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农药对家蚕的毒性和安全性评价研究
阅读次数:3362 [2012-05-04]
《蚕业科学》2012,38(2):0329-0336
农药对家蚕的毒性和安全性评价研究
陈伟国1  鲁兴萌2
1浙江省海宁市蚕桑技术服务站,浙江海宁 314400; 2浙江大学蚕蜂研究所,杭州 310058
 农药对家蚕的毒性和安全性评价研究是预警蚕区农药使用对养蚕生产存在的潜在危害风险的一项基础性工作。本文对近20多年来该领域的研究进行综述,重点介绍了当前桑园及周围农作物常用农药对家蚕的急性、慢性毒性以及农药残毒期的测定方法,比较分析了参比法、毒性比法和定级法等毒性分级方法的特点和适用范围,针对在家蚕毒性研究和安全性评价中的测定目标全面性、方法规范性和评价指标的综合性等提出改进和完善设想,并就建立该领域的协作研究网络,制定试验规程与综合评价技术体系,预防家蚕农药中毒的综合减灾措施等方面提出多项工作建议。
关键词 家蚕;农药毒性;安全性;测定方法;评价体系
中图分类号 S884.9+6          文献标识码 B             文章编号 0257-4799(2012)02-0329-08
 
Research Progress on the Toxicity and Safety Evaluation of Pesticides to Silkworm,Bombyx mori
CHEN Wei-Guo1 LU Xing-Meng2
(1Haining Sericulture Technology Extension Service Station of Zhejiang Province, Haining Zhejiang 314400, China; 2Institute of Sericulture and Apiculture, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China)
Abstract The studies on the toxicity and safety evaluation of pesticides to silkworm is the basic work that the use of pesticides is warning a potential harm's risk to sericulture production in sericultural area. The research progress in the field for nearly 20 years were reviewed mainly dealing withcommon pesticides used in the mulberry fields and around crops acute and chronic toxicity to silkworm, and determination method of pesticide residues duration, comparative analysis on the characteristics and usable scope of toxicity grading methods, such as reference method, toxicity ratio method, classification method etc; some improved and perfect views were put forward for determination target comprehensiveness, method normativeness and evaluation target comprehensiveness in the toxicity