氯化苦的生態(tài)毒理效應(yīng)及歐美的再評(píng)估結(jié)果
1 氯化苦的理化性質(zhì)
氯化苦的化學(xué)名稱(chēng)是三氯硝基甲烷，是一種無(wú)色不可燃液體，具有催淚作用。熔點(diǎn)：-64℃；沸點(diǎn)：112.4℃（757 mmHg）；蒸氣壓：3.2 kPa（25℃）；Henry 常數(shù)：3.25×102 Pa·m3/mol（25℃，計(jì)算值）。相對(duì)密度：1.6558（20℃）。溶解度（g/L）：水2.27（0℃），1.62（25℃）；溶于多數(shù)有機(jī)溶劑，如丙酮、苯、乙醇、甲醇、二硫化碳、乙醚、四氯化碳。氯化苦在酸性介質(zhì)中穩(wěn)定，在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定。
2 氯化苦的毒性
《農(nóng)藥手冊(cè)》（The Pesticide Manual）中氯化苦急性經(jīng)口LD50為250 mg/kg，其對(duì)兔皮膚有嚴(yán)重的刺激作用。當(dāng)氯化苦在空氣中的含量為0.008 mg/L（空氣）時(shí)，會(huì)被清晰地感覺(jué)到；為 0.016 mg/L 時(shí)，會(huì)引起咳嗽和流淚。
我國(guó)浙江省化工研究院采用 GB 15670—1995《農(nóng)藥登記毒理學(xué)試驗(yàn)方法》中的方法測(cè)定了氯化苦的急性經(jīng)口、經(jīng)皮、吸入毒性。氯化苦急性經(jīng)口LD50：雌性大鼠為369（271～501）mg/kg，雄性大鼠為316 mg/kg；經(jīng)皮LD50：雌雄大鼠均為926（636～1,350）mg/kg；吸入LC50（2 h）：雌雄大鼠均為316 mg/kg。該實(shí)驗(yàn)室條件下，氯化苦對(duì)大鼠急性經(jīng)口、經(jīng)皮、吸入毒性均屬于中等毒。
華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院農(nóng)藥毒理研究中心檢測(cè)結(jié)果：99.5%氯化苦原藥對(duì)雌雄大鼠急性經(jīng)口LD50均為200 mg/kg，屬中毒；對(duì)雌性大鼠急性經(jīng)皮LD50為681 mg/kg，屬中毒，對(duì)雄性大鼠急性經(jīng)皮LD50為 584 mg/kg，屬中毒；對(duì)雌性大鼠急性吸入LD50為271 mg/m3，對(duì)雄性大鼠急性吸入LD50為233 mg/m3，屬中毒；對(duì)家兔皮膚有輕度刺激性，對(duì)家兔眼睛有中度至重度刺激性。99.5%氯化苦原藥屬中度致敏類(lèi)農(nóng)藥，Ames致突變?cè)囼?yàn)結(jié)果陰性，對(duì)小鼠骨髓細(xì)胞的分裂未見(jiàn)明顯抑制作用，體外哺乳動(dòng)物細(xì)胞染色體畸變?cè)囼?yàn)結(jié)果為陰性，不引起哺乳動(dòng)物體細(xì)胞基因突變，對(duì)大鼠亞慢性經(jīng)口毒性最大無(wú)作用劑量為1 mg/(kg·bw·d)，ADI為0.01 mg/(kg·bw·d)。
近期有學(xué)者評(píng)估了氯化苦對(duì)人類(lèi)角膜上皮細(xì)胞的毒性，研究結(jié)果表明氯化苦暴露導(dǎo)致角膜上皮細(xì)胞活力降低，裂解酶和核糖體聚合酶表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增加。氯化苦通過(guò)氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過(guò)氧化增強(qiáng)蛋白羰基化，促使角膜上皮蛋白發(fā)生改變，干擾信號(hào)通路，從而產(chǎn)生毒性作用。氯化苦對(duì)眼睛有強(qiáng)刺激性及催淚性，可用作警示劑。利用這一特點(diǎn)，氯化苦能有效保護(hù)人畜免受無(wú)色無(wú)味有毒物質(zhì)的侵害。
3 氯化苦的殘留及降解
氯化苦在土壤中快速降解為硝基甲烷（CH3NO2），硝基甲烷進(jìn)一步降解為CO2和H2O。氯化苦的降解主要包括水解和光解。在空氣中，氯化苦可快速光解為碳酰氯（COCl2）、亞硝酰氯（COCl）、一氧化氮（NO）和氯氣（Cl2），其過(guò)程為C-N鍵斷裂，形成六氯乙烷（CCl3CCl3）和二氧化氮（NO2）自由基，光解速率與氯化苦蒸氣壓相關(guān)性小，與氧氣相關(guān)性較大。田間條件下氯化苦經(jīng)光解作用形成碳酰氯，在潮濕條件下，碳酰氯最終轉(zhuǎn)化為CO2。在氙光下，氯化苦完全降解為相應(yīng)數(shù)量的二氧化碳，半衰期為31 h。由于氯化苦氣體在對(duì)流層中很快被光解，因此它不會(huì)破壞平流層中的臭氧。
