葡萄常用5种杀虫剂对典型陆生生物影响的初级风险评估

吕露，吴声敢，徐明飞，赵学平，王强

浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所，农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室(筹)，浙江省农药残留检测与控制研究重点实验室，杭州 310021

葡萄是我国五大水果之一，据农业农村部公开数据显示，2018年我国葡萄栽培总面积达72.510万hm2，产量达1 366.68万t[1]。葡萄种植过程中易感染多种害虫害螨，包括绿盲蝽(Apolyguslucorum(Meyer-Dür))、透翅蛾(ParanthreneregaltsButler)、二星叶蝉(ErythroneuraapicalisNawa)、斜纹叶蛾(AmpelophagarubiginosaBremer et Grey)、蓟马(TripstabaciLind)、短须螨(BrevipalpuslewisiMcGregor)、瘿螨(EriophyesuitisPegenstecher)、粉蚧虫(Pseudococcusmaritimus)、蚜虫(Daktulosphairavitifoliae(Fitch))等[2-6]。而截止2020年12月，葡萄上登记杀虫剂仅有氟啶虫胺腈(sulfoxaflor)、苦参碱(matrine)、苦皮藤素(Celastrusangulatus)和噻虫嗪(thiamethoxam)等4种有效成分的4个产品，分别用于防治盲蝽蟓、蚜虫、绿盲蝽和介壳虫[7]。目前我国批准在葡萄上登记的杀虫剂种类远远不能满足葡萄上害虫害螨防治的需求。“无药可用”的情况下，果农可能会凭经验使用未登记杀虫剂。在全国各地葡萄样品中，曾多次检出未登记杀虫剂的残留。庐江市场葡萄中吡虫啉(imidacloprid)和啶虫脒(acetamiprid)的样品检出率在60%[8]；西安葡萄中多次检出吡虫啉、氟虫腈(fipronil)、啶虫脒和阿维菌素(abamectin)等未登记农药[9]；都江堰市葡萄上多次检出氯氟氰菊酯(cyhalothrin)、氯氰菊酯(cypermethrin)、吡虫啉和溴氰菊酯(deltamethrin)等杀虫剂[10]；慈溪市设施葡萄上检出未登记杀虫剂包括敌敌畏(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记杀虫剂毒死蜱(chlorpyrifos)的检出[12]；进口鲜食葡萄中检出毒死蜱、灭多威(methomyl)和百治磷(dicrotophos)等[13]。

农药在葡萄上的施用，目前的研究多关注于其农药残留给消费者带来的膳食风险[10,14-15]，而其对葡萄园及周围生态环境的危害影响则关注不足。已有研究发现，农药不合理施用可能会给环境及环境生物包括鸟类、蜜蜂、鱼类、非靶标节肢动物和土壤生物等带来严重危害[16-18]。因此，科学合理评估农药施用对葡萄园的环境风险并提出相应的风险建议，将有力地保障葡萄的安全生产及生态环境。葡萄为旱地种植，农药施用时鸟类、蜜蜂、非靶标节肢动物和土壤生物等陆生生物存在暴露的可能。本研究选取葡萄上未登记但有残留检出的5种杀虫剂吡虫啉、敌敌畏、啶虫脒、毒死蜱和氯氟氰菊酯，分析其对上述陆生生物在葡萄园中的暴露情况，结合其毒性效应，评估杀虫剂在葡萄园施用对典型陆生生物可能造成的风险。本研究将为所选5种未登记的杀虫剂是否可在葡萄园施用提供风险建议，并为后续的农药登记提供参考。

1 材料与方法(Materials and methods)

1.1 农药的施用信息

采用数据检索法，检索所选杀虫剂在中国农药信息网[7]中的登记产品数据信息，选择产品标签中最大的推荐施用剂量作为待评估杀虫剂的施用量。由制剂施药量向有效成分施药量换算时，根据风险最大的原则，葡萄上喷施用水量以2 250 kg·hm-2计。用于风险评估的杀虫剂田间施用信息如表1所示。

表1 所选杀虫剂的田间施用信息Table 1 Field application information of the selected insecticides

