毒死蜱、二嗪磷等6種農藥對鳥類的環境風險評估

程燕，閆新利，周軍英，譚麗超，楊小鋒，卜元卿，單正軍

生態環境部南京環境科學研究所，南京 210042

鳥類是自然生態系統中重要的生物類群和十分寶貴的自然資源，在消滅農林害蟲、害獸以及維護生態平衡方面發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的13.79%[1]。農藥在控制作物病蟲草害方面發揮著積極的作用，是一種重要的農業生產資料，但農藥在農田使用后只有少數(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入地表水，大部分殘留在土壤中，或通過淋溶進入地下水。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藥中，從而產生風險。評估農藥使用對鳥類的風險對于農藥的安全使用具有重要的指導作用，從源頭控制農藥使用可降低對鳥類的風險、保護鳥類資源。目前，農藥管理較為先進的國家和組織均已制訂了相應的評估導則，評估農藥在農田使用后對鳥類的風險，美國環境保護局(US EPA)早在1999年就公布了《聯邦殺蟲劑殺菌劑和殺鼠劑法案(FIFRA)風險評估方法生態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《鳥類與哺乳動物風險評估指南》(RiskAssessmentforBirdsandMammals)[3]；中國也于2016年發布了《農藥登記 環境風險評估指南 第3部分：鳥類》(NY/T 2882.3—2016)[4]。但與US EPA和EFSA相比，我國的鳥類環境風險評估指南只規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藥使用對鳥類的風險。

本文根據我國已發布的《農藥登記 環境風險評估指南 第3部分：鳥類》(NY/T 2882.3—2016)，應用其中規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，以及常用的效應評估和風險表征方法，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藥進行鳥類環境風險評估，一方面對我國現有評估指南的完善具有重要的借鑒意義，另一方面，評估結果可為這6種農藥的安全使用和環境安全管理提供科學參考。

1 研究方法(Research methods)

1.1 經食途徑暴露的風險評估方法

經食途徑暴露的風險評估按照《農藥登記 環境風險評估指南 第3部分：鳥類》(NY/T 2882.3—2016)進行，以下簡稱“指南”。“指南”規定了噴霧、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，可根據施用方式選擇相應的場景進行暴露評估。效應評估主要關注農藥對鳥類的急性經口、短期飼喂和繁殖毒性效應，通過試驗獲得急性經口半數致死劑量(LD50)、短期飼喂半數致死濃度(LC50)及繁殖無可觀察效應濃度(NOEC)值。最后采用商值法進行風險表征，風險商值(RQ)≤1，風險可接受；RQ>1，風險不可接受[4]。

1.2 飲水途徑暴露的風險評估方法

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藥暴露量[5]。暴露量的計算以如下假設為基礎：1) 將25 ℃時農藥在水中的最大溶解度作為農藥在飲用水中的濃度；2) 鳥類完全從含待評估農藥的水中獲取飲用水；3) 鳥類每日飲水量根據Nagy和Peterson[5]文獻中的公式計算；4) 鳥的體質量假設為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)/體質量

(1)

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

1.2.2 飲水途徑暴露的效應評估終點校正

飲水途徑暴露的效應評估終點分急性效應評估終點和慢性效應評估終點。

(1)急性效應評估終點的校正

急性效應評估終點的校正按式(2)進行[6]。

AT=LD50×(AW/TW)x-1

(2)

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

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

(2)慢性效應評估終點的校正

慢性效應評估終點的校正按式(3)進行[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值(mg·kg-1)；NOAEC為試驗毒性終點值(mg·kg-1)；BW為試驗鳥的體質量(kg)。

1.2.3 飲水途徑暴露的風險表征方法

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

1.3 吸入途徑暴露的風險評估方法

1.3.1 吸入途徑暴露評估模型介紹

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

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

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

揮發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為揮發途徑吸入劑量(mg·kg-1)；6.741為轉換系數；VP為農藥的蒸氣壓(mmHg)；MV為農藥的分子量(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為轉換系數；AR為農藥施用量(mg·cm-2)。

