张 琳, 张紫溪, 陈 秀, 程有普, 李 薇, 赵莉蔺, 陈增龙*,

(1.中国科学院 动物研究所 农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室，北京 100101；2.天津农学院 园艺园林学院，天津 300380；3.上海市农业技术推广服务中心，上海 201103)

0 引言

双酰胺类农药是继新烟碱类农药后最受市场关注的杀虫产品。据McDougall 统计，2018 年双酰胺类杀虫剂销售额22.15 亿美元，占当年全球杀虫剂市场12.8%，预测2023 年将超越新烟碱类农药占据全球杀虫剂产品首位[1]。该类杀虫剂始于2001 年，首例是由日本农药株式会社与德国拜耳共同研发作用于鱼尼丁受体 (ryanodine receptor，RyR) 的氟苯虫酰胺 (亦称氟虫双酰胺)[2]。目前全球范围内双酰胺类杀虫剂有10 个，已正式登记的有9 个，国际标准化组织 (ISO) 临时批准1 个，其中归属邻苯二甲酰胺类的有2 个 (氟苯虫酰胺、氯氟氰虫酰胺)、邻甲酰胺基苯甲酰胺类7 个 (氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、四氯虫酰胺、四唑虫酰胺、硫虫酰胺、环溴虫酰胺和氯氟虫双酰胺)、间甲酰胺基苯甲酰胺类1 个 (溴虫氟苯双酰胺)[3]，详见表1。双酰胺类农药对靶标害虫表现出高效的杀虫活性，且与传统农药无交互抗性，登记作物已有200 余种，应用前景良好[4]。

表1 双酰胺类农药分类、结构及其在我国的登记信息Table 1 Classification, structure and registration information of diamide pesticides in China

续表1Table 1 (Continued)

然而，双酰胺类农药在土壤中的残留期较长，移动性也较强，长期大量施用可能会产生富集作用[5]。近年来美国国家环境保护局 (Environmental Protection Agency，EPA) 指出，氟苯虫酰胺及其脱碘代谢物 (des-iodo) 会对水生无脊椎动物造成急性和慢性风险，威胁到水生食物链 (尤其鱼类)，因此美国全境禁用氟苯虫酰胺[6]。同时，随着害虫体内靶标突变和解毒代谢酶活性升高，已造成其对双酰胺类杀虫剂的抗性达到16～2778 倍[7]。为了对双酰胺类农药的精准应用及其科学管理，本文结合国内外研究进展，从生物活性、生态毒性、分析方法、环境行为和风险评估5 个方面展开综述，旨在对双酰胺类农药的科学精准应用与暴露风险规避提供参考。

1 双酰胺类农药的生物活性

生物活性是判别双酰胺类农药防效的首要标准。邻苯二甲酰胺类和邻甲酰胺基苯甲酰胺类农药通过持续开放RyR 通道，导致肌细胞质内Ca2+水平过高，肌质网上的Ca2+泵消耗大量能量，导致虫体收缩直至死亡[8]；而间甲酰胺基苯甲酰胺类农药则通过作用于γ-氨基丁酸受体 (GABAR)，抑制氯离子的通透性，使细胞膜电位去极化，最终导致昆虫因过度兴奋而死亡[9]。