1.2 农药对陆生生物毒性数据的查询

本研究依据《农药登记 环境风险评估指南》(NY/T 2882)标准进行杀虫剂对环境生物的风险评估，根据该系列标准中生态毒性数据的选择原则，采纳欧盟食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)的农药风险评估同行评议报告、美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency,US EPA)农药数据和农药特性数据库(pesticide properties database,PPDB)等平台的数据资料。用于风险评估的杀虫剂生态毒性数据如表2所示。

表2 所选杀虫剂对陆生生物的毒性效应数据Table 2 Toxicity data of the selected insecticides to terrestrial organisms

续表2杀虫剂Insecticides对象Category物种Species毒性终点End point毒性值Toxicity啶虫脒Acetamiprid鸟类Birds蜜蜂Honeybees非靶标节肢动物Non-target arthropods土壤生物Soil organisms绿头鸭Anas platyrhynchos山齿鹑Colinus virginianus胸斑草雀Poephila guttata山齿鹑Colinus virginianus绿头鸭Anas platyrhynchos胸斑草雀Poephila guttata绿头鸭Anas platyrhynchos意大利蜜蜂Apis mellifera蚜茧蜂Aphidius rhopalosiphi梨盲走螨Typhlodromus pyri赤子爱胜蚓Eisenia foetida土壤微生物(氮转化)Soil microorganisms (Nitrogen mineralisation)急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)98[23]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)128[23]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)5.7[23]短期毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Short-term LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)>741[23]短期毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Short-term LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)>785[23]短期毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Short-term LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)14[23]繁殖毒性NOAEL/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Long-term NOAEL/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)9.5[23]急性经口毒性LD50/(μg a.i.·蜂-1)Acute oral toxicity LD50/(μg a.i.·bee-1)8.85[23]急性接触毒性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剂量下,效应<25%[23]Effect < 25% at 200 g a.i.·hm-2[23]

续表2杀虫剂Insecticides对象Category物种Species毒性终点End point毒性值Toxicity毒死蜱Chlorpyrifos鸟类Birds蜜蜂Honeybees非靶标节肢动物Non-target arthropods土壤生物Soil organisms家麻雀Passer domesticus日本鹌鹑Coturnix coturnix绿头鸭Anas platyrhynchos山齿鹑Colinus virginianus环颈雉Phasianus colchicus山齿鹑Colinus virginianus绿头鸭Anas platyrhynchos山齿鹑Colinus virginianus意大利蜜蜂Apis mellifera梨盲走螨Typhlodromus pyri蚜茧蜂Aphidius rhopalosiphi七星瓢虫Coccinella septempunctata赤子爱胜蚓Eisenia foetida土壤微生物(氮转化)Soil microorganisms (Nitrogen mineralisation)急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)122[24]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)13.3[24]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计) Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)476[24]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)39.24[24]急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)8.41[24]短期毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Short-term LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)75[24]繁殖毒性NOEL/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)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)(以体质量计)Long-term reproductive NOEL/(mg a.i.·kg-1)(Based on body mass)11.193[24]急性经口毒性LD50/(μg a.i.·蜂-1)Acute oral toxicity LD50/(μg a.i.·bee-1)0.35[24]急性接触毒性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剂量下无效应[24]No effect at 6.4 mg a.i.·kg -1[24]氯氟氰菊酯Cyhalothrin鸟类Birds绿头鸭Anas platyrhynchos急性毒性LD50/(mg a.i.·kg-1)(以体质量计)Acute LD50/(mg a.i.·kg-1) (Based on body mass)5 000[25]蜜蜂Honeybees意大利蜜蜂Apis mellifera急性经口毒性LD50/(μg a.i.·蜂-1)Acute oral toxicity LD50/(μg a.i.·bee-1)0.027[25]土壤生物Soil organisms赤子爱胜蚓Eisenia foetida14 d急性LC50/(mg·kg-1)Acute 14 d LC50/(mg·kg-1)>1 000[25]

