3種農(nóng)藥對(duì)大型溞的急性毒性比較

楊淞霖，尹晶，王會(huì)利，郭寶元,*

1. 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 中國(guó)科學(xué)院環(huán)境生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京1000852. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

3種農(nóng)藥對(duì)大型溞的急性毒性比較

楊淞霖1,2，尹晶1,2，王會(huì)利1,2，郭寶元1,2,*

1. 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心 中國(guó)科學(xué)院環(huán)境生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京1000852. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

采用“半靜態(tài)法”測(cè)定了3種農(nóng)藥及其混劑對(duì)大型溞的24 h、48 h急性毒性，根據(jù)我國(guó)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則》中的毒性等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，它們對(duì)大型溞的毒性等級(jí)如下：精甲霜靈懸浮種衣劑對(duì)大型溞的24 h、48 h-EC50均大于10 a.i.mg·L-1，屬“低毒”級(jí)，咯菌腈懸浮種衣劑對(duì)大型溞的24 h、48 h-EC50分別是0.339 mg·L-1、0.246 mg·L-1,根據(jù)0.1 a.i.mg·L-1

農(nóng)藥；大型溞；急性毒性；半靜態(tài)法

自20世紀(jì)40年代以來，農(nóng)藥工業(yè)蓬勃發(fā)展，一方面提高了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，另一方面化學(xué)農(nóng)藥的不規(guī)范使用在全球范圍內(nèi)也帶來了一系列殘留和污染問題[1]。殘留的農(nóng)藥一部分通過雨水徑流進(jìn)入水體中，對(duì)水環(huán)境造成了不同程度的影響。農(nóng)藥對(duì)水環(huán)境的污染也逐漸引起全球民眾的關(guān)注。

目前國(guó)際上公認(rèn)的水體監(jiān)測(cè)對(duì)象有魚類、蚤類和藻類。其中大型蚤以藻類為食，又被魚類所食，是水生生態(tài)食物鏈中物質(zhì)循環(huán)和能量交換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅如此，它對(duì)有毒物比魚更敏感，它還有生活周期短、繁殖快、經(jīng)濟(jì)、方便易得、占用空間小和易于實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此選用大型溞來監(jiān)控水體環(huán)境質(zhì)量有重要的意義[1]。目前很多研究農(nóng)藥對(duì)水生生物影響的報(bào)道都以大型溞為實(shí)驗(yàn)生物，比如在研究農(nóng)藥對(duì)映體選擇性時(shí)，對(duì)溴磷的(+)體比(-)體對(duì)大型溞的急性毒性更強(qiáng)，與其消旋體的毒性相當(dāng)。而毒壤磷、地蟲磷和丙溴磷正好相反，這3種農(nóng)藥對(duì)大型溞的急性毒性則是(-)體要強(qiáng)于(+)體，并且與其外消旋體的毒性相當(dāng)[2]。而對(duì)于水胺硫磷和甲胺磷，各對(duì)映體和消旋體對(duì)大型溞的急性毒性強(qiáng)弱順序?yàn)?-)體<消旋體<(+)體[3]。噻唑磷和氯胺磷均有4個(gè)對(duì)映體，按照各對(duì)映體的出峰順序，發(fā)現(xiàn)噻唑磷對(duì)大型溞的急性毒性大小關(guān)系為峰1>峰2>峰4>峰3(峰3與消旋體的毒性相當(dāng))[4]，而氯胺磷對(duì)大型溞的急性毒性大小關(guān)系為峰3>峰2>峰1>峰4>消旋體[5]。

精甲霜靈((R)-N-(2,6-二甲苯基)-N-(甲氧基乙?；?-D-丙胺酸甲酯，metalaxyl-M)，屬于苯基酰胺類殺菌劑，對(duì)卵菌菌絲生長(zhǎng)、休止孢萌發(fā)的抑制作用均很強(qiáng)，且具有良好的內(nèi)吸傳導(dǎo)性能，對(duì)晚疫病的預(yù)防、治療和鏟除效果明顯[6]，可用于種子、土壤處理及莖葉處理，常用于防治瓜果、蔬菜的霜霉病、疫病及馬鈴薯晚疫病等[7]。

咯菌腈(4-(2,2-二氟-1,3-苯并二氧-4-基)吡咯-3-腈，fludioxonil)屬于吡咯類殺菌劑，殺菌作用機(jī)理獨(dú)特，對(duì)灰霉病菌具有很高的抑制作用[8]，主要用來防治番茄、黃瓜、韭菜、草莓和萵苣等多種蔬菜的灰霉病[9]。

嘧菌酯((E)-[2-[6-(2-氰基苯氧基)嘧啶-4-基氧]苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯，azoxystrobin)是甲氧基丙烯酸酯類殺菌農(nóng)藥，高效、廣譜，對(duì)幾乎所有的真菌界(子囊菌亞門、擔(dān)子菌亞門、鞭毛菌亞門和半知菌亞門)病害如白粉病[10]、銹病、穎枯病、網(wǎng)斑病、霜霉病、稻瘟病等均有良好的活性。可用于莖葉噴霧、種子處理、土壤處理，常用于谷物、水稻、花生、葡萄、馬鈴薯、果樹、蔬菜、咖啡、草坪等。

