南非农村儿童两年期尿液中农药生物标志物的时空变异性研究：农业暴露与健康风险的新证据

本研究针对南非西部农业区儿童长期农药暴露数据缺乏的问题，通过2年内5次采样（n=201儿童，1005份尿液），分析了19种农药代谢物的时空变异特征。结果显示10种生物标志物检出率>75%，其中TCPy（氯吡磷代谢物）和IMPy（二嗪农代谢物）呈现中度时间稳定性（ICC=0.49-0.60），农场儿童暴露水平显著高于非农场儿童（TCPy增加40%），喷洒季节使有机磷暴露增加32-79%。23%儿童氯吡磷日摄入量超过安全阈值，为发展中国家制定儿童农药防护政策提供了重要依据。

　　

在全球化农业发展的背景下，农药使用量近30年增长13%，而儿童因其生理特性和行为模式（如手口活动频繁）成为农药暴露的脆弱群体。南非作为撒哈拉以南非洲最大的农药使用国，注册农药产品超3000种，但关于儿童长期暴露模式的研究严重缺乏。既往研究多基于单次采样，难以捕捉季节性波动和累积效应。更关键的是，已有证据表明有机磷(OP)和拟除虫菊酯(PYR)类农药与儿童神经发育障碍、性成熟延迟等健康风险相关，但相关机制研究在低收入国家几乎空白。

针对这一科学缺口，由瑞士热带与公共卫生研究所、瑞典隆德大学等机构组成的研究团队，在南非西开普省三个农业密集区（Grabouw、Piketberg和Hex River Valley）开展了为期两年的前瞻性队列研究。该研究创新性地采用重复测量设计，对201名9-15岁儿童进行5次尿液采样（2017-2019年），通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析了19种农药代谢物，包括有机磷(3,5,6-三氯吡啶醇TCPy等)、拟除虫菊酯(3-苯氧基苯甲酸3PBA等)、三唑类(4-羟基-嘧菌胺OHP等)和氨基甲酸酯(乙烯硫脲ETU等)生物标志物。研究同时整合农场喷洒记录、地理信息系统(GIS)定位和问卷调查数据，构建混合效应模型评估暴露决定因素。

关键技术方法包括：1）多时间点队列设计（5次采样覆盖喷洒/非喷洒季）；2）LC-MS/MS检测19种尿代谢物，采用比重校正浓度；3）基于农场喷洒记录的暴露期分类；4）反向剂量法估算日摄入量(EDI)；5）组内相关系数(ICC)评估时间变异性。

主要研究发现：

1. 暴露特征：14种生物标志物被检出，10种检出率>75%。TCPy中位数最高（3.7 ng/mL），其次为3PBA（1.1 ng/mL）和ETU（1.0 ng/mL）。Grabouw地区儿童暴露水平普遍高于其他区域，尤其TCPy在苹果种植区显著升高。

2. 时间变异性：大多数标志物ICC<0.2，显示高度波动性，但TCPy(ICC=0.49)和IMPy(ICC=0.60)呈现中度时间稳定性，反映其环境持久性（土壤半衰期386天 vs 23天）。

3. 决定因素：农场儿童TCPy和IMPy水平分别升高40%和206%（p<0.05）。喷洒季节使TCPy、IMPy和ETU分别增加32%、79%和81%，但拟除虫菊酯类反而降低20-35%，提示非农业暴露途径（如家庭使用）的贡献。

4. 健康风险：23%儿童氯吡磷EDI（中位数0.22 μg/kg/day）超过ADI（1 μg/kg/day），最高达17.8 μg/kg/day；8.9%儿童二嗪农EDI超限，凸显有机磷的显著风险。

讨论与意义：
该研究首次系统描绘了南非农村儿童农药暴露的长期动态特征，突破性地证实：1）重复测量对准确评估慢性暴露的必要性；2）农业活动与居住邻近性（≤50米）是关键暴露决定因素；3）现有安全阈值可能无法保护高度暴露儿童群体。特别值得注意的是，尽管南非尚未禁用氯吡磷，但23%儿童超限的发现强烈提示政策干预的紧迫性。

研究创新点在于整合时空分析、多生物标志物检测和农业活动记录，为环境流行病学研究提供了范式。局限性包括Hex River Valley样本量小（n=8）和未纳入饮食因素。未来研究应扩展至神经发育结局关联分析，并探索低成本干预措施（如喷洒季迁移计划）。论文发表于《Environment International》，为发展中国家制定基于证据的农药管理政策奠定了科学基础。