1.3 农药对典型环境生物的初级风险评估

依据《农药登记 环境风险评估指南》(NY/T 2882)系列标准的评估方法，评估所选5种杀虫剂在葡萄上喷雾施用，对鸟类[26]、蜜蜂[27]、非靶标节肢动物[28]和土壤生物[29]的风险。

杀虫剂对鸟类的风险评估采用喷施场景，指示物种选择小型杂食鸟类，以评估对鸟类个体造成的急性、短期和长期风险。初级暴露分析根据施药剂量(application rate,AR)等信息计算出预测暴露剂量(predicted exposure dose,PED)；初级效应分析由急性经口、短期饲喂和繁殖毒性试验数据计算得到预测无作用剂量(predicted no-effect dose,PNED)。最后，由风险商值(risk quotient,RQ)来表征农药对鸟类的风险。若RQ≤1，则风险可接受；若RQ>1，则风险不可接受。

杀虫剂对蜜蜂的风险评估同样采用喷施场景，初级暴露分析以农药单次最高AR作为暴露量，初级效应分析采纳蜜蜂急性经口或接触毒性中最敏感的半致死剂量(LD50)。农药对蜜蜂的风险以风险商值(risk quotient in spray scenario,RQsp)来表征。当RQsp≤1，风险可接受；当RQsp>1，风险不可接受。

杀虫剂对非靶标节肢动物的风险评估，分别在农田内暴露场景和农田外暴露场景下评估对寄生性非靶标节肢动物和捕食性非靶标节肢动物的风险。初级暴露分析根据AR等信息计算出预测暴露量(predicted exposure rate,PER)；初级效应分析直接选择寄生性非靶标节肢动物和捕食性非靶标节肢动物的毒性试验数据。农药对非靶标节肢动物的风险以危害商值(hazard quotient,HQ)来表征。当HQ≤5，表明风险可接受；当HQ>5，则表明风险不可接受。

杀虫剂对土壤生物的风险评估，采用旱地作物场景，分别评估对蚯蚓和土壤微生物的风险。初级暴露分析采用中国农业农村部农药检定所开发的简单模型PECsoil_SFO_China (xls) 来预测土壤中农药暴露剂量。初级急性暴露分析以预测环境浓度峰值(max value of predicted environmental concentration,PECmax)作为预测土壤环境浓度；初级效应评估采用蚯蚓急性毒性试验和土壤微生物毒性试验数据计算预测无效应浓度(predicted no-effect concentration,PNEC)。农药对土壤生物的风险以RQ来表征。当RQ≤1，风险可接受；当RQ>1，则风险不可接受。

2 结果与分析(Results and analysis)

2.1 杀虫剂对鸟类的初级风险

根据《农药登记 环境风险评估指南 第3部分:鸟类》(NY/T 2882.3—2016)[26]中初级效应分析毒性终点的确定方法，分别以敌敌畏对山齿鹑和野鸭的急性经口毒性数据的几何平均值和敌敌畏对日本鹌鹑和野鸭的短期饲喂毒性数据的几何平均值，作为敌敌畏对鸟类急性经口和短期饲喂毒性终点值，分别为13.7 mg a.i.·kg-1(以体质量计)和378 mg·kg-1(以饲料质量计)。敌敌畏的短期饲喂毒性终点值及繁殖毒性数据需要换算至LD50和NOED，由于无法获知试验鸟类的体质量和取食量数据，按保守值0.1倍换算分别为37.8 mg a.i.·kg-1(以体质量计)和0.5 mg a.i.·kg-1(以体质量计)。以啶虫脒对绿头鸭、山齿鹑和胸斑草雀的急性经口毒性数据的几何平均值作为啶虫脒对鸟类急性经口毒性终点值，为41.5 mg a.i.·kg-1(以体质量计)。由于啶虫脒对山齿鹑、绿头鸭和胸斑草雀的短期饲喂毒性数据的几何平均值201 mg a.i.·kg-1(以体质量计)大于10倍的啶虫脒对胸斑草雀的毒性数据，故以最敏感物种胸斑草雀的短期饲喂毒性数据作为毒性终点值，为14.0 mg a.i.·kg-1(以体质量计)。以毒死蜱对家麻雀、日本鹌鹑、绿头鸭、山齿鹑和环颈雉的急性经口毒性数据的几何平均值作为毒死蜱对鸟类急性经口毒性终点值，为48.0 mg a.i.·kg-1(以体质量计)。以最敏感物种绿头鸭的繁殖毒性数据2.885 mg a.i.·kg-1(以体质量计)作为毒死蜱对鸟类繁殖毒性终点值。由于环境风险评估认可采纳的数据库中未查询到氯氟氰菊酯对鸟类的短期饲喂及繁殖毒性数据，暂不对其风险进行评估。

