《Environment International》：Probabilistic approach reveals the toxicity threshold values of free-living raptors in Great Britain, United Kingdom, for the lethal effect of second-generation anticoagulant rodenticides
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本研究针对自由生活的猛禽因二代抗凝血灭鼠剂（SGARs）暴露导致的死亡风险，通过概率建模方法，首次精准估算了英国红鸢与普通鵟肝脏SGARs残留的致死毒性阈值。研究揭示了物种间敏感性差异及红鸢阈值随时间升高的新现象，为评估SGARs对非靶标物种的种群影响提供了关键科学依据，对制定猛禽保护策略及鼠害综合治理具有重要意义。
在英国的农田、居民区和商业场所，抗凝血灭鼠剂（ARs）被广泛用于控制鼠害。其中，第二代抗凝血灭鼠剂（SGARs）因其高效性而备受青睐，尤其用于对付已产生抗药性的褐家鼠（Rattus norvegicus）和家鼠（Mus musculus）。然而，SGARs在环境中持久性强，且能在脊椎动物组织中蓄积。摄食了致死剂量SGARs的鼠类在死亡前仍会存活数日并继续取食毒饵，这大大增加了其捕食者——特别是猛禽——发生二次中毒的风险。尽管已有相关使用限制法规，但SGARs对野生脊椎动物，尤其是自由生活的猛禽，仍然构成严重威胁。
诊断猛禽是否死于SGAR中毒，通常依赖于尸检发现内出血迹象并检测到肝脏SGAR残留。然而，科学界面临一个关键挑战：如何准确确定一个导致凝血功能障碍死亡的SGAR残留阈值浓度？以往常引用的阈值（如100或200 ng/g湿重）多基于少量实验室或野外观察样本，但野外研究中常发现残留浓度高于这些阈值的个体却并未表现出中毒症状。这表明个体和物种间对ARs的敏感性存在高度变异，且阈值可能随时间变化。因此，基于大量野外样本数据，采用概率建模方法来评估更相关的SGAR毒性阈值，对于准确评估风险和保护猛禽种群至关重要。
为此，研究人员开展了一项针对英国两种常见猛禽——红鸢（Milvus milvus）和普通鵟（Buteo buteo）——的大规模研究。研究团队收集了2015年至2022年间在英格兰、苏格兰和威尔士发现的263只红鸢尸体，以及2009年至2021年间在英格兰发现的159只普通鵟尸体。这些样本主要通过野生动物事件调查计划（WIIS）、捕食性鸟类监测计划（PBMS）、伦敦动物学会（ZSL）的疾病风险分析与健康监测（DRAHS）项目以及公众报告获得。
对每只鸟类尸体进行详细的尸检是研究的核心环节。由野生动物兽医根据既定原则和方法诊断SGAR中毒。诊断标准为：存在与外部创伤无关的宏观出血迹象，并且肝脏中检测到任何浓度的SGAR残留。仅凭高残留浓度不足以诊断为中毒。无法明确判断的案例被归为不确定病例。同时，记录每只鸟的性别、年龄（红鸢）、死亡地点和日期等信息。
肝脏样本被送往英国生态与水文中心（UKCEH）兰开斯特站点进行化学分析。研究人员采用自动化尺寸排阻色谱和固相萃取技术净化样本，并使用超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-MS/MS）精确检测五种SGAR活性物质（溴鼠灵（bromadiolone）、鼠得克（difenacoum）、溴敌隆（brodifacoum）、噻鼠灵（difethialone）和氟鼠灵（flocoumafen）的残留浓度。最终计算每个样本的五种SGAR总和（ΣSGARs），浓度以ng/g湿重表示。
数据分析方面，研究首先统计比较了两种猛禽的SGAR暴露水平（检出率和残留量）。接着，比较了被判定为中毒与非中毒个体的比例及其ΣSGARs残留差异。最关键的一步是建立概率模型：使用逻辑回归（logistic regression），以鸟类的中毒状态（1为中毒，0为非中毒）作为二元响应变量，以对数转换后的肝脏ΣSGARs浓度为解释变量，构建模型来预测给定ΣSGARs浓度下发生致死性SGAR中毒的概率。此外，研究还采用了基于模型的递归分割（MOB）方法，来评估物种、性别、年龄、季节、国家和采集年份等因素是否会显著改变概率模型中中毒概率与ΣSGARs浓度之间的关系。