studies and safety evaluation to the silkworm, and a number of recommendations were put forward for establishing collaborative research networks in the field, developing test procedures and comprehensive evaluation technical system and comprehensive mitigation measures to prevent pesticide poisoning to silkworm, etc. 
Key words Bombyx mori; Pesticides; Toxicity; Safety; Determination method; Evaluation system
 
家蚕是我国重要的经济昆虫,其唯一的饲料桑叶在生长过程中容易受周围农业生态环境或桑园内使用农药的污染,导致各种各样的中毒事故发生。据《浙江省蚕桑志》[1]记载:20世纪50~60年代,稻田防治害虫施用有机氯杀虫剂(如六六六)污染邻近桑园中的桑叶,引起家蚕中毒;70~80年代大面积使用有机磷(如甲胺磷)、有机氮(如杀虫双)农药防治农田病虫害,造成桑叶污染,引发了严重的家蚕中毒事件。20世纪90年代以来,随着农药种类和使用量的不断增多,浙江、江苏等蚕区家蚕农药中毒事件时有发生,并由于该区域蚕桑业的高度密集而导致其遭受重大危害[2-5]。因此,农药对家蚕的毒性和安全性评价研究工作开始受到政府管理部门和科研部门的重视。虽然国家已颁布的《化学农药环境安全评价试验准则》[6-7]中规定了农药对环境安全性评价试验准则,家蚕为非靶标生物之一,但目前还没有形成较为实用和完整的农药对家蚕安全性评价技术体系,这对于蚕区农药使用对养蚕生产存在的潜在危害性预警以及家蚕农药中毒的有效防控极为不利。本文综述近20多年有关农药对家蚕的毒性和安全性评价研究进展,并针对该领域研究工作存在的一些问题,提出改进意见和建议。
农药对家蚕的毒性测定方法研究
家蚕是我国列入农药对环境生物毒性评价的主要对象之一,由于家蚕的生命周期短,对农药十分敏感,而且与取食危害桑叶的多种害虫同属鳞翅目昆虫,因此对桑园使用农药的筛选以及农药对家蚕毒性的试验测定也相对特殊。
1.1 急性毒性测定
急性毒性是指农药一次(或24 h内多次)进入动物[微软中国1] 体内后短时间引起的中毒现象[8],是比较农药毒性大小的重要依据之一。根据农药进入蚕体致毒的途径不同,将农药对家蚕的急性毒性测定归结为胃毒、触杀和熏蒸毒性等3种类型[9]
通过急性毒性测定,建立农药剂量与家蚕死亡率关系的回归方程,能够以LC50LD50值初步估计农药对家蚕的潜在危险性,其试验可控性好,结果可比性强。此外,在急性毒性测定过程中,观察不同农药对家蚕的典型[微软中国2] 中毒症状,对于养蚕生产中发生的中毒事故,可从家蚕食桑、爬行、吐液、脱肛、粪便、体形、体色等方面进行鉴别,做出初步诊断。个别出现典型症状者可以确诊。
1.1.1 急性毒性试验方法研究 陈锐等[9]于1986年采用食下毒叶法、口注毒液法、定量食下法、体触法和熏蒸法,测定了有机氯、有机磷和氨基甲酸酯类农药对家蚕的急性毒性。5种试验方法在此不作赘述。[微软中国3] 食下毒叶法模拟桑园使用农药或受周围农田施药污染后在桑叶上的残留农药,求出的LC50能比较真实地反映桑叶污染对家蚕危害的剂量关系,其适用性广;口注毒液法适用于对家蚕毒性作用很慢的农药,将药液一次性注入蚕的口器,测定其LD50;农药溶剂对家蚕具有干扰毒性时,影响口注毒液法的测定结果,宜用定量食下法,将药液定量涂于桑叶上,待溶剂挥发后喂饲家蚕,测定其LD50;上述3种试验方法基本满足了农药对家蚕胃毒测定的要求。农药对家蚕的触杀和熏蒸毒性相对较少,仅在某些生产环境中发生。由于在实际生产中农药对家蚕的危害主要通过桑叶污染,所以宜选择食下毒叶法。同时也指出,对于影响途径与作用机理不明的农药,最好同时用几种方法测定。
