毒死蜱、二嗪磷等6种农药对鸟类的环境风险评估

程燕，闫新利，周军英，谭丽超，杨小锋，卜元卿，单正军

生态环境部南京环境科学研究所，南京 210042

鸟类是自然生态系统中重要的生物类群和十分宝贵的自然资源，在消灭农林害虫、害兽以及维护生态平衡方面发挥着极其重要的作用。我国是鸟类资源最丰富的国家，在我国广袤的国土上生活着21目1 244种不同的鸟类，约占全球已知鸟类总数的13.79%[1]。农药在控制作物病虫草害方面发挥着积极的作用，是一种重要的农业生产资料，但农药在农田使用后只有少数(30%左右)会被作物吸收利用，部分通过漂移、沉降和径流等途径进入地表水，大部分残留在土壤中，或通过淋溶进入地下水。而栖息生活在大自然中的鸟类可通过饮水、呼吸和饮食等途径暴露于农药中，从而产生风险。评估农药使用对鸟类的风险对于农药的安全使用具有重要的指导作用，从源头控制农药使用可降低对鸟类的风险、保护鸟类资源。目前，农药管理较为先进的国家和组织均已制订了相应的评估导则，评估农药在农田使用后对鸟类的风险，美国环境保护局(US EPA)早在1999年就公布了《联邦杀虫剂杀菌剂和杀鼠剂法案(FIFRA)风险评估方法生态委员会陆生草案报告》(ECOFRAMTerrestrialDraftReport)[2]；欧洲食品安全管理局(EFSA)于2009年公布了《鸟类与哺乳动物风险评估指南》(RiskAssessmentforBirdsandMammals)[3]；中国也于2016年发布了《农药登记 环境风险评估指南 第3部分：鸟类》(NY/T 2882.3—2016)[4]。但与US EPA和EFSA相比，我国的鸟类环境风险评估指南只规定了饮食暴露途径下的暴露评估方法，未考虑其他可能的暴露途径，因此有可能低估了农药使用对鸟类的风险。

本文根据我国已发布的《农药登记 环境风险评估指南 第3部分：鸟类》(NY/T 2882.3—2016)，应用其中规定的饮食途径暴露评估公式及US EPA常用的饮水、吸入途径暴露评估公式，以及常用的效应评估和风险表征方法，对毒死蜱、二嗪磷、乐果、吡虫啉、抗蚜威和灭多威6种对鸟类毒性较高的农药进行鸟类环境风险评估，一方面对我国现有评估指南的完善具有重要的借鉴意义，另一方面，评估结果可为这6种农药的安全使用和环境安全管理提供科学参考。

1 研究方法(Research methods)

1.1 经食途径暴露的风险评估方法

经食途径暴露的风险评估按照《农药登记 环境风险评估指南 第3部分：鸟类》(NY/T 2882.3—2016)进行，以下简称“指南”。“指南”规定了喷雾、种子处理、撒施颗粒剂及投放毒饵4种施用方式下的暴露评估公式，可根据施用方式选择相应的场景进行暴露评估。效应评估主要关注农药对鸟类的急性经口、短期饲喂和繁殖毒性效应，通过试验获得急性经口半数致死剂量(LD50)、短期饲喂半数致死浓度(LC50)及繁殖无可观察效应浓度(NOEC)值。最后采用商值法进行风险表征，风险商值(RQ)≤1，风险可接受；RQ>1，风险不可接受[4]。

1.2 饮水途径暴露的风险评估方法

1.2.1 饮水途径暴露评估模型介绍

筛查水平饮水模型(screening imbibition program, SIP)用于计算饮水暴露途径下鸟类的农药暴露量[5]。暴露量的计算以如下假设为基础：1) 将25 ℃时农药在水中的最大溶解度作为农药在饮用水中的浓度；2) 鸟类完全从含待评估农药的水中获取饮用水；3) 鸟类每日饮水量根据Nagy和Peterson[5]文献中的公式计算；4) 鸟的体质量假设为20 g。

暴露量计算公式如下[6]：

暴露量=(鸟类每日饮水量×溶解度)/体质量

(1)