5种杀虫剂对鸟类的初级风险评估结果如表3所示。吡虫啉和啶虫脒对鸟类的急性、短期RQ为1.17～2.43，>1，其风险不可接受；长期RQ为0.731～0.980，均<1，其风险可接受。敌敌畏和毒死蜱对鸟类的急性、短期和长期RQ为3.77～250，均>1，风险均不可接受。氯氟氰菊酯对鸟类的急性RQ为0.00327，<1，故其对鸟类的急性风险可接受。

表3 葡萄用杀虫剂对鸟类的初级风险评估结果Table 3 Primary risk assessment results of the insecticides used on grape to birds

2.2 杀虫剂对蜜蜂的初级风险

5种杀虫剂对蜜蜂的初级风险评估结果如表4所示。啶虫脒对蜜蜂的RQsp值为0.339，<1，风险可接受。吡虫啉、敌敌畏、毒死蜱和氯氟氰菊酯对蜜蜂的RQsp值范围为38.9～1 703，均>1，风险均不可接受。

2.3 杀虫剂对非靶标节肢动物的初级风险

数据库中查询到毒死蜱对捕食性节肢动物梨盲走螨和七星瓢虫的急性毒性数据分别为397.2 g a.i.·hm-2和6.68 g a.i.·hm-2，根据《农药登记 环境风险评估指南 第7部分:非靶标节肢动物》(NY/T 2882.7—2016)[28]中初级效应分析毒性终点的确定方法，以最敏感毒性数据6.68 g a.i.·hm-2作为毒性终点值。风险评估认可的数据库中未查询到敌敌畏和氯氟氰菊酯对非靶标节肢动物的毒性数据，故暂不对其风险进行评估。

3种杀虫剂对非靶标节肢动物的初级风险评估结果如表5所示。仅农田外场景下，啶虫脒对捕食性非靶标节肢动物的HQ为0.590，<5，风险可接受；农田内外场景下，啶虫脒对寄生性非靶标节肢动物，以及农田内场景下啶虫脒对捕食性非靶标节肢动物的HQ分别为121、8.76和8.16，均>5，表明风险不可接受。农田内外场景下，吡虫啉和毒死蜱喷雾施用对寄生性和捕食性非靶标节肢动物的HQ范围为5.97～14 318，风险均不可接受。

表5 葡萄用杀虫剂对非靶标节肢动物的初级风险评估结果Table 5 Primary risk assessment results of the insecticides used on grape to non-target arthropods

2.4 杀虫剂对土壤生物的初级风险

初级暴露分析采用的PECsoil_SFO_China (xls)模型中，土壤容重、土壤深度均采用默认值，作物选择与葡萄植株高度相似的烟草，并根据风险最大原则，生长周期选择BBCH 0～09(此时，作物截留系数为0)，模型输入参数如表6所示。数据库中查询到吡虫啉和啶虫脒对土壤微生物的无观察效应浓度(no observed effect concentration,NOEC)分别为2.0 kg a.i.·hm-2和200 g a.i.·hm-2，假定农药喷雾施用时与0.05 m深度的土壤均匀混合且土壤容重为1 500 kg·m-3，将NOEC换算至2.67 mg·kg-1和0.267 mg·kg-1。同样由于未查询到敌敌畏对蚯蚓的毒性数据和氯氟氰菊酯对土壤微生物的毒性数据，暂不对其风险进行评估。

