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種衣劑健康風險評估該怎么做? 這些原理和細節需要懂!

來源 瑞旭集團 作者

種衣劑可謂是農藥界的一種特殊存在,它通過將種子浸泡或包衣,大大減少、控制或驅除那些讓種子頭疼的病原體、昆蟲或其他病害。由于種衣劑的使用方便,降低生產成本,越來越多的農藥企業也紛紛將傳統的殺蟲或殺菌有效成分升級為種衣劑形式進行銷售。然而,由于種衣劑的施用方式與傳統的背負式噴霧器大相徑庭,我國已發布的農藥健康風險評估單位暴露量數據和CopRisk模型并不適用于種子處理場景。那么, 面對種衣劑健康風險評估,我們該如何應對呢?

別擔心,根據當前農藥登記管理的政策,對于我國尚未發布種衣劑的相關健康風險評估模型或方法的產品,登記申請者可以參考WHO或歐美發達國家的種衣劑的健康風險評估方法和模型來開展評估工作。而在種衣劑健康風險評估模型方面,最常用的就是參考美國EPA在2022年更新發布的種子處理標準作業程序ExpoSAC SOP#14.1。我們一起來探討一下種衣劑健康風險評估的原理,并結合美國EPA的模型,分析如何進行種衣劑的健康風險評估吧。

種衣劑健康風險評估的原理

種衣劑的健康風險評估遵循農藥健康風險評估的一般流程,包括述危害識別、危害評估、暴露評估和風險表征四步。在危害評估階段,我們要收集和評價原藥和制劑的毒理學數據,考慮實驗動物和人的種間差異及人群的個體差異, 運用合適的不確定系數(UF),推導各有效成分對施藥者經皮和吸入允許暴露量(AOEL)。在暴露評估階段綜合考慮劑型、施用方法和環境條件等因素的影響,采用單位暴露量法或模型計算施用人員的預測暴露量(Exposure)。在風險表征階段我們使用預測暴露量(Exposure) 除以允許暴露量(AOEL)就可以得到風險系數(RQ)。如果RQ<1,健康風險一般被認為可以接受。

本文將重點關注種衣劑的暴露評估部分,這也是種衣劑健康風險評估的難點所在。關于危害評估的更多內容,請參見《一文總結:農藥健康風險評估關鍵技術點和注意事項》一文。

在種子處理場景中,農藥對人體的潛在暴露風險主要分為兩大類:1. 處理種子過程中的暴露,包括工業化種子處理和農場現場處理;2. 裝載/種植處理過的種子中的暴露。處理種子的過程涵蓋了混合、裝載、施用、包裝處理過的種子以及對種子處理設備的清洗和校準等環節。而裝載/種植處理過的種子過程則包括將處理過的種子裝入播種機、機械種植處理過的種子和手播處理過的種子。值得一提的是,美國EPA的ExpoSAC SOP#14.1并未涵蓋手播處理種子的場景,這部分需要參考其他模型和單位暴露量數據。

影響暴露的主要因素

種衣劑對人體的暴露途徑主要考慮經皮和吸入途徑。種衣劑中的有效成分對人體的暴露量取決于很多因素,主要因素包括:

1. 劑型:劑型會影響農藥的單位暴露量,一般液體或漿狀制劑對人體暴露量更低,固體粉末類制劑暴露量更高。值得注意的是,這里的劑型主要與處理種子時候的產品形態有關。比如可濕性粉劑或干粉雖為固體制劑,但要加水后才能處理種子,一般也被認為等同于液體劑型。

2. 施用劑量 (Application Rate,簡寫AR):一般表示為g ai/100kg seed,即處理100kg種子所需要的有效成分重量或mg ai/seed (每粒種子上的有效成分重量)。劑量越高,暴露量越高。

3. 每日種子處理數量 (Amount of Seed Treated per Day,簡寫AST): 一般表示為kg seed/d, 即每日處理種子的總重量。這個值取決于是工業化種子處理還是農場現場處理種子。一般工業化種子處理每天處理的量很大,從數噸到數十噸不止,處理后的種子進行包裝和銷售。而農場現場處理種子,一般默認處理完后直接播種,處理的量滿足1-2日播種需求即可,從數十千克到數噸不等。

4. 每日種子播種數量 (Amount of Seed Planted per Day,簡寫ASP):一般表示為kg seed/d, 即每日播種處理種子的總重量。這個值的大小主要取決于播種密度(單位:kg seed/ha,與作物有關)和每日播種面積(單位: ha/d),而每日播種面積又與播種方式(大型機械/小型設備/手播)顯著有關。每日播種面積按大型機械、小型設備和手播順序依次降低,一般手播日播種面積從0.3ha到1ha不等。

5. 單位暴露量(Unit Exposure,簡寫UE):一般指在特定場景下使用(配制、施用)農藥的過程中,暴露于身體(皮膚、呼吸道)的有效成份量與所用農藥中含有的該有效成份總量的比值,單位:mg/kg。UE的值與農藥劑型、活動類型、防護水平和暴露途徑相關,與活性成分的種類和結構無關。UE值一般由參考官方的單位暴露量數據或自行根據相關指南進行測定。