1.1.2 食下毒叶法的应用 在1989年制定的《化学农药环境安全评价试验准则》[7]中明确提出了食下毒叶的试验方法,将供试农药稀释成5~7个梯度浓度,以溶剂为空白对照,桑叶浸渍药液处理,并待溶剂挥发完后喂饲供试家蚕2龄幼虫,试验在25±2 ℃环境中进行,记录24 h的死亡率,用概率法求出LC50LD50。此后进行的农药对家蚕的急性毒性试验大多参考了这一[微软中国4] 方法[10-19]
1.1.3 熏蒸毒性测定 挥发性较强的农药可通过空气污染桑叶或直接对家蚕产生熏蒸毒性。周圻等[20]用25%杀虫脒水剂和25%杀虫双水剂稀释成不同浓度,在30 ℃环境中熏蒸桑叶1~2 d,用熏蒸叶喂饲4龄起蚕至上蔟,均有中毒反应,严重的甚至绝收;该试验证明了农药对家蚕具有间接熏蒸毒性,其途径是农药挥发后污染桑叶,染毒桑叶喂蚕后产生食下毒性。夏安扣[21]用吸有25%杀虫双水剂不同浓度稀释液的纸片盖于培养皿上,内置3龄起蚕熏蒸1个龄期,5 000倍及以上浓度处理的大多在龄中死亡,浓度最低的10 000倍虽能入眠,但起蚕呆滞无力,2~3 d后死亡,试验表明杀虫双对家蚕具有直接熏蒸毒性。涉及农药对家蚕熏蒸毒性的相关试验,大多从定性角度表示是否存在熏蒸毒性。作者等[22]采用60 L密封塑料桶为熏蒸容器,下置涂有不同浓度药液的培养皿,上部饲养供试2龄家蚕幼虫,密闭后在30±1 ℃恒温室内熏蒸24 h,调查死亡率。该试验方法主要通过控制药液量在24 h内基本蒸发,以此计算试验容器内空气的农药浓度,求出熏蒸LC50,为比较不同农药对家蚕的熏蒸毒性大小提供了依据。
1.2 慢性毒性测定
慢性毒性是指微量农药进入蚕体,不足以导致家蚕短时间内中毒死亡,但随着农药摄入量的积累,对家蚕生长发育和[微软中国5] 性状[微软中国6] 产生不利影响。此外,家蚕慢性中毒导致体质下降,往往成为蚕病的诱发因素。由于家蚕慢性中毒的症状不明显,生产上不容易被发现和确诊[5],因此,农药对家蚕的慢性毒性测定也较为复杂,与农药对家蚕急性毒性相比,相关研究报道极少。
1.2.1 慢性毒性对家蚕死亡率、眠性和产茧性状的影响 拟除虫菊酯类农药对家蚕毒性极强,在桑叶上的残毒期特长[16-17,23-24]。鲁兴萌等[16]将25%氯氰菊酯乳油稀释成0.01、0.11、1.08、10.80和108.00 ng/L药液浸湿桑叶后晾干,从家蚕3龄起蚕开始连续喂饲药液处理桑叶,直至4龄起蚕才出现死亡个体,0.11 ng/L氯氰菊酯使家蚕幼虫死亡率显著上升和眠蚕体质量显著下降,1.08 ng/L氯氰菊酯引起家蚕幼虫死亡率极显著上升以及眠蚕体质量和全茧量极显著下降,10.80 ng/L氯氰菊酯还会引起茧层率的极显著下降。与其它拟除虫菊酯类农药对家蚕的急性胃毒LC50(0.00254或0.052 mg/L)[12,24]相比,该试验的氯氰菊酯剂量降低了5~6个数量级,仍然对家蚕表现出慢性毒性,表明家蚕连续食下极微量菊酯类农药会在蚕体内产生蓄积导致其死亡或严重影响蚕茧产量和质量。
1.2.2 农药对家蚕的慢性LC50测定 朱金文等[18]用40%三唑磷微乳剂稀释成6个梯度浓度,从2龄起蚕开始持续喂饲不同浓度药液处理的桑叶,直至上蔟结茧。药剂处理后24 h、48 h、3龄起蚕、4龄起蚕和5龄起蚕,三唑磷对家蚕的LC50分别为2.38、1.54、0.97、0.74、0.53 mg/L,对结茧的最大无作用浓度约为0.04 mg/L。而陈良燕等[19]采用食下毒叶法测定20%三唑磷乳油对2龄起蚕的急性毒性,24 h、48 h、3龄起蚕的LC50分别为2.32、2.12、2.06 mg/L。比较两者可以发现,24 h内的试验方法相同,LC50十分接近;急性毒性测定在24 h后改喂无毒桑叶,48 h、3龄起蚕的LC50仅略有下降,慢性毒性测定随着喂饲药液处理桑叶时间的延长,对家蚕的LC50值明显下降,表明三唑磷农药对家蚕具有慢性积累毒性。因此,慢性毒性测定能够更加全面评价农药对家蚕生长发育与结茧的影响。该方法偿试了以LC50值描述农药对家蚕慢性毒性的测定结果,但对其他农药是否适用有待进一步验证。
