《Science of The Total Environment》：Neonicotinoids and fiproles in the floodplain wetlands of the Bure Marshes, Norfolk, UK
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新烟碱类杀虫剂（neonicotinoids）和氟虫腈类化合物（fiproles）是系统性杀虫剂，应用于农业以及兽医产品中的体外寄生虫杀灭剂，有证据表明其使用导致水生昆虫丰度下降。本研究在位于英国布罗兹国家公园（Broads National Park）的浅水
新烟碱类杀虫剂（neonicotinoids）和氟虫腈类化合物（fiproles）是系统性杀虫剂，应用于农业以及兽医产品中的体外寄生虫杀灭剂，有证据表明其使用导致水生昆虫丰度下降。本研究在位于英国布罗兹国家公园（Broads National Park）的浅水湖泊系统——布尔沼泽（Bure Marshes）中检测了这些化合物。研究人员于2023年在10个地点进行每月采样，共获得113份水样，采用四极杆飞行时间质谱（QTOF mass spectrometry）分析新烟碱类杀虫剂（吡虫啉、噻虫胺、噻虫嗪、啶虫脒、噻虫啉）和氟虫腈类化合物（氟虫腈、氟虫腈硫化物、氟虫腈砜），同时进行水文测量和水质测量。啶虫脒、吡虫啉和噻虫啉在超过80%的样本中被检出，而噻虫胺（36%）和噻虫嗪（49%）的出现频率较低，可能反映了2023年甜菜作物上噻虫嗪使用量的减少。新烟碱类杀虫剂的最大浓度范围为426至1528 ng L?1。平均浓度范围为25 ng L?1（噻虫胺）至106 ng L?1（噻虫啉），接近或超过慢性长期暴露毒性限值（分别为37和10 ng L?1）。氟虫腈及其硫化物和砜衍生物分别在97%、93%和84%的样本中被检出。氟虫腈类化合物的最大浓度范围为443至2466 ng L?1。氟虫腈（515 ng L?1）和氟虫腈砜（62 ng L?1）的平均浓度显著高于其慢性毒性限值（分别为0.77和0.17 ng L?1）。新烟碱类杀虫剂和氟虫腈类化合物在漫滩湿地中的持久性表明，其来源于历史和当前作为作物保护产品和兽医寄生虫杀灭剂的使用。该区域靠近污水处理厂（WWTW），提示体外寄生虫杀灭剂可能通过家庭排水进入地表水。总体而言，高检出率和毒性阈值超标表明，沼泽内污染物冲刷缓慢且持续污染。结果强调了采用非生态毒性替代品、升级污水处理厂、改进兽医实践以及建立正式环境质量标准（EQS）作为保护水生环境要求的必要性。
**论文解读：英国布尔沼泽漫滩湿地中新烟碱类杀虫剂和氟虫腈类化合物的污染特征与生态风险**
**一、研究背景与意义**
新烟碱类杀虫剂（neonicotinoids, NNIs）和氟虫腈类化合物（fiproles，包括氟虫腈及其代谢产物）是全球农业和兽医领域广泛使用的系统性杀虫剂。NNIs作用于昆虫中枢神经系统，为选择性神经毒素，而氟虫腈则属于苯基吡唑类杀虫剂。大量研究表明，这些化合物对传粉昆虫、哺乳动物、鸟类及水生生物构成显著生态风险，包括直接毒性和间接生态系统效应。尽管欧盟已自2018年起相继禁止了噻虫胺、吡虫啉、噻虫嗪和噻虫啉在户外作物上的使用，英国在2023年仍连续第三年紧急授权甜菜产业使用噻虫嗪处理种子，以应对由蚜虫传播的甜菜黄化病毒病。此外，吡虫啉仍广泛用于宠物和牲畜的体外寄生虫杀灭剂。NNIs水溶性高、降解缓慢，在水-沉积物系统中的半衰期可达28至129天，易于通过农业径流进入水生生态系统并持续存在。氟虫腈在水生环境中通过非生物和生物降解生成毒性更强的代谢产物（如氟虫腈砜、氟虫腈硫化物），其半衰期在厌氧条件下可长达200天，远超母体化合物。目前，欧盟尚未为NNIs和fiproles制定正式的地表水环境质量标准（EQS），但已有草案提出慢性毒性限值（AA-EQS）和急性毒性限值（MAC-EQS）。全球范围内，多项研究已报道NNIs和fiproles在地表水中的广泛分布，但针对漫滩湿地这一特殊生态系统的研究仍然匮乏。因此，本研究旨在填补这一知识空白，评估英国布罗兹国家公园（Broads National Park）内布尔沼泽（Bure Marshes）这一浅水湖泊系统中NNIs和fiproles的污染现状、来源、传输路径及其生态风险。该研究对于理解湿地生态系统中杀虫剂的持久性、推动政策制定和生态保护具有重要科学意义。论文发表于《Science of The Total Environment》。
