6種稻田除草劑對(duì)斑馬魚和大型溞的急性毒性

吳若函　郭曉瑜　辛星　丁悅　嚴(yán)海娟　余向陽

摘要：為明確稻田除草劑對(duì)水生生物的安全性，通過靜態(tài)法測(cè)定6種除草劑10%唑酰草胺乳油、20%唑·滅草松微乳劑、20%唑·氰氟乳油、18%五氟·氰氟草可分散油懸浮劑、20%氰氟·雙草醚可分散油懸浮劑和15%嘧肟·氰氟草水乳劑對(duì)斑馬魚和大型溞的急性毒性，并進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，10%唑酰草胺乳油對(duì)斑馬魚、大型溞的急性毒性為高毒，20%唑·滅草松微乳劑、20%唑·氰氟乳油對(duì)斑馬魚、大型溞的急性毒性為中毒，18%五氟·氰氟草可分散油懸浮劑、20%氰氟·雙草醚可分散油懸浮劑和15%嘧肟·氰氟草水乳劑對(duì)斑馬魚、大型溞的急性毒性為低毒。由此可見，對(duì)于中高毒農(nóng)藥，應(yīng)嚴(yán)格控制其使用量，從而減少其對(duì)水生生物的毒害作用。

關(guān)鍵詞：除草劑;斑馬魚;大型溞;急性毒性;安全濃度

中圖分類號(hào)： TQ450.2+6文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2021）19-0223-03

芳氧苯氧丙酸酯類除草劑因其高效、安全等特點(diǎn)而在全球除草劑市場(chǎng)上占據(jù)了穩(wěn)定的地位[1]。由于芳氧苯氧丙酸酯類除草劑及其復(fù)配制劑廣泛應(yīng)用于稻田，因此不可避免地會(huì)進(jìn)入水生生態(tài)環(huán)境，從而對(duì)水生生物造成危害。目前，關(guān)于芳氧苯氧丙酸酯類除草劑復(fù)配制劑對(duì)水生生物毒性影響的研究還比較少。斑馬魚、大型溞目前是水生生態(tài)毒理研究中重點(diǎn)關(guān)注的生物，被廣泛應(yīng)用于水生生物的安全性評(píng)價(jià)[2]。本研究通過測(cè)定6種稻田除草劑對(duì)斑馬魚和大型溞的急性毒性，以期為其在稻田中的合理使用提供依據(jù)。

1材料與方法

本試驗(yàn)于2019年4—8月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院進(jìn)行。

1.1供試生物

1.1.1斑馬魚斑馬魚（Brachydonio rerio）購自上海費(fèi)曦生物科技有限公司，選擇體長(zhǎng)1.0～3.0 cm、健康無病的斑馬魚用于試驗(yàn)。試驗(yàn)前預(yù)養(yǎng)7～14 d，試驗(yàn)前24 h停止喂食。

1.1.2大型溞大型溞（Daphnia magna Straus）購自武漢科樂多生物科技有限公司，在實(shí)驗(yàn)室自行培養(yǎng)3代以上。試驗(yàn)用溞為來源于同一母系、出生 24 h 內(nèi)的非頭胎溞。

1.2供試藥劑

主要藥劑有10%唑酰草胺乳油（濟(jì)南綠霸農(nóng)藥有限公司）、20%唑·滅草松微乳劑（濟(jì)南綠霸農(nóng)藥有限公司）、20%唑·氰氟乳油（濟(jì)南綠霸農(nóng)藥有限公司）、18%五氟·氰氟草可分散油懸浮劑（江蘇華農(nóng)生物化學(xué)有限公司）、20%氰氟·雙草醚可分散油懸浮劑（江蘇華農(nóng)生物化學(xué)有限公司）、15%嘧肟·氰氟草水乳劑（江蘇華農(nóng)生物化學(xué)有限公司）。

1.3主要儀器設(shè)備

Agilent 1260液相色譜儀;日本島津AUW220D電子天平;PRX-1000B光照智能培養(yǎng)箱;氮吹儀;100～1 000 μL可調(diào)移液器;容量瓶;離心管;0.45 μm 水相濾膜。

