质量安全与营养品质评价岗位

吕露 吴声敢 王强 赵学平 徐明飞

 

  摘要：本研究选取目前葡萄上未登记但有使用或者被推荐使用的三唑酮、乙霉威、四氟醚唑、吡唑萘菌胺、乙烯菌核利等5种杀菌剂，对葡萄园环境生物鸟类、蜜蜂、非靶标节肢动物及土壤生物进行了初级风险评估。评估结果显示，三唑酮和四氟醚唑对鸟类的长期暴露风险商值均大于1，长期风险均不可接受；乙霉威在农田内和农田外场景下，对捕食性非靶标节肢动物的风险商值均大于5，初级风险不可接受。因此，上述农药若在葡萄园施用，应注意对鸟类和非靶标节肢动物的保护，采取必要的风险降低措施。吡唑萘菌胺和乙烯菌核利对几种陆生生物的风险均可接受。本研究为所选杀菌剂在葡萄上的科学施用及后续的农药登记提供参考。

 

  关键词：环境风险评估；杀菌剂；陆生生物；葡萄

 

  葡萄在我国水果产业中具有重要的地位，2018年全国的葡萄园种植面积达到725.10千hm2，葡萄产量达1366.68万t，葡萄的主要产区包括新疆、陕西、河北、江苏等[1]。然而葡萄生长过程中，易受雨水、高温等影响，病虫害多发，严重制约我国葡萄种植业的发展。葡萄病害多是真菌性病害，如灰霉病、霜霉病、白粉病、褐斑病等[2,3]。据中国农药信息网，截止2020年11月24日，葡萄上已登记的杀菌剂达79种有效成分共计608个产品[4]。但仍有未登记农药在葡萄上使用或被推荐使用。新疆鲜食葡萄、山东烟台酿酒葡萄上均有三唑酮检出[5,6]；四氟醚唑及乙烯菌核利残留也曾在葡萄上检出[7]。另外，乙霉威和乙烯菌核利的相关制剂产品被推荐用于防治葡萄灰霉病[8,9]；三唑酮被推荐用于防治葡萄白粉病、炭疽病及白腐病等[10,11]。未登记农药产品在葡萄园中施用，对葡萄园中环境生物的危害影响是未知的，可能会威胁葡萄园生态环境健康[12]。

 

  农药环境风险评估是欧美国家评价农药安全性的重要技术手段，已作为农药登记决策的主要依据[13,14]。我国于2016年、2017年陆续发布了《农药登记 环境风险评估指南》标准(NY/T 2882)，制定了一系列的风险评价方法。2017年8月1日起施行的《农药登记管理办法》中明确要求农药登记申请时，需提交环境风险评估报告。总体而言，环境风险评估是对农药在环境中的暴露量及农药对环境生物的毒性进行分析比较(风险商值RQ=农药的预测环境暴露剂量/农药对环境生物的预测无效应剂量)[15]。当环境暴露剂量小于农药对环境生物的预测无效应剂量时，风险可接受；当环境暴露剂量大于农药对环境生物的预测无效应剂量时，风险不可接受，需采取适当的风险降低措施。

 

  本研究针对葡萄上未登记但有残留检出或被推荐使用的杀菌剂三唑酮、乙霉威、四氟醚唑、乙烯菌核利以及对瓜果白粉病防效较好的新型琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)类杀菌剂吡唑萘菌胺[16,17]，利用农药环境风险评估技术，评估其对鸟类、蜜蜂、非靶标节肢动物及土壤生物等陆生生物的初级风险，预测上述杀菌剂可能对陆生生物产生的风险，以期从环境生物保护的角度对上述杀菌剂在葡萄上的科学施用提出建议，并为其后续可能在葡萄上的登记及环境管理提供参考依据。

 

  1 研究方法(Study methods)

 

  1.1 所选杀菌剂的施用信息查询

 

  所选杀菌剂在葡萄上均未登记，故检索《中国农药信息网》[4]，查询所选杀菌剂的已登记信息，包括登记作物、施用方法、施用量及施药次数等。选择杀菌剂产品标签中推荐的最大施用剂量作为待评估杀菌剂的施用量(表1)，其中乙霉威及吡唑萘菌胺最大施药剂量来自于其混配制剂产品，乙烯菌核利没有登记有效期内的产品，参考已过期产品的施用信息。

 

