四氯苯氧乙酸和啶虫脒在水稻生产系统中的残留行为、生物富集及膳食风险评估

《The Journal of Foot and Ankle Surgery》：Residue behavior, bioconcentration and dietary risk assessments of tetrachlorantraniliprole and dinotefuran in rice production system

Tca和DF在水稻生态系统中的残留动态及风险研究表明，两者及其代谢物在水稻秸秆、田水和土壤中的降解率较高，水稻籽粒和鲤鱼体内残留量均低于最大残留限量，生物富集因子均低于10，慢性膳食风险评估显示风险值低于可接受阈值，为安全使用这两种杀虫剂提供了科学依据。

　　这项研究探讨了两种广泛应用于水稻生产中的杀虫剂——四氯虫酰胺（Tca）和啶虫脒（DF）在水稻农业生态系统中的残留动态和潜在风险。研究重点评估了Tca、DF及其代谢产物（DN和UF）在不同环境基质中的残留情况，包括稻田水、土壤、稻草、稻壳、糙米以及常见鲤鱼（common carps）中的浓度变化。通过系统的分析，研究旨在为这两种杀虫剂的安全使用提供科学依据，同时平衡有效的害虫管理与生态环境保护及食品安全。

水稻作为全球半数以上人口的主要粮食来源，其生产安全至关重要。然而，水稻种植过程中常受到多种害虫的威胁，如稻纵卷叶虫和褐飞虱，这些害虫不仅影响产量，还可能降低稻米品质。因此，农药的合理使用成为保障水稻健康和稳定生产的关键手段。然而，农药的不当使用可能带来一系列环境和健康风险，例如对非目标生物的毒性作用、对土壤微生物群落的破坏以及通过食物链对人类健康的潜在影响。为了确保农药的可持续应用，必须深入理解其在农业生态系统中的行为特征。

Tca是一种新型的二甲苯酰胺类杀虫剂，由沈阳化工研究院有限公司开发。它通过干扰昆虫的钙离子平衡来控制害虫，其作用效果与氯虫苯甲酰胺相当，但所需剂量仅为后者的1/2。这种高效的杀虫特性使其成为水稻生产中的一种重要工具。DF则是一种烟碱类杀虫剂，通过与烟碱乙酰胆碱受体结合，干扰神经传导，从而导致害虫麻痹和死亡。DF的主要代谢产物为DN和UF，这两种代谢产物在环境中的迁移性和持久性较高，可能对生态系统的长期影响产生重要影响。

在农业生态系统中，农药的残留动态是评估其环境风险的重要指标。研究发现，Tca在稻草中的降解率达到63.7%，而在稻田水中的降解率则高达87.8%。相比之下，DF在稻田水和稻草中的降解率分别为96.5%和76.3%，显示出较快的降解速度。这些数据表明，Tca在水中的降解速度较快，但其在稻草中的残留时间相对较长，而DF则在多种基质中均表现出较高的降解能力。尽管如此，两种杀虫剂在最终残留水平上均低于各自的最大残留限量（MRLs），表明它们在水稻生产中的使用可能不会对食品安全构成直接威胁。

代谢产物DN和UF的残留动态也值得关注。研究指出，这些代谢产物具有更高的迁移性和持久性，可能在环境中存在更长的时间。例如，DN和UF在稻田水和土壤中的残留时间较长，这可能导致其对水生生物和土壤生态系统产生潜在的生态毒理风险。特别是，在鱼类体内的生物累积因子均低于10，表明其在水生生物体内的积累能力较弱。然而，这一结果仍需结合具体生态系统的特征进行进一步分析，以全面评估其对水生生物的潜在影响。

在进行生物累积实验时，研究者选择了常见鲤鱼作为模型生物，以模拟水稻–鱼类复合生态系统中的农药行为。实验结果显示，Tca和DF在鲤鱼体内的生物累积因子均较低，说明其在水生生物体内的富集程度有限。这一发现为评估这些杀虫剂在水生生态系统中的潜在风险提供了重要的数据支持。然而，值得注意的是，尽管目前已有关于DF在斑马鱼中生物累积的数据，但针对Tca和DF在鲤鱼中的研究仍较为有限，这提示未来需要更多的生态毒理学研究，以更全面地了解这些化合物在水生环境中的行为。

