Merete Grung 等人(一部分研究者来自 NIVA(Norwegian Institute for Water Research),另外还有来自清华大学环境学院(School of Environment, Tsinghua University)及广州地球化学研究所的科研人员)在 Environment International 期刊上于 2015 年发表了一篇题为《Pesticide levels and environmental risk in aquatic environments in China – A review》的综述文章。这篇文章全面总结了中国水生环境中农药污染的现状、区域分布、环境风险以及目前研究中的不足,目的是促进对环境中农药水平及其风险的理解,同时指出研究空白和未来研究方向。
农药自20世纪40年代以来广泛应用于农业生产,尤其在第二次世界大战后有机氯类农药(OCPs, organochlorine pesticides)占据主导地位。然而,随着 Rachel Carson 于1962年出版的 Silent Spring 开启公众对农药的环境影响认知,农药(如 DDT)的农业使用开始被禁止或严格限制(如美国在1972年禁止农业用途的 DDT)。这些有机氯类农药因其环境持久性、生物累积性以及远距离输送能力导致了显著的全球环境问题,甚至在北极生物体中也发现了它们的积累。
中国是世界上最大的农药生产与消费国之一。尽管农药的使用对农业产量有显著促进作用,但其环境及食品安全领域的问题却逐步显现。近年来,中国的水质问题成为一个亟待解决的环境问题,研究表明中国仅58%的淡水符合安全饮用的标准。然而,与传统污染物(如有机物、营养物质和重金属)相比,有机微量污染物(如农药)的监测和研究受到的关注较少。因此,本文聚焦于综述中国水生环境中广泛存在的 DDT 和 HCH 等有机氯农药的水平及风险,同时揭示目前研究中的空白与不足。
作者回顾并整理了近500篇相关文献,这些文献主要筛选自国际期刊和英文文献,其中包含农药和中国环境相关的研究。从选择的文献中,数据被转化为统一的单位格式:水体浓度单位为 ng·L⁻¹,沉积物浓度单位为 ng·g⁻¹(干重),生物样品浓度单位为 ng·g⁻¹(湿重)。数据还按照挪威的风险评价分类系统对环境样品进行评估,并划分5个风险等级,从“背景”水平到“非常高”的风险,每个等级基于毒理学效应的预测无效浓度(PNEC, predicted no effect concentrations)。研究分别评估了 DDT (σDDT,即 DDT 及其降解产物 DDE 和 DDD 的总和) 和 HCH(γ-HCH,即林丹)在水体、沉积物和生物体中的环境风险水平。
水体中的 DDT 和林丹
研究表明,中国大部分湖泊和河流中 DDT 水平介于风险分类的 II 或 III 级,对应低至中等风险。然而,一些热点区域(如海河流域、淮河流域、太湖流域和珠江流域)检测到了第 IV 类甚至第 V 类风险(如浓度超过250 ng·L⁻¹属于“非常高”风险)。而相对来说,林丹在水体中的风险水平较低,仅在个别地点如云南和海河流域中发现了较高浓度。
沉积物中的 DDT 和林丹
沉积物样本覆盖比水体稍多的地理范围。在淮河、珠江三角洲以及海南等地,沉积物中 DDT 水平较高,达到了 III 至 IV 类风险。林丹的沉积物污染较显著的区域包括京津地区、钱塘江以及长江中部区域,部分浓度甚至达到 V 类风险。据研究,多数 DDT 污染源可追溯至防污涂料或过去农业使用,而林丹的风险主要来源于近年的农业活动。
生物体中的 DDT 和 HCH
DDT 在生物体中的风险水平显著高于林丹。沿中国东部海岸的水生生物(如贝类)检测到较高的 DDT 水平,表明当前沿海可能存在 DDT 的输入源,如防污涂料。相比之下,HCH 的风险较低,多数样本属于背景或良好类别。某些生物体(如鸟蛋)因其处于食物链较高位置,其体内 DDT 浓度显著高于其他生物,进一步表明 DDT 的生物放大效应。
现有研究集中在几个主要经济发达和人口稠密的地区(如北京-天津地区、长三角、福建沿海以及珠江三角洲),而像河南、湖南和湖北等农药使用密集的中部农业省份的研究较少。甚至在部分遥远地区(如青藏高原)几乎没有研究。这种地理不均匀性显然是当前研究中的知识空白,限制了对中国农药污染状况的全面理解。
多数研究集中在历史上广泛使用的 OCPs(如 DDT 和 HCH),而对当前主流农药(如有机磷酸酯类、拟除虫菊酯类和氨基甲酸酯类)在环境中的分布与风险鲜有涉及。这种选择偏倚可能错过了一些可能更相关的环境风险问题。
许多研究针对污染“热点”区域(如工业和农业密集区),这些研究为理解高浓度污染区的环境影响提供了有价值的数据。然而,这些区域性研究是否能代表更大范围的总体情况仍需进一步探讨。
尽管存在一些食物网研究(如钱塘江和白洋淀),但整体上,食物链中农药的生物积累和放大效应研究仍较少。通过稳定同位素(如氮同位素)辅助分析,某些研究揭示了 DDT 和 HCH 的生物放大系数分别为1.6和1.7,进一步强调了食物链研究的紧迫性。
这篇综述揭示了中国水生环境中农药污染的关键问题,并对未来研究规划提出了几点建议:
制定有组织的监测计划
需要填补地理分布、农药种类及风险方面的知识空白,特别是在农业活动多发区和偏远地区。
关注热点地区与新的污染源
防污涂料和农业杀虫剂的现用情况需进一步关注,特别是新型农药的环境风险。
加强食物链与生态系统研究
鉴于水生生物作为人类食品来源的重要性,应增加对高营养级生物的监测,并利用生态系统水平的数据进行风险评估。
长期监测 DDT 和 HCH
虽然中国已在1983年终止 DDT 和 HCH 的农业使用,但这些农药的环境影响将持续多年,其长期监测尤为重要。
这篇文章为理解中国水生环境中农药污染现状、识别研究空白以及未来环境管理决策奠定了重要的科学基础。