而嘧菌酯、咯菌腈和精甲霜靈復(fù)配使用常用于種子處理，可防治大部分種子帶菌及土壤傳染的真菌病害[11-12]。以上3種農(nóng)藥均在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，農(nóng)藥使用后極易隨地表徑流進(jìn)入水體中，因而評(píng)估它們對(duì)水生生物的影響有重要意義。但這3種農(nóng)藥對(duì)大型溞的潛在危害目前還鮮有報(bào)道，為了給水生生物安全評(píng)價(jià)提供新的毒理學(xué)數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)室條件下考察了這3種農(nóng)藥對(duì)大型溞的急性毒性，這對(duì)于衡量它們對(duì)水體環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)有重要的參考意義。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 大型溞

大型溞(Daphnia magna Straus)由中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所提供，實(shí)驗(yàn)室自行保種繁育，每天喂食1次綠藻。試驗(yàn)用溞為同一母體孤雌繁殖3代以上，出生時(shí)間為6～24 h健康的幼溞。

1.2 藥劑

35%精甲霜靈懸浮種衣劑(由農(nóng)業(yè)部提供)；25 g·L-1咯菌腈懸浮種衣劑(由農(nóng)業(yè)部提供)；80%嘧菌酯水分散粒劑(由農(nóng)業(yè)部提供)；11%精甲霜靈·咯菌腈·嘧菌酯懸浮種衣劑(由農(nóng)業(yè)部提供)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 獲取試驗(yàn)用溞

試驗(yàn)前24 h，從母溞中挑選待產(chǎn)的懷卵母溞，置于繁殖缸中，注入新鮮的飼養(yǎng)用水，不投喂飼料。試驗(yàn)前6 h，將母溞全部移出，所產(chǎn)幼溞留在繁殖缸中。挑選健康、活潑、個(gè)體差異不大的幼溞用于試驗(yàn)。

試驗(yàn)用水采用曝氣水，曝氣72 h以上。水質(zhì)硬度在140～250 mg·L-1之間(以CaCO3計(jì))，pH在6.0～9.0之間，溶解氧保持在4.0 mg·L-1以上。溫度為(20±2)oC，光暗時(shí)間比為16 h∶8 h。

1.3.2 毒性測(cè)定

試驗(yàn)依據(jù)我國(guó)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》[13]第13部分“溞類急性毒性試驗(yàn)”，水質(zhì)-物質(zhì)對(duì)蚤類(大型蚤)急性毒性測(cè)定方法[14]，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的溞類急性活動(dòng)抑制試驗(yàn)[15]以及OECD[16]、ISO[17]相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行，并且遵循農(nóng)藥環(huán)境評(píng)價(jià)良好實(shí)驗(yàn)室規(guī)范[18]來操作。

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定的濃度范圍按一定間距設(shè)置5～7個(gè)劑量組，以曝氣水為空白對(duì)照。對(duì)照組和各處理組均設(shè)4個(gè)重復(fù)。分別量取50.0 mL曝氣水或藥液到100 mL燒杯內(nèi)，每個(gè)燒杯中加入5只幼溞。試驗(yàn)期間不喂食。同樣24 h時(shí)換一次藥液，并分別于試驗(yàn)開始后的24 h、48 h觀察大型溞中毒癥狀和活動(dòng)受抑制情況。輕晃燒杯，幼溞在15 s內(nèi)不能游動(dòng)視為活動(dòng)受抑制。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

以藥劑濃度的對(duì)數(shù)值為自變量(x)，以相應(yīng)濃度下大型溞受抑制率的幾率值為因變量(Y)，采用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件及Probit程序進(jìn)行回歸分析，建立“劑量-效應(yīng)”線性方程，計(jì)算出EC50值及其95%置信限。

1.3.4 毒性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)我國(guó)環(huán)境保護(hù)總局《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》中農(nóng)藥對(duì)溞類的急性毒性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(見表1)，來劃分4種農(nóng)藥對(duì)大型溞的毒性等級(jí)。

2 結(jié)果(Results)

