农药学学报  2018, Vol. 20 Issue (1): 100-109   PDF    
中国主要蜜源作物上登记的农药品种及其中杀虫剂对蜜蜂的初级风险评估
廖建华1, 程燕1, 卜元卿1,2, 谭丽超1, 周军英1,2, 单正军1,2     
1. 环境保护部 南京环境科学研究所,南京 210042;
2. 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京 210044
摘要: 对目前中国主要蜜源作物上登记的农药品种进行了梳理,并采用现有的风险评估标准方法,对其中毒死蜱、吡虫啉等共61种杀虫剂对蜜蜂的风险进行了初级评估。结果表明:在58种喷雾施用的杀虫剂中,35种对蜜蜂的风险商值均大于1,风险为不可接受;其余23种的风险商值小于1,风险为可接受;所评估的6种土壤或种子处理内吸性杀虫剂中,5种对蜜蜂的风险商值大于1,风险为不可接受,仅氯虫苯甲酰胺的风险商值小于1,风险为可接受。但由于文中是以药剂在所登记作物上的单次最高施药剂量为暴露量进行的初级评估,并未考虑农药在花粉、花蜜中的降解及降雨引起的淋洗损耗,以及施药时间与作物花期之间的关系等影响因素,因而使得评估结果具有较大的保守性。研究结果一方面可为这些农药的合理使用和管理提供参考,另一方面提示了目前中国关于农药对蜜蜂的初级风险评估程序需进一步优化。
关键词: 蜜源作物     杀虫剂     毒死蜱     吡虫啉     蜜蜂     风险评估     风险商值    
Review of the pesticides registered on major nectar crops in China and the primary risk assessment of the insecticides to honey bees
LIAO Jianhua1, CHENG Yan1, BU Yuanqing1,2, TAN Lichao1, ZHOU Junying1,2, SHAN Zhengjun1,2     
1. Nanjing Institute of Environmental Science, Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China, Nanjing 210042, China;
2. Collaborative Innovation Center of Atmospheric Environment and Equipment Technology, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China
Abstract: Pesticides currently registered on the major nectar crops in China were reviewed. Then primary risk assessments of 61 insecticides registered on these nectar crops such as chlorpyrifos, imidacloprid and etc. to honey bees were conducted according to the existing risk assessment method. The results showed that among the 58 insecticides which were applied by spraying, the risk quotient (RQ) values of 35 insecticides were all greater than one, which meant the risk of these insecticides to honey bees was unacceptable. And among 6 systemic insecticides which were applied through soil or seed treatment, the RQ values of 5 insecticides were greater than one, which meant the risk to honey bees was unacceptable, and the only pesticide of this type which had low risk to bees was chlorantraniliprole. But it is noteworthy that the exposure assessments in the current assessment procedure was based on the maximum single application rates of the pesticides and the following issues was not considered: the degradation of pesticides in pollen, nectar, the washoff of pesticides from foliar, the relation between application time and the plant flowering period and etc. Therefore the assessment results were rather conservative. These findings can be treated as references for the reasonable usage and management of these insecticides and also suggest that the primary risk assessment procedure of pesticide to bees currently used in China could be refined.
Key words: nectar crops      insecticides      chlorpyrifos      imidacloprid      honey bees      risk assessment      risk quotient     

蜜蜂是自然界最主要的授粉昆虫,与人类生产和生活密切相关,对于促进作物高产、保护植物多样性及维护生态系统平衡均具有极为重要的作用[1-2]。蜜源植物 (honey plant) 是指能为蜜蜂提供花蜜、蜜露和花粉的各种植物的统称,又指所有气味芳香或能产生花蜜以吸引蜜蜂的显花植物[3]。农药是重要的农业生产资料,对于防治病虫草害、促进作物增产十分重要。蜜蜂在田间采花授粉过程中可通过直接经口摄入和体表接触暴露等途径接触农药,因此农药在蜜源作物上使用难免会对蜜蜂造成危害或影响,包括行为变化及个体死亡等,最终甚至可导致整个种群发生变化。

美国、欧盟等发达国家和组织一直较为重视农药对蜜蜂的危害及影响,特别是自2006年以来,北美及欧洲一些国家相继出现了蜂群大量消失的现象,即通常所说的蜂群崩溃失调症 (colony collapse disorder)[4]之后,关于农药使用与蜂群大量消失之间有无联系,农药对蜜蜂的影响究竟如何,以及如何减少农药使用对蜜蜂的危害和影响等问题又一次引起了各国农药管理部门及研究机构的重视,各国政府及相关组织也紧急制订了一系列措施,包括完善农药对蜜蜂的风险评估方法,开展高毒农药品种对蜜蜂的风险评估,制定新标签规范以限制某些高风险农药产品的使用等,以尽可能减少农药使用对蜜蜂的影响。