由表2 可见，双酰胺类农药对鳞翅目害虫的杀虫活性高且持效期长，亦可应用于鞘翅目和半翅目等害虫。首先，邻甲酰胺基苯甲酰胺类杀虫剂氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、四氯虫酰胺、四唑虫酰胺和硫虫酰胺研究最为广泛，在推荐剂量下对鳞翅目害虫的田间防效为52.0%～99.0%，室内杀虫活性LC50(致死中浓度) 值在0.07～11.81 mg/L之间；新型品种四唑虫酰胺在20～40 g/hm2剂量下对稻纵卷叶螟、二化螟等水稻作物上的鳞翅目害虫的防效最高可达96.4%[10-11]，极具应用前景；溴氰虫酰胺的防治范围最为广泛，对缨翅目、双翅目等害虫均具有良好的防效，对于刺吸式口器害虫枸杞蚜虫，在6.7～10 g/hm2剂量处理时的防效显著高于3.3 g/hm2吡虫啉的防效2%～38%[12]。其次，间甲酰胺基苯甲酰胺类杀虫剂溴虫氟苯双酰胺，在15～24 g/hm2剂量下对小菜蛾和棉铃虫的田间防效为87.2%～96.5% ，LC50值在0.04～0.07 mg/L之间[13-14]，对鳞翅目害虫防效优异，而且3～5 g/hm2的溴虫氟苯双酰胺对黑刺粉虱、小贯小绿叶蝉等害虫的田间防效在77.6%～90.7%之间[15]。此外，邻苯二甲酰胺类杀虫剂氟苯虫酰胺、氯氟氰虫酰胺在15～45 g/hm2时对鳞翅目害虫的田间防效为53.1%～99.0%，LC50值在0.13～0.93 mg/L 之间。总体来看，双酰胺类农药针对鳞翅目害虫防效优异，在推荐剂量下溴氰虫酰胺、溴虫氟苯双酰胺具有广谱性，对缨翅目、鞘翅目、双翅目和半翅目害虫也具有较好的防效 (53.8%～99.9%)，6.67～10 g/hm2溴氰虫酰胺 对刺吸式口器害虫 (枸杞蚜虫) 的防效(94.5%～99.8%) 甚至超过1.67 g/hm2传统新烟碱类农药吡虫啉(93.7%)[12]，今后可进一步拓宽双酰胺类农药的防治范围，而不仅仅局限于鳞翅目害虫。

表2 双酰胺类农药田间防效和室内杀虫活性汇总Table 2 Summary of the field efficacy and indoor insecticidal activity of diamide pesticides

续表2Table 2 (Continued)

近年来，双酰胺类杀虫剂的抗性问题日趋严重，其主要原因可能是靶标害虫体内靶标位点发生突变，或是靶标害虫体内解毒代谢酶活性的增强，抑制了药剂的防治效果。研究表明，将小菜蛾RyR 突变菌株 (G4946E、I4790M 和I4790K) 导入到其敏感品系中，相较于未导入之前，靶标位点单独突变可导致小菜蛾对氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、四唑虫酰胺和环溴虫酰胺产生中高水平的抗性，抗性强度I4790K (1199～2778 倍) ＞ G4946E (39～739 倍) ＞ I4790M (16～57倍)[7]。目前研究发现，主要起抗性作用的解毒代谢酶有多功能氧化酶 (MFO)、酯酶 (EST)、谷胱甘肽-S-转移酶 (GSTs) 和细胞色素P450 (CYP450)等[16-17]。对此，有研究用增效醚、脱叶磷和顺丁烯二酸二乙酯3 种增效剂来抑制MFO、EST 和GSTs 的活性，以此来增强氯虫苯甲酰胺对小菜蛾的毒杀作用，发现其对小菜蛾抗性种群的增效作用可分别达到2.03、3.93 和2.42 倍，表明3 种解毒代谢酶在小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性形成及提升中均起到一定作用[16,18]。

综上所述，双酰胺类农药作用机制独特，对鳞翅目等咀嚼式口器害虫防治效果优异，今后可继续扩大研究其防治谱，如可针对双翅目、半翅目等害虫进行防治；针对靶标害虫RyR 突变现象，建议在田间应用时，将双酰胺类杀虫剂与不同类型杀虫剂复配使用，以延缓田间种群对该类药剂抗性的产生；针对解毒代谢酶活性增强的问题，建议结合使用增效剂来抑制酶的活性。后续建议进一步挖掘靶标害虫对双酰胺类杀虫剂产生抗性的机理，可从靶标害虫表皮穿透速率降低方面切入。

