200 g/L氯蟲苯甲酰胺懸浮劑施用于稻田的環(huán)境風(fēng)險評估

賈新茹，袁 野，張月秋，楊海榮，蔡磊明

（沈陽沈化院測試技術(shù)有限公司，沈陽 110021）

氯蟲苯甲酰胺是酰胺類新型內(nèi)吸性殺蟲劑[1]，對鱗翅目害蟲的幼蟲活性高，能高效激活昆蟲魚尼丁（肌肉）受體，過度釋放細(xì)胞內(nèi)鈣庫中的鈣離子，導(dǎo)致昆蟲癱瘓死亡[2]。氯蟲苯甲酰胺具備的特點有：殺蟲譜廣，內(nèi)吸作用強(qiáng)，以胃殺為主，兼具觸殺；持效期長，耐雨水沖刷，對作物的保護(hù)時效更長[3]；可與其他殺蟲劑進(jìn)行復(fù)配，生產(chǎn)混配殺蟲劑。氯蟲苯甲酰胺目前已在我國登記，從中國農(nóng)藥登記信息網(wǎng)（http://www.chinapesticide.org.cn）中可查詢到關(guān)于氯蟲苯甲酰胺單劑的登記信息。登記劑型主要包括懸浮劑、顆粒劑、水分散顆粒劑和原藥；登記作物包括甘蔗、小白菜、水稻、玉米、甘藍(lán)、蘋果樹、棉花、大豆、番茄、姜、豇豆。然而，氯蟲苯甲酰胺在農(nóng)作物上的廣泛應(yīng)用會對自然環(huán)境構(gòu)成潛在的危險，因此評估氯蟲苯甲酰胺對環(huán)境的風(fēng)險可以為合理施藥提供指導(dǎo)。

農(nóng)藥環(huán)境風(fēng)險評估已經(jīng)成為農(nóng)藥環(huán)境安全管理的重要技術(shù)手段。目前，我國環(huán)境風(fēng)險評估對象主要包括水生生態(tài)系統(tǒng)[4]、鳥類[5]、蜜蜂[6]、家蠶[7]、非靶標(biāo)節(jié)肢動物[8]、地下水[9]、土壤生物[10]。在風(fēng)險評估中，通常利用初級模型TOP-RICE[11]預(yù)測稻田地下水和地表水暴露濃度以及使用初級模型PECsoil_SFO_China[10]預(yù)測土壤中農(nóng)藥暴露濃度。本文以在稻田施用200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC防治稻縱卷葉螟為例，對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險評估，系統(tǒng)研究該農(nóng)藥對環(huán)境的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試農(nóng)藥：200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC，美國杜邦公司。

1.2 施藥方法

試驗地點分別設(shè)在廣東連平和江西南昌。根據(jù)GAP要求，在水稻分蘗期，以稻縱卷葉螟為防治對象，采用噴霧方式，按照有效成分最高施藥劑量40 g a.i./hm2噴施葉片2次，間隔14 d。在連平試驗地，施藥時間為4月20日～5月10日（早稻）及7月22日～8月13日（晚稻）；在南昌試驗地，施藥時間為4月28日～5月17日（早稻）及7月17日～8月8日（晚稻）。

1.3 評估數(shù)據(jù)的獲取

本研究評估的主要藥劑為200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC。農(nóng)藥環(huán)境風(fēng)險評估需要的指標(biāo)包括基本理化性質(zhì)、環(huán)境行為、生態(tài)毒理等，查詢結(jié)果均來自于歐洲食品安全局（EFSA）的官方數(shù)據(jù)（https://www.efsa.europa.eu/），缺失的數(shù)據(jù)主要通過檢索相關(guān)公開發(fā)表的國內(nèi)外文獻(xiàn)獲得。

氯蟲苯甲酰胺的主要代謝物是IN-EQW78[12]。母體氯蟲苯甲酰胺與IN-EQW78的基本理化性質(zhì)、環(huán)境行為數(shù)據(jù)見表1[12]，生態(tài)毒理數(shù)據(jù)見表2[12]。由于數(shù)據(jù)庫中無家蠶數(shù)據(jù)，故參考陳偉國等[13]團(tuán)隊的研究。該研究顯示，200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC對家蠶急性毒性為4.090 5×10-3mg a.i./L。

表1 氯蟲苯甲酰胺及其主要代謝物的基本理化性質(zhì)與環(huán)境行為數(shù)據(jù)

表2 氯蟲苯甲酰胺及其主要代謝物的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)[12]