知道了影響種衣劑對人體健康暴露的主要因素之后,我們就知道在開展種衣劑健康風險評估前需要搜集哪些信息了,比如產品的劑型、施用劑量及作物,產品是賣給種子公司進行工業化處理的,還是賣給農場或小農戶處理后直接播種的。同時我們還需要知道處理種子的播種密度、播種方式和播種面積。涉及場景越多,建議每個場景都分開計算對人體的經皮和吸入暴露劑量。

暴露劑量的計算公示

對于種子處理場景(含工業化種子處理和農場現場處理),每日暴露劑量采用如下公式計算:

農藥,種衣劑,風險評估,美國EPA

對于種子播種場景,吸入和經皮暴露的暴露量采用如下公式計算:

農藥,種衣劑,風險評估,美國EPA

其中每日播種種子數量又可以通過如下公示計算:

農藥,種衣劑,風險評估,美國EPA

以上計算公式中最重要的參數莫過于單位暴露量(單位:mg/kg ai)了。目前主要參考美國EPA在2022年更新發布的種子處理標準作業程序ExpoSAC SOP#14.1和美國EPA發布的農藥職業施藥人員的暴露數據庫(PHED)了。

單位暴露量來源

美國EPA發布的ExpoSAC SOP#14.1涵蓋了與商業和農場種子處理以及處理后種子的種植有關的所有已知場景,并根據活動場景、暴露途徑和防護水平提供了用于風險評估的單位暴露量數據。這些場景包括:

A. 工業化種子處理(CST);

B. 工業化種子處理后種子的裝載和種植 (LPTS)

C. 農場現場使用液態制劑處理和種植處理后的種子(OFST/P-L)

D. 農場現場使用固態制劑處理和種植處理后的種子(OFST/P-S)

以最常見的農場現場處理種子場景OFST/P-L為例,單位暴露量數據可參加下表:

農藥,種衣劑,風險評估,美國EPA

對于農場現場處理種子場景,美國EPA還針對不同作物種子給出了推薦的播種面積和播種密度。

農藥,種衣劑,風險評估,美國EPA

同時美國EPA還針對種子處理和種子場景開發了免費的暴露及風險評估模型(excel版本),感興趣的大家可以去下載,但是不推薦使用。這個模型固化了很多與中國實際情況不符的數據,比如推薦的種植面積,成人平均體重69kg,所以算出來的結果無法直接使用。

農藥,種衣劑,風險評估,美國EPA 值得注意的是:

1. 美國EPA提供的單位暴露數據單位是ug/lb ai, 需要手動換算成mg/kg ai。

2. 美國的農場都很大,每日播種面積動不動200 acres(英畝), 相當于80公頃,對我們中國小農戶種植模式參考意義并不大。

3. 美國EPA的ExpoSAC SOP#14.1并未涵蓋手播處理種子的場景,這部分需要參考PHED里的單位暴露量數據。

暴露評估模型

由于美國EPA開發的種子處理風險評估模型無法直接使用,瑞旭集團根據《農藥施用人員健康風險評估指南》、ExpoSAC SOP#14.1以及PHED里的單位暴露量數據重新開發了一個excel版本的種衣劑健康風險評估評估模型,涵蓋了多個場景和播種方式,可以快速篩選評價種衣劑有效成分的健康風險。

模型輸入參數如下所示,包括有效成分含量、最大施藥劑量、播種密度、種植面積和最敏感毒性終點NOAELs值。

農藥,種衣劑,風險評估,美國EPA

模型輸出結果如下所示,包括不同場景、不同暴露途徑的暴露量和風險熵值RQ。

農藥,種衣劑,風險評估,美國EPA

注:上圖參數及數值僅供參考。

種衣劑健康風險評估注意事項

種衣劑健康風險評估關鍵需要注意以下幾點:

1. 詳細了解每日處理種子的量、播種方式、播種密度和播種面積。這與單位暴露量的選取和最終風險熵值RQ息息相關。

2. 種子處理場景的多元化意味著各個場景需要分開評估,比如工業化種子處理、農場現場種子處理和手播處理過的種子就要分開評估,因為每日處理的種子的量是不一樣的,單位暴露量也不同。

3. 健康風險評估不僅要考慮母體的健康風險,還要考慮相關代謝物的健康風險,比如評估丙硫菌唑的健康風險還要考慮毒性更高的脫硫丙硫菌唑。

小結

本文總結了種衣劑健康風險評估的原理,重點分析了影響種衣劑對人體健康暴露量的主要因素。通過探討美國EPA的種子處理標準作業程序ExpoSAC SOP#14.1,詳細闡述如何計算不同場景下人體經皮和吸入途徑的暴露劑量。美國EPA發布的excel模型并不能直接在中國使用,還需要專家的判斷來選擇最匹配的單位暴露量數據,并進行額外的計算。

同時, 我們也期待中國種子處理場景的單位暴露量數據能夠早日出臺, 盡管種衣劑的單位暴露量測定非常困難,需要綜合考慮多種場景、多種劑型和多種設備。對于農藥管理,健康風險評估是不可或缺的一個環節。讓我們一起期待和努力, 做好種衣劑健康風險評估的工作。

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