農(nóng)藥制劑是由農(nóng)藥原藥進(jìn)行加工復(fù)配后,具有一定形態(tài)、成分、性能、規(guī)格、經(jīng)稀釋后直接用于農(nóng)作物的化學(xué)混合物。農(nóng)藥助劑是被有意添加到農(nóng)藥中的物質(zhì),本身不具有農(nóng)藥活性,目的是提高農(nóng)藥活性和生物利用率,改善農(nóng)藥穩(wěn)定性等。幾乎所有化學(xué)合成的農(nóng)藥原藥都不可直接使用,必須通過(guò)添加各類助劑才能加工成具有實(shí)際使用價(jià)值的農(nóng)藥制劑。國(guó)家環(huán)境保護(hù)農(nóng)藥環(huán)境評(píng)價(jià)與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾對(duì)2010—2011年登記的農(nóng)藥助劑進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果顯示我國(guó)農(nóng)藥助劑含有二甲苯、甲苯、環(huán)己酮等致癌物和環(huán)境激素壬基酚等,已有學(xué)者建議禁止使用壬基酚類農(nóng)藥助劑。農(nóng)藥助劑的品種和用量巨大,常規(guī)使用的助劑品種已超過(guò)3000種,在農(nóng)藥制劑中的含量可高達(dá)99.99%。注冊(cè)農(nóng)藥制劑時(shí)僅注冊(cè)單獨(dú)的活性成分,而不是農(nóng)藥制劑的完全配方,助劑也沒(méi)有列在產(chǎn)品標(biāo)簽上(商業(yè)秘密),法律也規(guī)定其不需要標(biāo)識(shí)。
一、高危農(nóng)藥助劑的危害
1、農(nóng)藥助劑毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有效成分
多數(shù)農(nóng)藥助劑是不受監(jiān)管的,農(nóng)藥助劑被誤認(rèn)為是對(duì)環(huán)境和人類健康無(wú)害的“惰性”添加劑,此處“惰性”指缺乏農(nóng)藥活性,然而研究表明這些被認(rèn)為是“惰性”的助劑可能比受監(jiān)管的農(nóng)藥活性成分更有毒性。
美國(guó)環(huán)保署對(duì)2000余種助劑的毒性研究發(fā)現(xiàn),其中26%的助劑本身具有致癌性、致畸性、致突變性、內(nèi)分泌干擾作用、繁殖損傷、神經(jīng)毒性等嚴(yán)重健康風(fēng)險(xiǎn)。多種化學(xué)物質(zhì)復(fù)配也會(huì)產(chǎn)生聯(lián)合毒性,包括拮抗性和增效性。惰性成分可以增加農(nóng)藥制劑對(duì)非靶標(biāo)生物的毒理學(xué)作用,包括發(fā)育性神經(jīng)毒性、基因毒性和激素功能紊亂。多項(xiàng)研究表明農(nóng)藥制劑的毒性遠(yuǎn)大于其純活性成分。Mesnager等通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)模型系統(tǒng)研究表明商業(yè)農(nóng)藥制劑草甘膦的毒性比活性成分草甘膦要高得多,對(duì)典型的3種殺蟲(chóng)劑(抗蚜威、吡蟲(chóng)啉、啶蟲(chóng)脒)、3種殺菌劑(戊唑醇、氟環(huán)唑、咪鮮胺)和3種除草劑(草甘膦、異丙隆、氟草煙)的研究也證實(shí)了這一結(jié)果,研究的9種農(nóng)藥制劑中有8種毒性比聲稱的活性成分的毒性高1000倍,這是由于二甲苯、N-甲基-2-吡咯烷酮、溶劑石腦油和N,N-二甲基癸胺等存在于助劑混合物中。Beggel等對(duì)比了2種殺蟲(chóng)劑聯(lián)苯菊酯和氟蟲(chóng)腈的活性成分和其農(nóng)藥制劑亞致死濃度對(duì)肥頭鰷魚(yú)幼體的不同影響,結(jié)果表明這2種農(nóng)藥制劑都比純活性成分毒性更大。因此呼吁在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和對(duì)殺蟲(chóng)劑的監(jiān)管中應(yīng)考慮惰性成分造成的毒性增加。Mansano等使克百威商業(yè)農(nóng)藥制劑及其活性成分對(duì)草履蟲(chóng)進(jìn)行急性和慢性毒性測(cè)試,結(jié)果表明克百威商業(yè)農(nóng)藥制劑毒性高于其活性成分。家用殺蟲(chóng)劑聯(lián)苯菊酯農(nóng)藥制劑降低了嚙齒動(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞的生存能力,然而單獨(dú)對(duì)其活性成分聯(lián)苯菊酯試驗(yàn)卻沒(méi)有這一結(jié)果。