1.3 残毒期测定
残毒期是指某种农药在确定的有效含量及浓度下喷施桑叶后到能安全采叶养蚕所间隔的天数,也称安全间隔期。桑园使用农药的残毒期测定直接关系到蚕作安全,比急性毒性测定更为重要。因此,对桑园使用的农药都要进行残毒期试验。
1.3.1 残毒期的测定方法 残毒期测定为农药浓度和喷药至养蚕间隔时间的双因素试验[25-30],一般以供试农药的常规使用浓度为中心,高低设1~3个浓度;然后设定合适的试验间隔时间。供试桑树随机排列,设置处理间保护行,做好采叶标记,药液应喷湿桑叶正反面。供试家蚕1~2龄幼虫常规饲养,确保在设计的试验日能提供3龄起蚕。各小区20~30头供试家蚕幼虫,3个重复,分别喂饲农药处理桑叶和无毒桑叶(对照),每天记录中毒死亡头数和发育进度,饲养至家蚕不发生中毒为止,从而确定不同浓度药液的残毒期。为了掌握供试农药对家蚕结茧性状的影响,供试家蚕须饲养至上蔟为止,并分区调查结茧率、全茧量、茧层量、茧层率、好蛹率等[26-30]。在《桑园用药技术规程》[31]中提出桑园使用农药对家蚕的安全性采用残毒期(安全间隔期)来衡量。
1.3.2 内吸毒性农药的残毒期测定 农药能够通过根、茎、叶吸收到植物体内,并随着植株体液的传导而扩散到植株各个部位,使害虫中毒死亡,而药剂又不妨碍作物的生长发育,这就是农药的内吸作用[8]。如乐果、杀虫双、氯虫苯甲酰胺等属于内吸杀虫剂。农药对家蚕的内吸毒性是一个间接过程,其强弱取决于农药的内吸传导作用以及对家蚕的食下毒性,相关试验采用残毒期的长短来表示。叶志毅等[23]采用局部桑叶喷药处理,调查了6种农药对家蚕的内吸残毒期,杀灭菊酯和敌敌畏无内吸作用,25%杀虫双水剂400倍的残毒期45 d,25%甲胺磷乳油1 000倍的残毒期10 d,40%氧化乐果乳油l 000倍的残毒期4 d,90%敌百虫晶体1 000倍的残毒期4 d;均明显短于相同浓度直接喷药桑叶的残毒期,这是受内吸传导后经植株的生物稀释,未喷药部位的药剂浓度明显下降,其毒性随之降低。作者等[32]用200 g/L氯虫苯甲酰胺SC 16 000倍稀释液根灌盆栽桑土壤以及对局部枝叶喷药,间隔60 d后采摘不喷药处理的桑叶喂饲3龄幼虫的死亡率仍达50%左右,并且对后期新生长的桑叶仍然具有较强的毒性传导。
农药对家蚕安全性评价原则及毒性等级划分研究
2.1 安全性评价原则
农药对家蚕安全性评价原则是以确保养蚕安全为前提,参照相关试验准则和规程,采用适当的试验方法,尽可能全面反映农药对家蚕的毒性特点,最大限度地保证评价结果的科学性和准确性。
由于农药品种繁多,性质和使用方法各异,因此农药对家蚕的安全性评价在规范化的基本前提下也要有一定的灵活性,以最快的时间,用最经济的办法开展评价工作,为桑园治虫和桑园周边其它农作物使用农药的安全性和风险评估提供科学依据。
2.2 毒性等级划分方法
农药对家蚕毒性等级划分是安全性评价的依据,但至今关于农药对家蚕的毒性还没有一个统一的等级划分标准。相关报道针对急性毒性采用了不同的分级方法。
2.2.1 参比分级法 陈锐等[9]提出以一种对家蚕有实际危害的常见农药作对照,推测有关农药的毒性大小。如以杀虫单作为参比农药,LD50值<杀虫单的药剂为高毒性,杀虫单LD50杀虫单10倍的药剂为中等毒性,LD50值>杀虫单10倍的药剂为低毒性。朱国念等[11]采用对家蚕高毒性的敌百虫为参比农药,测得稻瘟灵对家蚕的急性毒性比敌百虫低2个数量级以上,判定其为低毒品种。这种以参比农药为分级依据的方法在研究初期有其必要性和实用价值,但随着农药的更新换代和研究对象的大量增加,参比农药的确定则显得较为困难。
