Water Research-从长江上游到下游新烟碱类杀虫剂、农用杀菌剂及其转化产物的分布、空间变异、季节差异及风险评估
发布时间：2025-02-20
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第一作者： 王言通讯作者：夏玮 副教授
通讯单位：华中科技大学同济医学院
h ttps://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120724亮点
• 分析了10种新烟碱母体及21种新烟碱转化产物、17种农用杀菌剂及6种杀菌剂转化产物的浓度。
• 发现了所测 农药的浓度从长江上游到下游呈上升趋势。 • 检出浓度最高的新烟碱 为吡虫啉 、 呋虫胺 和 噻虫嗪 ，浓度最高的 农用杀菌剂为多菌灵 、 三环唑 和 烯酰吗啉。• 发现了长江水中啶虫脒、吡虫啉、噻虫嗪、多菌灵、戊唑醇和噻呋酰胺可能引起水环境风险。
研究进展
在过去的几十年里，全球范围内农药生产和使用量急剧增加。其中，新烟碱类杀虫剂（Neonicotinoid insecticides，NNIs）是目前世界范围内应用最广泛的杀虫剂。农用杀菌剂作为在预防或减少作物真菌病方面发挥着重要作用的一类农药，占全球农药市场份额的35%以上。施用的农药可通过喷雾飘流、径流或地下水流入等途径进入水体。已有证据表明NNIs和一些农用杀菌剂具有神经毒性和内分泌干扰效应，可能会危害水生生态及人类健康。此外，农药可以通过水解、微生物降解和光解在环境基质中转化，而一些转化产物（transformation products，TPs）对脊椎动物的毒性可能比母体更大。因此，农药污染的环境监测如忽略TPs可能会严重低估其环境风险。随着我国经济发展，长江常受到来自工业/城市污水排放和农业活动多种污染物的影响，以往对长江NNI污染的研究主要集中在母体NNI，而对其TPs关注较少，关于农业杀菌剂的研究更是鲜少报道。因此，本研究对NNIs、杀菌剂及其转化产物在长江流域的分布和时空变化进行了研究，评估其环境风险，为环境污染治理提供依据。 本研究分别于2020年12月（旱季）和2021年6月（雨季）采集长江干流水样，分析了长江上游、中游和下游沿江72个采样点中10种NNIs和其21种转化产物、17种农用杀菌剂和其6种转化产物的污染水平。研究发现所测农药的浓度从长江上游到下游呈上升趋势（图1）。
图1 图文摘要
本研究明确了长江水中高检出农药，中位数浓度最高的NNIs为吡虫啉（imidacloprid，IMI，3.63 ng/L）、呋虫胺（dinotefuran，DNT，2.77）和噻虫嗪（thiamethoxam，THM，2.58）；中位数浓度最高的农用杀菌剂为多菌灵（carbendazim，CBDZ，26.8 ng/L）、三环唑（tricyclazole，TCZ，21.8）和烯酰吗啉（dimethomorph，DMM，3.66）（图2）。
图2 长江上、中和下游地区新烟碱及其转化产物（A）和杀菌剂及其转化产物（B）的浓度。箱形图（从下到上）显示了第5、25、50、75和95个百分位数的值。*p<0.05，**p<0.001，采用线性混合效应模型比较组间差异。
本研究发现城市地区的新烟碱杀虫剂、杀菌剂和转化产物的水平明显高于农村地区（p<0.05）（图3），原因可能是城市地区的人口比农村地区多，需要在城市周围建立更集约化的农业和食品加工业，以满足农产品需求。此外，发现水体中农药浓度在雨季显著高于旱季（p<0.05）（图4），主要原因与雨季6月份是农药用量较高的时期有关，大部分农药在种植季节会被用于控制病虫害媒介，而秋收后农药用量大幅度减少，并且6月降水偏强、水流量较大，这些因素都可导致雨季干流中农药浓度增高。同时也发现，吡虫啉、噻虫嗪、啶虫脒等新烟碱杀虫剂和多菌灵、戊唑醇、噻呋酰胺等杀菌剂的风险商大于1，提示可能存在生态环境风险。
图3 长江干流农村地区（n=27）和城市地区（n=45）新烟碱及其转化产物（A）、杀菌剂及其转化产物（B）的浓度。*p<0.05，**p<0.001，采用线性混合效应模型比较组间差异。
图4 2020年12月和2021年6月长江表层水样中新烟碱及其转化产物（A）、杀菌剂及其转化产物（B）的季节变化。*p<0.05，**p<0.001，采用线性混合效应模型比较组间差异。