Peixoto發(fā)現(xiàn)草甘膦農(nóng)藥制劑在體外對(duì)大鼠肝線粒體呼吸復(fù)合物的活性有顯著的降低作用,但同濃度下使用草甘膦則無(wú)任何顯著效果。這些研究表明:農(nóng)藥制劑中被假定的“惰性成分”增加了農(nóng)藥制劑的毒性,包括對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、線粒體、遺傳物質(zhì)和激素系統(tǒng)的毒性。因此農(nóng)藥登記應(yīng)要求對(duì)配方組分進(jìn)行全面評(píng)估,農(nóng)藥的環(huán)境監(jiān)測(cè)還應(yīng)包括惰性成分。為了獨(dú)立研究和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,在產(chǎn)品標(biāo)簽上應(yīng)標(biāo)明助劑成分及含量。
2、農(nóng)藥助劑的環(huán)境毒性
農(nóng)藥助劑大部分經(jīng)噴施或者雨水沖刷直接進(jìn)入土壤和水體,嚴(yán)重污染農(nóng)田、地表水和地下水;可揮發(fā)性農(nóng)藥助劑則在農(nóng)藥噴淋灌溉的過(guò)程中揮發(fā)到空氣中,造成空氣中VOCs增加。將助劑作為惰性因素考慮使得農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)如地下水污染指數(shù)或環(huán)境影響指數(shù)的有效性大打折扣。部分助劑還會(huì)影響環(huán)境中農(nóng)藥活性成分的分布和行為,如增加徑流、浸出和揮發(fā)。Kucharski等的研究證實(shí)殺草敏的半衰期在有助劑(油類和表面活性劑)存在的情況下比殺草敏單獨(dú)存在的情況下要長(zhǎng)8-14 d,助劑的添加大大減緩了土壤中殺草敏的降解。Khan等研究發(fā)現(xiàn)4種農(nóng)藥制劑(嘧菌酯、戊炔草胺、三唑醇和環(huán)唑醇)通過(guò)沙壤土的小土壤柱時(shí)比單獨(dú)的農(nóng)藥活性成分浸出增強(qiáng)。Krogh等發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)地區(qū)地下水和土壤間質(zhì)水中乙醇乙氧基化物(AEs)高達(dá)189 ng/g,Petrovic等發(fā)現(xiàn)污水處理廠收集的污泥中AEs更是高達(dá)10-190 mg/kg,此外還有頗受關(guān)注的環(huán)境激素壬基酚(25-600 mg/kg)。杜章留等研究發(fā)現(xiàn)使用傳統(tǒng)助劑時(shí)土壤樣品中壬基酚的檢出率高達(dá)66.7%。
農(nóng)藥助劑不僅影響大氣、水體、土壤,還對(duì)生態(tài)系統(tǒng)具有破壞作用。研究發(fā)現(xiàn)英國(guó)河流中廣泛的野生魚(yú)類雌性化與壬基酚有關(guān)。李正等研究表明壬基酚聚氧乙烯醚(NP-4,NP-10)對(duì)食蚊魚(yú)96 h的半致死濃度僅為1-10 mg/L。煙堿類殺蟲(chóng)劑的廣泛使用造成了蜜蜂和大黃蜂等群居昆蟲(chóng)的群落崩潰紊亂。Chen等發(fā)表了一系列的文章,揭示了殺蟲(chóng)劑中有機(jī)硅表面活性劑對(duì)蜜蜂的深遠(yuǎn)影響,包括急性毒性和嗅覺(jué)障礙。*近的研究表明,在昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑中使用的N-甲基-2-吡咯烷酮會(huì)對(duì)蜜蜂的繁殖和發(fā)育產(chǎn)生不利影響。此外,還揭示了助劑的殘留可能有意想不到的持久性,N-甲基-2-吡咯烷酮在花粉中的質(zhì)量濃度高達(dá)69.3 mg/L時(shí)可以持續(xù)7 d。另外,N-甲基-2-吡咯烷酮具有生長(zhǎng)毒性,會(huì)導(dǎo)致大鼠顱骨不完全鈣化等畸形。
農(nóng)藥是有意用于環(huán)境且用量大的有毒化學(xué)物質(zhì),農(nóng)藥助劑經(jīng)噴施進(jìn)入環(huán)境,殘留于土壤、水體及大氣環(huán)境中,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。大部分農(nóng)藥助劑如壬基酚等屬于持久性有機(jī)污染物,極難降解且在環(huán)境和生物體內(nèi)富集,通過(guò)食物鏈傳播,嚴(yán)重危害生物體健康,僅用活性成分進(jìn)行的試驗(yàn)不足以作為評(píng)價(jià)農(nóng)藥制劑對(duì)健康和環(huán)境影響的依據(jù)。
3、農(nóng)藥助劑殘留影響人類健康
