葡萄常用5種殺蟲劑對典型陸生生物影響的初級風險評估

呂露，吳聲敢，徐明飛，趙學平，王強

浙江省農業科學院農產品質量安全與營養研究所，農產品質量安全危害因子與風險防控國家重點實驗室(籌)，浙江省農藥殘留檢測與控制研究重點實驗室，杭州 310021

葡萄是我國五大水果之一，據農業農村部公開數據顯示，2018年我國葡萄栽培總面積達72.510萬hm2，產量達1 366.68萬t[1]。葡萄種植過程中易感染多種害蟲害螨，包括綠盲蝽(Apolyguslucorum(Meyer-Dür))、透翅蛾(ParanthreneregaltsButler)、二星葉蟬(ErythroneuraapicalisNawa)、斜紋葉蛾(AmpelophagarubiginosaBremer et Grey)、薊馬(TripstabaciLind)、短須螨(BrevipalpuslewisiMcGregor)、癭螨(EriophyesuitisPegenstecher)、粉蚧蟲(Pseudococcusmaritimus)、蚜蟲(Daktulosphairavitifoliae(Fitch))等[2-6]。而截止2020年12月，葡萄上登記殺蟲劑僅有氟啶蟲胺腈(sulfoxaflor)、苦參堿(matrine)、苦皮藤素(Celastrusangulatus)和噻蟲嗪(thiamethoxam)等4種有效成分的4個產品，分別用于防治盲蝽蟓、蚜蟲、綠盲蝽和介殼蟲[7]。目前我國批準在葡萄上登記的殺蟲劑種類遠遠不能滿足葡萄上害蟲害螨防治的需求。“無藥可用”的情況下，果農可能會憑經驗使用未登記殺蟲劑。在全國各地葡萄樣品中，曾多次檢出未登記殺蟲劑的殘留。廬江市場葡萄中吡蟲啉(imidacloprid)和啶蟲脒(acetamiprid)的樣品檢出率在60%[8]；西安葡萄中多次檢出吡蟲啉、氟蟲腈(fipronil)、啶蟲脒和阿維菌素(abamectin)等未登記農藥[9]；都江堰市葡萄上多次檢出氯氟氰菊酯(cyhalothrin)、氯氰菊酯(cypermethrin)、吡蟲啉和溴氰菊酯(deltamethrin)等殺蟲劑[10]；慈溪市設施葡萄上檢出未登記殺蟲劑包括敵敵畏(dichlorvos)、乙酰甲胺磷(acephate)、氯氟氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯(fenvalerate)[11]；北京超市葡萄中有未登記殺蟲劑毒死蜱(chlorpyrifos)的檢出[12]；進口鮮食葡萄中檢出毒死蜱、滅多威(methomyl)和百治磷(dicrotophos)等[13]。

農藥在葡萄上的施用，目前的研究多關注于其農藥殘留給消費者帶來的膳食風險[10,14-15]，而其對葡萄園及周圍生態環境的危害影響則關注不足。已有研究發現，農藥不合理施用可能會給環境及環境生物包括鳥類、蜜蜂、魚類、非靶標節肢動物和土壤生物等帶來嚴重危害[16-18]。因此，科學合理評估農藥施用對葡萄園的環境風險并提出相應的風險建議，將有力地保障葡萄的安全生產及生態環境。葡萄為旱地種植，農藥施用時鳥類、蜜蜂、非靶標節肢動物和土壤生物等陸生生物存在暴露的可能。本研究選取葡萄上未登記但有殘留檢出的5種殺蟲劑吡蟲啉、敵敵畏、啶蟲脒、毒死蜱和氯氟氰菊酯，分析其對上述陸生生物在葡萄園中的暴露情況，結合其毒性效應，評估殺蟲劑在葡萄園施用對典型陸生生物可能造成的風險。本研究將為所選5種未登記的殺蟲劑是否可在葡萄園施用提供風險建議，并為后續的農藥登記提供參考。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 農藥的施用信息

采用數據檢索法，檢索所選殺蟲劑在中國農藥信息網[7]中的登記產品數據信息，選擇產品標簽中最大的推薦施用劑量作為待評估殺蟲劑的施用量。由制劑施藥量向有效成分施藥量換算時，根據風險最大的原則，葡萄上噴施用水量以2 250 kg·hm-2計。用于風險評估的殺蟲劑田間施用信息如表1所示。

表1 所選殺蟲劑的田間施用信息Table 1 Field application information of the selected insecticides

