格倫·沃勒在佐治亞州華盛頓縣種植的100英畝大豆是該州產量最高的。但這位“效率先生”獎獲得者擔心鏽病。
2005年，東南地區的大豆種植戶透過使用農藥阻止蔓延，躲過了一場破壞農作物的真菌病害。但沃勒仍然擔心鏽病會捲土重來。
“我擔心我們會把它擱置一邊，它會捲土重來並襲擊我們，”他說。
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沃勒已經耕種了51年，他越來越多地轉向使用殺菌劑來抵禦害蟲並提高作物產量。全國各地的農民都在這樣做，導致殺菌劑的使用量空前激增。但隨著這些農場附近的水道普遍受到汙染，專家警告說，環境監測不足，且缺乏關於化學品安全性的資訊。
“這令人擔憂，”俄克拉荷馬州立大學的環境毒理學家傑森·貝爾登說。“我們對很多這些化合物的毒理學資料有限。”
在緬因州、愛達荷州和威斯康星州等殺菌劑使用量大的州，檢測的大部分水體都受到了殺菌劑的汙染。已知某些殺菌劑對水生生物有劇毒，但對於它們是否真的會傷害環境中的青蛙或其他動物知之甚少。對人類的潛在威脅尚不清楚，新的實驗室小鼠研究表明它們與肥胖有關。
農民曆來噴灑殺菌劑以阻止疾病。但在過去十年中，為了從作物中榨取更多產量，他們已經在更多英畝的土地上噴灑更多種類的殺菌劑。小麥、玉米、大豆、柑橘和棉花是經常噴灑殺菌劑的作物。
殺菌劑的爆炸式增長促使美國地質調查局的環境有機化學家凱瑟琳·庫伊維拉想知道殺菌劑是否從農場洩漏並最終流入附近的河流。在2012年一項關於馬鈴薯上使用的33種殺菌劑的研究中，庫伊維拉的實驗室發現，75%的受測地表水和58%的地下水樣本都受到了至少一種殺菌劑的痕跡汙染。
一種名為啶醯菌胺的殺菌劑——用於從食物到草皮草坪等多種作物——是最常見的，在72%的水樣中被發現。該團隊測試了緬因州、愛達荷州和威斯康星州的24個地下水和淺層水體；科學家指出，結果可能因國家/地區而異。
作者說，發現的殺菌劑濃度低於殺死食物網底端生物（如浮游動物和端足類動物）的水平。但貝爾登說，這並不意味著沒有威脅。他說，殺菌劑會迅速降解，因此每月對水進行測試可能“看不到殺菌劑施用的所有脈衝”。需要做更多的工作，以更好地瞭解水生生物的暴露程度。
“這是否是應該禁止這些東西的紅色警報？我不這麼認為，”貝爾登說。“這是否是一個警報，我們需要相對快速地進行更多研究，以弄清楚正在發生什麼？我確實這麼認為。”
製造商很少提供關於作物施用量的資料。但所有跡象都表明，殺菌劑現在很流行。
據估計，在最近的激增之前，2005年全球市場價值80億美元，行業專家現在預測，到2017年，每年的殺菌劑銷售額將達到210億美元。
根據美國農業部最新的資料，為了對抗亞洲大豆鏽病，2002年至2006年間，大豆作物的噴灑量翻了兩番。鏽病是一種風媒傳播的疾病，會侵襲大豆葉片，導致病斑，最終殺死植株。
根據2009年的一項估計，全國2.2億英畝的玉米、大豆和小麥中，高達30%的面積經常施用殺菌劑。
肯塔基大學植物病理學家保羅·文切利估計，美國所有作物中有10%到15%都使用了殺菌劑。
但專家承認，如果沒有強制性報告，使用量僅僅是最佳猜測。“我們沒有接近於關於正在處理的面積的真實資料，”文切利說。
2006年，有四種殺菌劑被批准用於防治亞洲大豆鏽病，另外五種僅被允許用於緊急用途。根據美國環境保護署和西弗吉尼亞州農業部的資料，到2009年，這一數字膨脹到14種。
“在過去的10年中，可用的殺菌劑發生了巨大的變化，”庫伊維拉說。
2008年，農民們有了使用這些化學物質的新動力。來自愛荷華州立大學和密蘇里大學[PDF]的研究發現，預防性使用殺菌劑可使大豆產量提高多達20%。行業研究表明，對於玉米，產量提高了5%。文切利說，行業研究和大學研究在這些治療方法的有效性上存在分歧。他參與的一項2011年的研究發現，當沒有疾病時，農民不太可能收回施用殺菌劑的成本。
一些科學家和農業專家對殺菌劑使用量的增加感到擔憂。在2009年[PDF]致環保署的一封信中，40位大學科學家對吡唑醚菌酯的重新標籤表示擔憂，巴斯夫以商品名Headline銷售，用於包括玉米、棉花和小麥在內的多種作物。
