茚蟲威對(duì)意大利蜜蜂毒性研究

張寶蘭，何海堅(jiān)，陳翠群，張宏濤*

(1.佛山市環(huán)境健康與安全評(píng)價(jià)研究中心，佛山 528000；2.廣東中科英?？萍加邢薰荆鹕?528000)

茚蟲威對(duì)意大利蜜蜂毒性研究

張寶蘭1,2，何海堅(jiān)1,2，陳翠群1,2，張宏濤1,2*

(1.佛山市環(huán)境健康與安全評(píng)價(jià)研究中心，佛山 528000；2.廣東中科英?？萍加邢薰荆鹕?528000)

通過(guò)單次飼喂高濃度茚蟲威藥液以及連續(xù)飼喂亞致死濃度茚蟲威藥液進(jìn)行染毒，記錄和分析急性慢性經(jīng)口毒性試驗(yàn)中，意大利蜜蜂的中毒癥狀和死亡情況；測(cè)定慢性毒性試驗(yàn)中意大利蜜蜂每天藥液消耗量，并計(jì)算危害商值進(jìn)行初步風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，98%茚蟲威原藥對(duì)意大利蜜蜂的半致死劑量48 h-LD50為0.399 μg a.i./bee，每日半數(shù)致死劑量240 h-LDD50為0.0233 μg a.i./bee/day，其中慢性毒性試驗(yàn)中1.66 mg a.i./L處理組的意大利蜜蜂死亡率在144 h之后呈現(xiàn)顯著性的增加，240 h達(dá)到70%，且該處理組意大利蜜蜂的攝食量為17.6 μL，少于對(duì)照組和其他處理組。此外，茚蟲威根據(jù)目前推薦使用劑量計(jì)算出的危害商值基本大于50。茚蟲威對(duì)意大利蜜蜂急性毒性(48 h)是高毒，存在較高的風(fēng)險(xiǎn)；亞致死濃度在144 h后會(huì)對(duì)意大利蜜蜂造成較大的威脅。

意大利蜜蜂；茚蟲威；急性毒性試驗(yàn)；慢性毒性試驗(yàn)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

蜜蜂與植物協(xié)調(diào)進(jìn)化，互利共生，是生態(tài)系統(tǒng)中重要的一環(huán)，維持著生物圈中的物種多樣性、基因多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性(李志勇等，2014)。Nature在2006年公布蜜蜂基因組的測(cè)序和分析結(jié)果時(shí)，甚至指出“如果沒(méi)有蜜蜂及其傳粉行為，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)將會(huì)崩潰”(ERIKAC, 2006)。

近年來(lái)，農(nóng)藥的不合理使用，致使蜜蜂棲息地的生態(tài)環(huán)境和食物源受到了嚴(yán)重威脅，蜜蜂農(nóng)藥中毒及蜂群數(shù)量大幅度減少等現(xiàn)象已成為了全球普遍重視的生物安全問(wèn)題(卜元卿等，2009)。為控制高風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥對(duì)蜜蜂及生態(tài)環(huán)境造成的潛在危害，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD, 1998; OECD, 2005)、歐盟-地中海植物保護(hù)組織(EPPO, 2000)和歐洲食品安全局(EFSA, 2013)都相繼制定農(nóng)藥對(duì)蜜蜂的生物毒性測(cè)定及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的農(nóng)業(yè)部也將農(nóng)藥對(duì)蜜蜂毒性測(cè)定納入農(nóng)藥登記管理中(SAC, 2014)。

茚蟲威(indoxacarb)是美國(guó)杜邦公司開(kāi)發(fā)的新型二嗪類殺蟲劑，已在美國(guó)、澳大利亞、中國(guó)等國(guó)作為“降低風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品”(reduced-riskproduct)登記注冊(cè)，其主要用于棉花、果樹(shù)、蔬菜和林木等作物，能有效防治鱗翅目害蟲等，且對(duì)半翅目及蜱類也十分有效(Wingetal., 2000)。目前國(guó)內(nèi)外茚蟲威對(duì)蜜蜂的毒性影響研究?jī)H在室內(nèi)急性毒性(俞瑞鮮等，2009)和室外蜂群影響方面(Jozef and Axel, 2007; Kimberly and Brian, 2013)，鮮有室內(nèi)慢性毒性的測(cè)定與評(píng)價(jià)。本文研究了茚蟲威對(duì)蜜蜂48 h急性經(jīng)口毒性及240 h慢性經(jīng)口毒性，旨在了解蜜蜂在短期及長(zhǎng)期接觸茚蟲威后的毒性效應(yīng)，以評(píng)估農(nóng)藥對(duì)蜜蜂的風(fēng)險(xiǎn)和潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而為安全用藥提供依據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試農(nóng)藥

