评估与环境相关的农药混合物对欧洲和阿根廷种植系统中蚯蚓（Eisenia fetida）和红蚯蚓（Lumbricus rubellus）的毒性

《Environmental Research》：Assessing the toxicity of environmentally-relevant pesticide mixtures on earthworms, Eisenia fetida and Lumbricus rubellus in European and Argentine cropping systems

农药混合物对土壤动物生态风险的影响研究

　　农药在农业土壤中通常以复杂的混合物形式存在，而非单一活性成分。然而，目前的环境风险评估（Environmental Risk Assessment, ERA）主要依赖于单一化合物的数据，并采用标准测试物种如 Eisenia fetida 来进行评估。这种做法虽然在一定程度上简化了风险评估过程，但可能无法准确反映真实环境中的复杂情况。因此，本研究旨在评估真实环境条件下农药混合物对 Eisenia fetida 和本地蚯蚓 Lumbricus rubellus 的影响，以提高土壤环境风险评估的生态相关性。

研究中，基于 SPRINT 项目在欧洲和阿根廷的田间监测数据，制备了代表主要种植系统的 11 种农药混合物。这些混合物包含五种被优先选择的农药，其选择依据是检测频率、持久性和对土壤生物的潜在风险。每种混合物中的农药浓度分别设定为测量环境浓度（Measured Environmental Concentration, MEC）、预测环境浓度（Predicted Environmental Concentration, PEC）以及五倍 PEC（5 × PEC），以模拟真实环境条件下的暴露情况。实验在自然砂壤土中进行，持续时间为 28 天，以评估蚯蚓的存活率、生长情况和繁殖能力。

研究结果显示，这些农药混合物在多达八个种植系统中造成了显著的毒性效应，且影响因物种和浓度的不同而有所差异。Lumbricus rubellus 在大多数比较中表现出更高的敏感性，这表明在环境风险评估中纳入本地物种的重要性。此外，阿根廷、克罗地亚、捷克共和国和斯洛文尼亚等地的农药混合物中，协同作用占主导地位。值得注意的是，某些混合物即使所有成分的浓度均低于单独无效应水平，仍产生了强烈的繁殖抑制效应，这提示了农药混合物可能产生累积或交互效应，从而对非目标土壤生物造成更大的影响。

当前的环境风险评估体系主要依赖于实验室测试，使用标准化测试物种如 Eisenia fetida、Folsomia candida 和 Hypoaspis aculeifer 进行毒性测试。然而，实验室测试通常使用人工土壤，这种土壤虽然能够保证测试的一致性，但无法真实反映自然土壤的复杂特性。自然土壤的理化性质，如 pH 值、有机质含量和阳离子交换容量，对农药的生物可利用性和毒性具有重要影响。因此，使用自然土壤进行毒性测试能够提供更符合现实的环境风险评估数据。

蚯蚓是土壤生态系统中的重要组成部分，它们在营养循环、土壤通气和有机物降解方面发挥着关键作用。Eisenia fetida 和 Eisenia andrei 是常用的测试物种，因其易于在实验室条件下培养且实验结果具有可重复性。然而，这些物种主要分布在堆肥或富含有机质的土壤中，而非典型的耕作土壤。相比之下，Lumbricus rubellus 在耕作土壤中更为常见，且分布于全球各地，但主要原产于欧洲。尽管关于 Lumbricus rubellus 的毒性数据相对较少，但已有研究表明，该物种对农药的敏感性高于 Eisenia fetida。

在农药混合物的生态毒性研究中，大多数研究并未考虑具体的种植系统，仅少数研究如 Panico 等（2022）在不同种植系统中评估了农药混合物对土壤无脊椎动物的影响。然而，由于土壤中农药残留的组成和浓度因种植系统和国家而异，因此有必要对不同种植系统中的农药混合物进行系统评估。本研究选取了欧洲和阿根廷的典型种植系统，包括蔬菜、谷物、油料作物、果园、根茎作物、葡萄园、玉米和橄榄等，制备了相应的农药混合物，并在自然土壤中使用两种蚯蚓物种（包括本地物种）进行测试。研究目的是确定农药混合物对蚯蚓的存活、生长和繁殖是否产生不同的影响，并评估实际测量的农药浓度是否改变了风险评估的结论。

