农药残留混合污染联合效应风险评估研究进展

农药残留混合污染联合效应风险评估研究进展

一、国内外食品（农产品）安全农药残留混合污染现状

近年来，我国农药的品种、产量及使用量剧增，特别是生产者在农业生产过程中混合施用多种农药的现象增多，造成农产品中出现多种农药残留。我国现有的农药残留最大限量标准仅规定单一农药残留的限量，而食品和农产品中常常存在多种农药残留共存于单一产品的混合污染，如蔬菜上可能残存多种农药形成“农药鸡尾酒”现象，导致无法对产品中混合污染物的联合毒性效应作出科学研判，给农产品质量安全和食物消费带来了风险隐患。

食品中农药残留联合效应风险评估成为近年来国际关注的焦点和研究热点。根据近年欧盟食品中农药残留风险监测结果，有超过26％的食品中含有多种农药残留，其中1/3的样品含有4种以上的农药残留，单个产品中最多含有8种农药残留。因此，消费者在食品消费过程中面临着多种农药残留同时暴露的风险。美国是最早通过立法关注多种农药残留累积性风险评估的国家，1996年颁布的《食品质量保护法》要求对食品、水及环境等途径中的多种农药残留开展风险评估。美国对有机磷类、氨基甲酸酯类、三嗪类和除虫菊酯类杀虫剂等农药进行了多残留风险研究，制定了多残留风险评估技术体系和框架，并用于指导农药残留限量标准的制修订。2000年以来，美国环境保护署（USEPA）发布了食品、饮用水等途径的有机磷类杀虫剂的累积性风险评估报告，指出了多种农药之间存在浓度相加的联合风险效应。欧盟法规（EC）396/2005规定在制定农药最大残留限量标准时应考虑多种农药残留的协同效应，并采用累积性风险评估方法开展多种农药的安全性评价。欧盟食品安全局（EFSA）2008年发布了开展食品中多种农药残留风险评估的科学意见，并用于指导农药最大残留限量值的制定。近年来EFSA发布了食品中有机磷类、氨基甲酸酯类杀虫剂、三唑类杀菌剂等农药残留累积性风险评估报告。

二、动物体内试验在农药残留混合污染联合效应评估中的应用

动物体内试验是毒理学的基本研究方法。传统的化学物毒性测试依赖整体动物，实验多采用哺乳动物，体内试验结果原则上可外推到人。因此，动物体内试验在混合污染联合效应评估中得到了广泛应用。Hass等利用大鼠体内试验研究了乙烯菌核利、氟他胺、腐霉利3种具有抗雄激素效应的农药对雄性大鼠生殖发育毒性的影响。研究发现，以肛门生殖器距离（AGD）作为毒性终点时，3种农药的联合作用基本符合剂量加和，而观察到的乳头保留（NR）结果略高于基于剂量加和的预测。将在单个农药作用条件下没有诱导AGD产生显著变化的剂量进行3种农药的混合，结果混合物能够产生AGD改变最高值一半的效果；在农药单独作用时只能产生NR效应很小的改变，而农药混合物能使雄性大鼠的乳头保留趋近雌性大鼠的性征。

代谢组学作为一种对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的新兴研究手段，可以全面地反映中毒后生物体内代谢物的变化，获得丰富的生物标志物信息，从一个新角度揭示毒性作用机制，因此在混合污染物安全性评估领域也得到了应用。中国科学院动物研究所伍一军团队利用代谢组学技术，重点针对有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类杀虫剂，研究了农药残留的联合毒性效应，发现马拉硫磷、抗蚜威分别与敌敌畏染毒后可影响小鼠肝脏的糖代谢、脂肪代谢和氨基酸代谢，并引起肝脏损伤；抗蚜威和敌敌畏等毒性复合染毒对肝脏功能相关代谢物的影响较两种农药单独作用时

