氯化苦的生态毒理效应及欧美的再评估结果

1  氯化苦的理化性质

氯化苦的化学名称是三氯硝基甲烷，是一种无色不可燃液体，具有催泪作用。熔点：-64℃；沸点：112.4℃（757 mmHg）；蒸气压：3.2 kPa（25℃）；Henry 常数：3.25×102 Pa·m3/mol（25℃，计算值）。相对密度：1.6558（20℃）。溶解度（g/L）：水2.27（0℃），1.62（25℃）；溶于多数有机溶剂，如丙酮、苯、乙醇、甲醇、二硫化碳、乙醚、四氯化碳。氯化苦在酸性介质中稳定，在碱性介质中不稳定。 

2  氯化苦的毒性 

《农药手册》（The Pesticide Manual）中氯化苦急性经口LD50为250 mg/kg，其对兔皮肤有严重的刺激作用。当氯化苦在空气中的含量为0.008 mg/L（空气）时，会被清晰地感觉到；为 0.016 mg/L 时，会引起咳嗽和流泪。

我国浙江省化工研究院采用 GB 15670—1995《农药登记毒理学试验方法》中的方法测定了氯化苦的急性经口、经皮、吸入毒性。氯化苦急性经口LD50：雌性大鼠为369（271～501）mg/kg，雄性大鼠为316 mg/kg；经皮LD50：雌雄大鼠均为926（636～1,350）mg/kg；吸入LC50（2 h）：雌雄大鼠均为316 mg/kg。该实验室条件下，氯化苦对大鼠急性经口、经皮、吸入毒性均属于中等毒。

华中科技大学同济医学院农药毒理研究中心检测结果：99.5%氯化苦原药对雌雄大鼠急性经口LD50均为200 mg/kg，属中毒；对雌性大鼠急性经皮LD50为681 mg/kg，属中毒，对雄性大鼠急性经皮LD50为 584 mg/kg，属中毒；对雌性大鼠急性吸入LD50为271 mg/m3，对雄性大鼠急性吸入LD50为233 mg/m3，属中毒；对家兔皮肤有轻度刺激性，对家兔眼睛有中度至重度刺激性。99.5%氯化苦原药属中度致敏类农药，Ames致突变试验结果阴性，对小鼠骨髓细胞的分裂未见明显抑制作用，体外哺乳动物细胞染色体畸变试验结果为阴性，不引起哺乳动物体细胞基因突变，对大鼠亚慢性经口毒性最大无作用剂量为1 mg/(kg·bw·d)，ADI为0.01 mg/(kg·bw·d)。

近期有学者评估了氯化苦对人类角膜上皮细胞的毒性，研究结果表明氯化苦暴露导致角膜上皮细胞活力降低，裂解酶和核糖体聚合酶表达上调，导致细胞凋亡增加。氯化苦通过氧化应激和脂质过氧化增强蛋白羰基化，促使角膜上皮蛋白发生改变，干扰信号通路，从而产生毒性作用。氯化苦对眼睛有强刺激性及催泪性，可用作警示剂。利用这一特点，氯化苦能有效保护人畜免受无色无味有毒物质的侵害。 

3  氯化苦的残留及降解 

氯化苦在土壤中快速降解为硝基甲烷（CH3NO2），硝基甲烷进一步降解为CO2和H2O。氯化苦的降解主要包括水解和光解。在空气中，氯化苦可快速光解为碳酰氯（COCl2）、亚硝酰氯（COCl）、一氧化氮（NO）和氯气（Cl2），其过程为C-N键断裂，形成六氯乙烷（CCl3CCl3）和二氧化氮（NO2）自由基，光解速率与氯化苦蒸气压相关性小，与氧气相关性较大。田间条件下氯化苦经光解作用形成碳酰氯，在潮湿条件下，碳酰氯最终转化为CO2。在氙光下，氯化苦完全降解为相应数量的二氧化碳，半衰期为31 h。由于氯化苦气体在对流层中很快被光解，因此它不会破坏平流层中的臭氧。

在有氧环境下，氯化苦迅速降解，其半衰期为0.2～4.5 d，将同位素标记的氯化苦混入砂壤土中置于一定条件下，24 d 后在CO2中可检出约70%的14C，同时检测到了2个中间体——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，如土壤灭菌后氯化苦的降解速率降低，在灭菌砂壤土、壤砂土和粉壤土中，氯化苦降解半衰期分别为1.50、4.30、0.20 d，在未灭菌土壤中的降解半衰期为6.30、13.90、2.70 d。根据灭菌土壤和未灭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%。在厌氧土壤环境中，氯化苦降解更快，半衰期为1.3 h，硝基甲烷（CH3NO2）是主要降解产物。Gan等发现氯化苦的降解速率随着土壤温度的增加而加快，当土壤温度从20℃上升到50℃时，其降解速率提高了7～11倍。在砂壤土含水量极低的条件下，氯化苦的降解速度缓慢，当壤土质量含水量达到6.0%时，氯化苦的降解速率大幅提升。土壤有机质含量由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会加速氯化苦的降解。

氯化苦在水中的溶解度很低，所以其在水相环境中移动得较慢。在美国加利福尼亚州，在5年里，取样检测了1,300多口水井，均没有检测到氯化苦；在弗罗里达州1,500口水井中只有在其中3口中检测出氯化苦。