4種農(nóng)藥對(duì)大型溞的24 h、48 h毒性測(cè)定結(jié)果如表2所示，35%精甲霜靈懸浮種衣劑的5個(gè)試驗(yàn)濃度處理組在24 h、48 h內(nèi)大型溞活動(dòng)并未受到抑制，說明35%精甲霜靈懸浮種衣劑在24 h、48 h內(nèi)對(duì)大型溞的EC50均大于10 a.i.mg·L-1，根據(jù)農(nóng)藥對(duì)溞類的毒性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)判斷35%精甲霜靈懸浮種衣劑是“低毒”級(jí)。25 g·L-1咯菌腈懸浮種衣劑在24 h、48 h內(nèi)對(duì)大型溞的EC50分別是0.339 a.i.mg·L-1和0.246 a.i.mg·L-1，由此可以看出對(duì)大型溞25 g·L-1咯菌腈懸浮種衣劑比35%精甲霜靈懸浮種衣劑毒性大，屬于“高毒”級(jí)。80%嘧菌酯水分散粒劑在24 h、48 h內(nèi)對(duì)大型溞的EC50分別是0.389 a.i.mg·L-1和0.286 a.i.mg·L-1；與25 g·L-1咯菌腈懸浮種衣劑毒性接近，屬于“高毒”級(jí)。11%精甲霜靈·咯菌腈·嘧菌酯懸浮種衣劑在24 h、48 h內(nèi)對(duì)大型溞的EC50分別是0.292 a.i.mg·L-1和0.228 a.i.mg·L-1?？梢钥闯?，11%精甲霜靈·咯菌腈·嘧菌酯懸浮種衣劑對(duì)大型溞的EC50比以上三者均小，毒性略大，但仍屬于“高毒”級(jí)。

表1 農(nóng)藥對(duì)溞類的毒性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Toxicity grading standards of pesticide to Daphnia magna Straus

表2 “半靜態(tài)法”測(cè)得的4種農(nóng)藥對(duì)大型溞的24 h、48 h-EC50Table 2 The 24 h and 48 h-EC50 values of the studied pesticide to Daphnia magna Straus by semi-static method

3 討論(Discussion)

35%精甲霜靈懸浮種衣劑對(duì)大型溞的24 h、48 h-EC50均大于10 a.i.mg·L-1，屬“低毒”級(jí)，25 g·L-1咯菌腈懸浮種衣劑對(duì)大型溞的24 h、48 h-EC50分別是0.339 mg·L-1、0.246 mg·L-1，根據(jù)0.1 a.i.mg·L-1

每種農(nóng)藥的毒性作用機(jī)制不同導(dǎo)致它對(duì)不同生物毒性不同。因而在開發(fā)新的農(nóng)藥時(shí)，除了考慮對(duì)靶標(biāo)生物的殺滅效果，還要考慮農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)生物可能的毒害作用，尤其是一些有益生物，以免給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，同時(shí)防止農(nóng)藥通過食物鏈傳遞最終影響人類的健康。而且應(yīng)盡可能使用混劑，既可以減少各單劑的劑量，減少對(duì)環(huán)境的影響，還可達(dá)到正常防治病蟲害的效果，同時(shí)，人們還發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥混劑可以降低生物抗藥性[19]。

另外，由于農(nóng)藥中有一部分是手性農(nóng)藥，它們的對(duì)映體毒性可能存在差異甚至差異很大，因而在研究農(nóng)藥急性毒性時(shí)需要區(qū)別對(duì)待，還有些農(nóng)藥本來不是手性的，但其降解產(chǎn)物具有手性且降解產(chǎn)物才是毒性的真正來源，順式聯(lián)苯菊酯、氯菊酯對(duì)大型溞和網(wǎng)紋水溞的急性毒性試驗(yàn)表明，對(duì)映體和消旋體的急性毒性大小關(guān)系是(+)體>消旋體>(-)體[2, 20-22]。但是氯菊酯對(duì)小鼠的急性毒性實(shí)驗(yàn)表明(+)-順式比(+)-反式的毒性更強(qiáng)，并且在氯菊酯的4個(gè)異構(gòu)體(1R、1S、2R和2S)中，只有1R和2S異構(gòu)體對(duì)中樞神經(jīng)產(chǎn)生了明顯的急性毒性[23-24]。由此可見，同一農(nóng)藥的對(duì)映體對(duì)不同生物可能表現(xiàn)出不同的對(duì)映體選擇性。

致謝：該項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金No.21477152和No.21277163的支持。

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◆

The Toxicity of Three Pesticides of Mefenoxam, Fludioxonil, Azoxystrobin and Their Compounds toDaphniamagnaStraus

Yang Songlin1,2, Yin Jing1,2, Wang Huili1,2, Guo Baoyuan1,2,*

1. CAS Key Laboratory of Environmental Biotechnology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

12 April 2016 accepted 4 June 2016

Semi-static method was applied to determine the 24 h, 48 h-EC50values of three pesticides and their compounds to Daphnia magna Straus. And according to experimental criteria for environmental safety evaluation of chemical pesticides in China, the 24 h and 48 h-EC50values of mefenoxam seed coating agent are both above 10 a.i.mg·L-1so it is of low toxicity. Fludioxonil seed coating agent is highly toxic because its 24 h and 48 h-EC50values are 0.339 mg·L-1and 0.246 mg·L-1according to the standard of 0.1 a.i.mg·L-1

pesticide; Daphnia magna Straus; acute toxicity; semi-static method

國(guó)家自然科學(xué)基金(21477152，21277163)

楊淞霖(1991)，男，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境毒理學(xué)，E-mail: 13121219716@163.com

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: guoby@rcees.ac.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20160412001

2016-04-12 錄用日期：2016-06-04

1673-5897(2017)2-238-05

X171.5

A

郭寶元(1976-)，副研究員，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)藥環(huán)境毒理學(xué)。

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