1.3.2 吸入途徑暴露的效應評估終點校正

在農藥登記申請時，由于目前沒有鳥類吸入毒性數據方面的要求，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為估算鳥類經口LD50(mg·kg-1bw)；LD50ao為鳥類經口LD50(mg·kg-1bw)；LD50ri為小鼠吸入LD50(mg·kg-1bw)；3.5為外推系數；LD50ro為小鼠經口LD50(mg·kg-1bw)。

獲得LD50est后，還需要根據式(2)對LD50est值進行校正，獲得校正LD50值。

1.3.3 吸入途徑暴露的風險表征方法

采用商值法進行風險表征，分別將揮發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值相比，如果比值<0.1，則認為無需關注吸入途徑的暴露，反之，如果比值≥0.1，則認為需關注吸入途徑的暴露[7]。

1.4 6種農藥對鳥類的風險評估參數

根據各途徑暴露的評估公式，收集獲得6種農藥對鳥類的風險評估參數，如表2和表3所示[8-14]。

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

表3 6種農藥對鳥類的效應評估參數Table 3 Effect assessment parameters of six pesticides

2 6種農藥對鳥類的環境風險評估結果(Avian environmental risk assessment results of six pesticides)

6種農藥對鳥類的環境風險評估結果分別如表4～表6所示。

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

表4 6種農藥對鳥類的環境風險評估結果(經食途徑)Table 4 Avian environmental risk assessment results of six pesticides (dietary route)

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

表5 6種農藥對鳥類的環境風險評估結果(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生的風險需要引起關注，樂果和抗蚜威通過噴霧液滴吸入途徑對鳥類產生的風險無需關注；6種農藥通過揮發相吸入途徑對鳥類產生的風險均無需關注。

表6 6種農藥對鳥類的環境風險評估結果(吸入途徑)Table 6 Avian environmental risk assessment results of six pesticides (inhalation route)

3 討論(Discussion)

6種農藥對鳥類的環境風險評估結果表明，經食途徑，樂果、毒死蜱和二嗪磷對鳥類的初級急性、短期和長期風險均不可接受；吡蟲啉對鳥類的初級急性和長期風險不可接受；抗蚜威和滅多威對鳥類的初級急性風險不可接受，對鳥類的初級短期和長期風險可接受。通過飲水途徑，只有毒死蜱對鳥類的急性風險無需關注，其他農藥品種對鳥類的急、慢性風險均需關注。吡蟲啉、毒死蜱、二嗪磷和滅多威4種農藥通過噴霧液滴吸入途徑對鳥類產生的風險需要引起關注，樂果和抗蚜威通過噴霧液滴吸入途徑對鳥類產生的風險無需關注；6種農藥通過揮發相吸入途徑對鳥類產生的風險均無需關注。因為評估的是6種農藥以最大用量噴霧使用對鳥類的風險，因此，評估結果具有一定的保守性。但對于風險不可接受的情況，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險。

可以看出，經食途徑、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，經食途徑的暴露評估以農藥施用量和農藥在鳥類食物上的殘留量為主要計算參數，飲水途徑的暴露評估以農藥在水中的最大溶解度為主要計算參數，而吸入途徑又包括揮發相吸入途徑和噴霧液滴吸入途徑2種，揮發相吸入途徑的暴露評估以農藥的蒸氣壓為主要計算參數，噴霧液滴吸入途徑的暴露評估則取決于農藥的施用量。毒死蜱通過飲水途徑對鳥類產生的急性風險無需關注，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種農藥通過揮發相吸入途徑對鳥類產生的風險無需關注，則因為6種農藥的揮發性均不強。因此，可以得出結論：對于水中溶解度較大的農藥品種，需要對其通過飲水途徑產生的風險進行評估；而對于揮發性較強的農藥品種，則不能忽視其通過吸入途徑產生的風險。需要指出的是，目前我國頒布的《農藥登記 環境風險評估指南 第3部分：鳥類》(NY/T 2882.3—2016)只規定了經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藥品種對鳥類的風險。今后一段時間需要對指南進行完善，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。