溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的急性毒性及安全性評(píng)價(jià)

韓現(xiàn)芹 付志茹 陳永平 李彤 張連英 高麗娜 陳建 姜巨峰

摘要 [目的]采用靜水法生物測(cè)試研究溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的急性毒性及安全濃度，評(píng)價(jià)水環(huán)境中溴氰菊酯對(duì)水生生物的影響。[方法]選取平均體重（15.6±2.2）g、平均體長(zhǎng)（13.00±0.62）cm的南美白對(duì)蝦，在pH（8.5±0.2）、水溫（19.2±1.0）℃、溶解氧濃度大于5.0 mg/L的養(yǎng)殖水體中進(jìn)行溴氰菊酯的急性毒性測(cè)定。[結(jié)果]溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的24、48、72和96 h LC50分別為0.61、0.38、0.22和0.15 μg/L，安全濃度為0.04 μg/L。[結(jié)論]該研究結(jié)果為漁業(yè)部門制訂水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供了理論參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞 南美白對(duì)蝦;溴氰菊酯;急性毒性

中圖分類號(hào) S948? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2021）24-0122-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.028

Acute Toxicity and Safety Assessment of Deltamethrin to Penaeus vannamei

HAN Xian-qin， FU Zhi-ru， CHEN Yong-ping et al

（Tianjin Agriculture Eco-Environmental Monitoring and Agro-product Quality Testing Center，Tianjin 300221）

Abstract [Objective] The acute toxicity and safe concentration of deltamethrin to P.vannamei were studied by using hydrostatic biological test. The effects of deltamethrin on aquatic organisms in the water environment were evaluated. [Method]P.vannamei with the average body weight of（15.6±2.2）g， the average body length of（13.00±0.62）cm， were selected to determine the acute toxicity of deltamethrin in the aquaculture waters with pH （8.5±0.2）， water temperature （19.2±1.0） ℃， and dissolved oxygen concentration of more than 5.0 mg/L. [Result]24，48，72 and 96 h medial lethal concentrations（LC50）of deltamethrin to P.vannamei were 0.61， 0.38， 0.22 and 0.15 μg/L respectively， and the safe concentration was 0.04 μg/L. [Conclusion] The research results provided theoretical reference data for formulating water quality standards by fishery sectors.

Key words Penaeus vannamei;Deltamethrin;Acute toxicity

基金項(xiàng)目 天津市水產(chǎn)局科研推廣項(xiàng)目（J2017-09）;天津市科委農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（17YFNZNC00110）。

作者簡(jiǎn)介 韓現(xiàn)芹（1981—），女，河北保定人，工程師，碩士，從事水產(chǎn)品質(zhì)量與安全研究。

通信作者，高級(jí)工程師，碩士，從事水產(chǎn)健康養(yǎng)殖研究。

收稿日期 2021-03-11;修回日期 2021-05-10

南美白對(duì)蝦（Penaeus vannamei Boone）又名凡納濱對(duì)蝦，俗稱白對(duì)蝦，為廣溫廣鹽性熱帶海水蝦類。因其養(yǎng)殖簡(jiǎn)單、產(chǎn)量高、生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、肉質(zhì)鮮美等優(yōu)點(diǎn)，南美白對(duì)蝦是高產(chǎn)養(yǎng)殖的優(yōu)良品種，是當(dāng)今世界養(yǎng)殖規(guī)模最大的蝦類。

溴氰菊酯（deltamethrin，DM）又名敵殺死、撲蟲凈，是繼有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥以來的第三代農(nóng)藥，是一種Ⅱ型仿生合成殺蟲劑，高效、低毒、光穩(wěn)定性好，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物等靶生物防蟲除害和水產(chǎn)養(yǎng)殖生物寄生蟲防治方面，但對(duì)非靶生物（如水生生物）有著極大的危害，若使用不當(dāng)就會(huì)造成水生動(dòng)物急性中毒死亡。目前，養(yǎng)殖戶為避免拉網(wǎng)破壞生態(tài)平衡、養(yǎng)殖池水質(zhì)惡化等，一般使用菊酯類藥物刺激南美白對(duì)蝦鉆入地籠，正是利用甲殼動(dòng)物對(duì)其毒性的敏感作用，分批捕撈南美白對(duì)蝦。為此，筆者開展了溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的急性毒性試驗(yàn)，確定其在養(yǎng)殖生產(chǎn)中的安全用量，并評(píng)價(jià)其對(duì)南美白對(duì)蝦的生態(tài)毒性和安全性，旨在為合理使用擬除蟲菊酯類農(nóng)藥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

