评估拉普拉塔河中的农药污染：一种多层次的生态风险评估方法

《Science of The Total Environment》：Assessing pesticide pollution in the Río de la Plata: A multi-tiered approach to ecological risk evaluation

　　

T.M. Mac Loughlin|Ma.F. Bahl|F.M. Flores|C.D. Apartin|Ma.L. Peluso|P.M. Demetrio

环境研究中心（CIM），FCEx-UNLP-CONICET，拉普拉塔，布宜诺斯艾利斯，阿根廷

摘要

阿根廷潘帕斯地区的农业集约化正在改变流入拉普拉塔河的污染物负荷。本研究从流域尺度评估了阿根廷沿岸农药的存在情况及生态风险，结合了22个地表水监测点的数据、两次沉积物采样以及针对性的风险特征分析。共分析了80种农药，其中34种在水中检测到的浓度超过了检测限。农药主要以除草剂（草甘膦、阿特拉津及其代谢物）为主，此外还有常见的杀菌剂和杀虫剂。在沉积物中，草甘膦和AMPA在各次采样中均有检出，而拟除虫菊酯和三唑类杀菌剂在夏季的检出频率较高，这与它们的使用季节性模式一致。通过以下多步骤方法评估了环境风险：（i）将实测浓度与国家和国际水质指南（WQGs）进行比较；（ii）计算各监测点的风险商（RQ）；（iii）推导出特定物质的水质指南值。结果显示，22个监测点中有19个点存在多重残留风险。风险主要由少数几种化合物（如甲基菌核酮、氯氰菊酯）引起，而频繁检测到的除草剂浓度通常低于水质指南值。根据全国性标准，计算出的物种敏感性分布（SSD）表明，吡虫啉、甲基菌核酮和草甘膦的安全浓度分别为67 ng/L、145 ng/L和51,165 ng/L；氯氰菊酯的安全浓度则通过评估因子方法确定为29 ng/L。超过安全浓度的频率分析显示，使用基于SSD的值后，吡虫啉的超标率从约32%升至约92%。研究结果强调了基于SSD的评估方法在实现特定保护目标方面的价值，并指出需要定期使用透明的SSD/AF程序修订水质指南，并将沉积物采样纳入监测体系。

引言

由于农药在农业、园艺和城市应用中的广泛使用，其在水生生态系统中的污染问题日益严重。许多农药具有高度持久性，可通过径流、渗滤和大气沉降进入水体和沉积物（Campanale等，2021）。在农业活动密集的地区，农药污染尤为突出，因为重复使用会导致水生生物长期暴露于这些化学物质中（Mendon?a等，2020）。在拉丁美洲，多项研究显示河流和溪流中普遍存在与农业工业生产相关的农药，这引发了对其生态影响的担忧（Mac Loughlin、Peluso和Marino，2022a，Mac Loughlin、Peluso和Marino，2022b；Mayora等，2024）。然而，尽管水生环境中农药的存在已被充分记录，但其相关的生态风险仍缺乏详细研究，尤其是在南美洲的河流系统中。

在阿根廷，拉普拉塔河是最大的淡水系统之一，在生物多样性保护、饮用水供应和农业灌溉方面发挥着重要作用。但由于该流域靠近大面积农田，因此容易受到农药污染。多项研究证实阿根廷地表水中存在草甘膦、阿特拉津、吡虫啉和甲基菌核酮等农药（Fernández San Juan等，2023；Mac Loughlin、Peluso和Marino，2022a，Mac Loughlin、Peluso和Marino，2022b；Mayora等，2024）。这些污染物在水中和沉积物中均有检出，引发了对它们对水生生物影响的担忧。尽管已有相关研究，但大多数研究仅关注农药的存在情况，而对风险特征的评估鲜有关注。缺乏针对多种农药的环境质量标准进一步增加了监管难度，凸显了进行全面影响评估的必要性。