2013年,欧洲食品安全局 (EFSA) 公布了新的“植物保护产品对蜜蜂风险评价指导文件[EFSA Guidance Document on the risk assessment of plant protection products on bees (Apis mellifera, Bombus spp. and solitary bees)]”[5],在旧准则的基础上,新准则增加了农药对蜜蜂的慢性影响、农药对蜜蜂幼虫的影响及农药重复暴露对蜜蜂的影响等项,同时增加了农药对熊蜂Bombus spp. 和独居蜂 (solitary bees) 的风险评价程序[5]。此外,在该指导文件中,EFSA还公布了农药对蜜蜂的暴露量计算工具[5],与此前一直将农药的田间用量直接当作农药对蜜蜂的暴露量相比,新的暴露量估计方法更为精确。同年,EFSA发布了新烟碱类杀虫剂产品对蜜蜂的风险评估报告[6],认为该类产品的使用可通过飘尘、花粉及露水等途径对蜜蜂产生急性毒害,并可能对蜜蜂种群带来不可接受的影响。EFSA据此宣布,从2013 年12 月1 日起,限制噻虫嗪、吡虫啉和噻虫胺3种新烟碱类杀虫剂在夏季禾谷类作物和蜜源作物 (包括向日葵、油菜、玉米和大豆) 上的使用[7]。美国环保署 (USEPA) 也于2014年6月颁布了“农药对蜜蜂的风险评价指南”[8],并制定了新的农药标签规范,其中特别强调对传粉昆虫的保护,规定禁止在蜜蜂出没的地区使用新烟碱类农药产品,以保护蜜蜂及其他授粉昆虫[9]

可以看出,在如何降低农药使用对蜜蜂的风险方面,农药管理水平较为先进的国家和组织均以风险评估为依据,首先采用风险评估的手段明确哪些农药品种对蜜蜂存在风险,然后因品种而异,实施相应的风险规避措施,以将农药使用对蜜蜂的风险降到最低。2016年,中国颁布并实施了《农药登记 环境风险评估指南 第4部分:蜜蜂》[10](以下简称“指南”),从而保证了在中国登记使用的农药品种对蜜蜂的风险评估也有据可依。

笔者拟首先对中国目前在蜜源植物上登记使用的农药品种进行梳理,然后依据“指南”[10]的要求及方法,对中国主要蜜源作物上登记使用的杀虫剂对蜜蜂的风险进行初级评估,以期为这些农药的合理使用提供参考,同时为这些农药品种的再评估工作排出优先次序。

1 研究方法 1.1 中国蜜源作物上登记的农药品种查询

根据中国蜜源植物的定义和分类依据[3, 11-12],列出中国主要的蜜源作物;通过查询“中国农药信息网”[13],获得目前在上述蜜源作物上登记的所有农药品种。

1.2 中国蜜源作物上所登记杀虫剂对蜜蜂的初级风险评估

总体而言,蜜源作物上登记使用的所有农药品种中,杀虫剂对蜜蜂的毒性相对较高,因此,本研究重点评估了蜜源作物上登记的杀虫剂对蜜蜂的风险。首先对中国在蜜源作物上登记的杀虫剂进行整理,通过查询“中国农药信息网”获得这些品种在蜜源作物上登记的使用方法和相应的最大使用量;通过查询“农药电子手册”[14]和“农药特性数据库”[15]获得这些品种对蜜蜂的急性经口和接触半致死剂量 (LD50);最后,根据“指南”[10]要求及方法,就这些农药品种对蜜蜂的风险进行初级评估。

“指南”[10]中分别设定了喷施及土壤或种子处理两种暴露场景:当农药直接喷施于作物时,则在喷施场景下进行评估;当农药使用方法为土壤或种子处理时,若农药具有内吸性,则在土壤或种子处理场景下进行评估。

对于喷施场景,由于初级暴露分析不计算预测暴露剂量 (PED),因此采用农药单次最高施药剂量作为暴露量;初级效应分析不计算预测无效应剂量 (PNED),仅使用蜜蜂急性经口或接触毒性较高的半致死剂量 (LD50)。根据公式 (1) 计算风险商值 (RQsp):

