有機磷農藥毒死蜱對水生動物毒性的研究進展

馬萬里 安鵬 強曉鳴 王萌 管融資 程棟 雷忻

摘 要：毒死蜱是世界衛生組織（WHO）Class II中度危害殺蟲劑，屬于有機磷農藥。在中國，毒死蜱作為高效廣譜的有機磷殺蟲劑被廣泛使用。由于毒死蜱的對生態環境的危害越來越嚴重，我國自2017年開始限制毒死蜱在農業中的使用。近年來，毒死蜱對水生動物的研究多集中在環境積累、生態毒性及其作用機制等方面。該文結合近年來國內外相關研究報到毒死蜱的環境行為、水生動物毒性作用及其作用機制等方面進行了綜述，旨在為有機磷農藥對水生動物毒性效應相關研究提供理論參考。

關鍵詞：有機磷農藥；毒死蜱；水生動物；毒性作用

中圖分類號 Q955 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）18-0070-03

Research Progress on Toxicity of Organophosphorus Pesticide Chlorpyrifos to Aquatic Animals

Ma Wanli1，2 et al.

（1College of Life Sciences，Yanan University，Yan'an 716000，China；2Key Laboratory of Ecological Restoration in Yan'an 716000，China）

Abstract：Chlorpyrifos is a moderate hazard insecticide of WHO（WHO）Class II and belongs to organophosphorus pesticide. Chlorpyrifos is widely used as an efficient and broad-spectrum organophosphorus insecticide in China.In recent years，chlorpyrifos have been increasingly harmful to the ecological environment. The use of Chlorpyrifos in agriculture has been restricted in China since 2017. In recent years，the research of chlorpyrifos on aquatic animals is mainly focused on environmental accumulation，ecological toxicity and its mechanism. In this paper，the environmental behavior of chlorpyrifos，toxicity and mechanism of chlorpyrifos were reviewed in recent years. The purpose of this study was to provide a reference for the related research on the toxicity of organophosphorus pesticides to aquatic animals.

Key words：Organophosphorus pesticides；Chlorpyrifos；Aquatic animal；Toxicity

毒死蜱（Chlorpyrifos），又名氯吡硫磷，是世界衛生組織Class II中度危害殺蟲劑[1-2]，屬于有機磷農藥。毒死蜱為白色或灰白色顆粒狀晶體，易溶于大多數有機溶劑。作為一種廣譜殺蟲劑和殺螨劑，在土壤、大氣、水體等環境中均可以檢測到它的殘留，大量實驗表明毒死蜱對于多數水生生物具有高毒性[3-4]。我國農業部公告（第2032號）已經將毒死蜱列入國家禁用和限用農藥，已經被禁止使用在蔬菜上，但仍被大量的使用在核桃樹等其他經濟作物上。

1 毒死蜱的環境行為

1.1 生態積累 毒死蜱在田間噴灑后容易在植物表面殘留，并向植物體內積累，通過食物鏈向下一營養級流動。大量的野外調查發現，植物表面殘留的毒死蜱經過雨水的沖刷并通過地表徑流輸送到水環境中。已有文獻報道，毒死蜱廣泛存在于湖泊、河流等水體中，對水生生物產生危害[8-9]。根據Bonderenko和Gan的研究發現，毒死蜱的降解受到環境中氧氣濃度的影響，其半衰期在厭氧和好氧條件下區別顯著且厭氧條件下的半衰期是好氧條件下的10倍[5-7]。因而毒死蜱在水體和底泥環境中更容易大量累積，并通過生物積累和生物放大作用后對水體食物鏈產生影響，例如魚類所捕食的甲殼類動物中如果已經積累了相當量的毒死蜱，這部分毒死蜱最終也會積累在魚類體內[10-11]。自然條件中毒死蜱會通過食物鏈向高營養級的生物不斷富集，最終會使水體的正常物質循環失常[12]。

1.2 在水中的降解 常見的農藥降解方式有水解、微生物降解、光化學降解等，其中光化學降解非常重要的一種途徑是揮發。吳祥為[13]在研究毒死蜱的水中光化學降解時發現，毒死蜱在水中減少的主要途徑為揮發。由于水環境復雜多變，如pH值、溫度、水質、表面活性劑等都能影響到毒死蜱的降解，這使得其降解充滿復雜性和不確定性。微生物降解也是一種途徑，但是水環境的復雜性也會讓這些微生物處于不利于降解毒死蜱的狀態，因此微生物降解效率并不高[14]。