2.2.2 毒性比分级法 戴珍科等[10]提出依据实验室测得的农药对家蚕的LC50与田间实际使用浓度之比来划分农药对家蚕的毒性等级。毒性比>1,为低毒性;反之,则为高毒性。该方法以药剂实际使用浓度为参照,对农药应用的风险评估有实际意义。当研究对象较多,并且毒性比差异很大时,对该方法提出了进一步细分:毒性比≥l为低毒性,≤0.5为高毒性,介于两者之间则为中等毒性[33];毒性比>10的为低风险性,毒性比10~1之间的为中等风险性,毒性比1~0.1之间的为高风险性,毒性比<0.1的为极高风险性[34]。此外,随着农药使用时间延长,田间施用浓度也逐渐提高,比较的基准发生变化,分级的结果也可能随之改变。
2.2.3 定级分级法 近年来,农药对家蚕毒性较多采用4级毒性分级方法:LC500.5 mg/L为剧毒,0.5 mg/L<LC5020 mg/L为高毒性,20 mg/L<LC50200 mg/L为中等毒性,LC50>200 mg/L为低毒性[35-38]。马惠等[39]测定27种不同类型农药对家蚕的急性食下毒性,发现LC50值差异极大,提出按照百进位制分级法:LC50<0.1 mg/L为剧毒,0.1 mg/L<LC50<10 mg/L为高毒性,10 mg/L<LC50<1 000 mg/L为中等毒性,LC50>1 000 mg/L为低毒性。2种定级分级方法的不同之处在于后者的级差更大。
2.2.4 熏蒸毒性分级 上述毒性等级划分均以急性食下毒性(LC50LD50)为依据,作者等[22]测定了7种农药对家蚕的急性熏蒸毒性(LC50),参考戴珍科等[10]的毒性比方法讨论了熏蒸毒性的分级,将7种农药对家蚕的熏蒸毒性与农药常规用量的大气浓度估测值比较,结果敌敌畏、敌畏毒的毒性比远小于1,为高毒性;毒死蜱的毒性比<1,属较危险;三唑磷、氟腈唑磷、吡虫啉、氟虫腈的毒性比均>1,对家蚕无熏蒸毒性。
农药对家蚕的毒性测定方法和安全性评价研究存在的问题
3.1 现有农药对家蚕的毒性测定方法不全面
大量研究表明,不同农药对家蚕具有急性毒性和慢性毒性,还有桑园使用的农药或粮桑混栽区常用农药在桑叶上残留对家蚕致死、行为等产生影响的残毒性。而对于目前众多的新农药对家蚕的毒性测定尚没有依据不同农药性质、不同毒性测定建立适合的测定方法,存在以下方面的问题。
3.1.1 注重急性毒性而忽视慢性毒性的测定 《化学农药环境安全评价试验准则》[8]已颁布20余年,主要是针对新农药申请登记提供农药环境安全性预评价试验。在农药对非靶标生物毒性试验准则中,有关家蚕的毒性试验首选食下毒叶法,并指出对于挥发性强农药尚须结合熏蒸毒性试验,以24 h的死亡率计算LC50LD50。采用该试验方法测定吡丙醚对2龄家蚕幼虫的LC50>1 000 mg/L[39],对家蚕的急性毒性为低毒性。此后再结合慢性毒性研究,发现连续低剂量吡丙醚可导致家蚕幼虫龄期延长,最终无法正常结茧、化蛹[40]。由此可见,农药对家蚕的急性毒性测定是必要的,而慢性毒性的测定也是不可忽视的。
3.1.2 用农药对家蚕的急性毒性确定其残毒期不尽合理 农药对家蚕的急性毒性和在桑叶上的残毒期既有关联,又有区别。急性毒性大的农药残毒期不一定长,如辛硫磷对家蚕的胃毒LC50为0.703 7 mg/L[41],对家蚕高毒性,但由于其在桑叶上的残毒期仅为3 d左右,因而成为桑园常用的农药品种。吴福安等[28]认为,用农药对家蚕的急性毒性(LC50LD50)来确定对家蚕的安全期长短,由于接触药剂时间短以及进入生物体的农药剂量不清楚,可能会使试验结果表现假阳性。
3.1.3 未能反映出一些特殊农药对家蚕的特异毒性 具有内吸、熏蒸作用的农药以及昆虫生长调节剂,对家蚕的影响途径与作用机制比较特殊,采用常规的急性毒性和残毒期测定其毒性,不一定能全面反映出这些农药的毒性特点,如毒死蜱对桑叶的熏蒸污染、氯虫苯甲酰胺的内吸传导作用等[22,32]。因此需要针对这些农药的特性设计适宜的毒性试验方法,进行相应的特异毒性测定,使测定结果对养蚕生产安全的指导价值更高。
3.2 农药对家蚕的毒性试验方法有待规范[微软中国7] 
