烯草酮·氯氰菊酯和24D丁酯對中華搖蚊幼蟲的急性毒性研究

摘要 [目的]評價農藥對水生生物的毒理效應。 [方法]采用靜水法研究烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯對中華搖蚊（Chironomus sinicus）幼蟲的急性毒性效應。分別設定不同濃度梯度進行急性暴露試驗，于48 h 時測定搖蚊幼蟲組織勻漿超氧化物歧化酶（SOD）的活性。[結果]在氯氰菊酯和24D丁酯處理搖蚊幼蟲12 h后，不同濃度間的存活率無顯著差異，在48 h時隨著農藥濃度的增加，存活率下降。烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯對中華搖蚊幼蟲48 h的LC50分別為1.842、0.150和1.999 mg/L，氯氰菊酯對中華搖蚊幼蟲的毒性最高，其次為烯草酮，24D丁酯毒性最低。烯草酮對中華搖蚊幼蟲組織SOD含量有明顯影響，表現出劑量-效應關系；24D丁酯對組織SOD含量有明顯影響，但未表現出劑量-效應關系；而氯氰菊酯對組織SOD含量則無明顯影響。[結論] 該研究為水體污染監測和水環境中農藥的殘留提供理論依據。

關鍵詞 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

中圖分類號 S188；X835 文獻標識碼 A 文章編號 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

在我國農藥的平均用量為2.34 kg/hm2[1]，而殺蟲劑占農藥使用量的70%以上[2]。但隨著農藥大量、不合理的使用，農藥殘留已成為水環境的重要污染源之一[3]。在農藥污染的水體中，水生生物受到最直接的影響[4]，不僅導致水生生物的病變，而且造成其死亡，甚至會通過食物鏈威脅人類自身的健康[5]。因此監測水體中的農藥殘留是對水體環境監測和治理的基本前提。搖蚊幼蟲廣泛存在于各種水體，是底棲動物的代表，是一種分布廣泛且種類數量繁多的底棲動物，占底棲生物量的70%～80%[6]。國外多將其作為污染物質急性和慢性毒性測試生物[7-10]。近30年，國內外加強了搖蚊幼蟲在水生態毒理學中的應用研究[11-13]。筆者主要通過烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯對中華搖蚊（Chironomus sinicus）幼蟲的急性毒性研究，探討中華搖蚊幼蟲對水體殘留農藥的中毒反應，旨在為水體污染監測和水環境中農藥的殘留提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用中華搖蚊購于哈爾濱市哈平路花鳥魚蟲市場，在實驗室蒸餾水環境下配制沉積物飼養2 d[14、]，挑選活性好、大小一致的四齡幼蟲饑餓處理1 d后用于試驗。試驗用水為蒸餾水，pH為（7.0±0.5），水溫為（18.5±1.5）℃。

所用農藥和試劑：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，天津市匯源化學品有限公司）；57% 24D丁酯（吉林市升泰農藥有限責任公司）；SOD試劑盒（南京建成生物工程研究所）。

1.2 試驗方法

采用藥液靜水培養法進行急性毒性測定。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個不同濃度梯度，每個試驗組設置3個平行樣，并以蒸餾水設空白對照。將用于試驗的中華搖蚊幼蟲放入500 ml燒杯中，每個燒杯放20個，每12 h統計死亡數，并更換對應的藥液，同時在體視顯微鏡下以探針觸動搖蚊尾部及口器若不動視為死亡。48 h后，在對照組中隨機選取6個活性較好的搖蚊幼蟲置于-20 ℃冰箱保存，用作蛋白質含量的測定。SOD活性測定按照試劑盒說明書進行操作。采用SPSS 17.0軟件計算LC50及95%置信區間。

2 結果與分析

2.1 3種農藥對中華搖蚊幼蟲存活率的影響

不同濃度烯草酮、氯氰菊酯、24D丁酯對中華搖蚊幼蟲存活率的影響見圖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）。當質量濃度為3.655 mg/L，處理48 h以上時，中華搖蚊幼蟲的存活率顯著低于對照（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）。當質量濃度為0.154 mg/L，處理48 h以上時，中華搖蚊幼蟲的存活率顯著低于對照（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）。當質量濃度為0.669 mg/L，處理48 h以上時，中華搖蚊幼蟲的存活率顯著低于對照（t=2.140，DF=22，P=0.044）。