1.2 農藥對陸生生物毒性數據的查詢

本研究依據《農藥登記 環境風險評估指南》(NY/T 2882)標準進行殺蟲劑對環境生物的風險評估，根據該系列標準中生態毒性數據的選擇原則，采納歐盟食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)的農藥風險評估同行評議報告、美國環境保護局(United States Environmental Protection Agency,US EPA)農藥數據和農藥特性數據庫(pesticide properties database,PPDB)等平臺的數據資料。用于風險評估的殺蟲劑生態毒性數據如表2所示。

表2 所選殺蟲劑對陸生生物的毒性效應數據Table 2 Toxicity data of the selected insecticides to terrestrial organisms

續表2殺蟲劑Insecticides對象Category物種Species毒性終點End point毒性值Toxicity啶蟲脒Acetamiprid鳥類Birds蜜蜂Honeybees非靶標節肢動物Non-target arthropods土壤生物Soil organisms綠頭鴨Anas platyrhynchos山齒鶉Colinus virginianus胸斑草雀Poephila guttata山齒鶉Colinus virginianus綠頭鴨Anas platyrhynchos胸斑草雀Poephila guttata綠頭鴨Anas platyrhynchos意大利蜜蜂Apis mellifera蚜繭蜂Aphidius rhopalosiphi梨盲走螨Typhlodromus pyri赤子愛勝蚓Eisenia foetida土壤微生物(氮轉化)Soil microorganisms (Nitrogen mineralisation)急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)98[23]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)128[23]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)5.7[23]短期毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Short-term LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)>741[23]短期毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Short-term LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)>785[23]短期毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Short-term LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)14[23]繁殖毒性NOAEL/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Long-term NOAEL/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)9.5[23]急性經口毒性LD50/(μg a.i.·蜂-1)Acute oral toxicity LD50/(μg a.i.·bee-1)8.85[23]急性接觸毒性LD50/(μg a.i.·蜂-1)Acute contact toxicity LD50/(μg a.i.·bee-1)9.26[23]急性毒性LR50/(g a.i.·hm-2)Acute LR50/(g a.i.·hm-2)2.0[23]急性毒性LR50/(g a.i.·hm-2)Acute LR50/(g a.i.·hm-2)29.7[23]14 d急性LC50/(mg·kg-1)Acute 14 d LC50/(mg·kg-1)9[23]28 d NOEC200 g a.i.·hm-2劑量下,效應<25%[23]Effect < 25% at 200 g a.i.·hm-2[23]

續表2殺蟲劑Insecticides對象Category物種Species毒性終點End point毒性值Toxicity毒死蜱Chlorpyrifos鳥類Birds蜜蜂Honeybees非靶標節肢動物Non-target arthropods土壤生物Soil organisms家麻雀Passer domesticus日本鵪鶉Coturnix coturnix綠頭鴨Anas platyrhynchos山齒鶉Colinus virginianus環頸雉Phasianus colchicus山齒鶉Colinus virginianus綠頭鴨Anas platyrhynchos山齒鶉Colinus virginianus意大利蜜蜂Apis mellifera梨盲走螨Typhlodromus pyri蚜繭蜂Aphidius rhopalosiphi七星瓢蟲Coccinella septempunctata赤子愛勝蚓Eisenia foetida土壤微生物(氮轉化)Soil microorganisms (Nitrogen mineralisation)急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)122[24]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)13.3[24]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計) Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)476[24]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)39.24[24]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)8.41[24]短期毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Short-term LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)75[24]繁殖毒性NOEL/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Long-term reproductive NOEL/(mg a.i.·kg-1)(Based on body mass)2.885[24]繁殖毒性NOEL/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Long-term reproductive NOEL/(mg a.i.·kg-1)(Based on body mass)11.193[24]急性經口毒性LD50/(μg a.i.·蜂-1)Acute oral toxicity LD50/(μg a.i.·bee-1)0.35[24]急性接觸毒性LD50/(μg a.i.·蜂-1)Acute contact toxicity LD50/(μg a.i.·bee-1)0.068[24]急性毒性LR50/(g a.i.·hm-2)Acute LR50/(g a.i.·hm-2)397.2[24]急性毒性LR50/(g a.i.·hm-2)Acute LR50/(g a.i.·hm-2)<0.2[24]急性毒性LR50/(g a.i.·hm-2)Acute LR50/(g a.i.·hm-2)6.68[24]28 d NOEC/(mg·kg-1)492[24]28 d NOEC6.4 mg a.i.·kg -1劑量下無效應[24]No effect at 6.4 mg a.i.·kg -1[24]氯氟氰菊酯Cyhalothrin鳥類Birds綠頭鴨Anas platyrhynchos急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以體質量計)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)5 000[25]蜜蜂Honeybees意大利蜜蜂Apis mellifera急性經口毒性LD50/(μg a.i.·蜂-1)Acute oral toxicity LD50/(μg a.i.·bee-1)0.027[25]土壤生物Soil organisms赤子愛勝蚓Eisenia foetida14 d急性LC50/(mg·kg-1)Acute 14 d LC50/(mg·kg-1)>1 000[25]