虽然各国制定了农药的水质指南（WQGs），但这些指南的监管阈值存在显著差异。在阿根廷，仅对少数几种农药（如阿特拉津、草甘膦、甲基菌核酮和毒死蜱）制定了国家标准。然而，这些阈值与国际标准（如加拿大环境部长理事会（CCME）、美国环保署（EPA）和欧盟的规定）存在差异。例如，阿根廷为保护水生生物制定的阿特拉津水质指南为3000 ng/L（SRHN，2003a），而加拿大的标准更为严格，为1800 ng/L（CCME，1999a），欧盟的标准为2000 ng/L（EC，2013）。同样，加拿大对草甘膦的指南值为27 mg/L（CCME，2012），远高于阿根廷的0.24 mg/L（SRHN，2003b），这反映了方法论上的差异。不同地区的水质指南差异给风险分类和管理带来了复杂性。这种异质性凸显了制定基于本地情况的、具有生物多样性保护作用的水质指南的必要性，这些指南应根据地区的暴露情况和生物类群进行调整。

全球多个水体中均发现农药浓度超过水质指南的情况（Boye等，2019；Laicher等，2022）。然而，仅依赖指南比较无法全面反映生态风险。由于物种间的敏感性差异，即使在低于监管限值的浓度下，农药也可能产生毒性效应（Morrissey等，2015）。此外，环境中同时存在多种农药时可能会产生叠加或协同效应，增加对水生生物的负面影响（Islam等，2022）。因此，风险评估方法（如风险商（RQ）和物种敏感性分布（SSD）越来越被用于补充监管评估，以更全面地评估农药的危害（Demetrio等，2022；Mac Loughlin等，2022a）。在拉普拉塔河流域等含有多种毒性信息差异化合物的环境中，这种异质性更加说明了采用多层次评估框架的必要性，该框架结合了指南比较、确定性风险商计算以及基于SSD或评估因子的安全值推导方法。

鉴于阿根廷农药的广泛使用及其环境持久性和毒性的日益受关注，进行全面的风险评估对于保护水生生态系统至关重要。本研究通过整合化学分析和多层次风险评估，超越了简单的存在/缺失报告，提供了更全面的生态威胁评估。研究结果将为拉普拉塔河的水质管理提供宝贵信息，同时也可为面临类似污染挑战的其他农业地区提供参考。

章节节选

采样区域和样本收集

阿根廷的潘帕斯地区是该国的主要农业区，以大规模作物生产为特色（Alonso等，2018；Bernasconi等，2021）。许多小溪流和排水渠道流经这些地区后最终汇入拉普拉塔河，携带来自密集管理流域的农用化学品残留物（Mac Loughlin、Peluso和Marino，2022a，Mac Loughlin、Peluso和Marino，2017）。拉普拉塔河接受了这些农业流域的径流输入。

检测频率

在分析的80种农药中，有15种在沉积物中被检测到，34种在水体中被检测到。共进行了两次沉积物采样（C1和C3），图2总结了两次采样中检测到的农药频率（超过检测限）。AMPA和草甘膦的检测频率最高，C1中为100%，C3中分别为100%和92%。相比之下，2,4-D和2,4-DB在C1中仅被检测到但无法定量（D_NQ），在C3中未检出。

结论

本研究全面评估了阿根廷沿岸拉普拉塔河的农药污染和生态风险。通过对22个地表水样本和两次沉积物采样的分析，我们发现除草剂（尤其是草甘膦和阿特拉津及其代谢物）是主要的污染源，同时 también 检测到杀虫剂和杀菌剂。沉积物中持续存在高浓度的草甘膦和AMPA。

CRediT作者贡献声明

T.M. Mac Loughlin：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，资源获取，项目管理，方法论设计，数据分析，正式分析。Ma.F. Bahl：撰写 – 初稿，方法论设计，数据分析，数据整理。F.M. Flores：方法论设计，数据分析，正式分析。C.D. Apartin：方法论设计，数据分析，正式分析。Ma.L. Peluso：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，资源获取，项目管理，正式分析，概念化。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

本研究由联合国开发计划署（PNUD ARG 20/G27）资助。作者感谢环境事务次秘书处、PNUD ARG 20/G27项目团队以及拉普拉塔河地方政府信息交流网络（RIIGLO）的所有支持和帮助。