（續(xù)表2）

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 暴露分析

參照NY/T 2882.3—2016《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第3部分：鳥類》[5]，按式（1）～（3）分別計算噴施場景下鳥類急性、短期和長期的預(yù)測暴露劑量，mg a.i./(kg bw·d)。

式中：FIRbw·d為指示物種每克體重每日食物攝取量，g/(g bw·d)，糧谷類作物取值為0.52；RUD90為第90百分位的單位面積施藥劑量的食物農(nóng)藥殘留量，(mg a.i./kg食物)/(kg a.i./hm2)，糧谷類作物取值為46；AR為推薦的單位面積農(nóng)藥最高施用劑量，g a.i./hm2，本研究中取值為40；MAF90為RUD90對應(yīng)的多次施藥因子，當(dāng)施藥次數(shù)為2，間隔期為14 d時，取值為1.2；RUDmean為單位面積施藥劑量的食物農(nóng)藥殘留量的算術(shù)平均值，(mg a.i./kg食物)/(kg a.i./hm2)，糧谷類作物取值為21；MAFmean為RUDmean對應(yīng)的多次施藥因子，當(dāng)施藥次數(shù)為2，間隔期為14 d時，取值為1.4；ftwa為時間加權(quán)平均因子，默認(rèn)值為0.53。

參照NY/T 2882.5—2016《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第5部分：家蠶》[7]，按式（4）、（5）分別計算多次施藥后外圍和次外圍一行桑樹的預(yù)測暴露濃度，mg a.i./(kg桑葉)。

式中：AR為推薦的單位面積農(nóng)藥最高施用劑量，kg a.i./hm2，本研究中取值為0.04；PDFfr為最外圍一行桑樹上的漂移因子，默認(rèn)值為9.8%；PDFsr為次外圍一行桑樹上的漂移因子，默認(rèn)值為0.6%；RUD95為桑樹上第95百分位的單位面積施藥劑量的桑葉農(nóng)藥殘留量，(mg a.i./kg桑葉)/(kg a.i./hm2)，默認(rèn)值為950；MAF為多次施藥因子，當(dāng)施藥次數(shù)為2，間隔期為14 d時，取值為1.379；DFPHI為桑葉上農(nóng)藥的降解系數(shù)，默認(rèn)值為0.933。

參照NY/T 2882.7—2016《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第7部分：非靶標(biāo)節(jié)肢動物》[8]，按式（6）、（7）分別計算非靶標(biāo)節(jié)肢動物的農(nóng)田內(nèi)和農(nóng)田外的預(yù)測暴露量，g a.i./hm2。

式中：AR為推薦的單位面積農(nóng)藥最高施用劑量，g a.i./hm2，本研究中取值為40；MAF為多次施藥因子，當(dāng)施藥次數(shù)為2，間隔期為14 d時，取值為1.379；PDF為農(nóng)藥漂移因子，距農(nóng)作物1 m時，2次用藥的漂移因子，取值為0.023 8；VDF為農(nóng)藥植被分布因子，默認(rèn)值為5。

1.4.2 效應(yīng)分析

根據(jù)表2中生態(tài)毒性試驗終點數(shù)據(jù)，按式（8）計算出相應(yīng)的預(yù)測無效應(yīng)劑量或濃度（PNED或PNEC）。

式中：EnP為毒性終點；UF為不確定性因子。

參照NY/T2882.6—2016《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險評估指南第6部分：地下水》[9]，在地下水風(fēng)險評估中，按式（9）計算預(yù)測無效應(yīng)濃度（PNECgw）。

式中：ADI為每日允許攝入量，mg/(kg bw)；bw為體重，kg，默認(rèn)值為63 kg；P為農(nóng)藥來自飲用水所占的ADI比例，默認(rèn)值為20%；C為每日飲用水消費(fèi)量，L，默認(rèn)值為2 L。

1.4.3 風(fēng)險表征

在噴施場景下，除蜜蜂和非靶標(biāo)節(jié)肢動物外，其余評估對象的風(fēng)險表征用暴露分析計算得到的PEC和效應(yīng)分析計算得到的PNEC（鳥類風(fēng)險評估以PED和PNED表示），按式（10）計算風(fēng)險商（RQ）。

式中：若RQ≤1，表示風(fēng)險可接受；若RQ＞1，表示風(fēng)險不可接受。

參照NY/T 2882.4—2016《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險評估指南 第4部分：蜜蜂》[6]，在噴施場景下，按式（11）計算蜜蜂的風(fēng)險商（RQSP）。

式中：AR為推薦的農(nóng)藥單次最高施用劑量，g a.i./hm2，本研究中取值為40；LD50為經(jīng)口或接觸的蜜蜂半致死劑量，μg a.i./蜂。

