地表水中除草剂的环境存在情况、人类健康风险及生态风险：中国太湖西北部的河流

《Journal of Environmental Radioactivity》：Environmental Occurrence, Human Health Risk, and Ecological Risk of Herbicides in Surface Water: Rivers in the Taihu Lake Northwest, China

太湖流域西北部河流表面水26种除草剂家族时空分布及风险评估表明，所有成员均检出且50%全年检出率100%，季节差异显著。人类健康风险经评估为可忽略，但除草剂对鱼类、藻类和甲壳类生态风险中等至高，其中苯达松、异丙隆等在夏季对沉水植物风险最高，需加强源头管理和工艺控制以防止入水。

　　

胡敏|范光灿|王新毅|张阳阳|李阿敏

南京大学生命科学学院，中国南京210023

摘要

太湖流域地表水中除草剂的存在引起了人们的关注，然而对其潜在风险的评估仍存在不足。本研究调查了中国太湖西北部41个采样点河流地表水中26种除草剂家族成员的分布及其时空变化，并评估了这些除草剂对人类健康和生态健康的潜在风险。简而言之，所有除草剂家族成员均被检测到，其中50%的成员的检出率为100%。除草剂家族成员在地表水中的分布具有显著的季节性差异。风险评估结果显示，地表水中这些除草剂的浓度符合饮用水源区域的水环境质量标准，对人类健康的非致癌风险可以忽略不计。在春季、夏季和冬季，这些除草剂对鱼类-藻类-甲壳类三个营养级的水生生物具有中等到高的风险，其中苯达唑酮、异丙隆、阿特拉津和普罗米特林的风险水平最高。夏季，这些除草剂对沉水植物的风险高于对鱼类-藻类-甲壳类的风险，其中B类除草剂是导致这一现象的主要因素。因此，需要采取源头管理或过程控制措施来防止这些除草剂进入地表水。本研究提供了关于太湖地区地表水中除草剂分布及其潜在风险的最新认识。

引言

除草剂的发明和广泛使用有效减少了杂草对农田的影响，显著提高了作物产量，极大地推动了现代农业生产系统的转型，并为全球抗击饥饿做出了重要贡献（Maeda等人，2019；Lonhienne等人，2022；Yang等人，2024）。然而，由于除草剂使用频率高、稳定性强且具有环境流动性，它们在全球各大河流/湖泊流域的地表水中频繁被检测到（Veerakumar等人，2021；Wu等人，2023；Schwientek等人，2024）。

作为中国经济最发达的地区之一和重要的生态功能区，太湖流域逐渐引起了人们对地表水中除草剂存在的关注（Xu等人，2021；Qiao等人，2022）。例如，Qu等人（2020）在2016年4月至5月期间在太湖中检测到了异丙隆、阿特拉津、2-羟基阿特拉津和特布津等除草剂。同样，Wang等人（2021）报告称2021年太湖西北部支流中的除草剂浓度较高，包括2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、尼科硫磺隆、异丙隆和甲氧氯。近年来，随着基于质谱技术的环境微污染物检测方法的广泛应用，污染物的识别效率和数据质量得到了显著提高（Brunelle等人，2024；Xia等人，2025）。然而，作为一种典型的有毒微污染物，关于太湖地区地表水中除草剂的系统研究仍然相对较少。

另一方面，众所周知，除草剂具有多种生物毒性，被认为是水环境中危害最大的微污染物之一（Bamal等人，2024；Comont等人，2020）。长期摄入或暴露于除草剂会对人类健康和生态环境造成严重威胁（Tulcan等人，2021）。例如，阿特拉津作为一种潜在的致癌物和内分泌干扰物，会损害哺乳动物的肝脏和睾丸，影响其解毒和生殖功能（Singh等人，2018；Shu等人，2024）。除草剂对鱼类、藻类、无脊椎动物和水生维管植物等非目标生物的毒性影响也可能产生深远后果（Matozzo等人，2018；Navarro等人，2024；Pandey等人，2017）。例如，即使是微量的异丙隆污染也可能导致大规模藻类死亡；这些看似微不足道的影响可能通过食物链和食物网放大，最终威胁整个水生生态系统的平衡（Nie等人，2023）。然而，先前研究中尚未充分评估太湖地区地表水中除草剂通过饮用水摄入对人类健康的潜在风险，以及对当地水生生态系统的潜在影响，尤其是从太湖西北部流入湖泊的主要河流（Hu等人，2015；Ta等人，2006；Wang等人，2021）。

此外，以往的研究主要使用鱼类、藻类和水生无脊椎动物作为评估微污染物（包括除草剂）生态风险的敏感生物（Zhang等人，2023；Song等人，2007）。然而，我们注意到，在过去十年中，构成浅水湖生态系统核心的沉水植物在太湖及其周边水域几乎消失（Yang等人，2023）。Belgers等人（2007）报告称，具有根系的沉水植物对除草剂的敏感性高于浮萍和大多数藻类。这表明，作为旨在消除杂草的化学物质，除草剂对地表水中非目标沉水植物的毒性风险可能被忽视了（Schulz等人，2021）。因此，将沉水植物作为敏感生物纳入系统评估除草剂生态风险的研究中是非常必要的。

为填补这一知识空白，本研究重点关注太湖流域西北部主要河流地表水中除草剂家族的时间和空间分布特征，并系统评估它们对人类健康和水生生物（特别是沉水植物）的生态风险。本研究的结果将有助于全面了解太湖主要入水系统中除草剂的当前风险状况，并为未来实施有针对性的治理措施提供指导。

采样点

采样点

如支持信息图1所示，采样区域位于太湖西北部，这里是流入太湖的主要河流分布区，也是太湖污染物的主要来源（Wang等人，2023）。采样点分布在六条河流沿岸：南溪河、丹金里icao河、京杭大运河、新蒙河、入太湖河流和长江。采样点的地理坐标信息见附录

除草剂家族的存在

如图2(a)所示，在太湖西北部地表水中检测到了所有26种除草剂家族成员。从季节角度来看，春季、夏季、秋季和冬季分别检测到25种、26种、20种和23种除草剂成员，其中18种、20种、14种和17种除草剂在相应季节的检出率为100%（原始数据见附录表S3）。如图2(b)所示，从空间角度来看，所有除草剂家族

讨论

太湖是周边城市的重要饮用水源（Qian等人，2022）。因此，其水体及相邻地表水中除草剂的浓度必须符合相关的水质标准。如附录表S7所示，根据中国的《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），阿特拉津的允许浓度最低，为2 μg/L。然而，根据第3.1节的结果

附录A 补充数据

与本文相关的补充数据可在在线版本中找到：xxxxx。

未引用参考文献

Cardinale, 2011; Yang and Liu, 2010

CRediT作者贡献声明

胡敏：撰写 – 原稿撰写、软件使用、数据分析。范光灿：软件使用、数据管理。王新毅：数据分析、资源获取。张阳阳：软件使用、资源提供。李阿敏：撰写 – 审稿与编辑、资源提供、资金争取。