显著；马拉硫磷与敌敌畏复合染毒对肝脏功能相关代谢物的影响较马拉硫磷单独作用时相近；敌敌畏与抗蚜威、敌敌畏与马拉硫磷对肝脏的代谢功能的影响没有相互作用。

三、体外试验在农药残留混合污染联合效应评估中的应用

体外试验是利用游离器官、培养的细胞或细胞器进行毒理学研究，其中以细胞毒性测试技术为代表的实验动物替代方法的发展与应用已成为毒性测试的重要方向，获得越来越广泛的支持和管理认可，具有广阔的发展前景和重要的应用价值。法国国家食品安全、环境及劳动局（ANSES）对近年来法国果蔬消费中的农药残留及其混合污染物进行了监测，并利用人体细胞系对典型农药残留混合物进行了评估，对细胞活力进行了测定。研究了7组农药混合物对肝癌细胞系（HepG2）和结肠癌细胞系（Caco-2）的毒性，这7组混合物由2～6种农药组成，在蔬菜和水果监测中暴露水平较高。将测定结果同基于单一毒性和混合物联合毒性的预测结果进行比较，进而估计细胞毒性最强的两组组合。对于DDT和狄氏剂组合，等摩尔混合物的细胞毒性强于单一毒性和混合物联合毒性的预测结果。此外，等摩尔混合物导致的细胞凋亡率高于两者单独作用之和。因此，法国果蔬消费中的部分“农药鸡尾酒”组合产生了协同作用。此外，考虑到农药对孕烷X受体（PXR）的转录激活和目标基因（细胞色素CYP3A4）表达的影响，ANSES 还对这7种“农药鸡尾酒”对细胞DNA的损伤、氧化应激、细胞凋亡和PXR核酸受体（细胞色素CYP3A4的转录调节因子，调节外源化学物质的代谢）的效应进行了研究，发现了具有细胞毒性效应的鸡尾酒组合，部分结果与浓度相加的预测结果产生了偏离。Christen等测定了有机磷类杀虫剂和吡咯类杀菌剂的联合抗雄性激素效应。在人乳腺癌细胞（MDA-kb2）模型中，无毒性效应浓度的各单剂和多种农药的混合物作用于细胞后，农药联合作用效果符合剂量相加作用，高浓度药物处理细胞时表现出协同作用，低浓度时为拮抗作用。吡咯类杀菌剂表现出了较强的抗雄性激素效应，符合相加作用和协同作用的比例各占一半。

四、生态毒理学方法在农药残留混合污染评估中的应用

在生态毒理学领域，通常利用鱼类、植物藻、大型溞等水生生物，或蚯蚓、线虫、发光细菌等生物对化学物进行毒理学评估。混合物的研究对象主要是从特定类型的化学物中选择，而针对具有不同作用机制或不同类型化学物的组分组成的复杂混合物的研究则较为少见。Faust以植物藻为模式生物，开展了16种化合物混合物的研究，所有化合物都与藻类的不同靶器官作用。当这些化合物以6.6％～66％的NOECs剂量混合时，可观测到18％的联合效应。Zhang等以毒物对青海弧菌Q67发光抑制为毒性指标，考察了马拉硫磷、甲基对硫磷、杀螟硫磷等6种有机磷杀虫剂的联合效应，该方法具有灵敏度高、相关性好、反应速度快等优点。结果发现二元混合物大多服从相加作用。中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所钱永忠研究员带领的科技创新团队以毒死蜱、丁草胺、高效氯氟氰菊酯等不同种类农药残留组成的混合污染物为研究对象，利用酶活力、急性毒性等毒性终点测定了二元、三元及多元农药残留混合物的联合毒性效应。二元混合物整体表现出浓度相加的联合作用特点，也有部分组合偏离了浓度相加或独立作用，但偏离系数一般在2以内；三元农药残留混合物在不同浓度水平呈现不同的联合毒性效应，并随急性毒性的增加而增强；多元农药残留混合污染呈现出显著的协同作用，并随混合物复杂性的增加而增强。一方面，混合污染物的联合毒性效应由各组分的毒性作用机制决定，但是这些组分作用于环境中的非靶标生物时，其作用机制可能改变并变得未知。另一方面，联合毒性效应还受到毒性