不同研究者采用的试验方法不一致,对同一种农药的毒性测定结果可能出现较大差异,导致试验数据的可比性和参考价值下降。其中主要原因有供试家蚕品种以及幼虫龄期不同、添毒处理的方法不一致、试验时间的长短以及环境条件的差异等等。
3.2.1 供试家蚕幼虫龄期不一致对毒性测定结果的影响 家蚕在不同生长发育阶段对农药的敏感性不尽相同,除蚁蚕外,2龄幼虫对农药最为敏感,因此在《化学农药环境安全评价试验准则》[7]中规定选用2龄起蚕为毒性试验材料。在《桑园用药技术规程》[31]中建议测定农药对家蚕的残毒期用3龄起蚕供试。由于试验要求不同,上述2种选择均有合理之处,但综合分析认为,以3龄起蚕作为供试蚕龄至少有两方面优势:一是在测定残毒期较长(7 d以上)的农药时,生长时间过长的处理桑叶因不适合2龄起蚕食下而可能影响试验结果的准确性,而3龄起蚕的适应性明显增强;二是3龄起蚕因蚕体显著增大,不仅操作计数方便,而且中毒症状更易观察。对于一些特殊毒性农药的测定,增加5龄蚕为供试对象也是十分必要的。孙海燕等[42]测定了吡丙醚对不同龄期家蚕的毒性,100 mg/L可使3龄蚕死亡,对4龄蚕有轻微中毒症状,无死亡,但就眠推迟2 d;对5龄4 d家蚕饲养至5龄12 d仍不能吐丝结茧。
3.2.2 桑叶在药液中浸渍时间不同对急性食下毒性测定结果的影响 浸叶法是采用最多的急性食下毒性测定方法之一,桑叶在药液中的处理时间影响测定结果。有些试验没有规定浸渍时间[11,13,19],有的浸渍5 s左右[12,33-34,36-40],有的浸渍1 min[14-15,32]。朱金文等[14-15]测定了桑叶分别在毒死蜱药液中浸渍1 s、10 s、1 min、10 min、1 h对家蚕的LC50值,结果表明随着桑叶浸药时间的延长LC50值依次降低,浸药时间在1 min以内对LC50值的影响较大,浸药时间大于1 min对LC50值的影响明显减少,认为从降低试验误差和操作方便等因素考虑,桑叶在药液中的浸渍时间以1 min为宜。
3.2.3 选择家蚕不同发育时期进行试验调查对毒性测定结果的影响 家蚕的添毒处理时间、处理后的饲养观察时间对试验结果都有影响,急性毒性测定通常以添毒后24 h为基准,对于毒性作用较慢的农药,再继续添毒至48 h等不同时间,则能够反映供试农药的毒性作用特点。然而,添毒处理时间应当在家蚕正常食桑阶段,眠中时间不宜计入在内。常规蚕品种2龄期的食桑经过一般为48 h左右,如以2龄第2 天幼虫供试,则连续添毒48 h和96 h的试验设计并不符合蚕的生理发育特点[36,38,43]。而添毒结束后随着饲养观察时间的延长,供试蚕的死亡率有增加的趋势。吴声敢等[13]用药液浸渍桑叶喂蚕24 h后改喂无药新鲜桑叶,分别观察24、48、72、96及120 h的中毒死亡情况,阿维菌素、杀虫单、氟虫腈等农药的毒性从24 h到120 h均依次递增,因此调查的截止时间确定也十分重要。
3.2.4 环境因子的变化对残毒期测定结果的影响 不同季节的气象因子以及桑树枝叶生长状况等条件差异较大,农药对家蚕的残毒期测定结果会有所不同。吴福安等[28]测定田间喷施266 mg/L毒死蜱时对家蚕幼虫的安全期为春季20 d、秋季18 d。作者等[25]用8%残杀威可湿性粉剂1 500倍喷施桑树后,测定对家蚕的残毒期春季为20 d,晚秋季为15 d,中秋季为12 d。
3.3 农药对家蚕的安全性评价指标尚需完善
《化学农药环境安全评价试验准则》[7]中对家蚕的毒性测定指标仅有LC50LD50值,未涉及毒性分级,与蜂、鸟、鱼等的安全性评价研究相比,其评价指标单一。
3.3.1 急性毒性指标安全风险等级 由于许多农药对家蚕的毒性很强,中毒症状表现较快,对急性毒性测定结果的分级能够初步反映农药对家蚕的毒性大小,是安全性评价的重要指标。但农药对家蚕的毒性并非都表现为急性致死效应,评价作用机制独特的特异性农药对家蚕的毒性,还应对其生长发育情况作进一步观察,以不影响蚕的经济性状为准[39,44]。因此不能把农药对家蚕的急性毒性大小作为划分农药对家蚕风险等级的唯一依据。