南美白對(duì)蝦購自天津長(zhǎng)久發(fā)達(dá)養(yǎng)殖場(chǎng)，要求健康無病、規(guī)格整齊、附肢鍵全且無外傷、活力強(qiáng)，平均體長(zhǎng)為（12.96±0.62）cm，平均體重為（15.61±2.17）g，試驗(yàn)蝦在試驗(yàn)室整理箱暫養(yǎng)，并在箱面遮蓋1塊紗網(wǎng)，避免對(duì)蝦驚擾、跳出。暫養(yǎng)7 d后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)前1 d停止喂食。

1.2 試劑與藥品

溴氰菊酯標(biāo)準(zhǔn)品（純度>98%）、溴氰菊酯（總有效成分含量為25 g/L，為乳油劑型），由南京紅太陽股份有限公司生產(chǎn)。計(jì)算溴氰菊酯濃度時(shí)，先換算成實(shí)際有效含量，再乘以密度，根據(jù)有效成分用純凈水配制成儲(chǔ)備液，使用當(dāng)天再稀釋成使用液。

1.3 試驗(yàn)條件

南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖試驗(yàn)在35 cm×45 cm×60 cm的整理箱中進(jìn)行，分別加入10 L過濾海水。試驗(yàn)期間持續(xù)充氣，不投喂餌料。使用多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀（YSI）每天測(cè)定水溫、鹽度、pH、溶解氧（DO）濃度等理化因子，水溫為17.3～19.3 ℃，鹽度為16.8～17.3，pH為7.50～8.04，溶解氧濃度為5.10～6.12 mg/L。采用半靜水式換水補(bǔ)藥方法，每24 h更換1次試液，重新投藥。

1.4 試驗(yàn)方法

先通過預(yù)試驗(yàn)確定藥液濃度的大致范圍，參考其他蝦類相關(guān)文獻(xiàn)，估算出溴氰菊酯的5個(gè)濃度梯度，在每個(gè)濃度的整理箱內(nèi)先放入10尾南美白對(duì)蝦，觀察24 h后，計(jì)算其對(duì)溴氰菊酯的最大耐受濃度和100%致死濃度[1]。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，按等比級(jí)數(shù)設(shè)置5個(gè)濃度組（0.10、0.18、0.32、0.56、1.00 μg/L）和1個(gè)對(duì)照組（CK），每組各設(shè)3個(gè)平行組，每組放入南美白對(duì)蝦10尾。試驗(yàn)期間，觀察南美白對(duì)蝦的行為、中毒癥狀及死亡情況。中毒后，經(jīng)反復(fù)刺激后如無反應(yīng)，則判定為死亡，可從水中撈出。記錄各組南美白對(duì)蝦24、48、72、96 h的死亡數(shù)。

1.5 半致死濃度與安全濃度的計(jì)算 計(jì)算南美白對(duì)蝦的死亡率，再轉(zhuǎn)換成概率單位。半致死濃度（LC50）采用Bliss法計(jì)算，安全濃度（SC）用特倫堡（Turubell）公式計(jì)算：

SC=48 h LC50×0.3/（24 h LC50/48 h LC50）2

2 結(jié)果與分析

2.1 溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的毒性

從表1可以看出，在0.10 μg/L 溴氰菊酯試驗(yàn)組中，最初24 h內(nèi)南美白對(duì)蝦無死亡，48、72、96 h死亡率分別為5%、15%和25%，死亡率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，其他4個(gè)試驗(yàn)組均表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。當(dāng)溴氰菊酯濃度為0.10～1.00 μg/L時(shí)，南美白對(duì)蝦的死亡率均隨著溴氰菊酯濃度的增加，南美白對(duì)蝦死亡率呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，呈明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。