試驗觀察中發現，烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯處理后中華搖蚊幼蟲并非立即死亡，先變得行動遲緩且“8”字運動不明顯，后期觸碰后才會運動，直至死亡。在3種農藥中，烯草酮、氯氰菊酯處理中華搖蚊幼蟲后蟲體表面顏色加深至深紅色；而氯氰菊酯處理后一些蟲體會劇烈運動，之后漸漸處于虛弱的狀態，再刺激后才會運動，體色由紅色變為淡紅色

2.2 3種農藥對中華搖蚊幼蟲的毒性比較

中華搖蚊幼蟲暴露于烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯溶液24、36、48 h后，中華搖蚊幼蟲的半致死濃度（LC50）見表1。烯草酮和氯氰菊酯的劑量-效應曲線擬合度較好，而24D丁酯在48 h時劑量-效應曲線擬合度較好，決定系數（R2）在0.80以上。各藥劑半致死濃度隨時間的延長而減小。

烯草酮對中華搖蚊幼蟲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；氯氰菊酯對中華搖蚊幼蟲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丁酯對中華搖蚊幼蟲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種農藥對中華搖蚊幼蟲處理時間的增加，中華搖蚊幼蟲的毒性也增強。

3種農藥對中華搖蚊幼蟲毒性差異明顯，氯氰菊酯對中華搖蚊幼蟲的毒性最強，48 h時，烯草酮的毒性比24D丁酯略高，烯草酮在其他對應時間的毒性均高于24D丁酯，但這2種農藥對中華搖蚊幼蟲的半致死率隨處理時間的增加有逐步接近的趨勢。

2.3 3種農藥對中華搖蚊幼蟲體內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組織SOD含量隨著質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組織SOD含量隨著質量濃度的增加基本保持不變；但圖6中24D丁酯的質量濃度在0.669～3.011 mg/L時，組織SOD的含量逐漸降低，且下降較為平緩，而當質量濃度達到4.015 mg/L時，組織SOD的含量明顯降低，達到最低含量為（22.10±1.520 4） μmol/（min·mg）。

3 討論

中華搖蚊幼蟲對農藥的生物積累作用與其生存環境的理化因子密切相關。該研究表明，不同濃度3種農藥對中華搖蚊幼蟲的存活率均有影響，在不同農藥之間也存在差異。12 h時，烯草酮、氯氰菊酯和24D丁酯對搖蚊幼蟲的毒性不明顯；48 h時，3種農藥對搖蚊幼蟲的毒性最為明顯，其LC50分別為1.842、0.150和1.999 mg/L。而通過二氧化氯對搖蚊幼蟲的毒性研究，結果證明農藥對搖蚊幼蟲的作用與溫度和接觸時間有關，與接觸時間有關的結果與該研究一致[15]。該試驗只是對四齡搖蚊幼蟲進行研究，對其他齡期的幼蟲還需要進一步研究。

抗氧化防御系統中當生物受到污染脅迫時，抗氧化防御系統的酶活性或含量會發生改變，其改變可間接反映環境中污染物的變化，進而可作為環境污染脅迫的分子生態毒理學指標，對環境污染的監測起到早期預警的作用[16]。該研究結果表明：氯氰菊酯對中華搖蚊幼蟲組織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丁酯對組織SOD含量影響較小，但呈現下降趨勢。當生物體受到輕度逆境脅迫時，SOD活性往往升高；而當受到重度逆境脅迫時，SOD 活性通常降低，使生物體內積累過量的活性氧，從而導致生物體的傷害[17]。該研究未顯示出SOD活性先升高后降低的趨勢，需進一步設置濃度梯度進行驗證。同時該試驗以制劑作為受試藥劑，而制劑中含有大量助劑，助劑對于中華搖蚊幼蟲組織SOD影響還需要進一步研究。

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