3.3.2 需重视慢性毒性和残毒期指标 农药对家蚕慢性毒性危害性随着试验研究的开展逐渐被揭示[16-18],然而其分级方法近乎空白,因而在农药对家蚕安全性评价中难以应用。此外在桑叶上残毒期较长的农药对家蚕饲养的安全风险也很大。对于桑园农药的筛选和安全性评价,通常是先收集该农药对家蚕的急性毒性资料,通过家蚕残毒饲养试验初步判断是否适合桑园使用,再进行全面的防效对比和安全性评价。因此,其评价指标以残毒期为主。同样,对于桑园周围其他农作物使用的常用农药也应当进行残毒期测定,作为安全风险评价指标。
3.3.3 需引入农药的环境行为特征指标 农药的环境行为是指农药进入环境后,在环境中迁移转化过程中的表现[6]。挥发性大的农药,在短时间内集中大面积喷施后污染周围桑园和蚕室,导致家蚕中毒,其影响涉及的范围往往很大[45]。内吸作用强的农药可以通过桑根、树干和桑叶吸收并向其它部位传导,使未喷到农药的桑叶带毒,如稻田施药后污染的水体进入桑园产生内吸毒性。由于内吸性杀虫剂污染桑叶的途径增多,因而对家蚕毒害的复杂性和预防中毒的难度大大增加[32]。农药在桑叶中的毒性降解速度影响到残毒期的长短,其降解速度与农药本身的性质有关,也与施药季节的光照强度、环境状况等因素有关。毒死蜱、残杀威等农药在不同季节桑叶中的残毒期均有差异[25,28]。阿维菌素易受光解影响,喷施于桑园后的安全间隔期不稳定[46]
3.3.4 需引入农药的施用技术模式指标 农药的不同施用方式对农药在环境中的行为与对非靶标生物安全性影响关系极大[6]。目前我国施药方法以常量喷雾为主[8],在防治对象和农药品种确定后,药剂用量、使用浓度和喷药时间等农药施用技术对桑园的污染程度有很大影响。农药的施用数量是指单位面积农田所用的商品制剂药量,当稀释水量相同时,农药施用量越大,农药的使用浓度越高,其起始残留浓度越高,毒性降解时间越长[47]。农药的实际使用浓度既是毒性比分级法的参照依据,又会随着使用时间的延长而不断提高,因此,农药的施用浓度也是毒性分级和安全风险评价的重要指标。桑园及其周围农作物的施药时间与气候条件和蚕期等因素共同构成对养蚕生产的威胁,施药时间与养蚕收蚁相遇则危险性最大。
加强农药对家蚕的毒性测定方法和安全性评价研究的几点建议
4.1 建立科研协作网络
利用国家现代农业产业技术体系平台,开展协作攻关。逐步构建农药对家蚕毒性测定数据库,实现信息共享,减少人财物的重复投入,推动研究工作的深入。具体可采用以下几种协作方式。
4.1.1 蚕桑专业内部的协作 预防家蚕农药中毒事故是蚕桑科技工作的重要任务之一,联合各蚕桑主产省(区)的科研与生产技术管理部门的力量,开展蚕桑生产重大农药中毒事故调查,总结中毒发生的原因和经验教训,既为确立今后预防农药中毒的研究选题提供依据,又为全国蚕桑主产省(区)防范同类事故敲响警钟。
4.1.2  蚕桑专业与植保科研和农业推广部门的协作 桑园及养蚕环境与其他种植业交错在一起,因此,与植保科研和农业推广部门建立良好的协作关系,一是能够互相沟通信息,减少大田用药和养蚕生产的矛盾,尽可能避免养蚕环境的农药污染;二是有利于更好地跟踪国内外新农药的研发、使用动态,及时开展新农药对家蚕毒性的相关试验研究,为蚕桑生产上对家蚕农药中毒的有效防控提供技术依据。
4.1.3 蚕桑专业与农药环境毒理研究机构协作 农药对环境生物的毒性评价是农药开发及其后续使用监测的必要工作,我国有专门的研究机构。与之建立研究协作关系,既可以共同研究建立农药对家蚕的毒性评价技术体系,如开发适用于桑叶农药残留快速检测技术等,还有利于借鉴农药对害虫毒性机理方面的研究成果,揭示和理解农药对家蚕的毒性机理。
4.2 制定农药对家蚕的毒性测定规程与安全性综合评价方法