在低濃度（0.10 μg/L）溴氰菊酯試驗(yàn)組中，試驗(yàn)開始前4 h，南美白對(duì)蝦在水底游動(dòng)、活動(dòng)正常;4 h后，供試南美白對(duì)蝦表現(xiàn)躁動(dòng)，但未造成死亡;16 h后，南美白對(duì)蝦活動(dòng)恢復(fù)正常;24 h后，部分個(gè)體活力減弱，對(duì)外界刺激反應(yīng)緩慢，弧形側(cè)臥，步足抽搐、微微顫抖，開始有少量死亡。

在高濃度（1.00 μg/L）溴氰菊酯試驗(yàn)組中，南美白對(duì)蝦表現(xiàn)出煩躁不安，間歇性地快速游動(dòng)，偶爾撞墻跳躍，隨后活力逐漸減弱，體色發(fā)紅，全身肌肉僵硬，附肢抽搐張開，短時(shí)間（24 h）內(nèi)死亡率達(dá)到80%。

2.2 溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的半致死濃度和安全濃度

溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的半致死濃度及安全濃度見表2。毒性物質(zhì)對(duì)水生生物的毒性按急性中毒試驗(yàn)的96 h LC50分為4級(jí)：96 h LC50小于0.1 mg/L，為劇毒;96 h LC50為0.1～1.0 mg/L，為高毒;96 h LC50為>1.0～10.0 mg/L，為中毒;96 h LC50大于10.0 mg/L，為低毒[1]。

從表2可以看出，溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦24、48、72、96 h的半致死濃度（LC50）分別為0.61、0.38、0.22和0.15 μg/L。經(jīng)計(jì)算，溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的安全濃度（SC）為0.04 μg/L。

3 討論

3.1 溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的中毒癥狀及其毒性機(jī)理

南美白對(duì)蝦暴露于高濃度溴氰菊酯水體中，表現(xiàn)出焦躁急游，直至精力耗盡，僵硬張開等。這與日本囊對(duì)蝦（Marsupenaeus japonicus）、日本對(duì)蝦（Penaeus japonicus）、克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）等蝦類暴露在一定濃度的菊酯類農(nóng)藥水體中表現(xiàn)出游動(dòng)急促，偶有撞壁現(xiàn)象，側(cè)倒且步足抽搐甚至死亡等癥狀相一致。這與甲殼類遠(yuǎn)海梭子蟹（Portunus pelagicus）[2]、中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）等暴露在高濃度溴氰菊酯水體中表現(xiàn)出行為異常急躁不安、間歇性上游、呼吸困難，附肢間歇性抽搐等神經(jīng)性中毒癥狀也極為相似。擬除蟲菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的作用是通過表皮和鰓干擾南美白對(duì)蝦的中樞神經(jīng)系統(tǒng)[3]，即對(duì)神經(jīng)元產(chǎn)生大范圍的重復(fù)放電現(xiàn)象，令其表現(xiàn)出高度興奮、抽搐和共濟(jì)失調(diào)，最終導(dǎo)致其麻痹和死亡。

由于擬除蟲菊酯類農(nóng)藥屬于神經(jīng)毒劑，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為其作用機(jī)制主要是通過干擾受試生物體內(nèi)電壓門控壓通道（voltage-gated sodium channels，VGSCs）來延長(zhǎng)神經(jīng)膜動(dòng)作電位的去極化時(shí)間，周圍神經(jīng)重復(fù)電位引起肌肉持續(xù)收縮，腦突觸體膜上ATPase被抑制，產(chǎn)生大量的乙酰膽堿酯酶（AhE），導(dǎo)致受試生物神經(jīng)傳導(dǎo)和代謝功能紊亂，自由基爆發(fā)甚至蛋白質(zhì)失活等一系列的機(jī)體損傷，因此南美白對(duì)蝦表現(xiàn)出狂游、撞壁、抽搐等癥狀。

溴氰菊酯對(duì)受試生物的毒性除了表現(xiàn)出神經(jīng)病理癥狀外，還可能造成蝦肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)損傷，即激活細(xì)胞的厭氧呼吸，在組織中大量乳酸的產(chǎn)生和蓄積，造成細(xì)胞酸化，從而導(dǎo)致蝦的死亡。吳楠等[4]

