塞尔吉奥·奇雷利（Sergio Cirelli）| 克里斯蒂娜·卡斯特（Christina Kast）| 马里昂·弗拉谢布德（Marion Fracheboud）| 伯努瓦·德罗兹（Benoît Droz）| 卡雷尔·霍尔纳克（Karel Hornak）| 托马斯·D·布切利（Thomas D. Bucheli）| 奥雷亚·C·基亚亚-埃尔南德斯（Aurea C. Chiaia-Hernández）
瑞士伯尔尼大学地理研究所与奥施格气候变化研究中心
**摘要**
目前使用的农药（Current-Use Pesticides, CUPs）会扩散到处理区域之外，导致传粉者和其他非目标生物意外暴露于这些农药中。尽管这一问题受到了越来越多的关注，但由于复杂的传输过程以及关于这些农药在空间和时间上移动的实地证据有限，了解它们在农业景观中的行为仍然具有挑战性。为了解决这一空白，我们利用在两个生长季节（2023-2024年）从五个蜜蜂群体中收集的每周花粉样本，研究了CUPs在农业景观中的分布情况。通过按植物种类分离花粉，我们可以将污染模式与作物物候、施药时间和天气条件联系起来进行解读。在处理过的作物以及未处理的非作物植物（如野花）的花粉中都检测到了多种CUPs，这表明了显著的农药漂移现象。CUPs残留物在预期施药期后仍然存在，其中新烟碱类杀虫剂乙酰甲胺磷在施药数周后仍可被检测到。杀菌剂环丙啶的浓度高达1025 μg/kgdw，并且在距离处理田地800米以外的地方也被检测到，这表明了喷雾漂移、挥发和大气传输的作用。通过将花粉残留数据与详细的空间施药记录、作物地图和气象信息相结合，本研究不仅限于简单的残留物检测，还推断出了影响农药分布的环境过程。我们的发现强调了天气条件以及农业区和周围非作物区的空间分布对暴露途径的重要性。这些发现为改进农药风险评估提供了有力的证据基础，并表明现有的缓解措施可能不足以防止广泛的非目标生物暴露。
**引言**
近几十年来，由于人口增长、农业实践的集约化（Godfray等人，2010；Popp等人，2013；Schneider等人，2023；Sharma等人，2019；Tudi等人，2021）以及气候变化（C. C. Chen & McCarl，2001；Delcour等人，2015；Matzrafi，2019；Pérez-Lucas等人，2024），全球农药使用量大幅增加。预计目前使用的农药（CUPs），包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂，在现代农业中仍将至关重要，以确保稳定的产量（Lazarević-Pašti等人，2025；Tudi等人，2021）。因此，研究CUPs对于评估农业景观中非目标生物的当前暴露风险至关重要。它们的生产和使用对非目标生物、生物多样性、生态系统健康和长期可持续性构成了严重威胁（Pretty，2018；Pretty & Bharucha，2014）。
目前使用的农药通过施用于农田进入环境，随后可能通过喷雾漂移、径流、挥发和沉积等方式传播到处理区域之外（C. Chen等人，2019；Singh等人，2023）。一旦释放，CUPs的残留物可以在土壤、水和植物组织中被检测到，从而导致非目标物种的暴露（Bondareva & Fedorova，2021）。即使在低环境浓度下，它们也会影响暴露物种的生存、生长、繁殖和其他生理功能及行为（Nicholson等人，2024；Wan等人，2025）。像蜜蜂、蝴蝶和其他昆虫这样的传粉者特别容易受到CUPs的影响，因为这些化合物会干扰它们的觅食、导航和学习能力，降低授粉效率并增加死亡率（Lu等人，2020；Serrão等人，2022）。除草剂和杀菌剂也可能间接影响传粉者。例如，除草剂会减少花卉资源并改变植物群落组成，而杀菌剂可能干扰植物与微生物的相互作用，并影响花蜜和花粉的质量（Goulson等人，2015；Schaeffer等人，2017；Voß等人，2023）。再加上栖息地丧失、极端气候和新兴疾病，CUPs加剧了全球生物多样性的丧失，削弱了生态网络和服务（Chagnon等人，2015；Nicholson等人，2024；Vanbergen & the Insect Pollinators Initiative，2013；Wan等人，2025）。
尽管人们越来越关注这一问题，但在陆地生态系统中对CUPs的研究往往具有短期性和时间分辨率的限制，相比之下，水生环境中的监测和研究更为全面（Chiaia-Hernandez等人，2017；Riedo等人，2023；Silva等人，2019）。虽然水监测可以识别问题化合物并估算总体农药使用量，但它无法捕捉到陆地上的CUPs的复杂动态（Fabre等人，2023；Stalder等人，2025）。农业景观在空间和时间上变化很大，因为不同田地的大小、地形、土壤类型、作物组成和物候不同，这些都影响了农药的传输（Doppler等人，2012；Flury，1996）。农药施用记录（包括时间和剂量）往往不可用，导致关于非目标生物暴露情况的知识存在很大空白（Commelin等人，2022；Mesnage等人，2021；Riedo等人，2023）。此外，由于连续施药和混合种植系统的存在，收集具有空间代表性的陆地农药监测样本在物流上非常复杂（Chiaia-Hernandez等人，2017；Kim Tiam等人，2016；Kodešová等人，2011；Mangold等人，2024；Taylor等人，2020；Vagi & Petsas，2021）。