  1.2 所选杀菌剂的陆生生物毒性数据查询

 

  据《农药登记 环境风险评估指南》(NY/T 2882)中风险评估生态毒性数据的选择依据，查询欧盟食品安全局(European Food Safety Authority，EFSA)的农药风险评估同行评议报告、美国环保署(United States Environmental Protection Agency，EPA)农药数据和农药特性数据库(Pesticide Properties Database，PPDB)等资料，获得所选杀菌剂风险评估用到的相关生态毒性数据(表2)。

 

 

  1.3 所选杀菌剂对鸟类的初级风险评估

 

  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)[24]中的要求及方法，评估所选杀菌剂在葡萄上喷雾施用对鸟类的风险。采用喷施场景，选择的指示物种为小型杂食鸟类。暴露分析根据施药剂量AR等信息计算出急性预测暴露剂量(PEDacute)、短期预测暴露剂量(PEDshort-term)和长期预测暴露剂量(PEDlong-term)；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(PNED)。最后，由风险商值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。

 

  1.4 所选杀菌剂对蜜蜂的初级风险评估

 

  根据《农药登记 环境风险评估指南 第4部分：蜜蜂》(NY/T 2882.4-2016)[25]中的要求和方法，评估所选杀菌剂在葡萄上喷雾施用对蜜蜂的风险。喷施场景下，初级暴露分析直接采用农药单次最高施药剂量作为暴露量。初级效应分析使用蜜蜂急性经口或接触毒性中毒性较高的半致死剂量(LD50)。农药对蜜蜂的风险以风险商值RQsp来表征。当RQsp≤1，风险可接受；当RQsp＞1，风险不可接受，可进行高级风险评估。

 

  1.5 所选杀菌剂对非靶标节肢动物的初级风险评估

 

  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)[26]中的要求和方法，同时在农田内暴露场景和农田外暴露场景下，评估所选杀菌剂在葡萄上喷雾施用对非靶标节肢动物的风险。暴露分析根据施药剂量AR等信息计算出农田内预测暴露量(PERin)和农田外预测暴露量(PERoff)；初级效应分析分别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。

 

  1.6 所选杀菌剂对土壤生物的初级风险评估

 

  根据《农药登记 环境风险评估指南 第8部分：土壤生物》(NY/T 2882.8-2017)[27]中的要求方法，评估所选杀菌剂在葡萄上喷雾施用对土壤生物的风险。初级暴露分析采用简单模型PECsoil_SFO_China (xls)预测土壤中农药暴露量，模型输入参数见表3。PECsoil_SFO_China (xls)模型没有葡萄作物选项，选择相似植株高度的烟草Tobacco。保险起见，作物截留系数以0进行暴露分析计算(作物生长周期选择BBCH0-09)。初级急性暴露分析使用PECmax作为预测土壤环境浓度。初级急性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(PNEC)。农药对土壤生物的风险以风险商值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(Results)

 

  2.1 葡萄用杀菌剂对鸟类的初级风险

 

  所选杀菌剂对鸟类的急性风险评估结果见表4。三唑酮、乙霉威、吡唑萘菌胺和乙烯菌核利对鸟类的急性毒性结果分别为>2000 mg a.i.·(kg bw) −1、>2250 mg a.i.·(kg bw) −1、>2000 mg a.i.·(kg bw) −1、>5629 mg a.i.·(kg bw) −1，由于无法获知试验鸟类只数及死亡数量，无法对其结果进行外推，故分别以2000 mg a.i.·(kg bw) −1、2250 mg a.i.·(kg bw) −1、2000 mg a.i.·(kg bw) −1、5629 mg a.i.·(kg bw) −1计，来进行风险评估。评估结果显示，三唑酮、乙霉威、四氟醚唑、吡唑萘菌胺、乙烯菌核利等5种杀菌剂对鸟类的急性风险商值范围为0.0193~0.163，均小于1，风险均可接受。

 