2 生态毒性

双酰胺类农药对非靶标生物的毒性，是评价其安全使用的重要要素之一。目前，双酰胺类杀虫剂的生态毒性研究集中在家蚕、大型溞、鱼类、藻类、蚯蚓、鸟类、蜜蜂和赤眼蜂等 (表3)，本文结合国内外双酰胺类农药生态毒理学数据，统一采用《化学农药环境评价实验准则》进行急性毒性分级[19]。

表3 双酰胺类农药对非靶标生物的毒性分级汇总Table 3 Summary of the toxicity classification of diamide pesticides to non-target organisms

首先，研究表明，双酰胺类农药氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、四氯虫酰胺和硫虫酰胺对家蚕表现为剧毒级，LC50值为0.061～0.49 mg/L，在暴露早期家蚕会出现抽搐萎缩、吐出黄色体液等中毒症状，其中氟苯虫酰胺的毒性最强[20-22]；氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、四唑虫酰胺、硫虫酰胺、环溴虫酰胺对大型溞均表现为剧毒级，EC50值为0.003～0.081 mg/L，其中毒表现为原地打转、无蜕皮等症状[21-23]。其次，针对双酰胺类农药的高等和中等毒性主要集中在溴氰虫酰胺、四唑虫酰胺、硫虫酰胺、环溴虫酰胺4 种药剂和鱼类、藻类、蜜蜂3 种非靶标生物上，硫虫酰胺和环溴虫酰胺对鱼类和藻类表现为高等毒性[22-23]，其中硫虫酰胺毒性更高，溴氰虫酰胺和四唑虫酰胺对蜜蜂表现为高毒，且溴氰虫酰胺对蜜蜂的毒性是氟苯虫酰胺和氯虫苯甲酰胺的100 倍以上[21,24]，因此应该注意在花期谨慎使用该两种药剂。四唑虫酰胺对藻类和环溴虫酰胺对蜜蜂均表现为中等毒性[24-25]。氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、四氯虫酰胺、四唑虫酰胺和溴虫氟苯双酰胺对鱼类均表现为低毒[21,24,26-27]，但高浓度的氯虫苯甲酰胺和溴氰虫酰胺会使斑马鱼出现侧卧缸底和游动缓慢等症状[21]，暴露在质量浓度为0.2 mg/L 的溴虫氟苯双酰胺中的斑马鱼，稳定状态下生物富集指数 (BCFSS) 为69.40，显著高于2.0 mg/L 时的BCFSS 值10.02，可见在低浓度环境下，溴虫氟苯双酰胺会导致鱼类的富集风险[21,24,26-27]。氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺和溴氰虫酰胺对藻类表现为低毒，氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺和硫虫酰胺对蜜蜂均为低毒。氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、四唑虫酰胺、硫虫酰胺和环溴虫酰胺对蚯蚓和鸟类也均表现为低毒[21-24]，四氯虫酰胺即使在1000 mg/kg 下，也不会引起蚯蚓的显著性死亡[28]，但氟苯虫酰胺在土壤中的含量大于5.0 mg/kg 时，会在蚯蚓体内造成脂质过氧化、蛋白质碳基化和DNA 损伤，产生很高风险[29]。有研究表明：氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺和四唑虫酰胺对松毛虫赤眼蜂的毒性1h-LC50值为0.9933～1.154 mg/L，表现出较高的安全性[30]；95%溴氰虫酰胺原药对螟黄赤眼蜂表现为低毒，但另一研究发现使用10%溴氰虫酰胺的油悬浮剂对螟黄赤眼蜂毒性较强，接触6 h 后死亡率均超过96%，造成该差异的原因可能与药剂的剂型有关[31]，但具体原因还未明确，需进一步探究。