1.4試驗(yàn)方法

1.4.1斑馬魚急性毒性試驗(yàn)本試驗(yàn)參照《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》的規(guī)定[3]進(jìn)行，采用靜態(tài)法試驗(yàn)，每個(gè)魚缸裝入3 L試驗(yàn)藥液，再放入10尾斑馬魚，每個(gè)濃度設(shè)置1個(gè)平行，并設(shè)置空白對(duì)照。試驗(yàn)用水的pH值為6.0～8.5，水質(zhì)硬度為 10～250 mg/L（以CaCO3計(jì)），水溫21～25 ℃，光—暗周期為16 h—8 h。試驗(yàn)開始后，分別在0、96 h從各濃度組取樣，檢測(cè)試驗(yàn)藥液的濃度。

1.4.2大型溞急性毒性試驗(yàn)本試驗(yàn)同樣參照《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》的規(guī)定[4]進(jìn)行，在100 mL燒杯中裝入50 mL試驗(yàn)藥液，再在每個(gè)燒杯中放入5個(gè)大型溞，每個(gè)濃度設(shè)置4個(gè)平行，并設(shè)置空白對(duì)照組。試驗(yàn)用水的pH值為6.0～9.0，水質(zhì)硬度為140～250 mg/L（以CaCO3計(jì)），溶解氧含量≥3.0 mg/L，水溫為18～22 ℃，光—暗周期為 16 h—8 h。試驗(yàn)開始后，分別在0、48 h從各濃度組取樣，檢測(cè)試驗(yàn)藥液的濃度。

1.5毒性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》[3-4]，毒性等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.6數(shù)據(jù)分析

所有毒性數(shù)據(jù)均用統(tǒng)計(jì)軟件DPS 7.05（浙江大學(xué)）進(jìn)行處理，計(jì)算各藥劑對(duì)斑馬魚、大型溞的半數(shù)致死濃度（LC₅₀）或半數(shù)抑制濃度（EC₅₀）、95%置信區(qū)間和毒性回歸方程。安全濃度（SC）采用特倫堡（Turubell）公式[5]計(jì)算：SC=LC₅₀（48 h）×0.3÷[LC₅₀（24 h）÷LC₅₀（48 h）]²。

2結(jié)果與分析

2.1參比試驗(yàn)

為了評(píng)估試材是否符合試驗(yàn)要求，試驗(yàn)前用重鉻酸鉀對(duì)斑馬魚、大型溞進(jìn)行參比試驗(yàn)。重鉻酸鉀對(duì)斑馬魚24 h的LC50為279 mg a.i./L，95%置信區(qū)間為256～315 mg a.i./L，重鉻酸鉀對(duì)斑馬魚的LC50（24 h）應(yīng)在200～400 mg a.i./L范圍內(nèi)[3]，本試驗(yàn)符合質(zhì)量控制要求。重鉻酸鉀對(duì)大型溞24 h的EC50為1.41 mg a.i./L，95%置信區(qū)間為1.25～1.60 mg a.i./L，重鉻酸鉀對(duì)大型溞的EC50（24 h）應(yīng)在0.6～2.1 mg a.i./L范圍內(nèi)[4]，本試驗(yàn)符合質(zhì)量控制要求。

2.2試驗(yàn)藥液濃度

試驗(yàn)藥液的濃度測(cè)定結(jié)果表明，所有實(shí)測(cè)濃度均在設(shè)計(jì)濃度的80%～120%范圍內(nèi)。因此，本試驗(yàn)采用設(shè)計(jì)濃度計(jì)算半數(shù)效應(yīng)濃度和95%置信區(qū)間。

2.36種稻田除草劑對(duì)斑馬魚的急性毒性

由表2可以看出，10%唑酰草胺乳油對(duì)斑馬魚在96 h時(shí)的LC₅₀為0.445 mg a.i./L，毒性為高毒;20%唑·滅草松微乳劑、20%唑·氰氟乳油對(duì)斑馬魚在96 h時(shí)的LC₅₀分別為7.15、1.53 mg a.i./L，毒性均為中毒;18%五氟·氰氟草可分散油懸浮劑、20%氰氟·雙草醚可分散油懸浮劑、15%嘧肟·氰氟草水乳劑對(duì)斑馬魚在96 h時(shí)的LC₅₀分別為15.73、15.91、16.30 mg a.i./L，毒性均為低毒;10%唑酰草胺乳油、20%唑·滅草松微乳劑、20%唑·氰氟乳油、18%五氟·氰氟草可分散油懸浮劑、20%氰氟·雙草醚可分散油懸浮劑、15%嘧肟·氰氟草水乳劑的安全濃度分別為0.10、2.15、0.45、3.87、4.46、4.42 mg a.i./L。

