0.1，則認(rèn)為需關(guān)注吸入途徑的暴露[7]。

1.4 6種農(nóng)藥對鳥類的風(fēng)險評估參數(shù)

根據(jù)各途徑暴露的評估公式，收集獲得6種農(nóng)藥對鳥類的風(fēng)險評估參數(shù)，如表2和表3所示[8-14]。

表2 6種農(nóng)藥對鳥類的暴露評估參數(shù)Table 2 Exposure assessment parameters of six pesticides

表3 6種農(nóng)藥對鳥類的效應(yīng)評估參數(shù)Table 3 Effect assessment parameters of six pesticides

2 6種農(nóng)藥對鳥類的環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果(Avian environmental risk assessment results of six pesticides)

6種農(nóng)藥對鳥類的環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果分別如表4～表6所示。

由表4可知，在所評估的6種農(nóng)藥中，吡蟲啉以最大用量噴霧使用，經(jīng)食途徑對鳥類的初級急性和長期風(fēng)險不可接受，短期風(fēng)險因缺乏短期飼喂毒性數(shù)據(jù)而未能評估；樂果、毒死蜱和二嗪磷以最大用量噴霧使用，經(jīng)食途徑對鳥類的初級急性、短期和長期風(fēng)險均不可接受；抗蚜威和滅多威以最大用量噴霧使用，經(jīng)食途徑對鳥類的初級急性風(fēng)險不可接受，對鳥類的初級短期和長期風(fēng)險可接受。

表4 6種農(nóng)藥對鳥類的環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果(經(jīng)食途徑)Table 4 Avian environmental risk assessment results of six pesticides (dietary route)

由表5可知，在所評估的6種農(nóng)藥中，只有毒死蜱通過飲水途徑對鳥類的急性風(fēng)險無需關(guān)注，其他農(nóng)藥品種通過飲水途徑對鳥類的急、慢性風(fēng)險均需關(guān)注。

表5 6種農(nóng)藥對鳥類的環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果(飲水途徑)Table 5 Avian environmental risk assessment results of six pesticides (drinking water route)

由表6可知，6種農(nóng)藥中，吡蟲啉、毒死蜱、二嗪磷和滅多威通過噴霧液滴吸入途徑對鳥類產(chǎn)生的風(fēng)險需要引起關(guān)注，樂果和抗蚜威通過噴霧液滴吸入途徑對鳥類產(chǎn)生的風(fēng)險無需關(guān)注；6種農(nóng)藥通過揮發(fā)相吸入途徑對鳥類產(chǎn)生的風(fēng)險均無需關(guān)注。

表6 6種農(nóng)藥對鳥類的環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果(吸入途徑)Table 6 Avian environmental risk assessment results of six pesticides (inhalation route)

3 討論(Discussion)

6種農(nóng)藥對鳥類的環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果表明，經(jīng)食途徑，樂果、毒死蜱和二嗪磷對鳥類的初級急性、短期和長期風(fēng)險均不可接受；吡蟲啉對鳥類的初級急性和長期風(fēng)險不可接受；抗蚜威和滅多威對鳥類的初級急性風(fēng)險不可接受，對鳥類的初級短期和長期風(fēng)險可接受。通過飲水途徑，只有毒死蜱對鳥類的急性風(fēng)險無需關(guān)注，其他農(nóng)藥品種對鳥類的急、慢性風(fēng)險均需關(guān)注。吡蟲啉、毒死蜱、二嗪磷和滅多威4種農(nóng)藥通過噴霧液滴吸入途徑對鳥類產(chǎn)生的風(fēng)險需要引起關(guān)注，樂果和抗蚜威通過噴霧液滴吸入途徑對鳥類產(chǎn)生的風(fēng)險無需關(guān)注；6種農(nóng)藥通過揮發(fā)相吸入途徑對鳥類產(chǎn)生的風(fēng)險均無需關(guān)注。因為評估的是6種農(nóng)藥以最大用量噴霧使用對鳥類的風(fēng)險，因此，評估結(jié)果具有一定的保守性。但對于風(fēng)險不可接受的情況，仍建議采取在不影響藥效的情況下降低使用量、減少噴霧漂移等措施來降低風(fēng)險。

可以看出，經(jīng)食途徑、飲水途徑和吸入途徑3種途徑的評估存在較大的不同，尤其在暴露評估方面，經(jīng)食途徑的暴露評估以農(nóng)藥施用量和農(nóng)藥在鳥類食物上的殘留量為主要計算參數(shù)，飲水途徑的暴露評估以農(nóng)藥在水中的最大溶解度為主要計算參數(shù)，而吸入途徑又包括揮發(fā)相吸入途徑和噴霧液滴吸入途徑2種，揮發(fā)相吸入途徑的暴露評估以農(nóng)藥的蒸氣壓為主要計算參數(shù)，噴霧液滴吸入途徑的暴露評估則取決于農(nóng)藥的施用量。毒死蜱通過飲水途徑對鳥類產(chǎn)生的急性風(fēng)險無需關(guān)注，主要原因在于毒死蜱的水中溶解度較小，只有1.3 mg·L-1；6種農(nóng)藥通過揮發(fā)相吸入途徑對鳥類產(chǎn)生的風(fēng)險無需關(guān)注，則因為6種農(nóng)藥的揮發(fā)性均不強(qiáng)。因此，可以得出結(jié)論：對于水中溶解度較大的農(nóng)藥品種，需要對其通過飲水途徑產(chǎn)生的風(fēng)險進(jìn)行評估；而對于揮發(fā)性較強(qiáng)的農(nóng)藥品種，則不能忽視其通過吸入途徑產(chǎn)生的風(fēng)險。需要指出的是，目前我國頒布的《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第3部分：鳥類》(NY/T 2882.3—2016)只規(guī)定了經(jīng)食途徑的暴露評估方法，未考慮飲水、呼吸等其他暴露途徑，可能會低估了某些農(nóng)藥品種對鳥類的風(fēng)險。今后一段時間需要對指南進(jìn)行完善，增加飲水、吸入等其他暴露途徑的評估，此外，還需考慮多種暴露途徑的綜合評估。