烯草酮·氯氰菊酯和24D丁酯對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)的急性毒性研究

摘要 [目的]評(píng)價(jià)農(nóng)藥對(duì)水生生物的毒理效應(yīng)。 [方法]采用靜水法研究烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯對(duì)中華搖蚊（Chironomus sinicus）幼蟲(chóng)的急性毒性效應(yīng)。分別設(shè)定不同濃度梯度進(jìn)行急性暴露試驗(yàn)，于48 h 時(shí)測(cè)定搖蚊幼蟲(chóng)組織勻漿超氧化物歧化酶（SOD）的活性。[結(jié)果]在氯氰菊酯和24D丁酯處理?yè)u蚊幼蟲(chóng)12 h后，不同濃度間的存活率無(wú)顯著差異，在48 h時(shí)隨著農(nóng)藥濃度的增加，存活率下降。烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)48 h的LC50分別為1.842、0.150和1.999 mg/L，氯氰菊酯對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)的毒性最高，其次為烯草酮，24D丁酯毒性最低。烯草酮對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)組織SOD含量有明顯影響，表現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系；24D丁酯對(duì)組織SOD含量有明顯影響，但未表現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系；而氯氰菊酯對(duì)組織SOD含量則無(wú)明顯影響。[結(jié)論] 該研究為水體污染監(jiān)測(cè)和水環(huán)境中農(nóng)藥的殘留提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 中華搖蚊；急性毒性；烯草酮；氯氰菊酯；24D丁酯；超氧化物歧化酶

中圖分類(lèi)號(hào) S188；X835 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）17-05472-03

Abstract [Objective] An experiment was conducted to study acute toxicity of clethodim，cypermethrin and 2，4Dbutylate on the larva of Chironomus sinicus.[Method] The experiment was designed to have different levels of pesticides concentration. Superoxide dismutase（SOD） activities in the homogenate of tissues of the larva were monitored after they were exposed to the substance for 48 h. [Result]Results showed that concentration had nonsignificant effects on survival rates of Chironomus sinicus for 12 h acute toxicity of Cypermethrin and 2，4Dbutylate. For each pesticide， the differences in survival rates of Chironomus sinicus in 48 h were significant. The 48 hLC50 of Clethodim， Cypermethrin and 2，4Dbutylate to Chironomus sinicus larvae were 1.842， 0.150 and 1.999mg/L， respectively. The acute toxicity of Cypermethrin was the highest among the three kinds of pesticide but the acute toxicity of 2，4Dbutylate was the lowest. Clethodim displayed significant effects on the activities of SOD， and such effects were significantly related to dosage of the substance. 2，4Dbutylate displayed significant effects on the activities of SOD， but effects were nonsignificantly related to dosage of the substance. But Cypermethrin displayed nonsignificant effects on the activities of SOD.[Conclusion] The study provided the basis for monitoring of water pollution and pesticide residues in water environment.

Key words Chironomus sinicus； Acute toxicity； Clethodim； Cypermethrin； 2，4Dbutylate； Superoxide dismutase

在我國(guó)農(nóng)藥的平均用量為2.34 kg/hm2[1]，而殺蟲(chóng)劑占農(nóng)藥使用量的70%以上[2]。但隨著農(nóng)藥大量、不合理的使用，農(nóng)藥殘留已成為水環(huán)境的重要污染源之一[3]。在農(nóng)藥污染的水體中，水生生物受到最直接的影響[4]，不僅導(dǎo)致水生生物的病變，而且造成其死亡，甚至?xí)ㄟ^(guò)食物鏈威脅人類(lèi)自身的健康[5]。因此監(jiān)測(cè)水體中的農(nóng)藥殘留是對(duì)水體環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理的基本前提。搖蚊幼蟲(chóng)廣泛存在于各種水體，是底棲動(dòng)物的代表，是一種分布廣泛且種類(lèi)數(shù)量繁多的底棲動(dòng)物，占底棲生物量的70%～80%[6]。國(guó)外多將其作為污染物質(zhì)急性和慢性毒性測(cè)試生物[7-10]。近30年，國(guó)內(nèi)外加強(qiáng)了搖蚊幼蟲(chóng)在水生態(tài)毒理學(xué)中的應(yīng)用研究[11-13]。筆者主要通過(guò)烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯對(duì)中華搖蚊（Chironomus sinicus）幼蟲(chóng)的急性毒性研究，探討中華搖蚊幼蟲(chóng)對(duì)水體殘留農(nóng)藥的中毒反應(yīng)，旨在為水體污染監(jiān)測(cè)和水環(huán)境中農(nóng)藥的殘留提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用中華搖蚊購(gòu)于哈爾濱市哈平路花鳥(niǎo)魚(yú)蟲(chóng)市場(chǎng)，在實(shí)驗(yàn)室蒸餾水環(huán)境下配制沉積物飼養(yǎng)2 d[14、]，挑選活性好、大小一致的四齡幼蟲(chóng)饑餓處理1 d后用于試驗(yàn)。試驗(yàn)用水為蒸餾水，pH為（7.0±0.5），水溫為（18.5±1.5）℃。