2.46種稻田除草劑對(duì)大型溞的急性毒性

由表3可以看出，10%唑酰草胺乳油對(duì)大型溞在48 h時(shí)的EC50為0.46 mg a.i./L，毒性為高毒;20%唑·滅草松微乳劑、20%唑·氰氟乳油對(duì)大型溞在48 h時(shí)的EC50分別為6.09、1.33 mg a.i./L，毒性為中毒;18%五氟·氰氟草可分散油懸浮劑、20%氰氟·雙草醚可分散油懸浮劑、15%嘧肟·氰氟草水乳劑對(duì)大型溞在48 h時(shí)的EC50分別為14.15、12.03、20.29 mg a.i./L，毒性為低毒;10%唑酰草胺乳油、20%唑·滅草松微乳劑、20%唑·氰氟乳油、18%五氟·氰氟草可分散油懸浮劑、20%氰氟·雙草醚可分散油懸浮劑和15%嘧肟·氰氟草水乳劑的安全濃度分別為010、1.62、0.26、2.14、1.79、4.26 mg a.i./L。

3結(jié)論與討論

在6種受試制劑中，唑酰草胺及其復(fù)配制劑對(duì)斑馬魚、大型溞的毒性較高，為中毒或高毒;氰氟草酯復(fù)配制劑對(duì)斑馬魚、大型溞的毒性較低，為低毒。唑酰草胺、氰氟草酯屬于芳氧苯氧丙酸酯類除草劑，這類除草劑是一類高活性的除草劑[6]，可以抑制生物體內(nèi)乙酰輔酶A羧化酶（ACCase）的活性[7]，乙酰輔酶A羧化酶是合成脂肪酸的關(guān)鍵催化酶[8]，芳氧苯氧丙酸酯類除草劑通過抑制植物體內(nèi)脂肪酸的合成而達(dá)到除草的目的。由此可見， 芳氧苯氧丙酸酯類除草劑可能通過抑制斑馬魚、大型溞體內(nèi)的乙酰輔酶A羧化酶活性而影響斑馬魚和大型溞的內(nèi)分泌系統(tǒng)，從而產(chǎn)生毒害作用。有研究發(fā)現(xiàn)，芳氧苯氧丙酸酯類除草劑對(duì)斑馬魚的胚胎有發(fā)育毒性，會(huì)產(chǎn)生氧化損傷和細(xì)胞凋亡，并能誘導(dǎo)內(nèi)分泌相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)[6，9-10]。芳氧苯氧丙酸酯類復(fù)配制劑對(duì)斑馬魚、大型溞的慢性毒性效應(yīng)和致毒機(jī)制也有待進(jìn)一步研究。嘧啶肟草醚、雙草醚屬于嘧啶水楊酸類除草劑，嘧啶水楊酸類除草劑通過抑制乙酰乳酸合成酶（ALS）的活性來抑制生物體內(nèi)支鏈氨基酸的合成[11]。由于動(dòng)物體內(nèi)并不存在乙酰乳酸合成酶，因此嘧啶水楊酸類除草劑對(duì)非靶標(biāo)動(dòng)物非常安全。氰氟草酯原藥對(duì)斑馬魚成魚的LC₅₀（96 h）為4.05 mg/L[6]，毒性為中毒。在本研究中，氰氟草酯與嘧啶肟草醚、雙草醚分別復(fù)配后，毒性均為低毒。由此可見，芳氧苯氧丙酸酯類除草劑在和低毒的嘧啶水楊酸類除草劑復(fù)配后毒性降低。

在稻田中使用除草劑時(shí)，應(yīng)盡量選擇低毒除草劑;對(duì)于中高毒除草劑，應(yīng)嚴(yán)格控制其用量，減少對(duì)水生生物的毒害作用。在選擇稻田除草劑時(shí)，應(yīng)盡量避免單獨(dú)使用毒性較高的芳氧苯氧丙酸酯類除草劑，而使用芳氧苯氧丙酸酯類除草劑和嘧啶水楊酸類

除草劑的復(fù)配制劑，以降低對(duì)水生生物的毒害作用。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（編號(hào)：CARS-30-5-03）。

作者簡(jiǎn)介：吳若函（1987—），女，江蘇南京人，碩士，助理研究員，主要從事農(nóng)藥生態(tài)毒理學(xué)研究。E-mail：wuruohan0420@163.com。

通信作者：余向陽，博士，研究員，主要從事農(nóng)藥環(huán)境轉(zhuǎn)歸及生態(tài)毒理研究。E-mail：yuxy@jaas.ac.cn。