实验结果表明，农药混合物在某些情况下对蚯蚓产生了比单一残留更高的风险。这与以往研究一致，许多研究已经表明农药混合物的毒性可能高于单一化合物的毒性总和。由于农药在环境中通常以混合物形式存在，单一化合物的毒性数据可能不足以准确反映农药对环境的真实影响。因此，本研究强调了在环境风险评估中考虑农药混合物的重要性，以及使用自然土壤和本地物种进行测试的必要性。

本研究还发现，某些农药混合物即使所有成分的浓度均低于单独无效应水平，仍对蚯蚓的繁殖产生了显著抑制。这种现象表明，农药的混合可能产生协同或累积效应，从而对非目标生物造成更大的影响。这进一步支持了在环境风险评估中考虑农药混合物的必要性，以及对现有评估体系进行改进的迫切需求。

为了提高农药环境风险评估的现实性和保护性，有必要将农药混合物的毒性效应和本地物种的反应纳入监管框架。这不仅可以更准确地反映农药对环境的真实影响，还可以提高风险评估的科学性和实用性。同时，考虑到农药在环境中可能以多种方式迁移和累积，如通过混合施药、连续施药和环境运输，因此需要对农药混合物的生态影响进行更全面的研究。

本研究的结果对于环境风险评估体系的改进具有重要意义。通过使用自然土壤和本地物种进行测试，可以更准确地评估农药对土壤生态系统的潜在影响。同时，研究还表明，农药混合物的毒性效应可能因物种和浓度的不同而存在显著差异，因此需要对不同物种的敏感性进行系统评估。这将有助于制定更科学、更符合现实的农药管理政策，以保护土壤生态系统和非目标生物的健康。

此外，本研究还强调了在环境风险评估中纳入本地物种的重要性。Lumbricus rubellus 作为本地物种，其对农药的敏感性高于 Eisenia fetida，这表明在评估农药对土壤生物的影响时，仅依赖于标准测试物种可能低估了实际风险。因此，未来的研究应更加关注本地物种的反应，以提高环境风险评估的准确性和全面性。

在农药管理政策的制定过程中，除了考虑单一化合物的风险，还应充分考虑农药混合物的生态影响。这包括农药的协同作用、累积效应以及不同浓度下的毒性变化。通过综合考虑这些因素，可以更准确地评估农药对环境的真实影响，并为农药的合理使用提供科学依据。同时，使用自然土壤进行测试，可以更真实地反映农药在实际环境中的暴露情况，从而提高风险评估的可信度。

本研究的发现也为未来的研究提供了方向。一方面，需要进一步研究不同农药混合物对土壤生物的影响机制，包括协同作用和累积效应的具体表现。另一方面，应加强对自然土壤和本地物种的研究，以提高环境风险评估的科学性和实用性。此外，还需要对现有的环境风险评估体系进行改进，使其能够更全面地反映农药对环境的真实影响。

农药的使用对农业生产和生态环境具有双重影响。一方面，农药的合理使用有助于提高作物产量，保障食品安全；另一方面，过量或不当使用可能导致土壤污染和生态破坏。因此，在制定农药管理政策时，应充分考虑农药对环境的潜在影响，特别是对非目标生物的毒性效应。通过使用更符合现实的测试方法和测试物种，可以更准确地评估农药的风险，并为农药的合理使用提供科学支持。

综上所述，本研究通过评估真实环境条件下农药混合物对蚯蚓的影响，揭示了农药混合物可能对土壤生态系统造成更大的风险。研究结果表明，在环境风险评估中纳入本地物种和使用自然土壤进行测试的重要性。未来的研究应进一步关注农药混合物的生态影响，以提高环境风险评估的准确性和科学性，从而为农药的合理使用和环境保护提供更坚实的理论基础。