综上所述，双酰胺类农药对水生生物大型溞剧毒，且硫虫酰胺和环溴虫酰胺对鱼类和藻类高毒，该类农药可能对水生生态环境造成潜在威胁，应注重该类农药在使用过程中的环境风险监测。此外，溴虫氟苯双酰胺对鱼类低毒，而有关氯氟氰虫酰胺和氟氯虫双酰胺对水生生物的毒性暂未见报道，后续可深入开展相关研究，为其科学精准应用提供理论支撑。

3 分析方法

建立快速、高灵敏度的分析方法，对于追踪动植物、环境样本等介质中双酰胺类农药的行为规律具有重要意义。双酰胺类农药的分析方法主要涵盖植物源、动物源、食用菌、环境等介质，其中在植物源介质中的研究最为广泛，涉及到液相色谱-串联质谱法 (LC-MS/MS)[56-66]、液相色谱法(LC)[60,67-68]、气相色谱-串联质谱法 (GC-MS/MS)[69-70]、气相色谱法 (GC)[71]、电化学方法[72]，方法定量限 (LOQ) 和检出限 (LOD) 最低为0.16 和0.048 μg/kg[66]。有研究采用1%甲酸-乙腈作为提取剂，经C18、N-丙基乙二胺和硅藻土填料净化，Accucore aQ 柱进行分离，电喷雾正离子多反应监测模式检测，建立了氯虫苯甲酰胺等38 种农药在水果中的LC-MS/MS 定性定量方法，LOD 为0.3～26.2 μg/kg，LOQ 为0.6～52.4 μg/kg[63]；还有采用LC-MS/MS 方法建立了检测蜂花粉中的氟苯虫酰胺，该方法洗脱时间 ＜ 4 min，LOQ (4 μg/kg)远低于蜂花粉中该药剂的最高残留水平(50 μg/kg)，他们首次采用了增强型脂类去除材料作为吸附剂用于降低复杂基质蜂花粉的基质效应，有效提高了方法灵敏度[64]。在动物源介质中多采用LCMS/MS 和LC，通过分散固相萃取前处理技术，建立了同时测定动物源食品中氟苯虫酰胺、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、四氯虫酰胺和环溴虫酰胺的分析方法，该方法采用电喷雾离子源负离子多反应监测模式检测，结果表明5 种双酰胺类农药的回收率为79.6%～112.4%，相对标准偏差为0.4%～6.9%，LOD 和LOQ 分别为0.7～1.0 和2.0～3.0 μg/kg[73]，该方法为动物源食品中此类农药的最大残留限量值的制定和日常监控提供技术支持。针对食用菌的残留测定，有研究基于LC-MS/MS在5 min 内完成5 种双酰胺类农药在食用菌中的定性定量分析，其中溴氰虫酰胺和氯虫苯甲酰胺采用正离子模式，四氯虫酰胺、环溴虫酰胺和氟苯虫酰胺采用负离子模式，LOQ 为5 μg/kg，LOD为0.05～2 μg/kg，该方法可以快速筛查农药残留，确保食品安全[71]；在水、土壤和沉积物等环境介质[74-77]中多采用LC-MS/MS 和LC 法，已有研究针对环境水中的双酰胺类农药检测，以金属有机框架 (MOFs) 作为痕量吸附剂，检出限低至0.01～0.03 μg/kg，回收率85.0%～110.1%，RSD 小于10%[4]，正确度和精密度优异，该方法为建立基于纳米材料的双酰胺类农药分析样品制备方法开辟了新视角；其他针对双酰胺类农药制剂的有效含量测定多采用LC 和GC 法[78-81]。

综上所述，LC-MS/MS 法在双酰胺类农药痕量分析中灵敏度和分析效率最优，应用最广，其次为GC-MS/MS 法，LC 和GC 法应用相对较少。该类农药分析方法学研究的不断优化完善，为后续残留行为和风险评估研究奠定了基础，此外，电化学方法成本低、操作简便，可进一步补充到方法学研究中，以获得更佳的分离分析效果。

