FAO/WHO用于植物保护和公共卫生的生物农药登记指南(一)——化学信息素

曹兵伟，周艳明，袁善奎，农向群，王以燕*

(1.农业部农药检定所，北京100125；2.中国农业科学院植物保护研究所,北京100081)

2017年，FAO/WHO联合发布了《用于植物保护和公共卫生的微生物、植物源和化学信息素类的生物农药登记指南》(Guidelines for the registration of microbial, botanical and semiochemical pest control agents for plant protection and public health uses)，取代了1988年FAO出版的“生物农药的登记”。为方便读者了解国际组织对生物农药的登记管理要求，此次首先介绍其中的化学信息素部分。

在我国新的《农药登记资料要求》中，化学信息素类产品被列入生物化学农药类产品，但其特性、作用机制、使用方法等与其他生物化学农药存在较大差别，因此在具体登记资料要求方面存在很多特殊性。本文是农药管理的国际行为守则，对规范我国化学信息素类产品登记的具体资料要求具有重要参考价值和指导意义。

1 术语定义

1.1 挥散芯(Dispenser)

挥散芯是能够控制化学信息素农药释放速率的装置(注：在我国《农药剂型名称及代码》GB/T 19378-2017挥散制剂中，为化学信息素类和卫生用产品设定“挥散芯dispensor”剂型)。

1.2 自然暴露水平(Natural exposure level)

自然暴露水平指人类和其他非靶标生物在高密度生物种群释放信息素的环境中可能的接触水平。它与使用植物保护产品或公共卫生产品无关。

1.3 化学信息素(Semiochemicals)

化学信息素是由植物、动物和其他生物体释放出，引起同种或异种的个体行为或生理反应的物质或混合物。化学信息素有以下类别：

1.3.1 化感物质(Allelochemicals)

化感物质是某物种个体产生，改变其他物种的个体行为(即种间效应)的物质。它包括异种的利己素(allomones，对释放种群有益)、利它素(kairomones，对接受种群有益)和互利素(synomones，对释放和接收种群都有益)。

1.3.2 信息素(Pheromones)

信息素也称同种外激素，是由某物种个体产生，改变同物种的其他个体行为的物质(即种内效应)。

1.3.3 直链鳞翅目信息素(Straight-chained lepidopteran pheromones，SCLPs)

直链鳞翅目信息素是一组信息素，由具有9～18个碳原子链的非支链脂肪族化合物组成，最多含有3个双键，以醇、乙酸酯或醛官能团结尾。这种结构定义涵盖了大多数由鳞翅目昆虫，包括蝶类和蛾类产生的已知信息素。

1.4 原药(Technical grade active substance，TGAS)

原药指含有用于制造植物保护产品和公共卫生产品活性物质的材料。它可能含有生产过程中产生的副产品杂质及同分异构体，但不含助剂。

2 化学信息素农药登记资料要求

化学信息素是植物保护产品和公共卫生产品中使用的活性物质，具有无毒、靶标特异性的作用机制，且是天然成分。它们在较低剂量即可见效，通常与自然存在的量相当。它们易挥发，并在环境中迅速消解或降解。通常认为，许多化学信息素产品对人类健康和环境风险较低。化学信息素农药产品的管理方法应考虑到它们与化学农药相比的特殊性质和两者的本质差异(OECD，2002；EC SANTE，2016)。