  所选杀菌剂对鸟类的短期风险评估结果见表5。其中三唑酮的短期饲喂毒性结果为8392 ppm，需要换算至LD50，由于无法获知试验鸟类的体重和取食量数据，按保守值0.1倍换算为839.2 mg a.i.·(kg bw) −1。以乙霉威对绿头鸭和山齿鹑的短期饲喂毒性数据(＞1629 mg a.i.·(kg bw) −1以1629 mg a.i.·(kg bw) −1计，＞1813 mg a.i.·(kg bw) −1以1813 mg a.i.·(kg bw) −1计)的几何平均值作为乙霉威对鸟类短期饲喂毒性终点值，为1719 mg a.i.·(kg bw) −1。未查询到乙烯菌核利对鸟类的短期饲喂毒性数据，无法对其初级短期暴露风险进行评估。评估结果显示，三唑酮、乙霉威、四氟醚唑、吡唑萘菌胺等4种杀菌剂喷雾施用，对鸟类的短期暴露风险商值范围为0.0168~0.212，均小于1，风险均可接受。

 

 

 

  所选杀菌剂对鸟类的长期风险评估结果见表6。其中三唑酮的长期繁殖毒性结果为20 ppm，需要换算至NOED，由于无法获知试验鸟类的体重和取食量数据，按保守值0.1倍换算为2.0 mg a.i.·(kg bw) −1。未查询到乙烯菌核利对鸟类的长期繁殖毒性数据，无法对其初级长期暴露风险进行评估。评估结果显示，乙霉威、吡唑萘菌胺对鸟类的长期暴露风险商值分别为0.310和0.180，小于1，风险可接受；三唑酮和四氟醚唑对鸟类的长期暴露风险商值分别为6.95和1.95，均大于1，风险不可接受。

 

 

 

  2.2 葡萄用杀菌剂对蜜蜂的初级风险

 

  所选杀菌剂喷雾场景下对蜜蜂的急性风险评估结果见表7。三唑酮、乙霉威、吡唑萘菌胺和乙烯菌核利对蜜蜂的急性毒性结果分别为>25 µg a.i.·蜂−1、>100 µg a.i.·蜂−1、>95.5 µg a.i.·蜂−1、>100 µg a.i.·蜂−1，分别以25 µg a.i.·蜂−1、100 µg a.i.·蜂−1、95.5 µg a.i.·蜂−1、100 µg a.i.·蜂−1计。评估结果显示，三唑酮、乙霉威、四氟醚唑、吡唑萘菌胺、乙烯菌核利等5种杀菌剂对蜜蜂的急性风险商值范围为0.0190~0.240，均小于1，风险均可接受。

 

 

 

  2.3 葡萄用杀菌剂对非靶标节肢动物的初级风险

 

  所选杀菌剂在农田内暴露场景下对非靶标节肢动物的急性风险评估结果见表8。未查询到三唑酮和乙烯菌核利对非靶标节肢动物的毒性数据，无法对其风险进行评估。乙霉威对蚜茧蜂的急性毒性结果及四氟醚唑对草蛉的急性毒性结果分别为>1500 g a.i.·hm−2、>250 g a.i.·hm−2，分别以1500 g a.i.·hm−2、250 g a.i.·hm−2计。评估结果显示，在农田内暴露场景下，四氟醚唑、吡唑萘菌胺对寄生性及捕食性非靶标节肢动物的风险商值范围为0.420~4.88，均小于5，风险均可接受；乙霉威对寄生性非靶标节肢动物的风险商值为0.563，小于5，风险可接受，但对捕食性非靶标节肢动物的风险商值为117，大于5，风险不可接受。

 

 

  所选杀菌剂在农田外暴露场景下对非靶标节肢动物的急性风险评估结果见表9。同样，三唑酮和乙烯菌核利对非靶标节肢动物的风险不进行评估。评估结果显示，在农田外暴露场景下，四氟醚唑、吡唑萘菌胺对寄生性及捕食性非靶标节肢动物的风险商值范围为0.0290~0.337，均小于5，风险均可接受；乙霉威对寄生性非靶标节肢动物的风险商值为0.0407，小于5，风险可接受，但对捕食性非靶标节肢动物的风险商值为8.47，大于5，风险不可接受。

 

 

 

  2.4 葡萄用杀菌剂对土壤生物的初级风险

 