根據這封信，Headline被重新貼上標籤，稱其“益處可能包括提高寄主植物對諸如干旱、高溫、低溫和臭氧損害等影響產量的環境脅迫的耐受性”，以及細菌和病毒感染。“這些益處通常轉化為更健康的植物，在收穫時產生更高的產量，尤其是在脅迫條件下。”
這種通用殺菌劑的想法並沒有得到許多科學家的認可，他們寫道，這“會鼓勵更廣泛地使用該產品……在沒有疾病威脅的情況下，這些用途對環境和生物的影響可能是相當大的。”
環保署批准了Headline的新標籤，此後，其他幾種嘧菌酯類殺菌劑也被重新貼上標籤，從而使其廣受歡迎。
“增長迅速的那些，尤其是在玉米帶內，是嘧菌酯類，”貝爾登說。最大的嘧菌酯類殺菌劑包括拜耳作物科學生產的Headline、Stratego和先正達生產的Quilt。
代表農藥製造商的美國作物生命協會在給EHN的一份宣告中表示，環保署對殺菌劑的審查是“嚴格的”，並且“農民的新施用技術將進一步最大限度地減少作物保護產品對環境的潛在影響”。
這些技術包括將殺菌劑直接施用於種子，使用低漂移施用方法，以及保護水體附近的邊緣土地以防止徑流。
“諸如殺菌劑之類的作物保護產品可以幫助農民種植無病害的優質作物並獲得更高的產量，從而保持消費者的低價格，”美國作物生命協會環境政策高階主管邁克·萊格特說。
但即使在低濃度下，研究表明，某些殺菌劑也會引發可能對健康產生影響的細微生物學變化。
最近對小鼠的研究表明，某些殺菌劑與肥胖有關。人類會接觸到水果和蔬菜中痕量的殺菌劑。
加州大學歐文分校的2012年的一項研究表明，三氟米唑（TFZ）是一種在子宮內暴露的小鼠身上促進肥胖的殺菌劑。這種情況發生在濃度約為美國食品和藥物管理局報告的“未觀察到不良反應水平”的400倍以下。
“那意味著我們看到的效應比允許的人體暴露量低四倍，”細胞和發育生物學高階教授布魯斯·布魯姆伯格說。“我們看到的效應遠低於允許人類暴露的水平。”
此外，根據加州大學歐文分校一項新的研究，當懷孕小鼠暴露於不再被許可用作殺菌劑的三丁基錫時，其未暴露的子女和孫子女的體脂增加。
布魯姆伯格說，類似的化合物三苯基錫（TPT）似乎是更好的啟用劑。三苯基錫仍然被許可用作殺菌劑。布魯姆伯格的實驗室尚未專門在動物身上測試TPT，但它在細胞培養中“非常有效”地開啟了這條途徑。這項工作表明，早期生活接觸可能會對人的基因組造成損害，這種損害可以代代相傳。
布魯姆伯格的實驗室還在為國家毒理學計劃測試幾種化學物質，包括許多殺菌劑。“這些[殺菌劑]中的大多數都是致肥胖的，”布魯姆伯格說。“殺菌劑和肥胖症將在未來成為一個大新聞。”
此外，一些人類和動物研究表明，殺菌劑代森錳鋅和苯菌靈與帕金森病有關。
雖然人類健康資料開始出現，但對於殺菌劑可能如何危害水生生物知之甚少。研究表明結果不一。
法國2008年的一項研究表明，在葡萄園中使用的殺菌劑嘧菌酯在田間研究中被證明會損害魚類的DNA。
根據貝爾登2010年的研究，Headline在實驗室中以作物使用的劑量殺死了蝌蚪。貝爾登說，即使是稀釋的過量噴灑也可能危害兩棲動物。另一方面，Quilt似乎毒性不大。
“它們各不相同，但一些真正高使用量的殺菌劑——尤其是Headline——似乎具有很強的水生毒性，”貝爾登說。
然而，貝爾登的合作者斯科特·麥克默裡在俄克拉荷馬州立大學進行的2012年實驗室研究並未發現庫伊維拉研究團隊在水道中發現的濃度會對蝌蚪的生長發育造成損害。
其他實驗室實驗發現，沉積物和作物覆蓋物可以保護某些生物免受殺菌劑暴露。
“有很多環境因素可能會減少暴露，”貝爾登說。“在這一點上，我們已經確定了兩棲動物的危害，但我們仍然需要弄清楚這種危害是否等同於真正的環境風險。”
庫伊維拉希望看到加強對殺菌劑的監測，但她承認這並非易事，因為它們很難在沉積物中檢測到。檢測也很昂貴。但她說，這個想法正在獲得關注。
“我開始聽到越來越多的人將殺菌劑新增到他們的分析方法中，”她說。“我很高興看到這一點。”
佐治亞州大豆種植戶沃勒說，他試圖限制殺菌劑從他的100英畝土地上洩漏的風險。
他說他用水很節儉，所以徑流很少。他只在乾旱時期施用殺菌劑，以便殺菌劑滲入土壤而不是從田地中沖走。他每年至少使用兩次殺菌劑——這是一種使他的土地儘可能高效的工具。
“我對著它們唱歌，為它們祈禱，走在田裡，拔掉雜草，盡我所能爭取高產，”沃勒說。
本文最初發表於環境健康新聞，這是一個由非營利性媒體公司環境健康科學出版的新聞來源。