94%茚蟲威原藥，山西綠海農(nóng)藥科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)昆蟲及試驗(yàn)蜂籠

意大利蜜蜂Apismellifera，來(lái)自佛山市三水區(qū)西南街蜜蜂養(yǎng)殖場(chǎng)。急性毒性試驗(yàn)采用成年工蜂，試驗(yàn)前2 h禁食；慢性毒性試驗(yàn)采用同時(shí)期剛出脾3-4 d的幼年工蜂。

試驗(yàn)蜂籠，規(guī)格為10 cm×10 cm×10 cm，其中四面為不銹鋼網(wǎng)，一面為透明觀察面，一面為有機(jī)玻璃板，板上有飼喂孔(專利號(hào)為ZL 2016 2 0059170.1)。

1.3 急性毒性試驗(yàn)方法

供試物用50%蔗糖溶液配成以下濃度：7.04 mg a.i./L、12.00 mg a.i./L、20.40 mg a.i./L、34.60 mg a.i./L、58.80 mg a.i./L、100.00 mg a.i./L和170.00 mg a.i./L，按100 μL/籠的給藥量飼喂蜜蜂，待蜜蜂攝食完，換上不含供試物的50%蔗糖溶液，每籠10頭蜜蜂，3個(gè)重復(fù)。在溫度為25℃±2℃、相對(duì)濕度為50%-70%的微光環(huán)境下進(jìn)行，記錄24 h和48 h的中毒癥狀和死亡情況(SAC, 2014)。

1.4 慢性毒性試驗(yàn)方法

供試物用50%蔗糖溶液配成以下濃度：0.052 mg a.i./L、0.104 mg a.i./L、0.208 mg a.i./L、0.415 mg a.i./L、0.830 mg a.i./L和1.660 mg a.i./L，按800 μL/籠/天的給藥量飼喂蜜蜂，每籠20頭蜜蜂，3個(gè)重復(fù)。在溫度為30℃±2℃、相對(duì)濕度為50%-70%的微光環(huán)境下進(jìn)行，連續(xù)飼喂10 d，每天測(cè)定試驗(yàn)液的消耗量和觀察蜜蜂的中毒癥狀和死亡情況(EFSA, 2013)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算LD50、LDD50及其95%置信限和相應(yīng)的毒力回歸方程。采用方差分析對(duì)各試驗(yàn)組與對(duì)照組間進(jìn)行差異顯著性分析。

1.6 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

危害商值(Hazard Quotients, HQ)可用于農(nóng)藥對(duì)蜜蜂風(fēng)險(xiǎn)的初步評(píng)價(jià)，計(jì)算公式為HQ=AR/LD50。若HQ<50，認(rèn)為該農(nóng)藥對(duì)蜜蜂風(fēng)險(xiǎn)低，反之，則存在較高風(fēng)險(xiǎn)(EPPO，2000；趙怡楠等，2014)。

2 結(jié)果與分析

2.1 茚蟲威對(duì)蜜蜂急性、慢性試驗(yàn)的毒性分析

根據(jù)急性毒性試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)慢性毒性試驗(yàn)的最高劑量為48 h-LD50的1/6。

茚蟲威對(duì)蜜蜂的急性、慢性試驗(yàn)毒性癥狀均表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)、翅部震顫、足部痙攣和拒食。

48 h-LD50為0.399 μg a.i./bee，根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》蜜蜂急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)的毒性評(píng)價(jià)等級(jí)：0.001 μg a.i./bee