${\rm{R}}{{\rm{Q}}_{{\rm{sp}}}} = {\rm{AR}}/{\rm{L}}{{\rm{D}}_{50}} \times 50$ (1)

其中:RQsp为喷施农药暴露场景的风险商值;AR为推荐的农药单次最高施用量,单位为g a.i./hm2;LD50为蜜蜂急性经口或接触毒性的半致死剂量,单位为μg a.i./蜂。

针对土壤或种子处理场景,则根据花粉和/或花蜜中的农药残留量、蜜蜂每日花粉和/或花蜜摄食量,估算花粉及花蜜中内吸性农药的预测暴露剂量 (PEDsys)。当残留数据不可靠或者缺少残留数据时,花粉和花蜜中的农药残留量可采用默认值“1 mg a.i./kg花粉或花蜜”。当缺少单只蜜蜂的最高日摄食量实测数据时,可采用默认值“0.128 g a.i./蜂”;初级效应分析采用农药有效成分对蜜蜂的急性经口半致死剂量 (LD50) 除以不确定因子10,计算得到预测无效应剂量 (PNEDsys)。最后根据公式 (2) 计算风险商值 (RQsys)。

${\rm{R}}{{\rm{Q}}_{{\rm{sys}}}} = {\rm{PE}}{{\rm{D}}_{{\rm{sys}}}}/{\rm{PNE}}{{\rm{D}}_{{\rm{sys}}}}$ (2)

其中:RQsys为土壤或种子处理场景下内吸性农药的风险商值。

当RQ≤1,风险可接受;当RQ>1,风险不可接受,可进一步进行高级风险评估。

2 结果与分析 2.1 中国主要蜜源作物

中国的蜜源植物根据泌蜜量的高低,又分为主要蜜源植物和辅助蜜源植物,其中能够获取商品蜜的是主要蜜源植物,只能产生零星蜂蜜、可为蜂群提供饲料的为辅助蜜源植物[11]

主要蜜源植物数量多、分布广、花期长、分泌花蜜量多。中国有四分之一的农作物、经济作物和绿肥作物,如棉花、油菜、向日葵、紫云英、苕子等都是优良的蜜源植物,主要包括:粮食作物中的荞麦;油料作物中的油菜、向日葵、红花、芝麻、芝麻菜;纤维作物中的棉花;豆科牧草和绿肥植物紫花苜蓿、草木犀、紫云英、苕子;果树中的柑橘、枣、荔枝、龙眼、枇杷;林木中的刺槐、椴树、蓝果树、桉树及荆条、野坝子等灌木;野草中的香薷、老瓜头、水苏,以及香料植物中的薰衣草、麝香草等。以上均是蜂群周期性转地饲养的主要蜜源。

辅助蜜源植物种类也较多,能够分泌少量花蜜和产生少量花粉。其中包括桃、梨、苹果、山楂等各种果树,以及瓜类、蔬菜、林木、花卉等。在主要蜜源植物开花期不相衔接时,可用以调剂蜂群的食料供应,特别是在主要蜜源植物流蜜期到来前,可用以培育出大量青壮年蜂,为充分发挥其在流蜜期的优势,提高蜜蜂产品的产量和质量创造条件[11-12]。本文以蜜源植物中主要的蜜源作物为对象,首先查询获得这些作物上农药的登记情况,然后针对其中杀虫剂对蜜蜂的风险进行初步评估。

2.2 中国蜜源作物上登记的农药品种

通过查询“中国农药信息网”[13],对中国蜜源作物上登记使用的农药品种进行了统计,统计截止时间为2017年7月1日。

2.2.1 各主要蜜源作物上登记的农药品种数量

表1可看出:在属于主要蜜源植物的蜜源作物中,棉花上登记的农药品种数最多,柑橘、油菜和荔枝3种作物上登记的农药品种数次之;在属于辅助蜜源植物的蜜源作物中,苹果和黄瓜上登记的农药品种数超过百种,其他如葡萄、西瓜、马铃薯及大白菜等上登记的农药品种数也较多,达数十种。

表 1 中国蜜源作物上登记使用的农药品种数 Table 1 Amounts of the registered pesticides on each nectar crop