4.2.1 家蚕农药毒性测定试验规程 吸收《化学农药环境安全评价试验准则》和《桑园用药技术规程》以及相关研究报道中采用的合理试验方法,建议另行制定更为详细的农药对家蚕毒性测定的试验规程,以解决毒性测定内容不全面、试验方法不合理等问题,使测试结果不疏漏任何影响家蚕安全的数据信息,也为农药的安全性评价提供更为可靠依据。
4.2.2 探索农药对家蚕安全性的综合评价方法 综合评价方法是以单项毒性指标为依据,采用适合的评价模式,取得较为全面的农药对家蚕的安全性评价结果。一是确定评价参数和分级指标。如急性毒性按现行的4级分级法,残毒期按长、中、短分3级,评价对象农药负荷或使用浓度分高、中、低3级,农药的环境行为特征(熏蒸性、内吸性以及影响家蚕营茧功能的特异毒性)按有无分2级等。此外,随着农药对家蚕亚致死效应研究的开展[48-50],再进一步分析将其引入参数指标的必要性。二是确定评价模式和加权系数。鉴于农药对家蚕安全性评价的保护对象单一,参数指标不多,适合采用农药参数加权法,由于在评价中各项参数的重要性不同,相应确定不同的加权系数[47]:如急性毒性为0.4、残毒期为0.3、农药负荷为0.2、行为特征为0.1等,加权系数的总和为1。三是确定综合评价指数及分级。各参数等级指标与加权系数的乘积之和为参评农药的综合评价指数。综合评价指数划分4个等级:极危险、危险、较危险、较安全。应用这一方法可以利用已有的试验结果对大量农药进行综合评价。需要指出,任何评价方法都很难避免主观因素的干扰而存在不足,上述综合评价方法的设想也不例外,目的是引起同行的关注和重视,共同探讨更加合理的综合评价方法。
4.3 开展预防家蚕农药中毒的综合减灾措施研究
4.3.1 农药对家蚕的毒性机制及应用研究 家蚕和野桑蚕属于鳞翅目蚕蛾科昆虫,但家蚕对农药十分敏感,与野桑蚕对农药的抗药性存在一定的差异[12]。近年来发现溴虫腈对家蚕的毒力远小于桑尺蠖、桑螟和桑毛虫等桑园鳞翅目害虫[51],表现出极高的选择性毒力,与其他杀虫剂几乎完全相反。但上述现象的作用机制尚不清楚。化学农药对家蚕的血细胞、激素分泌和酶活性等生理生化方面的影响虽有不少研究[52],但与实际应用的衔接相差甚远。尽管如此,这些研究对于预防家蚕农药中毒的减灾措施的完善仍有启发,因此在进一步研究产生差异机制的同时,重点开展以缓解桑树害虫和桑园周围农田害虫的防治用药与养蚕安全矛盾为目的的应用研究。
4.3.2 农药在桑叶中的毒性降解规律研究 影响农药残留毒性降解的因素有农药性质和使用方法、环境条件、农药受体等3类[47],其中影响农药降解的环境条件又有很多,一般认为,光照、风雨、气温等都有不同的作用。赵慧星等[53]研究表明环境温度对部分农药的降解速率的影响明显。生产实践表明,桑树(农药受体)长势的好坏,以及由于采叶养蚕在不同阶段的生长量差异,对枝条中下部桑叶光照强度的影响极大,因而不同部位桑叶的残毒表现不一致。揭示影响农药在桑叶上的毒性降解因子及其作用规律,为提供采取农业管理措施促进农药降解的途径。
4.3.3 家蚕农药中毒快速检测技术与预防技术研究 农药残留毒性的检测方法有很多,但大多需要昂贵的仪器设备并由专业技术人员操作,耗费耗时。因此,研发实用、操作简单、成本低廉的新型检测仪器及检测技术,供基层技术部门或蚕农使用,改善养蚕生产中预防家蚕农药中毒的设施条件。例如:酶抑制快速检测法能有效检测稻田使用的主要有机磷农药和氨基甲酸酯类农药的毒性残留[54-55],并且酶抑制速测仪和纸片速测卡已经具备在蚕桑上应用的条件;将灵敏度更高的免疫分析快速检测技术[56]进一步实用化,研发商品化快速检测试剂盒等。通过养蚕生产中及时对桑叶上农药残留的预防性检测,提高家蚕农药中毒的主动防范技术水平。
 
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收稿日期20111021  接受日期:2011—11—08
资助项目现代农业产业技术体系专项No.CARS-22-ZJ0202)。
作者信息:陈伟国(1963),男,浙江,高级农艺师
Tel:0573-87238166E-mail:bscwg@163.com