式中：鸟类每日饮水量=(1.180×体质量0.874)/1000=0.0162 L；溶解度单位为mg L-1；体质量为20 g。

1.2.2 饮水途径暴露的效应评估终点校正

饮水途径暴露的效应评估终点分急性效应评估终点和慢性效应评估终点。

(1)急性效应评估终点的校正

急性效应评估终点的校正按式(2)进行[6]。

AT=LD50×(AW/TW)x-1

(2)

式中：AT为校正急性毒性终点值(mg·kg-1)；LD50为试验毒性终点值(mg·kg-1)； AW为评估鸟类的体质量(g)；TW为试验鸟的体质量(g)；x为mineau尺度因子，不同农药品种的x值如表1所示，如果没有该值，则默认为1.15。

表1 不同农药品种的mineau尺度因子Table 1 Mineau scaling factors of different pesticides

(2)慢性效应评估终点的校正

慢性效应评估终点的校正按式(3)进行[6]。

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

(3)

式中：Dose Equiv. Toxicity为校正慢性毒性终点值(mg·kg-1)；NOAEC为试验毒性终点值(mg·kg-1)；BW为试验鸟的体质量(kg)。

1.2.3 饮水途径暴露的风险表征方法

饮水途径同样采用商值法进行风险表征。对于急性暴露，如果暴露量与校正急性毒性终点值(AT)的比值<0.1，则认为无需关注饮水途径的急性暴露，反之，如果暴露量与AT的比值≥0.1，则认为需关注饮水途径的急性暴露；对于慢性暴露，如果暴露量与校正慢性毒性终点值(Dose Equiv. Toxicity)的比值<1，则认为无需关注饮水途径的慢性暴露，反之，如果暴露量与Dose Equiv. Toxicity的比值≥1，则认为需关注饮水途径的慢性暴露[6]。

1.3 吸入途径暴露的风险评估方法

1.3.1 吸入途径暴露评估模型介绍

吸入风险筛查模型(screening tool for inhalation risk, STIR)用于计算吸入暴露途径下鸟类的农药暴露量。模型计算以农药的具体信息为基础，包括分子量、蒸气压等。模型主要关注2种吸入暴露途径：施用后的液滴吸入和挥发相吸入。STIR的概念模型如图1所示[7]。

图1 吸入风险筛查模型(STIR)的概念模型Fig. 1 Conceptual model of screening tool for inhalation risk (STIR)

在计算暴露量时，还需考虑农药的使用方式，如果农药以喷雾方式使用，则需计算喷雾液滴吸入和挥发相吸入2种途径的暴露量；如果农药以非叶面方式(如颗粒剂、种子处理剂)使用，则只需计算挥发相吸入途径的暴露量。

挥发相吸入途径和喷雾液滴吸入途径的暴露量计算公式分别见式(4)和式(5)[7]。

VIDavian=6.741×VP×MV

(4)

式中：VIDavian为挥发途径吸入剂量(mg·kg-1)；6.741为转换系数；VP为农药的蒸气压(mmHg)；MV为农药的分子量(g·mol-1)。

SIDavian=9.394×AR

(5)

式中：SIDavian为喷雾液滴吸入剂量(mg·kg-1bw)；9.394为转换系数；AR为农药施用量(mg·cm-2)。

1.3.2 吸入途径暴露的效应评估终点校正

在农药登记申请时，由于目前没有鸟类吸入毒性数据方面的要求，因此鸟类吸入毒性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为估算鸟类经口LD50(mg·kg-1bw)；LD50ao为鸟类经口LD50(mg·kg-1bw)；LD50ri为小鼠吸入LD50(mg·kg-1bw)；3.5为外推系数；LD50ro为小鼠经口LD50(mg·kg-1bw)。

获得LD50est后，还需要根据式(2)对LD50est值进行校正，获得校正LD50值。

1.3.3 吸入途径暴露的风险表征方法

采用商值法进行风险表征，分别将挥发相吸入途径暴露量和/或喷雾液滴吸入途径暴露量与校正毒性终点值相比，如果比值<0.1，则认为无需关注吸入途径的暴露，反之，如果比值≥0.1，则认为需关注吸入途径的暴露[7]。

1.4 6种农药对鸟类的风险评估参数

根据各途径暴露的评估公式，收集获得6种农药对鸟类的风险评估参数，如表2和表3所示[8-14]。

表2 6种农药对鸟类的暴露评估参数Table 2 Exposure assessment parameters of six pesticides

表3 6种农药对鸟类的效应评估参数Table 3 Effect assessment parameters of six pesticides

2 6种农药对鸟类的环境风险评估结果(Avian environmental risk assessment results of six pesticides)