1.3 農藥對典型環境生物的初級風險評估

依據《農藥登記 環境風險評估指南》(NY/T 2882)系列標準的評估方法，評估所選5種殺蟲劑在葡萄上噴霧施用，對鳥類[26]、蜜蜂[27]、非靶標節肢動物[28]和土壤生物[29]的風險。

殺蟲劑對鳥類的風險評估采用噴施場景，指示物種選擇小型雜食鳥類，以評估對鳥類個體造成的急性、短期和長期風險。初級暴露分析根據施藥劑量(application rate,AR)等信息計算出預測暴露劑量(predicted exposure dose,PED)；初級效應分析由急性經口、短期飼喂和繁殖毒性試驗數據計算得到預測無作用劑量(predicted no-effect dose,PNED)。最后，由風險商值(risk quotient,RQ)來表征農藥對鳥類的風險。若RQ≤1，則風險可接受；若RQ>1，則風險不可接受。

殺蟲劑對蜜蜂的風險評估同樣采用噴施場景，初級暴露分析以農藥單次最高AR作為暴露量，初級效應分析采納蜜蜂急性經口或接觸毒性中最敏感的半致死劑量(LD50)。農藥對蜜蜂的風險以風險商值(risk quotient in spray scenario,RQsp)來表征。當RQsp≤1，風險可接受；當RQsp>1，風險不可接受。

殺蟲劑對非靶標節肢動物的風險評估，分別在農田內暴露場景和農田外暴露場景下評估對寄生性非靶標節肢動物和捕食性非靶標節肢動物的風險。初級暴露分析根據AR等信息計算出預測暴露量(predicted exposure rate,PER)；初級效應分析直接選擇寄生性非靶標節肢動物和捕食性非靶標節肢動物的毒性試驗數據。農藥對非靶標節肢動物的風險以危害商值(hazard quotient,HQ)來表征。當HQ≤5，表明風險可接受；當HQ>5，則表明風險不可接受。

殺蟲劑對土壤生物的風險評估，采用旱地作物場景，分別評估對蚯蚓和土壤微生物的風險。初級暴露分析采用中國農業農村部農藥檢定所開發的簡單模型PECsoil_SFO_China (xls) 來預測土壤中農藥暴露劑量。初級急性暴露分析以預測環境濃度峰值(max value of predicted environmental concentration,PECmax)作為預測土壤環境濃度；初級效應評估采用蚯蚓急性毒性試驗和土壤微生物毒性試驗數據計算預測無效應濃度(predicted no-effect concentration,PNEC)。農藥對土壤生物的風險以RQ來表征。當RQ≤1，風險可接受；當RQ>1，則風險不可接受。

2 結果與分析(Results and analysis)