2.2.2 蜜源作物上登记的农药品种类型

蜜源作物上登记使用的各类型农药品种见表2[16-18]。从中可看出,目前中国已在蜜源作物上登记的农药品种达300余种,主要分为杀虫、杀螨剂,除草剂,杀菌剂和植物生长调节剂4类。除个别品种分别属于两种类型,如萘乙酸、乙蒜素和几丁聚糖既是杀菌剂又是植物生长调节剂,苦参碱既是杀虫剂又是杀菌剂,二甲戊灵既是除草剂又是植物生长调节剂外,其余均为专一类型品种。其中,杀虫、杀螨剂共101种,除草剂50种,杀菌剂128种,植物生长调节剂28种。在101种杀虫、杀螨剂中,以有机磷类为最多,占近23%,其次为氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类和生物源类,分别占13.9%、12.9%和11.9%;在50种除草剂中,酰胺类有9种,芳氧苯氧丙酸酯类有9种,其余为氨基酸类、三嗪类等;在128种杀菌剂中,生物源类最多,占18.8%,其次为唑类、无机类及金属类、苯胺及酰胺类,分别占18.0%、13.3%和9.4%。

表 2 中国蜜源作物上登记的农药类型及品种 Table 2 Type of the pesticides registered on the major nectar crops

2.3 中国蜜源作物上所登记杀虫剂对蜜蜂的初级风险

通过查询表2中所列杀虫、杀螨剂的施用方式、施用量及对蜜蜂的急性经口和接触LD50值,获得初级风险评估所需的基础数据,并根据“指南”[10]中的要求和计算方法计算得风险商值 (RQ),结果见表3表4

表 3 喷雾施用场景下蜜源作物上所登记杀虫剂对蜜蜂的初级风险评估结果 Table 3 Primary risk assessment results of the insecticides applied by spraying

表3中可看出,在所评估的58种喷雾施用的杀虫剂中,有35种对蜜蜂的风险商值均大于1,风险为不可接受;其余23种对蜜蜂的风险商值小于1,风险为可接受。

表 4 土壤或种子处理场景下内吸性杀虫剂对蜜蜂的初级风险评估结果 Table 4 Primary risk assessment results of the systemic insecticides applied by soil or seed treatment

表4中可看出,在所评估的6种土壤或种子处理内吸性杀虫剂中,有5种对蜜蜂的风险商值均大于1,风险为不可接受;仅氯虫苯甲酰胺对蜜蜂的风险商值小于1,风险为可接受。

3 结论与讨论

根据查询及统计结果,目前在中国蜜源作物上登记使用的农药品种较多,总数已达300余种,其中1/3为杀虫、杀螨剂[13],且多数种类的杀虫、杀螨剂对蜜蜂均具有较高的毒性,如有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、生物源类及近几年受到广泛关注的新烟碱类等[14-15]。本研究通过评估这些药剂对蜜蜂的初级风险,发现在所评估的以喷雾方式施用的杀虫剂中,有超过一半的品种对蜜蜂的风险商值均大于1,风险为不可接受;在所评估的6种土壤或种子处理内吸性杀虫剂中,只有1种对蜜蜂的风险商值小于1,风险为可接受;其中吡虫啉和噻虫嗪两种杀虫剂无论是以喷雾方式还是以土壤或种子处理方式施用,对蜜蜂均存在不可接受的风险。

需要明确的是,本研究在根据《农药登记 环境风险评估指南 第4部分:蜜蜂》[10]进行初级风险评估时,对于以喷雾方式施用的农药,是以药剂在所登记作物上的单次最高施药剂量作为暴露量,并未考虑农药在花粉、花蜜中的降解以及降雨引起的淋洗损耗等因素,因而使得评估结果的保守性大大增加;此外,评估时也未考虑施药时间与作物花期之间的关系;这可能是导致本研究中有超过一半的农药品种未能通过初级评估的原因。“指南”[10]指出:当初级风险评估结果表明风险为不可接受时,可进行高级风险评估,高级风险评估将采用更接近实际情况的半田间或田间真实试验数据进行。而与室内的急性毒性效应试验相比,半田间或田间试验投入较大,因此建议应进一步完善农药对蜜蜂的风险评估指南,在初级与高级风险评估之间通过借鉴或利用合理的暴露评估工具,优化初级评估中的暴露评估,在保证评估程序更为合理的同时降低投入。

此外,对于噻虫嗪、吡虫啉等已被国外限用,但在中国蜜源作物上仍允许使用的农药,建议结合这些品种在国内的登记使用情况,尽快开展其对蜜蜂的高级风险评估工作,科学、全面地评价其对蜜蜂的风险。对高风险的农药品种应及时采取严厉的禁、限用措施,以从源头控制好农药使用对蜜蜂的风险。同时建议积极开展降低农药对蜜蜂危害风险措施的研究,建立完善农药对蜜蜂危害的防控技术体系。

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