我国4种应急防控沙漠蝗的化学农药对鸟类初级环境风险评估

吴书蓓 ，周艳明 ，毛连纲 *，刘新刚 ，张 兰 ，张燕宁 ，朱丽珍 ，蒋红云 *

（1.中国农业科学院植物保护研究所，北京 100193；
2.农业农村部农药检定所，北京 100125）

沙漠蝗（Schistocerca gregaria）为直翅目斑腿蝗科昆虫，被认为是破坏性最强的迁徙性害虫之一。其主要分布在沙漠灌丛地区，具有极强的长距离迁徙和快速繁殖的能力。在外界环境的刺激下，蝗群密度大，流动性强，造成的迁飞扩散危害可导致严重的粮食危机[1]。自2020年初开始，沙漠蝗已成为世界各地的关注热点。据联合国粮农组织（FAO）统计，东非、西南亚、红海周围地区爆发了严重的沙漠蝗灾情，3个地区共计有4 200万人处于粮食短缺的困境。因此，FAO将此次沙漠蝗灾列为2020年首要防控任务之一[1]。为防止沙漠蝗对我国农牧业造成严重危害，我国农业农村部、海关总署、国家林草局于2020年3月6日发布《沙漠蝗及国内蝗虫监测防控预案》，该预案能够对国内外蝗虫发生情况进行实时监测，有效保障了生态安全[2-3]。

我国现登记用于有效防治蝗虫的产品共计36个。其中，化学农药有23种，主要以拟除虫菊酯类和有机磷类杀虫剂为主。由于措施单一和过度依赖化学农药导致的抗性、残留和蝗虫猖獗等问题，这使得微生物农药和植物源农药逐渐受到重视，登记数量较往年有所增加，现共计13种[4]。除了登记的农药产品外，食蝗鸟类的生物防治也取得了一定的效果[5]。然而，化学防治目前仍是应急防治蝗灾的重要手段[4-7]。2021年3月，全国农技中心发布的《2021年沙漠蝗防控技术方案》中推荐使用高氯·马、马拉硫磷、高效氯氰菊酯等农药来对蝗虫进行应急防控[8]。在采用化学防治蝗虫的过程中，若化学药剂使用不当，则会引发一系列的环境污染和危害非靶标环境生物（如食蝗鸟类）安全等问题[9]。因此，蝗虫化学应急防控对食蝗鸟类形成的潜在危害应当引起重视。

本研究通过检索目前登记用于防治蝗虫类的有效化学农药产品信息，筛选得到溴氰菊酯、高效氯氰菊酯、马拉硫磷和吡虫啉的化学农药单剂；
并全面评估了这4类药剂在多种不同施用场景中对鸟类的初级环境风险，根据评估结果推荐有效成分用量，旨在为我国沙漠蝗等多种蝗虫的化学应急防控提供合理用药建议。

1.1 农药基本信息查询

因我国目前暂无农药登记在沙漠蝗上，根据《2021年沙漠蝗防控技术方案》[8]以及检索中国农药信息网，获得登记防治对象为蝗虫类且在登记有效日期内的化学农药。查询农药标签，统计同种药剂的最大推荐有效成分用量、施用方式、施用次数以及作用场景（表1）。将目前登记有效的防治蝗虫类化学农药进行统计分类，在种类上发现单剂占绝对优势，占比为82.6%，混剂占比为17.4%；
在化学农药类别上发现有机磷类杀虫剂，如马拉硫磷占比最高，为52.6%，其次是拟除虫菊酯类杀虫剂，如溴氰菊酯和高效氯氰菊酯，以及少量新烟碱类杀虫剂，如吡虫啉。这与前人的查询结果基本相符[6]。因此，本研究主要对目前登记占比较大的化学农药单剂如马拉硫磷、溴氰菊酯、高效氯氰菊酯以及吡虫啉进行鸟类初级风险评估。登记信息及最大推荐用量如表1所示。

表1 4 种化学农药登记信息

1.2 评估数据获取

1.2.1 初级暴露分析

待测农药品种的施用方式均为喷雾，初级暴露分析参考NY/T 2882.3—2006《农药登记环境风险评估指南第3部分：鸟类》[10]。农药喷雾暴露场景、不同作用场景和与其相应的指示物种信息，如表2所示。

表2 农药喷雾暴露场景指示物种及其相关信息

1.2.2 初级毒性效应分析

通过检索欧洲食品安全局（EFSA）官方报告数据[11-14]得到这些化学农药对鸟类的急性半致死剂量（LD50acute）、短期饲喂半致死剂量（LD50short-term）和长期无可见有害作用水平（NOAEL）。查询时间截至2021年8月8日。

1.3 数据处理

1.3.1 初级暴露分析

参照NY/T 2882.3—2016《农药登记环境风险评估指南 第3部分：鸟类》[10]，按式（1）～（3）分别计算喷施场景下鸟类急性、短期和长期的预测暴露剂量（PEDacute、PEDshort-term和PEDlong-term），mg a.i./(kg bw·d)。

式中：FIRbw·d为指示物种每克体重每日食物摄取量，g/(g bw·d)；
RUD90为第90百分位的单位面积施药剂量的食物农药残留量，(mg a.i./kg食物)/(kg a.i./hm2)；
AR为推荐的单位面积农药最高施用剂量，g a.i./hm2；
MAF90为 RUD90对 应 的 多 次 施 药 因子 ；
RUDmean为单位剂量残留量的算术平均数，(mg a.i./kg食物)/(kg a.i./hm2)；
MAFmean为RUDmean对应的多次施药因子；
ftwa为时间加权平均因子，默认值为0.53。