2.1 介绍

含有化学信息素的植物保护产品和公共卫生产品的制剂和挥散技术或可降低暴露水平和/或提高其有效性。如控释技术就是一种缓慢有效释放信息素及尽可能延长其效果的重要手段。

2.1.1 区分化学信息素不同类型的使用技术很重要

⑴ 可回收挥散芯

①被动式挥散芯(挤压或储存)：化学信息素活性物质从装置连续扩散到空气中被稀释。

②主动式挥散芯：化学信息素活性物质从装置不连续释放到空气中被稀释。

⑵ 被动不可回收挥散芯

①挥散芯(挤压或储存)：化学信息素活性物质从装置(如可生物降解的挥散芯)连续扩散到空气中被稀释。

②可定量基质挥散芯：化学信息素融入到基质中，如黏性聚合物材料。它们不是独立单位，使用时将聚合物附着到植物上或其他使用位点上。

③微囊悬浮剂产品：化学信息素被配制成微囊悬浮剂产品施用。

④颗粒剂(非水分散粒剂)：化学信息素被配制成颗粒状产品。

⑤种子处理产品。

任何不在上述之列的，应作为个案进行评估，如可能，其结果可补充到上述清单。以上所有其他类型均被视为制剂产品的一部分。

2.1.2 与使用量相关的自然暴露水平

为了改变害虫行为，化学信息素制剂的释放不太可能超过高密度靶标群体的自然释放水平，释放水平取决于嗅觉及其他可转化成自然释放速率的接收系统。

建议采用以下方法来估计环境中自然暴露水平。这种自然暴露可与以植物保护产品或公共卫生产品产生的暴露比较。该方法适用于暴露途径仅为气相(使用可回收挥散芯和定量基质)的情况。当植物保护产品或公共卫生产品存在经口或接触暴露可能性时，如喷雾、种子处理和撒施颗粒剂，则应考虑与这些暴露途径相关的风险评估。

当使用该产品的暴露水平和化学信息素的自然暴露水平相近时(相同途径，暴露量在1个数量级)，除描述该成分的鉴别、特点和分析方法外，不需要提供其他信息。

要估算自然暴露水平，应按照步骤 I的方法进行。此方法根据可用试验数据估算化学信息素自然暴露水平。然后将获得实际参考值与其用作植物保护产品或公共卫生产品的用量比较。

步骤I：自然暴露水平估算。

现场测量空气中该化学信息素浓度或总释放速率(如因有害生物严重爆发引起)通常难以实施。这些数据可用通过使用设定区域内化学信息素释放源数量及每个源的释放速率来估算。

公式1——估计值计算公式：

式中：PRR (种群释放速率)是高密度源生物种群以(ng/hm2/h)为单位释放的化学信息素量；RIO (个体生物释放速率)是生物个体在1 h内释放化学信息素的量(ng/h)；NRO (释放化学信息素的生物体数量)是每公顷或类似单位中释放化学信息素的生物体数量。

可通过不同手段估计种群密度，对释放生物体进行定量，如监测陷阱、作物监测信息和损害评估。

当释放生物体数量未知时，对于植物保护产品可以使用如下公式来估计NRO。对于公共卫生产品需要改进该公式。

公式2——植物保护产品NRO计算公式：

NRO=YLD÷MPY×%INF÷100×OCC ⑵

式中：NRO(释放化学信息素的生物数量)是每公顷或类似单位释放化学信息素的生物体数量；YLD(产量)是作物在一个作物周期中总产量(kg/hm2)；MPY(产量单位质量)是作物标准单位的平均质量(kg)；%INF (感染率)是作物收获单位受靶标生物体影响的百分比(%，无量纲)；OCC (占有率)是每个植物部分释放化学信息素的个体数量(无量纲)。

该公式可能在其他情况下被改进使用，如在有害生物不影响收获单位的情况下。公式的输入数据最好从优质来源获得。

步骤 II：比较自然暴露水平和植物保护产品或公共卫生产品的暴露水平。

产品释放速率应使用与步骤Ⅰ中的公式1相同单位和类似方式进行计算。

如果由于使用产品而引起的暴露(途径相同)高于相关化学信息素的自然暴露水平(PRR，降低农药风险项目)，应使用步骤 III来计算暴露水平。重要的是，植物保护产品或公共卫生产品和PRR暴露水平应以相同单位表示。

步骤III：用数学模型预测使用化学信息素植物保护产品和公共卫生产品后的最终浓度。

可以用固定、稳定的单细胞模型(或固定盒模型)预测使用区域内空气中化学信息素浓度。这个模型经常用于估算城市或田间污染物沿特定表面扩散方式和传播浓度。该模型专为户外施药使用。在其他情况下使用应对参数进行调整。