综上所述，氯化苦在环境中降解迅速，无论是对土壤、作物、果实还是空气、水体都不会带来残留问题，是一种环境非常友好的农药。至今，未见报道在作物的果实中检测到氯化苦。 

4  氯化苦对土壤微生物的影响

氯化苦对土壤微生物多样性及群落结构产生一定的影响，但这种影响在熏蒸后期逐渐消失，微生物丰度一般在第14～16 周恢复至未熏蒸水平。Li等利用高通量测序、荧光定量PCR等分子生物学手段，研究了氯化苦对土壤微生物群落结构、多样性、优势种群等影响。结果表明，氯化苦（高剂量20 mg/kg和低剂量10 mg/kg）熏蒸之后，细菌群落多样性显著下降，群落组成在属水平和OTU水平发生显著变化；且优势种群被改变，如一些优势种群显著减少或消失，一些新的优势种群出现。草莓地多年氯化苦（高剂量70 mg/kg和低剂量35 mg/kg）熏蒸也表明：细菌多样性显著下降，而真菌多样性没有受到影响；细菌群落中酸杆菌门显著减少，厚壁菌门显著增多，真菌群落中子囊菌门相对丰度显著减少，担子菌门、油壶菌门和接合菌门丰度显著增加。Zhang等（2017）比较了生姜田氯化苦（50 g/m2）熏蒸1年和连续熏蒸3年后微生物的变化，发现连续多年熏蒸显著降低细菌生物量及多样性，细菌群落结构发生改变，但对细菌代谢活力影响不显著。菠菜地氯化苦熏蒸后（69 g/m2），细菌群落结构发生显著变化，如α-变形菌门丰度大幅减少，厚壁菌门大幅增加，大部分细菌丰度在熏蒸后第14周恢复至未熏蒸水平，但仍有部分细菌在门水平不能完全恢复。同时，Feng等（2016）研究表明，氯化苦熏蒸严重影响细菌和真菌丰度，但这种抑制作用短暂（4周），第16周微生物丰度即恢复至未熏蒸水平，但相对于细菌，真菌被抑制的时间更久。比较了致病菌及有益菌对氯化苦的响应，发现氯化苦熏蒸（33 g/m2）后病原真菌镰刀菌数量快速减少，有益菌木酶菌数量也显著减少，但氯化苦降解菌假单胞杆菌显著增加，芽孢杆菌的数量则相对稳定。近期的研究发现：氯化苦熏蒸（12.5 g/m2）可有效减少土豆枯萎病的发生，但对土豆产量没有明显影响；尽管改变微生物群落组成如增加变形菌门丰度，减少硝化螺菌门丰度，但对细菌、真菌、真核生物多样性没有显著影响。可见，氯化苦对土壤微生物的影响与其施用量关系紧密，较低量氯化苦熏蒸（10～20 g/m2）对微生物多样性没有显著影响，即使氯化苦在较高用量下（40～70 g/m2），微生物丰度也可在熏蒸后第14～16周恢复。 

5  氯化苦在国外的再评估

美国环境保护署（EPA）在对氯化苦对人体健康风险再评估后，在 2018年9月发布了氯化苦的人体健康风险评估草案——无重大发现。因此，在美国加州通过评估后可继续注册使用氯化苦。

2018年，加拿大卫生部再评估决定，可以接受继续注册使用氯化苦。经过现有的科学分析，加拿大卫生部决定，采取必要的缓解措施后，氯化苦对于健康和环境的风险以及其本身的价值仍然是可以接受的。

氯化苦是欧盟批准的活性物质目录1中的农药，目前处于再评估状态。按照紧急使用条款，从2013年起，意大利、西班牙、英国、马耳他、希腊、比利时、葡萄牙和匈牙利8个欧盟成员国批准了氯化苦作为土壤熏蒸剂的合法使用，可用于马铃薯、草莓、辣椒、葫芦等蔬菜及梨、核桃、柑橘、橄榄等果树。欧洲食品安全委员会（EFSA）于2018年2月20日在欧盟境内启动了为期2年的氯化苦同行评议，对氯化苦的哺乳动物毒性、残留、环境行为、生态毒理进行再评估，并于2020年2月形成最终报告：氯化苦作为土壤熏蒸剂对其防治对象具有足够的防效，氯化苦及其代谢产物二氯硝基甲苯对哺乳动物无诱变或致畸作用。目前已有的数据未显示氯化苦对鸟、蜜蜂、蚯蚓等非靶标生物具长期或短期毒理效应。

6  结语 

氯化苦作为溴甲烷的重要替代品，在国内有十分广泛的应用。正确理解氯化苦的毒理及生态效应是评估和应用氯化苦的重要前提。截止目前，没有数据表明氯化苦及其降解产物具诱变或致畸作用，对鸟、蜜蜂、蚯蚓等非靶标生物有长期或短期毒理效应。相反，氯化苦在土壤中快速降解，无残留、对土壤微生态无显著长期的干扰作用。而且，氯化苦熏蒸后原有微生物生态位发生重组，若能及时补充有益菌群，将可引导熏蒸后土壤微生物群落向利于作物生长发展，为作物抵抗土传病害、促进根系营养元素吸收开辟新的途径。

来源：《世界农药》2020年第10期 

作者：中国农业科学院植物保护研究所 曹坳程 方文生 王秋霞 颜冬冬 李园 欧阳灿彬 郭美霞