1.3.2 初级毒性效应分析

参照NY/T 2882.3—2016《农药登记环境风险评估指南第3部分：鸟类》[10]，根据查询得到鸟类毒性试验终点数据，按式（4）计算预测无效应剂量（PNED）。

式中：EnP为毒性终点；
UF为不确定性因子。

1.3.3 风险表征

根据暴露分析计算得到PED和效应分析计算得到PNED，按式（5）计算风险商（RQ）。

式中：若RQ≤1，表示风险可接受；
若RQ＞1，表示风险不可接受。

2.1 鸟类环境风险初级暴露分析

为提供更为全面详细的数据支持，本文评估了溴氰菊酯、高效氯氰菊酯、马拉硫磷和吡虫啉4种药剂在已登记及暂未登记使用的暴露场景。这4种用于防治蝗虫的化学农药对鸟类的急性预测暴露剂量结果如表3所示。同种药剂在涉及多个药剂推荐用量情况下，评估所用剂量均选用最高剂量。4种化学药剂急性预测暴露剂量（PEDacut）e范围为0.359～28.54 mg a.i./(kg bw·d)，其中溴氰菊酯和吡虫啉的PEDacute值范围相近，而马拉硫磷在所有暴露场景的PEDacute值均远高于其他药剂，这与其较高的施用剂量有关。4种化学药剂对鸟类的短期及长期预测暴露剂量结果与急性结果相似，PEDshort-term值范围为0.164～11.099 mg a.i./(kg bw·d)，PEDlong-term值范围为0.086 8～5.882 mg a.i./(kg bw·d)；
马拉硫磷因其施用剂量最高，PEDshort-term值和PEDlong-term范围值分别为6.634～11.099和3.516～5.882 mg a.i./(kg bw·d)。

表3 4 种化学农药对鸟类的预测暴露剂量

2.2 鸟类环境风险初级效应分析

通过数据库检索查询到4种农药对应的急性、短期以及长期毒性试验数据，毒性效应终点（EnP）的选取参考NY/T 2882.3—2016《农药登记环境风险评估指南 第3部分：鸟类》[10]，当存在不同物种毒性数据时取几何平均值进行效应分析，长期繁殖毒性则取最敏感物种的繁殖毒性终点值。溴氰菊酯等4种化学农药对鸟类不同效应类型的预测无效剂量（PNED）结果，如表4所示。

表4 4 种化学农药对鸟类的毒性效应数据

2.3 风险表征

4种化学农药对鸟类风险评估结果（表5）显示，4种化学农药中溴氰菊酯、高效氯氰菊酯以及吡虫啉按照登记用量在4种暴露场所使用，对鸟类的急性、短期和长期风险均可接受；
马拉硫磷对鸟类的急性和短期风险均可接受，而在长期繁殖毒性风险评估中以最高剂量施用，在4种作用场景的风险均不可接受。

表5 4 种化学农药对鸟类的初级环境风险评估结果

（续表5）

本文重点关注化学防控应用可能出现的潜在环境问题，系统评估了施用4种化学农药后对鸟类的急性、短期和长期的风险，并根据风险评估结果推荐溴氰菊酯、高效氯氰菊酯和吡虫啉作为推荐用药。马拉硫磷在相应场景施用后会对鸟类长期繁殖存在较高风险，以临界综合风险系数（RQ=1）反推马拉硫磷有效成分施用量，在农田或牧草上施用最高有效成分用量（AR）建议不超过466.5 g a.i./hm2；
在草地中施用AR不超过314.5 g a.i./hm2；
在荒地或滩涂上施用AR不超过454.9 g a.i./hm2；
在林木中施用AR不超过278.8 g a.i./hm2。根据本次评估结果并结合前人研究报道[15]，建议其单剂有效成分用量不高于278.8 g a.i./hm2。现已登记有多个高效氯氰菊酯·马拉硫磷复配制剂，可开发低剂量马拉硫磷与拟除虫菊酯类或新烟碱类杀虫剂复配使用，或者开发拟除虫菊酯类和新烟碱类杀虫剂的新剂型，从而满足高效低风险的要求[4]。

本研究采用的评估方法还存在一定局限性。一方面，本文环境评估仅采用了查询的原药毒性数据，未采用制剂毒性数据，评估结果同样存在不确定性，今后可针对不同场景，选择相应指示物种进行毒性测试，以期为食蝗鸟类的环境风险评估提供更精准的毒性数据；
另一方面，因查询数据较为单一，未根据施用场景选择相应指示物种，以及未选用需要保护的食蝗鸟类进行风险评估，如牧鸡、牧鸭以及粉红椋鸟等，所以评估结果可能存在不确定性。此外，农药喷雾不仅可通过经食对鸟类造成危害，还会通过饮水及吸入途径进入鸟体内，因而对于鸟类不同暴露途径的风险也需要引起重视[16]。

初级风险评估结果仅代表鸟类在实验室中最极端条件下的风险，在此条件下评估结果不可接受并不意味着化学药剂在实际施用过程中一定会对鸟类生长和繁殖造成影响，下一步还可以基于半田间和田间监测，获得引起鸟类死亡和繁殖危害的田间试验或监测数据，从而开展更高阶的环境风险评估。在蝗虫化学防治的同时，也需要注重与其他防治技术的协同，降低高毒化学农药使用比例，研制开发新型高效低风险化学药剂，在不超过蝗虫防治生态经济阈值的前提下，不断完善蝗虫防控技术体系，从而实现蝗灾可持续防控的目标[5,17]。