室内农药残留动态模型构建：基于多介质迁移与暴露评估的创新研究

本研究针对室内农药应用后残留动态不清的问题，开发了基于逸度理论的多介质迁移暴露模型（FINE），通过模拟4种农药在边缘喷洒和缝隙处理两种场景下的时空分布，发现30天内仅<1%农药从处理区迁移至空气或未处理表面。相比EPA标准操作程序（SOP）模型，FINE模型因引入化学特异性参数（如蒸气压VP和辛醇-空气分配系数Koa），使暴露评估结果降低2-5个数量级，为精准评估居民农药暴露提供了新工具。

　　

在现代城市生活中，人们80%时间在室内度过，而75%美国家庭每年使用至少一种室内农药。这些化学品通过边缘喷洒（如踢脚线处理）或缝隙灌注等方式施用后，其残留动态与人体暴露风险却鲜有系统研究。传统评估方法如美国环保署（EPA）的标准操作程序（SOP）模型采用固定比例假设，忽略化学性质差异，可能导致过度保守的暴露预测。这一知识缺口使得Noshin Anjum Kamal团队在《Indoor Environments》发表的研究具有重要意义。

研究团队选取4种代表性农药：增效剂胡椒基丁醚（piperonyl butoxide）、拟除虫菊酯λ-氯氟氰菊酯（lambda-cyhalothrin）、茚虫威（indoxacarb）和新烟碱类噻虫嗪（thiamethoxam），其蒸气压（VP）跨度达4个数量级（2.0×10^-5至6.6×10^-9 Pa）。通过改进逸度模型（FINE），将房间地板和墙面划分为处理区与未处理区，模拟30天内化学物质在空气、地毯、乙烯基地板等多介质的迁移。关键技术包括：1）基于辛醇-空气分配系数（K_oa）重新推导地毯-空气分配系数（K_ca）方程；2）整合儿童特定暴露参数（如手口接触频率）；3）采用蒙特卡洛模拟进行概率评估；4）与EPA SOP模型进行基准对比。

化学动态特征

模拟显示，因农药低挥发性，处理区向未处理区的迁移量极低。胡椒基丁醚因最高VP（2.0×10^-5 Pa）表现出最强的空气迁移性，30天累计迁移量达0.28%，而其他化合物均<0.1%。通风（0.5-3 h^-1）对气相暴露影响显著，但对颗粒相和接触暴露影响微弱。

暴露评估差异

FINE模型估算的总暴露量比SOP模型低2-5个数量级。特别值得注意的是，SOP模型因忽略化学性质，假设每日固定比例（50%边缘处理/10%缝隙处理）农药可用于暴露，导致气相浓度预测值超过理论饱和浓度2.2倍。而FINE模型通过VP和K_oa动态分配，显示噻虫嗪虽VP与茚虫威相近，但因异常低的K_oa（2.4×10⁷）使其气相暴露占比显著升高。

敏感参数解析

敏感性分析揭示：室内停留时间和呼吸速率与气相吸入暴露呈正相关，而房屋面积和地毯厚度呈负相关。皮肤暴露主要受地板接触时间、体表面积和地毯-手转移效率驱动。K_oa对颗粒相吸入和非膳食摄入暴露具有显著正向影响。

讨论指出，当前模型主要局限在于缺乏实际环境监测数据验证，尤其是SVOCs（半挥发性有机物）的慢速分配动力学使稳态测量困难。但研究通过化学特异性参数整合和暴露路径细化，首次量化了边缘处理农药的长期动态。EPA前风险评估官员Raj Saran在讨论中强调，该模型为高阶暴露评估提供了框架，但需结合具体农药标签使用率和住宅特征进行个性化调整。

这项研究不仅揭示了传统评估方法可能高估实际暴露风险，更重要的是建立了考虑真实应用场景的建模范式。未来通过耦合环境监测数据（如灰尘和空气浓度时序测量），该模型有望优化居民农药使用指南，特别是在儿童健康保护方面提供科学依据。