6种农药对鸟类的环境风险评估结果分别如表4～表6所示。

由表4可知，在所评估的6种农药中，吡虫啉以最大用量喷雾使用，经食途径对鸟类的初级急性和长期风险不可接受，短期风险因缺乏短期饲喂毒性数据而未能评估；乐果、毒死蜱和二嗪磷以最大用量喷雾使用，经食途径对鸟类的初级急性、短期和长期风险均不可接受；抗蚜威和灭多威以最大用量喷雾使用，经食途径对鸟类的初级急性风险不可接受，对鸟类的初级短期和长期风险可接受。

表4 6种农药对鸟类的环境风险评估结果(经食途径)Table 4 Avian environmental risk assessment results of six pesticides (dietary route)

由表5可知，在所评估的6种农药中，只有毒死蜱通过饮水途径对鸟类的急性风险无需关注，其他农药品种通过饮水途径对鸟类的急、慢性风险均需关注。

表5 6种农药对鸟类的环境风险评估结果(饮水途径)Table 5 Avian environmental risk assessment results of six pesticides (drinking water route)

由表6可知，6种农药中，吡虫啉、毒死蜱、二嗪磷和灭多威通过喷雾液滴吸入途径对鸟类产生的风险需要引起关注，乐果和抗蚜威通过喷雾液滴吸入途径对鸟类产生的风险无需关注；6种农药通过挥发相吸入途径对鸟类产生的风险均无需关注。

表6 6种农药对鸟类的环境风险评估结果(吸入途径)Table 6 Avian environmental risk assessment results of six pesticides (inhalation route)

3 讨论(Discussion)

6种农药对鸟类的环境风险评估结果表明，经食途径，乐果、毒死蜱和二嗪磷对鸟类的初级急性、短期和长期风险均不可接受；吡虫啉对鸟类的初级急性和长期风险不可接受；抗蚜威和灭多威对鸟类的初级急性风险不可接受，对鸟类的初级短期和长期风险可接受。通过饮水途径，只有毒死蜱对鸟类的急性风险无需关注，其他农药品种对鸟类的急、慢性风险均需关注。吡虫啉、毒死蜱、二嗪磷和灭多威4种农药通过喷雾液滴吸入途径对鸟类产生的风险需要引起关注，乐果和抗蚜威通过喷雾液滴吸入途径对鸟类产生的风险无需关注；6种农药通过挥发相吸入途径对鸟类产生的风险均无需关注。因为评估的是6种农药以最大用量喷雾使用对鸟类的风险，因此，评估结果具有一定的保守性。但对于风险不可接受的情况，仍建议采取在不影响药效的情况下降低使用量、减少喷雾漂移等措施来降低风险。

可以看出，经食途径、饮水途径和吸入途径3种途径的评估存在较大的不同，尤其在暴露评估方面，经食途径的暴露评估以农药施用量和农药在鸟类食物上的残留量为主要计算参数，饮水途径的暴露评估以农药在水中的最大溶解度为主要计算参数，而吸入途径又包括挥发相吸入途径和喷雾液滴吸入途径2种，挥发相吸入途径的暴露评估以农药的蒸气压为主要计算参数，喷雾液滴吸入途径的暴露评估则取决于农药的施用量。毒死蜱通过饮水途径对鸟类产生的急性风险无需关注，主要原因在于毒死蜱的水中溶解度较小，只有1.3 mg·L-1；6种农药通过挥发相吸入途径对鸟类产生的风险无需关注，则因为6种农药的挥发性均不强。因此，可以得出结论：对于水中溶解度较大的农药品种，需要对其通过饮水途径产生的风险进行评估；而对于挥发性较强的农药品种，则不能忽视其通过吸入途径产生的风险。需要指出的是，目前我国颁布的《农药登记 环境风险评估指南 第3部分：鸟类》(NY/T 2882.3—2016)只规定了经食途径的暴露评估方法，未考虑饮水、呼吸等其他暴露途径，可能会低估了某些农药品种对鸟类的风险。今后一段时间需要对指南进行完善，增加饮水、吸入等其他暴露途径的评估，此外，还需考虑多种暴露途径的综合评估。