化学信息素农药登记的资料要求与化学农药类似，并建议做以下调整。如上所述，本指南不单独提供数据要求清单。

2.2 预期用途

与化学农药登记资料要求相同。

2.3 原药和制剂的鉴定、特点、物理和化学性质及分析方法

化学信息素农药可以是单一活性物质或2种及2种以上活性物质的混合物。化学信息素农药在靶标生物中引起反应的特异性意味着任何混合物中的活性物质的比例必须被精确控制。

通常登记机构需要以下化学信息素农药的相关信息，以做出管理决定：

2.3.1 鉴定

由于有效成分与常规化学农药基本相似，因此不需要提供该化学信息素农药的特殊信息，可按照本指南中化学农药登记资料要求提供相关信息，但同时应做出以下调整：

⑴ 关于添加剂和制造中明显杂质的资料要求：当 SCLPs中杂质本身也是 SCLPs时，应汇总这些SCLP杂质并指定它们为单一杂质。

⑵ 如果该化学信息素农药由异构体构成，则需要说明原药中各异构体的比例。应注意的是，不需要将技术参数设计成与天然化学信息素的完全相同，因为后者可以变化。

2.3.2 制造和生产

因成品中需要使用的活性物质的量极少，所以可能不会经常生产，且/或配制前活性物质可能会经长期储存。因此，通常制备少量生产批次，有时其中只有一批可用。通常化学信息素农药是合成的天然等同物，其资料要求可沿用化学农药的资料要求。

2.3.3 物理和化学性质

根据具体需要对物理和化学性质进行描述，应遵循化学农药数据要求指南，同时做出以下调整：

⑴ 应提供有关制剂的详细信息，并应详细描述使用的挥散芯。有的挥散芯可能被认为是植物保护产品或公共卫生产品的一部分(2.1.1节使用技术⑴-①、⑵-②、⑵-③、⑵-④和⑵-⑤)；这些产品与挥散芯有关，且不影响每小时每单位释放速率的变化被认为是非显著变化。申请人可合理说明这种变化不重要的原因。

⑵ 应详细描述靶标生物的生物学特性，包括与靶标生物交流特异性以及可能对非靶标生物产生或不产生影响的信息。上述信息应充分描述清楚，用于说明风险评估的合理性。应对化学信息素农药产品改变靶标生物行为这一功能的作用机制进行说明。

⑶ 产品详细信息，使用方法及影响植物保护产品或公共卫生产品使用方式的因素(如天气、地形、相邻区域、建筑结构等)。说明中还应包括每单位面积使用挥散芯数量，这数量如何影响每小时每单位面积的释放速率以及在使用季节期间，需要更换的频率。此外，还应提供在与上述因素相关的场地存放挥散芯的理由。

⑷ 每次使用可回收挥散芯(2.1.1节使用技术⑴-①和⑴-②)及可定量基质挥散芯(使用技术⑵-②)的使用率，应表示为每小时每单位面积在24 h内的活性物质平均释放速率(如ng/hm2/h)。挥散芯在使用季节内使用总时长应被描述为使用持续时间和更换单个挥散芯可能需要的间隔期。

⑸ 对于其他不可回收使用技术(2.1.1节使用技术⑵-①，⑵-③，⑵-④和⑵-⑤)，应将使用率定义为活性物质用量(ng/hm2/h和g/hm2)与每季使用次数结合。如使用次数不止1次，则须提供各次使用的间隔期。

⑹ 评估重点应为每小时每公顷的释放速率，评审人员应知道，每公顷挥散芯数量和/或释放速率的不同组合可能达到相同的每公顷每小时释放速率。

⑺ 应描述在使用季节里挥散芯使用的总时间。

2.3.4 组成/规格

通常应提供有效成分近期和当前工业化生产的5个代表性批次，并酌情分析纯活性物质、杂质、添加剂和除添加剂以外的其他成分含量。化学信息素农药生产可能不够合理时间范围内的5个批次。在提交材料时，建议申请人尽可能多地提供数据，包括实验室和中试生产中的数据。