表1 茚蟲威對(duì)蜜蜂急性慢性毒性結(jié)果

急性毒性試驗(yàn)中各處理組蜜蜂死亡率在24 h至48 h有所增加，且慢性毒性試驗(yàn)中各處理組蜜蜂死亡率在144 h前均小于10%，而144 h后0.830 mg a.i./L和1.660 mg a.i./L處理組蜜蜂死亡率大幅度增加，說(shuō)明茚蟲威農(nóng)藥會(huì)在蜜蜂體內(nèi)蓄積從而產(chǎn)生累積效應(yīng)(圖1)。

圖1 茚蟲威對(duì)蜜蜂急性(a)、慢性(b)試驗(yàn)的毒性結(jié)果Fig.1 The acute (a)and chronic (b)toxicity results of indoxacarb on honeybee

蜜蜂慢性毒性試驗(yàn)中，各處理組死亡率隨著濃度的增加而上升，其中最高濃度1.660 mg a.i./L處理組死亡率達(dá)到70%，與對(duì)照組之間有顯著性差異(P<0.05)(圖2)。

2.2 亞致死濃度茚蟲威對(duì)蜜蜂攝食量影響

0.052 mg a.i./L-0.208 mg a.i./L濃度組的消耗量比對(duì)照組稍有增加，但0.415 mg a.i./L-1.660 mg a.i./L濃度組卻明顯減少，尤其1.660 mg a.i./L 濃度組的攝食量?jī)H為17.6 μL，而隨著濃度的增加，其對(duì)應(yīng)的蜜蜂存活率大大減少也進(jìn)一步說(shuō)明了茚蟲威對(duì)蜜蜂的毒性作用增強(qiáng)(圖3)。

2.3 茚蟲威對(duì)蜜蜂的初步風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過(guò)查閱目前世界范圍內(nèi)以及我國(guó)各區(qū)域施用茚蟲威的推薦使用劑量(劉長(zhǎng)令，2003)，計(jì)算對(duì)蜜蜂的危害商值，不同區(qū)域施用茚蟲威對(duì)蜜蜂的危害商值基本上都大于50(表2)，這說(shuō)明茚蟲威的施用對(duì)于蜜蜂的生存具有較大的潛在威脅。

圖2 慢性毒性試驗(yàn)中不同濃度茚蟲威處理組蜜蜂死亡情況Fig.2 The mortality of honeybees in different concentrations of indoxacarb in chronic toxicity test注：不同字母表示在0.05水平差異顯著。Note: The different letters mean significantly different at 5% level.

圖3 不同濃度茚蟲威對(duì)蜜蜂存活率及消耗量的影響Fig.3 The effects on honeybee’s food consumption and weight with different concentrations of indoxacard

3 結(jié)論與討論

本研究表明茚蟲威對(duì)蜜蜂急性經(jīng)口毒性為高毒，這結(jié)果與研究報(bào)道類似(俞瑞鮮等，2009)。且根據(jù)目前通用的推薦施用劑量，發(fā)現(xiàn)HQ基本上都大于50，說(shuō)明茚蟲威對(duì)蜜蜂存在較高的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，不利于蜜蜂的生存、活動(dòng)。因此，在施用該農(nóng)藥時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)蜜蜂棲息地，同時(shí)避免在蜜源植株花期時(shí)施用。

殺蟲劑在環(huán)境中的毒力會(huì)隨時(shí)間和狀態(tài)會(huì)逐漸減小，到一定水平時(shí)就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閬喼滤绖┝?張珠鳳，2001；Laurinoetal.，2011)。有研究表明，茚蟲威屬易降解農(nóng)藥，但其半衰期在作物中為6-7 d(彭筱和龔道新，2013)，這意味著茚蟲威施用后，隨著時(shí)間推移，會(huì)對(duì)蜜蜂造成一定的影響。慢性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，低于急性毒性試驗(yàn)濃度的茚蟲威處理組在前144 h死亡率較低，但在144 h后，各處理組蜜蜂死亡率大幅度增加，尤其1.660 mg a.i./L處理組(P<0.05)。這說(shuō)明低濃度茚蟲威在短期內(nèi)對(duì)蜜蜂產(chǎn)生亞致死效應(yīng)，而144 h到240 h，可能由于劑量累積速率大于體內(nèi)降解速率，劑量累積到一定水平后，產(chǎn)生了較高的毒性。而且從急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)24 h和48 h結(jié)果也可看出，茚蟲威對(duì)蜜蜂毒力的影響時(shí)間較為持久。