農(nóng)藥對(duì)人類和動(dòng)物的毒性一直備受關(guān)注。研究表明農(nóng)業(yè)上使用農(nóng)藥是人類對(duì)農(nóng)藥及助劑暴露的主要來(lái)源。但農(nóng)藥不僅僅只用于農(nóng)業(yè),也用于公共或私人公園、花園、公路和鐵路沿線等,大大增加了人類對(duì)農(nóng)藥及助劑的接觸途徑。皮膚暴露是*常見(jiàn)的接觸途徑,一些惰性成分可以增加皮膚吸收或滲透農(nóng)藥活性成分。助劑在農(nóng)藥中占比較大,農(nóng)藥助劑在食物中殘留也應(yīng)該受到關(guān)注。
美國(guó)FDA于1954年實(shí)施了ADI限量,指人類終生每日隨同食物、飲水和空氣攝人某種外源化學(xué)物而對(duì)健康不引起任何可觀察到的損害。由于人和動(dòng)物的敏感性不同,人群中的個(gè)體差異以及有限的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)據(jù)外推到大量的接觸人群等因素,需要有安全系數(shù),通常外推動(dòng)物用安全系數(shù)10,外推人類需要再增加因子10,即人類的安全系數(shù)是100。Mesnage等以*常用的除草劑草甘膦和煙堿類殺蟲(chóng)劑為例進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥助劑的毒性遠(yuǎn)大于農(nóng)藥活性成分,并不受每日可接受攝入量(ADI)限制,間接影響*殘留限量(MRL)的評(píng)估有效性。Mesnage等的研究表明某些草甘膦制劑和其他典型的8種農(nóng)藥制劑的毒性是受監(jiān)管的活性成分的1000倍。但是ADI限量外推于人類的安全系數(shù)僅為100,如果助劑能增加農(nóng)藥制劑的毒性1000倍,ADI限值的安全性便令人12擔(dān)憂。因此計(jì)算ADI值時(shí)應(yīng)對(duì)整個(gè)農(nóng)藥配方的測(cè)試,而不是僅針對(duì)農(nóng)藥活性成分,這樣才能確保根據(jù)ADI設(shè)置的預(yù)防措施對(duì)*壞的情況暴露方案是有效的。
除皮膚暴露外,農(nóng)藥助劑經(jīng)過(guò)生物富集存在于動(dòng)植物和水體內(nèi),將通過(guò)食物鏈傳播影人類身體健康。Chen等研究了有機(jī)硅表面活性劑對(duì)蜂蜜、花粉或蜂蠟的污染,分析了5個(gè)蜂蜜,10個(gè)花粉和10個(gè)蜂蠟樣品,發(fā)現(xiàn)其存在于所有蜂蠟(高達(dá)390 ng/g)和60%的花粉(39 ng/g)樣品中。生長(zhǎng)試驗(yàn)表明N-甲基-2-吡咯烷酮在花粉中的質(zhì)量濃度在高達(dá)69.3 mg/L時(shí)可以持續(xù)7 d。王珊珊等檢測(cè)蔬菜、水等樣品中甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯等5種農(nóng)藥有機(jī)溶劑殘留,發(fā)現(xiàn)所有蔬菜均檢測(cè)到甲醇(5.05-71.62 mg/kg),部分蔬菜檢測(cè)中甲苯(0.011-0.102 mg/kg),有生活飲用水檢測(cè)出甲苯(3.21 mg/kg)。這些助劑可能會(huì)進(jìn)入其他食品、水源或者飼料鏈,但是未被檢測(cè)發(fā)現(xiàn),不知不覺(jué)中影響人類健康。
由于助劑配方是復(fù)雜多樣的,因此農(nóng)藥的影響也是復(fù)雜多樣的,但是這些配方并不是強(qiáng)制公開(kāi)的,這就對(duì)研究帶來(lái)了極大困難。以草甘膦為例,在全球范圍內(nèi)總共有750種不同配方的草甘膦除草劑,不同配方的草甘膦制劑毒性差異巨大。草甘膦制劑的毒性與其含有的乙氧化(牛脂烷基)胺(POE-15)或其他乙氧基表面活性劑的濃度成正比,此外還含有多種有毒助劑如易引起過(guò)敏反應(yīng)的異噻唑啉酮,肝毒性的輕芳烴石油和有致癌性的鄰苯基苯酚鈉。草甘膦除草劑對(duì)腸道微生物的影響可能是由于助劑混合物中的表面活性劑破壞了中腸上皮細(xì)胞的完整性,乳化劑通過(guò)清掃腸道內(nèi)壁來(lái)改變小鼠腸道微生物組的結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致了結(jié)腸炎和代謝綜合征,為這種結(jié)果提供了支撐。這些工作已經(jīng)導(dǎo)致歐盟和法國(guó)建議,禁止在草甘膦除草劑產(chǎn)品中使用POEA類助劑。
二、農(nóng)藥助劑在農(nóng)產(chǎn)品中殘留檢測(cè)