2.3.5 分析方法

通常化学信息素农药是合成的天然等同物，其登记资料要求可遵循化学农药要求。但对于挥发性化合物应使用适当的方法。

2.3.6 技术等同性

通常化学信息素农药是合成的天然等同物，其登记资料要求可遵循化学农药要求。但对于挥发性化合物应使用适当的方法。

2.4 人类健康

通常登记机构需要有关原药和/或制剂毒性的以下信息：

⑴ 需要了解化学信息素农药的特性以及它们作为植物保护产品和公共卫生产品的使用方式，因此，可考虑采用非试验方法提供充足信息，以进行人类健康方面的风险评估。

⑵ 当化学信息素农药的暴露途径仅为气相时，如使用可回收挥散芯(2.1.1节使用技术⑴-①和⑴-②)、不可回收挥散芯(使用技术⑵-①)或可定量基质(使用技术⑵-②)时，且使用植物保护产品或公共卫生产品引起的暴露与产品中所含化学信息素农药(或一组相关化学信息素)的自然暴露水平相近(在相同数量级内)时，不需提供其他信息。

⑶ 若不符合上述条件，则应提供危害鉴定和暴露评估数据。在可能发生经口或接触暴露时，如喷雾或种子处理和撒施颗粒剂，应提供信息以便根据其暴露途径进行风险评估。至少需急性毒性试验。

2.5 残留

对化学信息素农药，如已确定其消费产品中不太可能出现可定量残留，或残留水平不可能超过有害生物爆发期间的自然暴露水平，则可能不需要提供残留数据。可通过科学论证对此加以证明：关于制剂和挥散芯的详细信息应足够充分，以便了解所推荐释放方法和释放速率。

如果无法确认没有暴露，则可能需要按照常规化学农药指南进行残留检测。

2.6 环境影响

通常登记机构需要：有关制剂和挥散芯的详细信息，以了解所推荐释放方法和速率的具体情况。应考虑在土壤、地下水、地表水、沉积物和空气中的暴露水平，但根据使用技术不同，可能不会在上述所有环境都有暴露情况：应提供信息以详细说明环境暴露的性质。可能使用用作消毒剂，医药和兽药，化妆品，食品和食品添加剂等的数据来证明可接受的接触水平。

⑴ 关于化学信息素农药的特性及它们被用作植物保护产品和公共卫生产品时使用方式的信息，即可利用非试验方法提供充足信息以进行环境风险评估。要考虑化合物的性质及其行为。如对 SCLPs等高挥发性化合物，根据该物质挥发性计算可用来代替某些研究/要求的需要，如通过重新沉积估算土壤和地表水系统中挥发损失与收益的速度和可能程度。

⑵ 提供确认在环境中的释放途径仅为气相，且因使用植物保护产品或公共卫生产品引起的释放速率与该产品中化学信息素农药(或在合理情况下，为一组相关化学信息素)的自然释放速率相当的信息，则不需要提供更多信息。

⑶ 若不符合这些条件，应提供暴露评估数据。当通过除气相以外的其他途径向环境中释放时，如通过喷雾(包括喷雾漂移)、种子处理和撒施颗粒剂，应提供暴露评估数据。当需要暴露计算时，气相暴露的算法参见上面步骤 II；其他暴露途径的算法应遵循标准方法。

2.7 生态毒理学

通常登记机构需要：了解关于化学信息素农药活性物质的行为、作用方式和暴露途径的详细信息，以便将重点关注预期风险最大的非靶标生物，例如与生物靶标物种相关的节肢动物，可避免不必要的动物试验。由于化学信息素农药活性物质的多样性和复杂性，可能受到影响的非靶标生物大不相同，因此本指南无法提供一般的测试方案。申请人可根据拟议用途和有关暴露情况提出相关试验方法。应分析和考虑现有的生态毒理学信息，包括研究和出版物。

⑴ 当非靶标生物暴露途径仅为气相时，且由于使用植物保护产品或公共卫生产品而释放的信息素与化学信息素农药(或在合理情况下，为一组相关化学信息素农药)的自然释放速率相当时，不需要更多信息。