4 残留行为

残留行为是评价双酰胺类农药风险评估的重要指标，也是食品安全性评价的重要依据。双酰胺类农药的残留行为研究主要集中在植物体、水以及土壤介质中，涉及到消解、光解及残留水平等方面。

研究表明，双酰胺类农药的消解半衰期大致在0.5～27.7 d (表4)，其中在作物上的消解半衰期为2.21～13.3 d、土壤中为2.16～27.7 d，在土壤中的消解半衰期普遍比在作物植株上的要长，这可能是由于土壤有机质、阳离子交换能力和较多的黏粒使土壤吸附能力增强所致[82-85]，其中秋葵及其土壤的消解半衰期最短，为2.21 和2.16 d[86]；烟草及其土壤消解半衰期最长，为12～13.3 d 和24.8～27.7 d[87]，氟苯虫酰胺在田间辣椒果实中的消解速率大于室内，半衰期分别为在田间4.3～4.7 d，室内5.6～6.6 d，该研究表明，在室内免受降雨等环境效应的保护，可能导致田间土壤中的农药积累，而在田间降雨可以促进农药的淋溶和径流[88]，这说明消解速率可能与生长稀释、雨水冲刷及气候因子有关。在水稻栽培体系中，氯氟氰虫酰胺[89]、氯虫苯甲酰胺[90]的消解速率表现为稻田水 ＞ 稻田植株 ＞ 稻田土，四唑虫酰胺[91]、溴虫氟苯双酰胺[92]的消解速率则表现为稻田土 ＞ 稻田植株 ＞ 稻田水，出现这些差异与作物品种、地理位置、气候以及光照强度等因素有关。此外，有研究表明，氯虫苯甲酰胺和氟苯虫酰胺在5 种不同自然水体中的光解半衰期由长到短依次是重蒸水、稻田水、水库水、地表水和湖水，造成该差异的原因是受到水体pH 值以及水中有机质对光能的吸收和传导的影响[93]。双酰胺类农药在作物上的最终残留量为0.01～12 mg/kg，在土壤中的为0.003～9.70 mg/kg。双酰胺类农药规范试验残留中值(STMR) 为0.01～3.6 mg/kg，最高残留值 (HR) 为0.03～12 mg/kg，氯虫苯甲酰胺在烟草中的HR 为最高，根据GB 2763[94]和欧盟官网[95]所得的最大残留限量 (MRLs)，所汇总药剂均满足作物已有的MRLs 标准。

表4 双酰胺类农药残留行为汇总Table 4 Summary of residual behavior of diamide pesticides

综上所述，双酰胺类农药属于易降解农药，消解速率受到生长稀释及气候条件、土壤属性等多种环境因子的影响；在土壤中的吸附能力，受到土壤有机质、阳离子交换能力和土壤质地的影响；关于双酰胺类农药在环境中的迁移、分布、转化等研究甚少，尚需加强；大多数药剂符合其MRL 标准，针对双酰胺类农药的MRLs 缺失较多，建议加快相关限量标准制定。