所用農(nóng)藥和試劑：30% 烯草酮（大連松遼化工有限公司）；4.5% 氯氰菊酯（商品名：高效氯氰菊酯，天津市匯源化學(xué)品有限公司）；57% 24D丁酯（吉林市升泰農(nóng)藥有限責(zé)任公司）；SOD試劑盒（南京建成生物工程研究所）。

1.2 試驗(yàn)方法

采用藥液靜水培養(yǎng)法進(jìn)行急性毒性測(cè)定。將烯草酮（0、0.305、0.914、1.828、2.742、3.655 mg/L）氯氰菊酯（0、0.039、0.077、0.154、0.232、0.309 mg/L）、24D丁酯（0、0.669、1.338、2.007、3.011、4.015 mg/L）用蒸餾水配成5個(gè)不同濃度梯度，每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置3個(gè)平行樣，并以蒸餾水設(shè)空白對(duì)照。將用于試驗(yàn)的中華搖蚊幼蟲(chóng)放入500 ml燒杯中，每個(gè)燒杯放20個(gè)，每12 h統(tǒng)計(jì)死亡數(shù)，并更換對(duì)應(yīng)的藥液，同時(shí)在體視顯微鏡下以探針觸動(dòng)搖蚊尾部及口器若不動(dòng)視為死亡。48 h后，在對(duì)照組中隨機(jī)選取6個(gè)活性較好的搖蚊幼蟲(chóng)置于-20 ℃冰箱保存，用作蛋白質(zhì)含量的測(cè)定。SOD活性測(cè)定按照試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。采用SPSS 17.0軟件計(jì)算LC50及95%置信區(qū)間。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種農(nóng)藥對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)存活率的影響

不同濃度烯草酮、氯氰菊酯、24D丁酯對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)存活率的影響見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，在烯草酮處理后，隨著濃度的增加，中華搖蚊幼蟲(chóng)存活率不斷下降（0.305 mg/L：F=6.250，DF=6，P=0.017；0.914 mg/L：F=8.244，DF=6，P=0.008；1.828 mg/L：F=32.183，DF=6，P<0.001；2.742 mg/L：F=15.704，DF=6，P=0.001；3.655 mg/L：F=38.711，DF=6，P<0.001）。當(dāng)質(zhì)量濃度為3.655 mg/L，處理48 h以上時(shí)，中華搖蚊幼蟲(chóng)的存活率顯著低于對(duì)照（t=2.551，DF=22，P=0.018）。

從圖2可以看出，氯氰菊酯處理后中華搖蚊幼蟲(chóng)存活率隨著處理濃度增加，存活率不斷下降（0.039 mg/L：F=6.267，DF=6，P=0.017；0.077 mg/L：F=21.048，DF=6，P<0.001；0.154 mg/L：F=21.138，DF=6，P<0.001；0.232 mg/L：F=74.316，DF=6，P<0.001；0.309 mg/L：F=49.625，DF=6，P<0.001）。當(dāng)質(zhì)量濃度為0.154 mg/L，處理48 h以上時(shí)，中華搖蚊幼蟲(chóng)的存活率顯著低于對(duì)照（t=2.606，DF=22，P=0.016）。

從圖3可以看出，在24D丁酯處理后，隨著濃度的增加，中華搖蚊幼蟲(chóng)存活率不斷下降（0.669 mg/L：F=8.471，DF=6，P=0.007；1.338 mg/L：F=27.119，DF=6，P<0.001；2.007 mg/L：F=22.453，DF=6，P<0.001；3.011 mg/L：F=121.33，DF=6，P<0.001；4.015 mg/L：F=44.685，DF=6，P<0.001）。當(dāng)質(zhì)量濃度為0.669 mg/L，處理48 h以上時(shí)，中華搖蚊幼蟲(chóng)的存活率顯著低于對(duì)照（t=2.140，DF=22，P=0.044）。

試驗(yàn)觀察中發(fā)現(xiàn)，烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯處理后中華搖蚊幼蟲(chóng)并非立即死亡，先變得行動(dòng)遲緩且“8”字運(yùn)動(dòng)不明顯，后期觸碰后才會(huì)運(yùn)動(dòng)，直至死亡。在3種農(nóng)藥中，烯草酮、氯氰菊酯處理中華搖蚊幼蟲(chóng)后蟲(chóng)體表面顏色加深至深紅色；而氯氰菊酯處理后一些蟲(chóng)體會(huì)劇烈運(yùn)動(dòng)，之后漸漸處于虛弱的狀態(tài)，再刺激后才會(huì)運(yùn)動(dòng)，體色由紅色變?yōu)榈t色