在有氧環(huán)境下，氯化苦迅速降解，其半衰期為0.2～4.5 d，將同位素標(biāo)記的氯化苦混入砂壤土中置于一定條件下，24 d 后在CO2中可檢出約70%的14C，同時(shí)檢測(cè)到了2個(gè)中間體——氯硝基甲烷（CH2ClNO2）和硝基甲烷（CH3NO2）。土壤微生物是分解氯化苦的主要因子，如土壤滅菌后氯化苦的降解速率降低，在滅菌砂壤土、壤砂土和粉壤土中，氯化苦降解半衰期分別為1.50、4.30、0.20 d，在未滅菌土壤中的降解半衰期為6.30、13.90、2.70 d。根據(jù)滅菌土壤和未滅菌土壤中氯化苦降解速率的不同，可以估算出微生物降解占到氯化苦降解的40.0%～92.0%。在厭氧土壤環(huán)境中，氯化苦降解更快，半衰期為1.3 h，硝基甲烷（CH3NO2）是主要降解產(chǎn)物。Gan等發(fā)現(xiàn)氯化苦的降解速率隨著土壤溫度的增加而加快，當(dāng)土壤溫度從20℃上升到50℃時(shí)，其降解速率提高了7～11倍。在砂壤土含水量極低的條件下，氯化苦的降解速度緩慢，當(dāng)壤土質(zhì)量含水量達(dá)到6.0%時(shí)，氯化苦的降解速率大幅提升。土壤有機(jī)質(zhì)含量由0增加到10%，氯化苦降解半衰期由2.5 d降低到0.2 d。土壤中添加生物炭也會(huì)加速氯化苦的降解。
氯化苦在水中的溶解度很低，所以其在水相環(huán)境中移動(dòng)得較慢。在美國(guó)加利福尼亞州，在5年里，取樣檢測(cè)了1,300多口水井，均沒(méi)有檢測(cè)到氯化苦；在弗羅里達(dá)州1,500口水井中只有在其中3口中檢測(cè)出氯化苦。
綜上所述，氯化苦在環(huán)境中降解迅速，無(wú)論是對(duì)土壤、作物、果實(shí)還是空氣、水體都不會(huì)帶來(lái)殘留問(wèn)題，是一種環(huán)境非常友好的農(nóng)藥。至今，未見(jiàn)報(bào)道在作物的果實(shí)中檢測(cè)到氯化苦。
4 氯化苦對(duì)土壤微生物的影響
氯化苦對(duì)土壤微生物多樣性及群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，但這種影響在熏蒸后期逐漸消失，微生物豐度一般在第14～16 周恢復(fù)至未熏蒸水平。Li等利用高通量測(cè)序、熒光定量PCR等分子生物學(xué)手段，研究了氯化苦對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、多樣性、優(yōu)勢(shì)種群等影響。結(jié)果表明，氯化苦（高劑量20 mg/kg和低劑量10 mg/kg）熏蒸之后，細(xì)菌群落多樣性顯著下降，群落組成在屬水平和OTU水平發(fā)生顯著變化；且優(yōu)勢(shì)種群被改變，如一些優(yōu)勢(shì)種群顯著減少或消失，一些新的優(yōu)勢(shì)種群出現(xiàn)。草莓地多年氯化苦（高劑量70 mg/kg和低劑量35 mg/kg）熏蒸也表明：細(xì)菌多樣性顯著下降，而真菌多樣性沒(méi)有受到影響；細(xì)菌群落中酸桿菌門(mén)顯著減少，厚壁菌門(mén)顯著增多，真菌群落中子囊菌門(mén)相對(duì)豐度顯著減少，擔(dān)子菌門(mén)、油壺菌門(mén)和接合菌門(mén)豐度顯著增加。Zhang等（2017）比較了生姜田氯化苦（50 g/m2）熏蒸1年和連續(xù)熏蒸3年后微生物的變化，發(fā)現(xiàn)連續(xù)多年熏蒸顯著降低細(xì)菌生物量及多樣性，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，但對(duì)細(xì)菌代謝活力影響不顯著。菠菜地氯化苦熏蒸后（69 g/m2），細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，如α-變形菌門(mén)豐度大幅減少，厚壁菌門(mén)大幅增加，大部分細(xì)菌豐度在熏蒸后第14周恢復(fù)至未熏蒸水平，但仍有部分細(xì)菌在門(mén)水平不能完全恢復(fù)。同時(shí)，F(xiàn)eng等（2016）研究表明，氯化苦熏蒸嚴(yán)重影響細(xì)菌和真菌豐度，但這種抑制作用短暫（4周），第16周微生物豐度即恢復(fù)至未熏蒸水平，但相對(duì)于細(xì)菌，真菌被抑制的時(shí)間更久。