這些被監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)為是“惰性”的成分,已有大量研究表明是有毒有害的,但并沒(méi)有限制其在農(nóng)藥中的使用。鑒于農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)中使用尤其廣泛,農(nóng)產(chǎn)品中殘留助劑的情況未知尤其令人擔(dān)憂。近年來(lái)研究和監(jiān)管的重點(diǎn)均在農(nóng)藥殘留上,農(nóng)藥助劑的毒理學(xué)研究在國(guó)外比較熱門(mén),包括對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害、生殖毒性、神經(jīng)毒性等,但是有關(guān)農(nóng)藥助劑在農(nóng)產(chǎn)品及其相關(guān)產(chǎn)品中殘留的檢測(cè)方法幾乎沒(méi)有,國(guó)內(nèi)有一些研究成果,多集中于揮發(fā)性農(nóng)藥溶劑殘留的報(bào)道。
王珊珊等建立了頂空氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)蔬菜、水等樣品中甲苯等5種有機(jī)溶劑殘留的分析方法。潘波等用硫氰酸鈷法和液相色譜法,分別檢測(cè)了大蒜、生姜及其種植土壤中的乙氧基型表面活性劑和降解產(chǎn)物壬基酚的殘留量。楊錨等建立了環(huán)境內(nèi)分泌干擾物辛基酚、壬基酚及短鏈壬基酚聚氧乙烯醚降解產(chǎn)物在玉米等農(nóng)產(chǎn)品中殘留的高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析方法。Li等開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了一種同位素內(nèi)標(biāo)法同時(shí)測(cè)定3種極性農(nóng)藥助劑2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮在蘋(píng)果等農(nóng)產(chǎn)品中的殘留。
三、農(nóng)藥助劑管理現(xiàn)狀
1、全球農(nóng)藥助劑管理現(xiàn)狀
美國(guó)是世界上*早對(duì)農(nóng)藥助劑管理的國(guó)家,美國(guó)FDA于1954年實(shí)施了ADI限量,但是將助劑作為惰性因素考慮使得農(nóng)藥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的有效性大打折扣;20世紀(jì)80年代初,EPA根據(jù)各種化合物的毒性和暴露危害性進(jìn)行分類列表(共分為4類)管理;2007年,美國(guó)實(shí)施《食品質(zhì)量保護(hù)法》,EPA在助劑再評(píng)估的基礎(chǔ)上將農(nóng)藥助劑分為可用于食用和非食用作物2大類,并分別對(duì)其中部分助劑制定了限量、適用范圍和方法以及質(zhì)量要求等;2014年EPA公布刪除申請(qǐng)人提出的371種成分名單中的72種助劑,尤其是持久性有機(jī)污染物、致癌物、對(duì)環(huán)境生態(tài)有害物質(zhì)。歐盟則通過(guò)實(shí)施REACH制度,將不可接受的助劑分為3類:受?chē)?yán)重關(guān)切的助劑(無(wú)需風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià))、受關(guān)切的助劑和其他助劑(需風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià))。西班牙、德國(guó)已有自己的不可接受助劑名單,西班牙還對(duì)含有相關(guān)雜質(zhì)的助劑給出了相關(guān)雜質(zhì)限量,如限制石油衍生物中甲苯含量不得大于3%等。黎巴嫩農(nóng)業(yè)部要求制劑中不能含有EPA不允許使用的助劑(惰性成分),要求提供ISO-17025認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室出具的分析報(bào)告并附色譜圖。印尼農(nóng)業(yè)部*新發(fā)布的農(nóng)藥助劑禁限用名單包括30種助劑,包括苯、甲醛、甲醇、二甲苯等。加拿大制定了一個(gè)允許使用的農(nóng)藥助劑名單,澳大利亞禁用了草甘膦助劑牛酯胺(POEA)并且對(duì)助劑實(shí)行了登記管理。
綜上,全世界的農(nóng)藥助劑管理還處于開(kāi)始階段,沒(méi)有成熟的法規(guī)體系。一些發(fā)達(dá)國(guó)家(如歐盟)有相對(duì)完整的立法體系,少數(shù)發(fā)展中國(guó)家或落后國(guó)家借生硬的鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的禁用或限用措施,但是大部分國(guó)家還未十分關(guān)注或重視農(nóng)藥制劑中助劑的管理要求。
