河南农业区土壤新烟碱类杀虫剂:从污染现状到农业管理影响的深度解析

【字体: 时间:2025年05月12日 来源:Environmental Pollution 7.6

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  新烟碱类杀虫剂(NNIs)对非靶标生物毒性高且威胁人类健康。研究人员针对周口沙颍河流域土壤,调查 NNIs 污染特征、生态风险及农业管理实践的影响。结果显示土壤 NNIs 污染普遍,不同作物土壤含量有差异。该研究为控制土壤 NNI 污染提供依据。

  在农业生产中,农药的使用就像一把双刃剑,在保护作物免受病虫害侵害的同时,也给环境和人类健康带来了潜在威胁。新烟碱类杀虫剂(Neonicotinoid insecticides,NNIs)作为全球广泛应用的一类农药,近年来备受关注。它虽有高效、广谱等优点,但对非靶标生物(比如蜜蜂等传粉昆虫)毒性极高,还可能危害人类健康,带来生殖毒性、肝毒性和神经发育毒性等问题 。
中国是农业大国,也是 NNIs 的生产和消费大国。随着绿色农业推广,农药总用量有所下降,但 NNIs 的使用量却逐年上升。以往研究多聚焦于表层土壤(0-15cm)的 NNIs 残留,而 NNIs 水溶性强,易随水流迁移到深层土壤,可现有研究对深层土壤 NNIs 污染情况了解甚少。此外,过去研究主要关注土壤性质对农药残留的影响,却忽视了农业管理实践的作用。在这样的背景下,明确 NNIs 在土壤中的污染状况及影响因素迫在眉睫。

为了解决这些问题,来自相关研究机构的研究人员针对河南省沙颍河流域周口段开展研究。该区域是重要农业产区,农药使用量大。研究人员采集垂直土壤剖面样本,旨在揭示 NNIs 污染水平、垂直分布特征,找出影响土壤 NNI 污染的农业管理因素,并评估其健康和生态风险。最终研究成果发表在《Environmental Pollution》上。

研究人员主要运用了样本采集与检测技术。他们在周口沙颍河流域采集土壤样本,涵盖不同深度土层。对于土壤中 NNIs 的检测,使用了 10 种 NNI 单体(如吡虫啉(IMI)、噻虫嗪(THIA)等)及 4 种同位素标记标准物。通过专业的检测手段,精准测定土壤中 NNIs 的含量。

研究结果如下:

  1. 表层土壤中 NNIs 的出现情况:在周口沙颍河流域表层土壤中,NNIs 检出频率达 100%,平均浓度为 73.8±167 ng/g,浓度范围在 0.4-819 ng/g。其中,IMI、噻虫胺(CLO)和 THIA 是最常被检测到的成分。土壤中浓度最高的 NNIs 为 CLO、THIA 和 IMI。
  2. 不同区域及作物土壤中 NNIs 水平差异:农田土壤中 NNI 含量(89.5±182 ng/g)高于城市区域(4.8±6.6 ng/g)。不同作物种植的农田土壤中,种植蔬菜和花生(Veg & Pn)的土壤 NNI 残留量高于种植玉米和水果的土壤。
  3. 土壤中 NNIs 的垂直分布特征:从表层(0–15cm)到中层(15–30cm)和底层(30–50cm),土壤中 NNI 水平显著下降(p < 0.05)。中层和底层土壤中 NNI 浓度分别为表层的 49.8% 和 22.4%。
  4. 农业管理实践对 NNI 残留的影响:种植 Veg & Pn 会显著增加农田土壤中 NNI 水平;而使用河水灌溉、正确认识农药毒性(明白高毒性不一定意味着更好的害虫防治效果)以及延长农药应用间隔,能显著降低土壤中的 NNI 残留。
  5. 健康和生态风险评估:虽然人类接触 NNIs 的健康风险相对较低,但土壤中非靶标生物面临的生态风险值得关注,尤其是在农田区域。

综合来看,该研究揭示了河南农业区土壤中 NNIs 的污染特征和生态风险,发现不同区域、作物土壤 NNI 含量不同,且垂直分布有差异。同时明确了农业管理实践对土壤 NNI 残留的影响。这为制定针对性的土壤 NNI 污染控制策略提供了科学依据,有助于推动绿色农业发展,保障生态安全和人类健康。研究人员也指出,未来还需进一步深入研究,以更全面地了解 NNIs 在环境中的行为和影响 。

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