表6 土壤生物风险评估PECsoil_SFO_China (xls)模型的输入参数Table 6 Input parameters of PECsoil_SFO_China (xls) model for soil organisms risk assessment

5种杀虫剂对土壤生物的初级风险评估结果如表7所示，吡虫啉、啶虫脒、毒死蜱和氯氟氰菊酯对蚯蚓的RQ值范围为<0.00132～0.393，均<1，风险均可接受。吡虫啉、敌敌畏、啶虫脒和毒死蜱对土壤微生物的RQ值范围为0.157～0.965，均<1，风险均可接受。因此，吡虫啉、啶虫脒和毒死蜱对土壤生物蚯蚓和土壤微生物的风险均可接受，氯氟氰菊酯对蚯蚓以及敌敌畏对土壤微生物的风险可接受。

表7 葡萄用杀虫剂对土壤生物的初级风险评估结果Table 7 Primary risk assessment results of the insecticides used on grape to soil organisms

3 讨论(Discussion)

综合来看，所选5种杀虫剂在葡萄园喷雾施用，对葡萄园中土壤生物的风险较小，除了敌敌畏对蚯蚓和氯氟氰菊酯对土壤微生物因缺乏数据而未评估外，5种杀虫剂对土壤生物的风险均可接受；对鸟类的风险较大，仅氯氟氰菊酯的急性风险和吡虫啉、啶虫脒的长期风险可接受，敌敌畏、毒死蜱的急性、短期和长期风险以及吡虫啉、啶虫脒的急性和短期风险均不可接受；值得注意的是，针对于蜜蜂，仅啶虫脒喷雾施用对蜜蜂的风险可接受，其余4种杀虫剂对蜜蜂的毒性风险均不可接受；对非靶标节肢动物的风险同样如此，仅农田外场景下啶虫脒对捕食性非靶标节肢动物的风险可接受，其余风险均不可接受(图1)。建议所试5种杀虫剂在葡萄园喷雾施用时，注意对陆生生物蜜蜂、非靶标节肢动物和鸟类的保护。

图1 葡萄用杀虫剂对典型陆生生物的初级风险评估结果Fig. 1 Primary risk assessment results of the insecticides used on grape to typical terrestrial organisms

同为新烟碱类杀虫剂，啶虫脒对陆生生物尤其是对蜜蜂和非靶标节肢动物的环境风险低于吡虫啉，与前人研究结果一致。在谭丽超等[18]的研究中，目前已登记喷雾施用的吡虫啉产品在不同作物上使用对蜜蜂的风险均不可接受，而啶虫脒产品对蜜蜂的风险均可接受。王烁等[30]研究发现啶虫脒对地熊蜂工蜂的毒性为低毒，吡虫啉为高毒。王晓等[31]发现吡虫啉对捕食性天敌日本通草蛉的毒性为高风险，啶虫脒为中等风险。本研究中，吡虫啉、啶虫脒和毒死蜱对寄生性非靶标节肢动物的风险均比捕食性非靶标节肢动物大，该现象与文献报道的农药对寄生性天敌的毒性显著高于捕食性天敌是一致的[32]。

目前，我国在葡萄上登记的杀虫剂产品远远不能满足实际农业生产的需求，各地农林相关科研单位及推广单位开展了大量杀虫剂防治葡萄害虫害螨的药效试验，筛选出多种防治效果较好的农药，如毒死蜱[33]、高效氯氟氰菊酯(lambda-cyhalothrin)[34]、吡虫啉[35]、噻虫嗪[36]、吡蚜酮(pymetrozine)[35]和阿维菌素[37]等。但除了防效外，农药产品的推广应用还需关注其环境风险，应综合客观地分析这些农药给生产带来的效益及对环境造成的危害，并据此进行合理的农药登记管理。此外，本研究仅评估了单一杀虫剂对葡萄园陆生生物的风险。而实际农业生产中，为提高防治效果、延缓抗药性产生，农药混配或混用较为普遍[38]，导致环境生物也存在多种农药联合作用的风险。因此，有必要建立多种农药混合暴露的环境风险评估方法，并明确农药复合污染对环境生物的综合风险隐患。