2.1 殺蟲劑對鳥類的初級風險

根據《農藥登記 環境風險評估指南 第3部分:鳥類》(NY/T 2882.3—2016)[26]中初級效應分析毒性終點的確定方法，分別以敵敵畏對山齒鶉和野鴨的急性經口毒性數據的幾何平均值和敵敵畏對日本鵪鶉和野鴨的短期飼喂毒性數據的幾何平均值，作為敵敵畏對鳥類急性經口和短期飼喂毒性終點值，分別為13.7 mg a.i.·kg-1(以體質量計)和378 mg·kg-1(以飼料質量計)。敵敵畏的短期飼喂毒性終點值及繁殖毒性數據需要換算至LD50和NOED，由于無法獲知試驗鳥類的體質量和取食量數據，按保守值0.1倍換算分別為37.8 mg a.i.·kg-1(以體質量計)和0.5 mg a.i.·kg-1(以體質量計)。以啶蟲脒對綠頭鴨、山齒鶉和胸斑草雀的急性經口毒性數據的幾何平均值作為啶蟲脒對鳥類急性經口毒性終點值，為41.5 mg a.i.·kg-1(以體質量計)。由于啶蟲脒對山齒鶉、綠頭鴨和胸斑草雀的短期飼喂毒性數據的幾何平均值201 mg a.i.·kg-1(以體質量計)大于10倍的啶蟲脒對胸斑草雀的毒性數據，故以最敏感物種胸斑草雀的短期飼喂毒性數據作為毒性終點值，為14.0 mg a.i.·kg-1(以體質量計)。以毒死蜱對家麻雀、日本鵪鶉、綠頭鴨、山齒鶉和環頸雉的急性經口毒性數據的幾何平均值作為毒死蜱對鳥類急性經口毒性終點值，為48.0 mg a.i.·kg-1(以體質量計)。以最敏感物種綠頭鴨的繁殖毒性數據2.885 mg a.i.·kg-1(以體質量計)作為毒死蜱對鳥類繁殖毒性終點值。由于環境風險評估認可采納的數據庫中未查詢到氯氟氰菊酯對鳥類的短期飼喂及繁殖毒性數據，暫不對其風險進行評估。

5種殺蟲劑對鳥類的初級風險評估結果如表3所示。吡蟲啉和啶蟲脒對鳥類的急性、短期RQ為1.17～2.43，>1，其風險不可接受；長期RQ為0.731～0.980，均<1，其風險可接受。敵敵畏和毒死蜱對鳥類的急性、短期和長期RQ為3.77～250，均>1，風險均不可接受。氯氟氰菊酯對鳥類的急性RQ為0.00327，<1，故其對鳥類的急性風險可接受。

表3 葡萄用殺蟲劑對鳥類的初級風險評估結果Table 3 Primary risk assessment results of the insecticides used on grape to birds

2.2 殺蟲劑對蜜蜂的初級風險

5種殺蟲劑對蜜蜂的初級風險評估結果如表4所示。啶蟲脒對蜜蜂的RQsp值為0.339，<1，風險可接受。吡蟲啉、敵敵畏、毒死蜱和氯氟氰菊酯對蜜蜂的RQsp值范圍為38.9～1 703，均>1，風險均不可接受。

2.3 殺蟲劑對非靶標節肢動物的初級風險

數據庫中查詢到毒死蜱對捕食性節肢動物梨盲走螨和七星瓢蟲的急性毒性數據分別為397.2 g a.i.·hm-2和6.68 g a.i.·hm-2，根據《農藥登記 環境風險評估指南 第7部分:非靶標節肢動物》(NY/T 2882.7—2016)[28]中初級效應分析毒性終點的確定方法，以最敏感毒性數據6.68 g a.i.·hm-2作為毒性終點值。風險評估認可的數據庫中未查詢到敵敵畏和氯氟氰菊酯對非靶標節肢動物的毒性數據，故暫不對其風險進行評估。

3種殺蟲劑對非靶標節肢動物的初級風險評估結果如表5所示。僅農田外場景下，啶蟲脒對捕食性非靶標節肢動物的HQ為0.590，<5，風險可接受；農田內外場景下，啶蟲脒對寄生性非靶標節肢動物，以及農田內場景下啶蟲脒對捕食性非靶標節肢動物的HQ分別為121、8.76和8.16，均>5，表明風險不可接受。農田內外場景下，吡蟲啉和毒死蜱噴霧施用對寄生性和捕食性非靶標節肢動物的HQ范圍為5.97～14 318，風險均不可接受。

表5 葡萄用殺蟲劑對非靶標節肢動物的初級風險評估結果Table 5 Primary risk assessment results of the insecticides used on grape to non-target arthropods

2.4 殺蟲劑對土壤生物的初級風險

初級暴露分析采用的PECsoil_SFO_China (xls)模型中，土壤容重、土壤深度均采用默認值，作物選擇與葡萄植株高度相似的煙草，并根據風險最大原則，生長周期選擇BBCH 0～09(此時，作物截留系數為0)，模型輸入參數如表6所示。數據庫中查詢到吡蟲啉和啶蟲脒對土壤微生物的無觀察效應濃度(no observed effect concentration,NOEC)分別為2.0 kg a.i.·hm-2和200 g a.i.·hm-2，假定農藥噴霧施用時與0.05 m深度的土壤均勻混合且土壤容重為1 500 kg·m-3，將NOEC換算至2.67 mg·kg-1和0.267 mg·kg-1。同樣由于未查詢到敵敵畏對蚯蚓的毒性數據和氯氟氰菊酯對土壤微生物的毒性數據，暫不對其風險進行評估。