2、中國(guó)農(nóng)藥助劑管理現(xiàn)狀
我國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所2009年召開(kāi)農(nóng)藥助劑管理座談會(huì),決定限制使用危害突出的5種有機(jī)溶劑(苯、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇),2014年3月實(shí)施了HG/T 4576—2013《農(nóng)藥乳油中有害溶劑限量》,僅對(duì)苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺和萘作了限量要求。2015年農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所起草并發(fā)布了《農(nóng)藥助劑禁限用名單》(征求意見(jiàn)稿),其中包含了乙二醇甲醚、壬基酚等9種禁用助劑和苯、甲醇等75種限用助劑,標(biāo)志著中國(guó)政府拉開(kāi)了對(duì)農(nóng)藥全組分管理的序幕。此外,中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)已對(duì)二甲苯、苯胺等38種溶劑進(jìn)行了限量規(guī)定。
以這些法規(guī)為主導(dǎo),全世界包括中國(guó)農(nóng)藥均以劑型更新,溶劑和乳油等替代為改革方向。即將被禁限用的大部分助劑如苯、N-甲基吡咯烷酮等是我國(guó)目前農(nóng)藥劑型中頻繁使用且用量極大的。然而劑型更新并非朝夕就能完成,2013年公布HG/T 4576—2013《農(nóng)藥乳油中有害溶劑限量》,其中甲醇、二甲苯等從2009年開(kāi)始一直都在限制使用,但2016年監(jiān)管部門(mén)對(duì)重慶市場(chǎng)上的農(nóng)藥(乳油)中助劑開(kāi)展了風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)普查,抽取的100余組樣品中甲醇、二甲苯等的檢出率達(dá)80%以上,部分含量竟高達(dá)50%以上,由此可見(jiàn)長(zhǎng)達(dá)7年的限用仍然成效甚微。
四、結(jié)語(yǔ)
隨著全球糧食消費(fèi)需求的增加和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的采用,預(yù)計(jì)農(nóng)藥需求量將逐年增加,這將促進(jìn)農(nóng)業(yè)助劑市場(chǎng)的增長(zhǎng)。2016年全球農(nóng)藥助劑市場(chǎng)估值29.8億美元,預(yù)計(jì)該市場(chǎng)市值的復(fù)合年增長(zhǎng)率為5.9%,到2022年將達(dá)到42.1億美元。因此,必須加強(qiáng)農(nóng)藥尤其是助劑市場(chǎng)的監(jiān)管,助力劑型更新改革加快步伐,目前除已經(jīng)實(shí)施的HG/T 4576—2013《農(nóng)藥乳油中有害溶劑限量》外,《農(nóng)藥助劑禁限用名單》(征求意見(jiàn)稿)自2015年7月發(fā)布至今已有近3年時(shí)間,但正式稿遲遲未出臺(tái),農(nóng)藥有害助劑在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留檢測(cè)也無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),因此亟需研究制定農(nóng)藥中高風(fēng)險(xiǎn)有害助劑殘留的檢測(cè)方法,獲得高風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥助劑殘留數(shù)據(jù),以評(píng)價(jià)農(nóng)藥中高風(fēng)險(xiǎn)有害助劑使用情況,指導(dǎo)農(nóng)藥助劑合理使用及為科學(xué)監(jiān)管提供科技支撐,保障生態(tài)環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。此外農(nóng)藥登記應(yīng)要求對(duì)配方組分進(jìn)行全面評(píng)估,為了獨(dú)立研究和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,在產(chǎn)品標(biāo)簽上也應(yīng)標(biāo)明助劑成分及含量。
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