參照NY/T 2882.7—2016《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險評估指南第7部分：非靶標(biāo)節(jié)肢動物》[8]，在噴施場景下，按式（12）、（13）計算非靶標(biāo)肢節(jié)動物的危害商（HQ）。

式中：若HQ≤5，表示風(fēng)險可接受；若HQ＞5，表示風(fēng)險不可接受。

2 結(jié)果與分析

2.1 鳥類風(fēng)險評估

根據(jù)暴露分析中式（1）～（3）計算得到鳥類的PEDacute、PEDshort-term和PEDlong-term值分別為1.148、0.612和0.324 mg a.i./(kg bw·d)。根據(jù)表2的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)和效應(yīng)分析式（8）計算得到鳥類的PNEDacute、PNEDshort-term和PNEDlong-term值分別為225.00、172.90和2.02 mg a.i./(kg bw·d)。該藥劑對鳥類的RQ值均小于1，說明風(fēng)險可以接受（表3）。

表3 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC對鳥類的風(fēng)險評估結(jié)果

2.2 家蠶風(fēng)險評估

根據(jù)式（4）、（5）計算得出家蠶最外圍暴露濃（PECma-fr）為4.8 mg a.i./kg桑葉，次外圍暴露濃度（PECma-sr）為0.3 mg a.i./kg桑葉。本試驗沒有對桑葉上的農(nóng)藥量進(jìn)行精確定量，不能直接用于計算預(yù)測無效應(yīng)濃度（PNEC），因此加入修正系數(shù)（Fc）[7]，計算得到PNEC值為2.69×10-5mga.i./kg桑葉（表4）。該藥劑對家蠶的RQ值均大于1，說明風(fēng)險不可接受（表5）。

表4 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC對家蠶的效應(yīng)分析結(jié)果

表5 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC對家蠶的風(fēng)險評估結(jié)果

2.3 非靶標(biāo)節(jié)肢動物風(fēng)險評估

根據(jù)式（6）、（7）計算得到農(nóng)田內(nèi)暴露量（PERin）為55.2 g a.i./hm2，農(nóng)田外暴露量（PERoff）為0.3 g a.i./hm2。在計算危險商（HQ）時，農(nóng)田內(nèi)場景無需引入不確定性因子（UF）；農(nóng)田外暴露場景中，由于選擇的代表物種主要為農(nóng)田內(nèi)的非靶標(biāo)節(jié)肢動物種類，而農(nóng)田外的非靶標(biāo)節(jié)肢動物物種豐富程度高于農(nóng)田內(nèi)，因此引入UF，默認(rèn)值為5。由表2可知，農(nóng)田內(nèi)及農(nóng)田外煙蚜繭蜂和梨盲走螨的毒性數(shù)據(jù)（LR50）均為750 g a.i./hm2。

根據(jù)式（12）、（13）計算得到煙蚜繭蜂和梨盲走螨的HQin值和HQoff值均小于5，說明該藥劑對農(nóng)田內(nèi)、農(nóng)田外非靶標(biāo)節(jié)肢動物的風(fēng)險均可以接受（表6）。

表6 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC對非靶標(biāo)節(jié)肢動物的風(fēng)險評估結(jié)果

2.4 蜜蜂風(fēng)險評估

由表2分別獲取氯蟲苯甲酰胺原藥及其制劑的毒性數(shù)據(jù)，根據(jù)式（11）計算得出蜜蜂的RQSP值為0.20（表7），說明風(fēng)險可以接受。

表7 氯蟲苯甲酰胺原藥及其懸浮劑對蜜蜂的風(fēng)險評估結(jié)果

2.5 水生生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險評估

根據(jù)表1信息，氯蟲苯甲酰胺的logKow值為2.86＜3，故不具有生物富集風(fēng)險。由于未查詢到代謝物對水生生物的生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)，本節(jié)中僅對母體進(jìn)行水生生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險評估。

參照NY/T 2882.2—2016《農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險評估指南第2部分：水生生態(tài)系統(tǒng)》[4]，使用TOP-RICE模型計算地表水預(yù)測環(huán)境濃度峰值（PECmax）和時間加權(quán)平均濃度（PECtwa）（表8）。

表8 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC初級暴露分析的峰值和時間加權(quán)平均濃度