⑵ 如果不符合这些条件，则应提供暴露评估。当通过除气相外的其他途径向环境释放时，例如通过喷雾(包括喷雾漂移)、种子处理和撒施颗粒剂，则应提供暴露评估数据。

⑶ 在特定情况下，本指南的应用取决于化学信息素活性物质的性质、预期用途及其在水、沉积物、土壤、植物表面或非靶标物种的食物中的接触水平。也可能使用用作消毒剂，医药和兽药，化妆品，食品和饲料添加剂等其他用途提供的数据。如果可以评估这些阈值的推导依据，且申请人已解决了相关数据访问的问题，则可考虑使用来自其他监管机构的优质评估和阈值。

2.8 药效

通常登记机构需要：优质和具有代表性的田间试验数据，以确保有利于用户根据标签说明使用产品。

应提供有关产品药效信息，以确认标签说明是否合理。然而，化学信息素农药的田间药效试验较为复杂，可能难以大规模的重复。因此，尽可能多地提供有关靶标生物学和化学信息素农药可能作用机制的信息是必要的。

将有关作用机制信息和推荐使用技术相结合，可确定适当的试验设计(例如小区面积、挥散芯放置的时间和地点)。提供尽可能多的预备试验和小规模试验的研究数据，以减少大规模田间试验数据。在可行的情况下，应提供一些大规模田间试验数据。

应该认识到，化学信息素农药用于植物保护产品或公共卫生产品可完全控制、部分控制或辅助控制有害生物。产品药效衡量标准通常不是使有害生物死亡的致死剂量，而是对作物可收获部分损害的减少量。它们也可能比常规化学植物保护产品或公共卫生产品的预期效果具有更多的变化性。随着化学信息素类植物保护产品或公共卫生产品的持续使用，其有效剂量会降低，因此不应设置最低有效剂量。在大多数情况下，剂量和反应之间不存在线性关系。然而，仍应提供所选剂量的依据，其中可能包括确定靶标有害生物释放速率和生物学效应的预备试验、实验室(或温室)研究。任何药效降低的情况不应成为拒绝登记的理由。

3 资料评审

3.1 介绍

介绍化学信息素农药试验的背景，概述需要考虑的因素，并重点强调评审登记资料时需要特别注意的问题。同微生物农药和植物源农药一样，申请人提交的数据和信息可来自优质文献、内部研究或该物种的GLP研究。

化学信息素农药的性质或用途与传统化学农药不同，所以一些试验方法需要进行相应调整。OECD(OECD，2002)、EU (EC SANTE，2016)和US EPA (US EPA，2017)编制指导文件提供了合适的方法和模型，申请人可能已经应用了。

根据化学信息素农药的特性及它们作为植物保护产品和公共卫生产品的使用方式，可用非试验方法提供充足的信息进行健康和环境方面的风险评估。靶标生物的生物学信息、生物之间交流的特异性及对非靶标生物无影响是评估化学信息素农药的关键信息。说明这些问题的信息可能是来自药效试验或对释放和接收物种的基本调查。

当使用产品造成暴露情况与其中化学信息素农药(或在合理情况下，为一组相关化学信息素农药)的自然暴露水平(通过统一途径，以相同数量级表示)相似时，可以得出其风险表征结论。除了鉴定、性状和分析方法外，不需要提供其他信息。

3.2 预期用途

与化学农药登记资料要求相同。

3.3 鉴定、特点、物理、化学和生物学特征及分析方法

3.3.1 鉴定

应遵循化学农药指南原则，对化学信息素农药的化学成分进行详尽描述。各类杂质除外，因为在SCLP中，它们可被归类为一种杂质。

3.3.2 制造和生产

通常只制备少量生产批次，有时只有其中一批可用。评审人员应认可这种情况。

3.3.3 物理和化学性质

登记机构应对以下化学信息素农药具体资料要求的变化进行评估：

有足够关于靶标生物体、化学信息素农药、制剂和挥散芯的效果及其预期使用方式的信息，以便能很好地理解预期用途以及风险评估的相关情况。如重点应为每小时每公顷释放速率：评审人员应知道，每公顷分散芯数量和/或每个挥散芯释放速率的不同组合可能达到相同的每小时每公顷释放速率。