5 风险评估

风险评估是双酰胺类农药残留限量标准制定和应用风险管控的重要技术手段。目前双酰胺类农药的风险评估主要涵盖膳食风险和生态风险两大范畴，涉及部分职业暴露风险评估。2014—2019年多项研究根据氯虫苯甲酰胺在登记作物中的MRLs、STMR 和每日允许摄入量 (ADI，2 mg/kg)，结合我国居民膳食结构及平均体重，采用确定性风险评估模型持续关注其慢性膳食暴露风险。2014 年研究采用豇豆STMR (0.044 mg/kg) 以及水稻、甘蓝、花椰菜、菜用大豆、甘蔗、玉米和苹果7 种登记作物的MRLs (0.02～7 mg/kg)[96]评估得出，氯虫苯甲酰胺慢性膳食风险为0.69%[97]；2016年，氯虫苯甲酰胺在我国的登记作物新增大豆、番茄、姜、辣椒、马铃薯、西瓜、小白菜和豇豆，结合铁皮石斛的STMR (2.58 mg/kg) 和登记作物的MRLs (0.02～20 mg/kg)[98]评估得出其慢性膳食风险增加为3.59%[99]；2019 年进一步扩大登记棉花、小青菜、番茄、茭白和甘薯5 种作物，结合山楂的STMR (0.19 mg/kg) 评估指出，氯虫苯甲酰胺在20 种登记作物中的膳食总风险为1.80%[100]。风险商 (RQ) 值的波动主要是由于作物STMR 归属作物种类不同导致。上述研究中RQ 值均远小于100%，可见，氯虫苯甲酰胺的短期和长期膳食摄入不会对消费者产生不可接受的暴露风险。农药残留联席会议 (JMPR) 指出，氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、环溴虫酰胺等的急性毒性较低，不具有发育毒性和单次给药可能引起的其他毒理学效应(如遗传毒性、神经毒性等)。在生态风险评估方面，研究通过田间模拟稻蟹共养体系描述氯虫苯甲酰胺对浮游动植物和螃蟹的暴露风险，根据稻田水和沉积物中氯虫苯甲酰胺大范围监测浓度分别为0.02～0.09 和0.24～0.56 μg/L，运用生态结构活动关系模型(ECOSAR)计算其在水生生态系统中预测无效应浓度 (PNEC)，评估得出其对浮游植物、浮游动物和中华绒螯蟹的RQ 值分别为0.7%～3.5%、0.1%～0.4%和22.8%～50.9%，表明该环境暴露水平对中华绒螯蟹和浮游动植物没有生存风险，但需关注其对螃蟹生长存在潜在风险[101]。此外，研究针对稻农常用的氯虫苯甲酰胺等药剂，采用McCammon 等提出的空气污染物采样方法，应用美国EPA 的估值模型，评估指出氯虫苯甲酰胺的职业暴露RQ 值为2.94 × 10-5，表明稻农连续3 个月吸入被污染的空气不会产生明显的慢性非致癌风险[102]。

综上所述，按照良好农业规范 (GAP) 推荐用药，氯虫苯甲酰胺等双酰胺类农药的膳食和生态暴露风险是可接受的，职业暴露等健康效应风险分析研究甚少，亟待完善；伴随双酰胺类农药环境投放量持续加大，登记作物不断增加，建议后续加强多农药、多作物、多途径与多模型联合暴露风险评估，为其科学合理应用与精准评价体系建设提供有力支撑。

6 小结

双酰胺类农药作为当全球备受关注的杀虫药剂之一，在鳞翅目害虫防治领域前景广阔。现因害虫的靶标突变和解毒代谢酶活性的增强，其对该类药剂产生了中高水平的抗性，建议与不同品种、不同类型的农药轮换或复配施用，以延缓或降低害虫抗性的发生，同时可以将降低表皮穿透速率作为切入点进行抗性机理研究；双酰胺类农药对水生生物毒性明显，因此应加强监测水生生态系统，并深入开展毒理学研究；在双酰胺类农药中，采用LC-MS/MS 进行痕量分析，效果最优，常量分析多用LC 和GC 法，而电化学方法成本低、操作简便，具有良好的应用潜力。对分析方法进行不断优化，以期为建立完善的监测管理网络提供技术支撑。双酰胺类农药的消解速率受到生长稀释、环境因子、作物品种等多因素的影响，在土壤中的吸附能力与土壤有机质、阳离子交换能力和黏粒含量有关。目前研究表明，按照农业规范施用药剂，双酰胺类农药对一般人群的风险是可接受的，今后应对膳食风险评估进行持续关注，且进行生态风险和职业暴露风险评估，应加强建立多作物多农药联合的风险评估体系，推动MRLs 制定，为双酰胺类农药的科学进准应用和暴露风险规避提供理论支撑。