表2 茚蟲威推薦施用劑量以及對(duì)蜜蜂的危害商值

慢性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)低濃度茚蟲威處理后，蜜蜂表現(xiàn)出過(guò)多取食現(xiàn)象，而較高濃度處理組的蜜蜂則出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)、翅部震顫、足部痙攣和少食等癥狀，這可能是低濃度的茚蟲威會(huì)促使蜜蜂通過(guò)增加食物的消耗來(lái)恢復(fù)損傷，而高濃度則直接造成不可恢復(fù)的損傷，且這些損傷與茚蟲威的作用機(jī)理相吻合(王建軍和董剛紅，2009)。因此，蜜蜂長(zhǎng)期(144 h以上)接觸亞致死濃度的茚蟲威可能會(huì)造成蜜蜂生理、行為上的異常，重者會(huì)導(dǎo)致蜜蜂死亡，乃至蜂群數(shù)量的減少。

綜上所述，農(nóng)藥對(duì)蜜蜂的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，不僅要進(jìn)行蜜蜂急性毒性測(cè)試與評(píng)估，還需考慮較低濃度農(nóng)藥對(duì)蜜蜂的亞致死效應(yīng)評(píng)估以及毒性累積效應(yīng)評(píng)估。目前國(guó)內(nèi)外的蜜蜂急性毒性測(cè)試技術(shù)已制定成標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則，但蜜蜂慢性毒性測(cè)試技術(shù)還處于探究摸索階段。因此，現(xiàn)階段亟需將蜜蜂慢性毒性測(cè)試技術(shù)成熟化、標(biāo)準(zhǔn)化。

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Thetoxicityofindoxacarbonhoneybee(ApismelliferaL.)

ZHANG Bao-Lan1,2, HE Hai-Jian1,2, CHEN Cui-Qun1,2, ZHANG Hong-Tao1,2*

(1. Foshan Center for Environmental Health & Safety Assessment, Foshan 528000, Guangdong Province, China; 2. Guangdong Enhealth Science and Technology Ltd, Foshan 528000, Guangdong Province, China)

The purpose of this research was to study the toxicity effects of indoxacarb on honeybee (ApismelliferaL.). Toxicity symptoms and mortality of the honeybee (ApismelliferaL.)were analyzed by single dose feeding of a high concentration with the acute oral toxicity test, and continuous feeding of indoxacarb in the chronic toxicity test. The daily consumption of the honeybee was measured in the chronic toxicity test, and the hazard quotient was calculated for the Preliminary Risk Assessing. The 48 h-LD50of indoxacarb of honeybee was 0.399 μg a.i./bee and the 240 h-LDD50was 0.0233 μg a.i./bee/day. The honeybee mortality of 1.66 mg a.i./L treatment in the chronic toxicity test increased significantly after 144 h and reached to 70% at 240 h. The food consumed by honeybee of this treatment was 17.6 μL, which was less than the controls and the other treatments. In addition, the hazard quotient calculated by indoxacarb according to the recommended dose was more than 50 basically. The acute toxicity of indoxacarb on honeybee was high, which was harmful to honeybee, and the higher sublethal concentrations of indoxacarb were threaten to honeybee after 144 h.

Apismellifera; indoxacarb; the acute toxicity test; the chronic toxicity test; risk Assessment

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015A030401002)

張寶蘭，女，1983年生，廣東開(kāi)平人，碩士研究生，環(huán)境評(píng)價(jià)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境毒理，E-mail：zhbaolan@126.com

*通訊作者Author for correspondence, E-mail: zhanght218@163.com

Received: 2017-01-19; 接受日期Accepted: 2017-05-12

Q965.9;S481

：A

1674-0858(2017)04-0950-05

張寶蘭，何海堅(jiān)，陳翠群,等.茚蟲威對(duì)意大利蜜蜂毒性研究[J].環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2017,39(4):950-954.