  所选杀菌剂对土壤生物(蚯蚓和土壤微生物)的风险评估结果见表10。三唑酮、乙霉威、吡唑萘菌胺及乙烯菌核利对蚯蚓的急性毒性结果分别为>50 mg a.i.·(kg bw) −1、>500 mg a.i.·(kg bw) −1、>500 mg a.i.·(kg bw) −1、>1000 mg a.i.·(kg bw) −1，分别以50 mg a.i.·(kg bw) −1、500 mg a.i.·(kg bw) −1、500 mg a.i.·(kg bw) −1、1000 mg a.i.·(kg bw) −1计。未查询到三唑酮和乙烯菌核利对土壤微生物的毒性数据，无法对其风险进行评估。评估结果显示，三唑酮、乙霉威、四氟醚唑、吡唑萘菌胺、乙烯菌核利等5种杀菌剂对蚯蚓的初级风险商值范围为0.00762~0.146，均小于1，风险均可接受；5种杀菌剂对土壤微生物的初级风险商值范围为0.132~0.441，均小于1，风险均可接受。

 

 

 

  3 讨论(Discussion)

 

  环境风险评估相比于单纯以环境生物毒性作为评价指标，可以更科学、更实际的反映农药对环境生物的影响[13,14]。对环境生物高毒或者剧毒的农药，若其对环境生物的暴露较小，其实际环境风险不一定大；反之，对环境生物毒性较小的农药，若其暴露剂量很大，其环境风险不一定小。故评估在葡萄上未登记杀菌剂对陆生生物的风险，可以更准确的反映其对葡萄园生态环境的危害。本研究从生态环境角度出发，对葡萄上未登记杀菌剂的施用所带来的风险进行了表征，开展了三唑酮、乙霉威、四氟醚唑、吡唑萘菌胺、乙烯菌核利等5种杀菌剂对陆生生物鸟类、蜜蜂、非靶标节肢动物及土壤生物的风险评估。评估结果显示，三唑酮和四氟醚唑对鸟类的初级长期风险不可接受；乙霉威在农田内和农田外场景下，对捕食性非靶标节肢动物的初级风险不可接受。吡唑萘菌胺和乙烯菌核利对几种陆生生物的风险均可接受。

 

  初级风险评估中的效应分析，主要基于实验室毒性数据，与实际田间农药施用对环境生物的毒性效应有差异，不能完全真实反映田间环境风险。当初级风险评估结果为不可接受时，还需进行高级风险评估或者采用有效可行的风险降低措施。对鸟类的高级风险评估，需进一步获取鸟类食物中的农药残留实测数据、植物体内农药半衰期等农药信息以优化部分评估参数，或者采用半田间及田间鸟类毒性试验监测数据等[24-27]。但由于三唑酮和四氟醚唑的以上相关数据暂无，无法进一步进行高级风险评估，故可采取风险降低措施。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)[26]中的要求，非靶标节肢动物初级风险评估不可接受时，首先考虑必要的风险降低措施。因此，建议杀菌剂三唑酮和四氟醚唑在葡萄上喷雾施用时，应注意对鸟类的保护，鸟类保护区附近禁用；乙霉威在葡萄园喷施时，应注意对捕食性非靶标节肢动物的保护，瓢虫等天敌放飞区域禁用。

 

  乙烯菌核利对鸟类(急性)、蜜蜂和蚯蚓的风险均可接受。但由于缺少其对鸟类短期饲喂、鸟类繁殖、非靶标节肢动物及土壤微生物的毒性数据，无法对以上风险进行评估。农药环境风险评估的开展，应以科学、可信的数据为基础[29]。但目前，可采用的农药毒性信息获得途径很有限，尤其是半田间及田间等高级阶段数据更是匮乏，严重影响环境风险评估结果的准确性。

 

  吡唑萘菌胺对所评估的4类陆生生物的风险均可接受，故杀菌剂吡唑萘菌胺以现有登记信息中的最大施用剂量在葡萄上喷施，是不会对环境生物产生危害影响。吡唑萘菌胺是由先正达开发出的一种新型广谱叶面杀菌剂，目前其与嘧菌酯的混配制剂产品已登记于黄瓜、西瓜和豇豆，防治白粉病和锈病。另外，吡唑萘菌胺对黄瓜褐斑病菌、黄瓜炭疽病菌、辣椒炭疽病菌、番茄早疫病菌、苹果斑点病菌、辣椒疫霉病菌、马铃薯晚疫病菌、番茄灰霉病菌、番茄菌核病菌、水稻稻瘟病菌和苹果轮纹病菌等多种病菌具有较高的抑制活性[30]，对草莓白粉病也具有较好的防效[31,32]。本研究的环境风险评估结果，可为吡唑萘菌胺后续在葡萄上进行登记提供数据参考。