主要研究结果
SGAR暴露水平
结果显示，红鸢的SGAR暴露水平显著高于普通鵟。94.3%的红鸢和88.7%的普通鵟肝脏中至少检出一种SGAR。红鸢肝脏ΣSGARs的中位浓度为194.5 ng/g ww，远高于普通鵟的35.7 ng/g ww。在红鸢中，雌性个体的ΣSGARs残留显著高于雄性，且英格兰地区的红鸢暴露水平高于威尔士和苏格兰。季节和年龄对暴露水平无显著影响。
中毒个体分析
在红鸢中，16.0%的个体被判定为SGAR中毒致死，普通鵟中这一比例为14.5%，两者无显著差异。然而，中毒个体的肝脏ΣSGARs浓度极显著高于非中毒个体（红鸢中毒个体中位值：660.3 ng/g ww vs. 非中毒个体中位值：135.9 ng/g ww；普通鵟中毒个体中位值：507.0 ng/g ww vs. 非中毒个体中位值：24.7 ng/g ww）。英格兰红鸢的中毒比例高于其他地区，雌性红鸢的中毒比例高于雄性。
概率模型与毒性阈值
逻辑回归模型表明，致死性SGAR中毒的概率与肝脏ΣSGARs浓度的对数显著相关。模型计算出不同死亡概率对应的毒性阈值：
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对于红鸢，导致1%、5%、10%、20%和50%死亡概率的ΣSGARs阈值分别为54.2、138.5、211.9、335.9和738.7 ng/g ww。
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对于普通鵟，相应的阈值分别为38.2、67.4、87.2、115.3和185.8 ng/g ww。
影响阈值的关键因素
MOB分析揭示，概率模型的关系因物种而异。进一步分析发现，红鸢的毒性阈值在2015-2018年和2019-2021年两个时间段之间存在显著差异，表现为阈值升高（即敏感性下降）。例如，导致1%死亡概率的阈值从2015-2018年的35.5 ng/g ww升至2019-2021年的220.6 ng/g ww。而普通鵟的阈值在同一时期内未发生显著变化。性别、年龄、季节和国家等因素未对概率模型产生显著影响。
研究结论与意义
本研究首次基于大规模野外样本和概率模型，为英国自由生活的红鸢和普通鵟确定了与SGAR致死中毒相关的肝脏残留阈值。研究结果挑战了以往单一的阈值观念，揭示了物种间敏感性的重要差异：尽管红鸢的SGAR暴露水平远高于普通鵟，但普通鵟对SGARs的敏感性更高，其毒性阈值低于红鸢。这提示风险评估需综合考虑暴露水平和物种敏感性。
最引人注目的发现是红鸢对SGARs的毒性阈值随时间显著升高，表明其敏感性可能在降低。其原因尚不明确，作者推测可能与红鸢营养状况改善或身体健康水平提高有关。例如，英国红鸢自重新引入后，建立了许多投喂站，公众投喂行为可能使其获得了营养更丰富的食物，从而增强了其对AR毒性的抵抗能力。尽管这仍需进一步验证，但此发现提示，除污染物释放外，其他人为因素（如补充投喂）也可能成为影响污染物风险管理的潜在关键因素。
在保护实践上，研究建议采用“1%额外死亡率准则”（源于欧盟鸟类保护指令，认为1%的额外死亡率对种群规模影响可忽略）来确定保护性阈值。据此，红鸢和普通鵟的保护阈值分别建议为55 ng/g ww和40 ng/g ww的肝脏ΣSGARs残留。这些值低于常用的100-200 ng/g ww阈值，但与加拿大不列颠哥伦比亚省对仓鸮的研究结果相近，为更精准的风险评估提供了依据。
当然，研究也存在一些不确定性，如尸检诊断的准确性、从摄入SGARs到死亡期间残留浓度的动态变化、不同SGAR活性物质毒性的差异、以及SGARs亚致死效应对种群的影响等。此外，1%的额外死亡率对种群动态的意义取决于该物种的种群增长率和其他环境压力。尽管英国红鸢种群目前增长迅速，可能更能耐受一定的额外死亡率，但在多种环境威胁并存的情况下，SGARs的影响仍需谨慎评估。
总之，这项发表在《Environment International》上的研究，通过严谨的科学方法为评估SGARs对猛禽的风险提供了宝贵的定量工具和新视角，强调了长期监测和考虑物种特异性、时间动态因素在生态毒理学和野生动物保护中的重要性。未来的研究需要进一步探索阈值变化的机制，并整合亚致死效应和种群动态模型，以更全面地评估SGARs对野生鸟类种群的长期影响。