表6 土壤生物風險評估PECsoil_SFO_China (xls)模型的輸入參數Table 6 Input parameters of PECsoil_SFO_China (xls) model for soil organisms risk assessment

5種殺蟲劑對土壤生物的初級風險評估結果如表7所示，吡蟲啉、啶蟲脒、毒死蜱和氯氟氰菊酯對蚯蚓的RQ值范圍為<0.00132～0.393，均<1，風險均可接受。吡蟲啉、敵敵畏、啶蟲脒和毒死蜱對土壤微生物的RQ值范圍為0.157～0.965，均<1，風險均可接受。因此，吡蟲啉、啶蟲脒和毒死蜱對土壤生物蚯蚓和土壤微生物的風險均可接受，氯氟氰菊酯對蚯蚓以及敵敵畏對土壤微生物的風險可接受。

表7 葡萄用殺蟲劑對土壤生物的初級風險評估結果Table 7 Primary risk assessment results of the insecticides used on grape to soil organisms

3 討論(Discussion)

綜合來看，所選5種殺蟲劑在葡萄園噴霧施用，對葡萄園中土壤生物的風險較小，除了敵敵畏對蚯蚓和氯氟氰菊酯對土壤微生物因缺乏數據而未評估外，5種殺蟲劑對土壤生物的風險均可接受；對鳥類的風險較大，僅氯氟氰菊酯的急性風險和吡蟲啉、啶蟲脒的長期風險可接受，敵敵畏、毒死蜱的急性、短期和長期風險以及吡蟲啉、啶蟲脒的急性和短期風險均不可接受；值得注意的是，針對于蜜蜂，僅啶蟲脒噴霧施用對蜜蜂的風險可接受，其余4種殺蟲劑對蜜蜂的毒性風險均不可接受；對非靶標節肢動物的風險同樣如此，僅農田外場景下啶蟲脒對捕食性非靶標節肢動物的風險可接受，其余風險均不可接受(圖1)。建議所試5種殺蟲劑在葡萄園噴霧施用時，注意對陸生生物蜜蜂、非靶標節肢動物和鳥類的保護。

圖1 葡萄用殺蟲劑對典型陸生生物的初級風險評估結果Fig. 1 Primary risk assessment results of the insecticides used on grape to typical terrestrial organisms

同為新煙堿類殺蟲劑，啶蟲脒對陸生生物尤其是對蜜蜂和非靶標節肢動物的環境風險低于吡蟲啉，與前人研究結果一致。在譚麗超等[18]的研究中，目前已登記噴霧施用的吡蟲啉產品在不同作物上使用對蜜蜂的風險均不可接受，而啶蟲脒產品對蜜蜂的風險均可接受。王爍等[30]研究發現啶蟲脒對地熊蜂工蜂的毒性為低毒，吡蟲啉為高毒。王曉等[31]發現吡蟲啉對捕食性天敵日本通草蛉的毒性為高風險，啶蟲脒為中等風險。本研究中，吡蟲啉、啶蟲脒和毒死蜱對寄生性非靶標節肢動物的風險均比捕食性非靶標節肢動物大，該現象與文獻報道的農藥對寄生性天敵的毒性顯著高于捕食性天敵是一致的[32]。

目前，我國在葡萄上登記的殺蟲劑產品遠遠不能滿足實際農業生產的需求，各地農林相關科研單位及推廣單位開展了大量殺蟲劑防治葡萄害蟲害螨的藥效試驗，篩選出多種防治效果較好的農藥，如毒死蜱[33]、高效氯氟氰菊酯(lambda-cyhalothrin)[34]、吡蟲啉[35]、噻蟲嗪[36]、吡蚜酮(pymetrozine)[35]和阿維菌素[37]等。但除了防效外，農藥產品的推廣應用還需關注其環境風險，應綜合客觀地分析這些農藥給生產帶來的效益及對環境造成的危害，并據此進行合理的農藥登記管理。此外，本研究僅評估了單一殺蟲劑對葡萄園陸生生物的風險。而實際農業生產中，為提高防治效果、延緩抗藥性產生，農藥混配或混用較為普遍[38]，導致環境生物也存在多種農藥聯合作用的風險。因此，有必要建立多種農藥混合暴露的環境風險評估方法，并明確農藥復合污染對環境生物的綜合風險隱患。