結(jié)果顯示，連平地區(qū)早稻場景暴露濃度最高，故選擇連平早稻地表水暴露濃度進(jìn)行下一步分析。根據(jù)生態(tài)毒性試驗的時間加權(quán)平均濃度和水生生物的效應(yīng)分析結(jié)果（表9）計算水生生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險商（RQ）（表10）。結(jié)果表明，200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC對脊椎動物（慢性）和初級生產(chǎn)者的風(fēng)險可以接受；對脊椎動物（急性）和無脊椎動物的風(fēng)險不可接受。

表9 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC對水生生物的效應(yīng)分析結(jié)果

表10 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC對水生生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險評估結(jié)果（連平-早稻分蘗期）

2.6 地下水風(fēng)險評估

參考NY/T 2874—2015《中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)藥每日允許攝入量》[14]，查詢得到氯蟲苯甲酰胺每日允許攝入量（ADI）為2 mg/(kg bw)。按式（9）計算得到地下水預(yù)測無效應(yīng)濃度（PNECgw）為12.6 mg a.i./L。根據(jù)表1信息，使用TOP-RICE模型計算地下水預(yù)測環(huán)境濃度峰值（PECmax），預(yù)測結(jié)果見表11。選取4個場景點中預(yù)測環(huán)境濃度的最大值2.21μg a.i./L計算風(fēng)險商（RQ），得到RQ值為0.000 2，說明該藥劑對地下水的風(fēng)險可接受。

表11 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC地下水風(fēng)險評估初級暴露分析的峰值濃度

2.7 土壤生物風(fēng)險評估

參照NY/T 2882.8—2016農(nóng)藥登記環(huán)境風(fēng)險評估指南第8部分：土壤生物》[10]，利用PECsoil_SFO_China模型對土壤中氯蟲苯甲酰胺濃度進(jìn)行了初級暴露分析。因氯蟲苯甲酰胺在土壤中的半衰期（好氧降解）大于180 d，存在累積風(fēng)險，所以選擇在距土壤表面0.2 m深處進(jìn)行預(yù)測，在模型中輸入?yún)?shù)，預(yù)測結(jié)果見表12。

表12 PECsoil_SFO_China模型輸入?yún)?shù)及輸出結(jié)果

由表2可知，制劑產(chǎn)品對蚯蚓的毒性相較原藥增加5倍，因此毒性數(shù)據(jù)（LC50）取值為200 mg a.i./kg干土，不確定因子（UF）取值為10，得到初級急性PNEC值為20 mg a.i./kg干土；IN-EQW78（主要代謝物）對蚯蚓的LC50取值為1 000 mg a.i./kg干土，UF取值為10，得到代謝物初級急性PNEC值為100 mg a.i./kg干土。由于未查詢到氯蟲苯甲酰胺對蚯蚓的慢性毒性數(shù)據(jù)，因此本研究暫不評估氯蟲苯甲酰胺對蚯蚓的慢性風(fēng)險；IN-EQW78對蚯蚓的NOEC取值為1 000 mg a.i./kg干土，UF取值為5，得到代謝物初級慢性PNEC值為200 mg a.i./kg干土。取原藥和制劑氮轉(zhuǎn)化毒性數(shù)據(jù)的幾何平均值0.755 mg a.i./kg干土，UF取值為1，得到氯蟲苯甲酰胺的氮轉(zhuǎn)化PNEC值為0.755 mg a.i./kg干土；取IN-EQW78的氮轉(zhuǎn)化毒性數(shù)據(jù)0.800 mg a.i./kg干土，UF取值為1，得到代謝物的氮轉(zhuǎn)化PNEC值為0.800 mg a.i./kg干土。該藥劑和代謝物對土壤生物的RQ值均小于1，說明風(fēng)險可以接受（表13）。

表13 200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC及其主要代謝物對土壤生物的風(fēng)險評估結(jié)果

3 結(jié) 論

本研究選取常用殺蟲劑氯蟲苯甲酰胺進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險評估。研究發(fā)現(xiàn)，將200 g/L氯蟲苯甲酰胺SC在水稻分蘗期按照GAP要求施用后，該藥劑對鳥類、蜜蜂、非靶標(biāo)節(jié)肢動物、蚯蚓和地下水的風(fēng)險可接受；對家蠶和水生生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險不可接受。由于未查詢到部分環(huán)境行為的試驗數(shù)值，直接在模型中選用最保守的默認(rèn)值，使得部分評估結(jié)果過于保守，有待進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化評估體系。綜上所述，應(yīng)禁止在蠶室與桑園附近使用氯蟲苯甲酰胺SC，同時應(yīng)遠(yuǎn)離水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，且施藥后的田水不得直接排入水體。本研究可為農(nóng)藥的安全使用提供有力的管理依據(jù)。