3.3.4 组分/规格

取实验室、中试生产和近期有代表性的批次及目前工业化生产中的代表性批次活性物质，对其中纯活性物质、杂质、添加剂及其他各种添加剂以外的成分进行评估。评估人员应该理解，对于化学信息素农药来说，不一定能获得5个批次数据。

3.3.5 分析方法

进行确认申请人使用适当方法的评估，特别是针对挥发性物质。

3.3.6 技术等同性

进行确认申请人使用适当方法的评估，特别是针对挥发性物质。

3.4 人类健康

在评估数据时，登记机构应注意化学信息素农药的特有情况：特别是当化学信息素农药的暴露途径仅为气相，且仅用于植物保护产品或公共卫生产品时引起的暴露与(在一个数量级内)该化学信息素农药的自然暴露水平相当时，不需要提供更多信息。

当不符合上述条件时，应对其进行和化学农药相同的危害鉴定和接触评估，并特别考虑适用于挥发性物质的评估方法。

3.5 残留

如果已确定消费产品中不存在可量化的化学信息素农药残留，或在有害生物爆发期间，其残留水平不大可能超过自然暴露水平，则可能不需要提供残留数据。应进行科学论证，以来自优质信息源的充足详细资料来证明这种方法。

3.6 环境

当化学信息素农药在环境中释放途径仅为气相，且仅用于植物保护产品或公共卫生产品时引起的释放速率与产品中化学信息素农药(或者在合理的情况下，为一组相关化学信息素)的自然释放速率相当时，不需要提供更多信息。评审人员应该认可对此方法的科学论证。

如果使用水平明显高于自然背景水平，或者释放途径不仅仅是气相时，则应考虑在土壤、地下水、地表水、沉积物和空气中的暴露水平，但根据使用技术不同，可能不是在所有上述环境中都有接触：所提供的信息应能对环境暴露的性质进行评估。可以接受用作消毒剂，医药和兽药，化妆品，食品和食品添加剂等的数据，以证明可接受的暴露水平。

3.7 生态毒理学

当非靶标生物暴露途径仅为气相，且因用于植物保护或公共卫生用途造成的释放速率与化学信息素农药(或在合理情况下，为一组相关化学信息素)的自然释放速率相当时，评审人员应认可无需提供更多信息。

当使用水平明显高于自然背景水平或仅在气相途径释放时，应考虑相关环境内非靶标生物的暴露水平，但根据使用技术不同，可能不是所有环境内都有接触。所提供的信息应能评估环境暴露的性质。可以接受用作消毒剂，医药和兽药，化妆品，食品和食品添加剂等的数据，以证明可接受的暴露水平。

3.8 药效

评审人员需要有关产品药效的充分信息，以确认标签说明是否合理。然而，化学信息素农药的田间试验较为复杂，可能难以大规模地重复。因此，对靶标生物学和化学信息素农药可能作用机制信息的认可至关重要。

评审人员可利用预备试验和小规模试验的研究成果来减少大规模田间试验数量，但如果可行，应有一些大规模田间试验数据。

应该认识到，化学信息素农药用于植物保护产品或公共卫生产品可完全控制、部分控制或辅助控制有害生物。其药效衡量标准通常不是对有害生物的致死剂量，而是对作物可收获部分损害的减少量。它们可能比常规化学植物保护产品或公共卫生产品的预期效果具有更多的变化性。化学信息素类植物保护产品或公共卫生产品的持续使用可降低有效剂量，因此不宜设置最低有效剂量。在大多数情况下，不存在剂量-反应线性关系。但仍应提供所选剂量的依据，其中可能包括确定靶标有害生物释放速率和生物学效应的预备试验、实验室(或温室)研究。任何药效降低的情况不应成为拒绝登记的理由。