2.2 3種農(nóng)藥對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)的毒性比較

中華搖蚊幼蟲(chóng)暴露于烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯溶液24、36、48 h后，中華搖蚊幼蟲(chóng)的半致死濃度（LC50）見(jiàn)表1。烯草酮和氯氰菊酯的劑量-效應(yīng)曲線(xiàn)擬合度較好，而24D丁酯在48 h時(shí)劑量-效應(yīng)曲線(xiàn)擬合度較好，決定系數(shù)（R2）在0.80以上。各藥劑半致死濃度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。

烯草酮對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)24 h LC50（4.682 mg/L）為36 h-LC50（3.174 mg/L）的1.475倍，36 h-LC50是48 h-LC50（1.842 mg/L）的1.723倍；氯氰菊酯對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)24h-LC50（0.611 mg/L）為36 h-LC50（0.332 mg/L）的1.840倍，36 h-LC50是48 h-LC50（0.150 mg/L）的2.213倍；24D丁酯對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)24h-LC50（6.409 mg/L）為48 h-LC50（1.999 mg/L）的3.206倍。由此得出，隨著3種農(nóng)藥對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)處理時(shí)間的增加，中華搖蚊幼蟲(chóng)的毒性也增強(qiáng)。

3種農(nóng)藥對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)毒性差異明顯，氯氰菊酯對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)的毒性最強(qiáng)，48 h時(shí)，烯草酮的毒性比24D丁酯略高，烯草酮在其他對(duì)應(yīng)時(shí)間的毒性均高于24D丁酯，但這2種農(nóng)藥對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)的半致死率隨處理時(shí)間的增加有逐步接近的趨勢(shì)。

2.3 3種農(nóng)藥對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)體內(nèi)SOD含量的影響

由圖4可知，用烯草酮處理后的中華搖蚊幼蟲(chóng)組織SOD含量隨著質(zhì)量濃度的增加而降低；由圖5可知，氯氰菊酯處理后的中華搖蚊幼蟲(chóng)組織SOD含量隨著質(zhì)量濃度的增加基本保持不變；但圖6中24D丁酯的質(zhì)量濃度在0.669～3.011 mg/L時(shí)，組織SOD的含量逐漸降低，且下降較為平緩，而當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到4.015 mg/L時(shí)，組織SOD的含量明顯降低，達(dá)到最低含量為（22.10±1.520 4） μmol/（min·mg）。

3 討論

中華搖蚊幼蟲(chóng)對(duì)農(nóng)藥的生物積累作用與其生存環(huán)境的理化因子密切相關(guān)。該研究表明，不同濃度3種農(nóng)藥對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)的存活率均有影響，在不同農(nóng)藥之間也存在差異。12 h時(shí)，烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯對(duì)搖蚊幼蟲(chóng)的毒性不明顯；48 h時(shí)，3種農(nóng)藥對(duì)搖蚊幼蟲(chóng)的毒性最為明顯，其LC50分別為1.842、0.150和1.999 mg/L。而通過(guò)二氧化氯對(duì)搖蚊幼蟲(chóng)的毒性研究，結(jié)果證明農(nóng)藥對(duì)搖蚊幼蟲(chóng)的作用與溫度和接觸時(shí)間有關(guān)，與接觸時(shí)間有關(guān)的結(jié)果與該研究一致[15]。該試驗(yàn)只是對(duì)四齡搖蚊幼蟲(chóng)進(jìn)行研究，對(duì)其他齡期的幼蟲(chóng)還需要進(jìn)一步研究。

抗氧化防御系統(tǒng)中當(dāng)生物受到污染脅迫時(shí)，抗氧化防御系統(tǒng)的酶活性或含量會(huì)發(fā)生改變，其改變可間接反映環(huán)境中污染物的變化，進(jìn)而可作為環(huán)境污染脅迫的分子生態(tài)毒理學(xué)指標(biāo)，對(duì)環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)起到早期預(yù)警的作用[16]。該研究結(jié)果表明：氯氰菊酯對(duì)中華搖蚊幼蟲(chóng)組織SOD含量影響較小，組織SOD的含量基本保持不變；烯草酮對(duì)組織SOD含量影響較大，但隨濃度的增加SOD含量降低；24D丁酯對(duì)組織SOD含量影響較小，但呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。當(dāng)生物體受到輕度逆境脅迫時(shí)，SOD活性往往升高；而當(dāng)受到重度逆境脅迫時(shí)，SOD 活性通常降低，使生物體內(nèi)積累過(guò)量的活性氧，從而導(dǎo)致生物體的傷害[17]。該研究未顯示出SOD活性先升高后降低的趨勢(shì)，需進(jìn)一步設(shè)置濃度梯度進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)該試驗(yàn)以制劑作為受試藥劑，而制劑中含有大量助劑，助劑對(duì)于中華搖蚊幼蟲(chóng)組織SOD影響還需要進(jìn)一步研究。

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