**二、主要技术方法**
研究人员采用基于液相色谱/四极杆飞行时间质谱（LC/Q-TOF-MS）的宽靶标半定量筛查方法，对2023年1月至12月期间布尔沼泽10个采样点（包括河流上游BURE1、下游BURE2、三个浅湖以及三个沼泽排水渠）的113份水样进行了分析，目标化合物包括5种NNIs（啶虫脒、噻虫胺、吡虫啉、噻虫啉、噻虫嗪）和3种fiproles（氟虫腈、氟虫腈硫化物、氟虫腈砜）。样本通过固相萃取（SPE）富集，以吡虫啉-d4为内标进行仪器性能评估，检出限（LOD）和定量限（LOQ）见表S4。同时，在7个地点于5月至11月间测量了水温、pH、电导率（EC）等水质参数，并获取了降水、河流流量及水位数据。
**三、研究结果**
**3.1. 水文气象数据**
2023年降水量为839 mm，为有记录以来最湿年份，下半年显著偏湿。河流流量和水位在10月底至11月达到峰值，最低流量出现在6月，但始终高于95%流量超越值，表明地下水补给维持了低流量。
**3.2. 地表水水质参数**
水温范围为7.3–22.4°C，浅水湖（如Decoy Broad South）升温更快，沼泽排水渠（如Woodbastwick Fens & Marshes）因地下水补给温度较低。pH值范围为6.9–8.8，夏季浅湖pH值最高（>8.4），反映藻类和大型植物光合作用增强；沼泽区pH值较低（<7.2），受碳酸盐丰富地下水影响。电导率（EC）最高值出现在河流上游（>790 μS cm
?1），受潮汐影响；最低值出现在浅湖和沼泽区（<400 μS cm
?1），受降水和地下水输入主导。
**3.3. 新烟碱类化合物**
啶虫脒、吡虫啉和噻虫啉检出率超过80%，而噻虫胺（36%）和噻虫嗪（49%）检出率较低。最大浓度出现在9–11月，噻虫嗪在2月达到峰值（1528 ng L
?1），与2023年紧急授权使用有关。平均浓度范围为25 ng L
?1（噻虫胺）至106 ng L
?1（噻虫啉）。所有NNIs的年度平均浓度均超过慢性毒性限值（AA-EQS），超标率从26%（啶虫脒）到88%（吡虫啉）不等；慢性风险商（平均浓度/AA-EQS）为1.1（噻虫嗪）至10.6（噻虫啉）。急性毒性限值（MAC-EQS）超标率从1%（噻虫嗪）至56%（噻虫啉），急性风险商为0.1至2.1。相关分析显示，噻虫嗪和噻虫胺与水温、pH呈正相关，与水位呈负相关，表明夏季径流输入增加。
**3.4. 氟虫腈及其代谢产物**
氟虫腈检出率97%，氟虫腈硫化物93%，氟虫腈砜84%。最大浓度：氟虫腈2466 ng L
?1（2月，Hoveton Great Broad East），氟虫腈硫化物1026 ng L
?1（5月，Hudson's Bay），氟虫腈砜443 ng L
?1（5月，Hudson's Bay）。平均浓度：氟虫腈515 ng L
?1，氟虫腈硫化物107 ng L
?1，氟虫腈砜62 ng L
?1。所有fiproles的年度平均浓度均远超AA-EQS，超标率从74%（氟虫腈）至100%（氟虫腈砜），慢性风险商高达367（氟虫腈砜）至767（氟虫腈硫化物）。MAC-EQS超标率从74%（氟虫腈）至88%（氟虫腈硫化物），急性风险商为48（氟虫腈砜）至173（氟虫腈硫化物）。相关分析显示，氟虫腈浓度与水温、EC呈负相关，与水位呈正相关，而代谢产物与水文参数相关性较弱，表明其持久性更强。
**四、总结与结论**
讨论部分指出，NNIs和fiproles的高检出率及超标现象表明，漫滩湿地系统冲刷缓慢，污染物持续存在。吡虫啉和噻虫啉的残留可能源于历史使用或沉积物释放，而噻虫嗪的检出与2023年甜菜种子处理紧急授权有关。fiproles的普遍污染可能主要来自宠物体外寄生虫杀灭剂通过家庭排水进入污水系统，并经由Belaugh污水处理厂（WWTW）排放至河流。研究结论如下：本研究结果凸显了在冲刷缓慢的漫滩湿地（如布罗兹）中，新烟碱类杀虫剂和氟虫腈类化合物的持久性及其生态风险持续令人担忧。鉴于水生昆虫数量下降的紧迫性，有必要进一步限制新烟碱类杀虫剂在农业中的使用，以保护淡水昆虫及其依赖的生态系统服务。持续监测（包括水样和沉积物取样）以及为这些化合物制定正式的环境质量标准（EQS）对于评估污染物浓度的长期趋势至关重要。同样，改变兽医实践，例如开发非生态毒性替代品用于寄生虫控制并提供最佳实践建议，对于减少兽医杀虫剂产品进入水生环境至关重要。或者，或在此基础上，继续投资于污水处理厂（WWTW）的先进三级处理工艺，以降解生活污水中的兽医杀虫剂产品也是必要的。若无这些措施，淡水系统很可能反复出现杀虫剂残留浓度超过慢性和急性毒性阈值的情况。