研究表明，溴氰菊酯對(duì)克氏原螯蝦肌肉超微結(jié)構(gòu)的損傷主要表現(xiàn)為肌細(xì)胞明顯損傷，肌原纖維斷裂，大量肌漿網(wǎng)溶解，線粒體結(jié)構(gòu)和雙層膜結(jié)構(gòu)被破壞，內(nèi)嵴溶解，因此推斷肌肉的損傷導(dǎo)致蝦體處于弓背、抽搐的應(yīng)激狀態(tài)，繼而僵硬死亡。魏華等[5]研究表明溴氰菊酯對(duì)克氏原螯蝦肌肉中超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）活力的影響都呈現(xiàn)抑制-誘導(dǎo)-抑制的變化規(guī)律，丙二醛（MDA）含量則一直高于對(duì)照組，使機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)。

3.2 溴氰菊酯對(duì)其他水生生物的毒性效應(yīng)

溴氰菊酯對(duì)不同營養(yǎng)級(jí)水生生物的半致死濃度（LC50）見表3。從表3可以看出，隨著暴露于溴氰菊酯的時(shí)間增加，水生生物L(fēng)C50呈現(xiàn)出明顯的時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系。蝦、蟹等節(jié)肢動(dòng)物對(duì)溴氰菊酯最為敏感，其次為魚類，而軟體動(dòng)物最不敏感;溴氰菊酯對(duì)魚類的96 h LC50比蝦類要高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。溴氰菊酯對(duì)克氏原螯蝦[5]的24 h LC50為0.16 μg/L，溴氰菊酯對(duì)日本對(duì)蝦[6]的24 h LC50為0.90 μg/L。該研究表明溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的24 h LC50為0.61 μg/L，溴氰菊酯對(duì)同類不同種蝦的毒性也存在種間差異，但不至于相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。一些小型生物對(duì)溴氰菊酯的毒性極為敏感，比如胡偉華等[7]研究發(fā)現(xiàn)溴氰菊酯對(duì)枝角類、橈足類、輪蟲、原生動(dòng)物的半數(shù)效應(yīng)濃度（EC50）分別為0.18、0.30、2.00和0.66 μg/L。

溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的96 h LC50小于1.0 mg/L，結(jié)合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知，溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的毒性屬于劇毒級(jí)別。從表3可以看出，相關(guān)研究表明溴氰菊酯對(duì)凡納濱對(duì)蝦24、48、72 h的半致死濃度分別為0.17、0.10、0.06 μg/L[8]，對(duì)文蛤和菲律賓蛤仔的24 h LC50分別為1 520.00和67.00 μg/L;與魚類相比，溴氰菊酯對(duì)雙殼類動(dòng)物的毒性屬于中毒。雖然魚類對(duì)溴氰菊酯的耐受性較高，但吳楠等[4]研究發(fā)現(xiàn)低劑量溴氰菊酯的長(zhǎng)期存在除了對(duì)其自身產(chǎn)生生理生化影響外，還會(huì)通過食物鏈傳遞給高一級(jí)的生物。

同種不同規(guī)格試驗(yàn)動(dòng)物暴露溴氰菊酯的LC50也有所差別，中華絨螯蟹[9]

對(duì)溴氰菊酯的耐受力隨著體重的增大而增高。除了不同品種、不同規(guī)格外，毒性差異還與試驗(yàn)水溫、pH、DO等理化因子有關(guān)。

4 結(jié)論

經(jīng)計(jì)算，溴氰菊酯對(duì)南美白對(duì)蝦的安全濃度為0.04 μg/L，南美白對(duì)蝦對(duì)溴氰菊酯極為敏感，在采用低劑量溴氰菊酯輔助捕蝦時(shí)需格外謹(jǐn)慎;另外，經(jīng)常食用含有擬除蟲菊酯殘留的食物會(huì)影響人類發(fā)育，增加神經(jīng)系統(tǒng)疾病的風(fēng)險(xiǎn)。擬除蟲菊酯類殺蟲劑在南美白對(duì)蝦的藥物殘留有待進(jìn)一步研究。

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