饮食风险评估是衡量农药对人类健康潜在影响的重要手段。研究通过对水稻和鱼类进行慢性饮食风险评估，发现其风险商（RQ）均远低于可接受阈值。这一结果表明，即使在长期食用的情况下，这些杀虫剂及其代谢产物也不会对消费者的健康构成显著威胁。然而，这一结论仍需结合具体地区的农药使用情况和食物链结构进行进一步验证，以确保其普遍适用性。

此外，研究还强调了水稻农业生态系统中不同基质之间的相互作用。稻田水、土壤、稻草、稻壳、糙米以及水生生物构成了一个复杂的生态网络，农药的残留动态和迁移路径可能受到多种因素的影响，如气候条件、土壤类型、水体流动性和生物代谢能力等。因此，为了准确评估农药在水稻生产系统中的环境命运和潜在风险，必须对这些基质进行全面调查。这不仅有助于制定更科学的农药管理策略，还能为政策制定者提供必要的数据支持，以确保农药的合理使用和生态系统的可持续发展。

在方法学方面，研究采用了一种经过验证的超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）技术，能够同时检测Tca、DF及其代谢产物在不同基质中的残留情况。该方法的线性范围和回收率均满足分析要求，确保了检测结果的准确性和可靠性。此外，研究还通过标准曲线和矩阵效应的评估，验证了该方法在不同基质中的适用性。这些方法学的严谨性为后续研究提供了坚实的基础，同时也提高了农药残留评估的科学性和可重复性。

研究还指出，当前关于Tca和DF在水稻生产系统中的残留动态和生态行为的研究仍然较为有限。虽然已有部分研究关注了这两种农药在其他作物中的残留情况，如玉米中的Tca残留（Fan et al., 2021；Xiao et al., 2024），但针对水稻系统的具体数据仍然不足。DF的研究主要集中于稻米中的残留水平（Li et al., 2017），缺乏对多种环境基质的系统性分析。因此，本研究通过综合评估不同基质中的残留动态，填补了这一领域的研究空白，为水稻生产中的农药管理提供了新的视角和依据。

从生态系统的角度来看，水稻生产不仅涉及作物本身的生长，还与水体、土壤和水生生物的健康密切相关。农药的使用可能对这些生态组成部分产生复杂的影响，例如对土壤微生物多样性的破坏、对水生生物的毒性作用以及对非目标生物的潜在危害。因此，评估农药在不同基质中的残留行为和生态影响，是实现农业可持续发展的重要环节。通过了解农药的环境命运，可以优化其使用方式，减少对生态系统的不良影响，同时确保食品安全。

此外，研究还提到农药在不同基质中的降解速率可能受到环境条件的影响。例如，温度、湿度、微生物活性等因素都可能影响农药的降解过程。在稻田生态系统中，这些因素的综合作用可能导致农药在不同环境基质中的残留水平存在显著差异。因此，在制定农药管理策略时，需要充分考虑这些环境变量，以确保农药的有效性和安全性。

综上所述，本研究通过对Tca和DF及其代谢产物在水稻生产系统中的残留动态和生态行为的系统评估，为农药的安全使用提供了科学依据。研究结果表明，这两种杀虫剂在水稻生产中的残留水平均低于各自的MRLs，且在水生生物体内的生物累积能力较低，慢性饮食风险评估也显示其对消费者健康的影响较小。这些发现有助于指导农药的合理使用，促进水稻生产的可持续发展，同时保护生态环境和食品安全。然而，研究仍存在一定的局限性，例如对某些代谢产物在水稻系统中的具体影响尚未完全明确，未来需要进一步的研究来完善对这些农药生态行为的理解。