为了克服这些限制，利用传粉者进行生物监测成为了一种实用的方法，其中蜜蜂被广泛用作模型系统（Cunningham等人，2022；Mair等人，2023；Schaad等人，2023；Stalder等人，2025）。蜜蜂通常在距离蜂巢两公里范围内的区域觅食（Couvillon等人，2014），通过接触和摄入在花卉资源中遇到农药，然后将受污染的花粉带回蜂巢，从而将暴露情况整合到多个农业和非农业栖息地中（Schaad等人，2023）。在农业景观中，蜜蜂通常在野花和昆虫授粉的作物上觅食，如油菜、向日葵以及各种水果作物，包括藤本、灌木和果树（Lau等人，2023；Requier等人，2015）。作为高效的花粉收集者，蜜蜂提供了近乎实时的环境农药污染快照，其时间分辨率相对较高（Kast等人，2024）。然而，这一信号受到觅食行为的影响，可能无法完全代表整个景观的情况。大多数生物监测研究也缺乏关于农药施用和气象条件的背景信息，使得残留模式的解释变得困难（Averill等人，2024；Simon-Delso等人，2017）。
本研究旨在：（i）研究特定农药处理、作物物候和气象条件如何影响蜜蜂采集的花粉中的污染；（ii）考察施药后花粉中的农药残留物随时间的变化情况；（iii）评估蜜蜂采集的花粉如何用于推断影响CUPs在农业景观中分布的环境过程。为此，我们在一个有详细农药施用记录的农业区域内使用了蜜蜂群体作为生物指示器，涵盖了两个生长季节（2023-2024年）。每周采集蜜蜂花粉样本，并结合农药施用记录、气象条件、作物分布以及通过花粉分离确定的花粉植物来源。通过在特征明确的农业环境中解析污染模式，本研究为CUPs的分布和传粉者暴露提供了新的见解，有助于更好地理解陆地生态系统中的农药命运。
**研究区域**
本研究在瑞士苏黎世-阿福尔滕的Agroscope Reckenholz进行（坐标WGS84：47.428829°N，8.516646°E）。Agroscope场地内的蜂巢位置被确定为研究区域的中心点，如图1所示。由于蜜蜂通常在距离蜂巢平均两公里范围内的区域觅食（Couvillon等人，2014；Kendall等人，2022），我们以该点为中心划定了一个半径为两公里的区域（约12.6平方公里），以描述该区域的特征。
**结果与讨论**
总体而言，对蜜蜂花粉的分析显示，在两次采样活动中检测到了多种CUPs。在50种目标CUPs中，共鉴定出15种（30%），包括8种杀菌剂、2种除草剂、3种杀虫剂、1种杀菌剂代谢物和1种增效剂，其浓度范围从0.4 μg/kgdw到超过1025 μg/kgdw不等（详见补充信息S6）。2023年检测到10种CUPs，浓度范围从0.2 μg/kgdw到29 μg/kgdw不等，其中杀菌剂戊唑醇在7月28日的浓度最高。
**结论**
最近的研究表明，蜜蜂基质（如蜜蜂面包和花粉）作为监测复杂生态系统中CUPs的生物标志物的价值（Kast等人，2024；Schaad等人，2023；Stalder等人，2025）。本研究在此基础上进一步评估了蜜蜂花粉在现实条件下理解污染物行为的潜力。我们的发现表明，气象条件以及CUPs的长期存在和扩散必须考虑在内。
**作者贡献声明**
奥雷亚·C·基亚亚-埃尔南德斯（Aurea C. Chiaia-Hernandez）：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、资金获取、概念构思。
托马斯·D·布切利（Thomas D. Bucheli）：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、方法论。
卡雷尔·霍尔纳克（Karel Hornak）：撰写、审稿与编辑、资源管理、方法论。
伯努瓦·德罗兹（Benoît Droz）：调查工作。
马里昂·弗拉谢布德（Marion Fracheboud）：撰写、审稿与编辑、调查工作。
克里斯蒂娜·卡斯特（Christina Kast）：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、方法论、概念构思。
**未引用参考文献**
教学和研究数据门户；Vanbergen和昆虫传粉者倡议（Vanbergen and the Insect Pollinators Initiative，2013）。
**数据可用性**
所有原始LC-MS/MS数据、所有蜜蜂采集样本的定量花粉浓度以及单个花粉组分的浓度数据均可向相应作者索取。
**利益冲突声明**
作者声明没有需要披露的利益冲突。
**手稿准备过程中使用生成式AI和AI辅助技术的情况**
在准备本工作时，作者使用了ChatGPT（OpenAI）和Gemini（Google）来辅助语言编辑并提高手稿的清晰度。使用这些工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。
**资助**
瑞士国家科学基金会（Swiss National Science Foundation, SNSF）PRIMA项目（项目编号201583）
**利益冲突声明**
☒ 作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：奥雷亚·C·埃尔南德斯报告称获得了瑞士国家科学基金会的财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
**致谢**
我们衷心感谢伯尔尼大学地理研究所的微污染物小组和古湖沼学部门在整个研究过程中的合作、热情和富有洞察力的建议。同时，我们也感谢Emmanuel Schaad、Cornel Stutz和Esther Jung在收集蜜蜂花粉样本方面的帮助。我们感谢Agroscope提供管理田地的使用权和必要的实验室设施用于化学分析。