比較了致病菌及有益菌對(duì)氯化苦的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)氯化苦熏蒸（33 g/m2）后病原真菌鐮刀菌數(shù)量快速減少，有益菌木酶菌數(shù)量也顯著減少，但氯化苦降解菌假單胞桿菌顯著增加，芽孢桿菌的數(shù)量則相對(duì)穩(wěn)定。近期的研究發(fā)現(xiàn)：氯化苦熏蒸（12.5 g/m2）可有效減少土豆枯萎病的發(fā)生，但對(duì)土豆產(chǎn)量沒(méi)有明顯影響；盡管改變微生物群落組成如增加變形菌門(mén)豐度，減少硝化螺菌門(mén)豐度，但對(duì)細(xì)菌、真菌、真核生物多樣性沒(méi)有顯著影響？梢(jiàn)，氯化苦對(duì)土壤微生物的影響與其施用量關(guān)系緊密，較低量氯化苦熏蒸（10～20 g/m2）對(duì)微生物多樣性沒(méi)有顯著影響，即使氯化苦在較高用量下（40～70 g/m2），微生物豐度也可在熏蒸后第14～16周恢復(fù)。
5 氯化苦在國(guó)外的再評(píng)估
美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）在對(duì)氯化苦對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估后，在 2018年9月發(fā)布了氯化苦的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估草案——無(wú)重大發(fā)現(xiàn)。因此，在美國(guó)加州通過(guò)評(píng)估后可繼續(xù)注冊(cè)使用氯化苦。
2018年，加拿大衛(wèi)生部再評(píng)估決定，可以接受繼續(xù)注冊(cè)使用氯化苦。經(jīng)過(guò)現(xiàn)有的科學(xué)分析，加拿大衛(wèi)生部決定，采取必要的緩解措施后，氯化苦對(duì)于健康和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)以及其本身的價(jià)值仍然是可以接受的。
氯化苦是歐盟批準(zhǔn)的活性物質(zhì)目錄1中的農(nóng)藥，目前處于再評(píng)估狀態(tài)。按照緊急使用條款，從2013年起，意大利、西班牙、英國(guó)、馬耳他、希臘、比利時(shí)、葡萄牙和匈牙利8個(gè)歐盟成員國(guó)批準(zhǔn)了氯化苦作為土壤熏蒸劑的合法使用，可用于馬鈴薯、草莓、辣椒、葫蘆等蔬菜及梨、核桃、柑橘、橄欖等果樹(shù)。歐洲食品安全委員會(huì)（EFSA）于2018年2月20日在歐盟境內(nèi)啟動(dòng)了為期2年的氯化苦同行評(píng)議，對(duì)氯化苦的哺乳動(dòng)物毒性、殘留、環(huán)境行為、生態(tài)毒理進(jìn)行再評(píng)估，并于2020年2月形成最終報(bào)告：氯化苦作為土壤熏蒸劑對(duì)其防治對(duì)象具有足夠的防效，氯化苦及其代謝產(chǎn)物二氯硝基甲苯對(duì)哺乳動(dòng)物無(wú)誘變或致畸作用。目前已有的數(shù)據(jù)未顯示氯化苦對(duì)鳥(niǎo)、蜜蜂、蚯蚓等非靶標(biāo)生物具長(zhǎng)期或短期毒理效應(yīng)。
6 結(jié)語(yǔ)
氯化苦作為溴甲烷的重要替代品，在國(guó)內(nèi)有十分廣泛的應(yīng)用。正確理解氯化苦的毒理及生態(tài)效應(yīng)是評(píng)估和應(yīng)用氯化苦的重要前提。截止目前，沒(méi)有數(shù)據(jù)表明氯化苦及其降解產(chǎn)物具誘變或致畸作用，對(duì)鳥(niǎo)、蜜蜂、蚯蚓等非靶標(biāo)生物有長(zhǎng)期或短期毒理效應(yīng)。相反，氯化苦在土壤中快速降解，無(wú)殘留、對(duì)土壤微生態(tài)無(wú)顯著長(zhǎng)期的干擾作用。而且，氯化苦熏蒸后原有微生物生態(tài)位發(fā)生重組，若能及時(shí)補(bǔ)充有益菌群，將可引導(dǎo)熏蒸后土壤微生物群落向利于作物生長(zhǎng)發(fā)展，為作物抵抗土傳病害、促進(jìn)根系營(yíng)養(yǎng)元素吸收開(kāi)辟新的途徑。
來(lái)源：《世界農(nóng)藥》2020年第10期
作者：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所 曹坳程 方文生 王秋霞 顏冬冬 李園 歐陽(yáng)燦彬 郭美霞