2 毒死蜱對水生動物的毒性作用

毒死蜱作為中毒類有機磷殺蟲劑的代表，由于廣泛的使用對環境的影響日益顯著，已經可以在自然水體中檢測到含量不等的毒死蜱，不少學者已經著手研究環境中的毒死蜱對水生動物的危害。

2.1 對魚類的毒性作用 毒死蜱對水生動物的毒性研究主要是以魚類為對象。如余向陽等[15]以斑馬魚為實驗材料，將其在一定濃度下的毒死蜱藥液中飼養，發現毒死蜱會對斑馬魚頭部乙酰膽堿酯酶（Acetyl cholinesterase，AchE）活性有所影響，并呈現出對斑馬魚的較高毒性。研究指出，當斑馬魚卵暴露于一定濃度的毒死蜱環境中，會使孵化后幼魚的空間辨識能力以及游泳能力減弱，根據觀察這些幼魚在成年后還會出現類似情況[16]。侯方浩等[17]以錦鯽為實驗材料，發現毒死蜱在魚體內富集后對錦鯽的精巢發育會有一定延遲的效果，并且由于肌肉中缺少相關解毒酶類，使得毒死蜱在肌肉中富集量相對穩定，而肝臟處的毒死蜱降解迅速；丁正峰等[18]在河川沙塘鱧幼魚急性毒性試驗中發現，一定時間內，河川沙塘鱧幼魚的死亡率隨著毒死蜱濃度和染毒時間的增加而上升，并可對過氧化氫酶（catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性產生影響。趙穎等[19]采用物種敏感性分布超氧化物歧化酶對毒死蜱的毒性進行評價，得出純水體環境體系中的毒死蜱對魚類的毒性明顯大于水—沉積物體系，沉積物的吸附作用使得水體中毒死蜱濃度迅速降低，而沉積物中毒死蜱因為難以降解長期積累后導致濃度上升，這將導致底棲類水生動物更容易的對毒死蜱進行富集。

在實驗中，魚類最先接觸毒死蜱的是其呼吸系統，由于直接接觸污染源，解毒能力差，故其所受的損傷也最明顯。在實驗中鰓絲和鰓小片的病變可以明確的佐證這一觀點。其次，肝臟作為主要的解毒器官，長期受到毒性作用時會引發肝臟的一系列病變。除了常見的魚類，毒死蜱對于其他水生動物也有明確毒性，徐吉洋等[20]以3種溞類、介形蟲、劍水蚤和花翅搖蚊幼蟲共計6種淡水節肢體動物為實驗材料，在急性毒性實驗中發現毒死蜱對上述6種動物均為劇毒，且毒性大小不同。大量實驗表明毒死蜱對與水生動物的毒性作用較為廣泛，但各類水生動物對其毒性的耐受性和中毒癥狀都不盡相同。

2.2 聯合毒性 在實際生活中，毒死蜱往往會與其他農藥及環境污染物同時出現在生態環境中，對動物產生聯合毒性效應。

2.2.1 毒死蜱與其他農藥的聯合毒性 Wacksman以4種脊椎動物為實驗材料，研究了4種動物在毒死蜱和阿特拉津（除草劑）共同作用下的毒性作用，發現當阿特拉津濃度為1mg/L時，毒死蜱對蟾賒的毒性顯著加重[21]。毒死蜱與其降解產物三氯苯酚（trichlorophenol，TCP）也會產生聯合毒性，Ceresa認為復雜的水環境條件導致聯合毒性大小也具有不確定性[22]。因此在復雜多變的環境中，不同的環境變量會直接影響毒死蜱的毒性效應，從而增加了研究難度。

2.2.2 毒死蜱與重金屬的聯合毒性 重金屬污染在全球范圍內頻發，我國作為發展中國家，重金屬污染尤為突出，環境中的重金屬含量大幅度上升[23-24]。高曉莉等[25]在多種重金屬與毒死蜱的聯合毒性研究中，發現重金屬離子與毒死蜱的聯合毒性大多表現為協同作用，但在某些情況下會出現拮抗作用。

目前環境污染物種類越來越多，不同污染物之間相互作用而產生的聯合毒性作用是難以規避的，因而需要在聯合毒性方面做大量深入的研究。

3 毒死蜱的毒性作用機制

毒死蜱毒性作用的相關研究已有很多，現有文獻表明毒死蜱除了可以產生急性毒性以外，還可以阻斷動物的神經系統。毒死蜱主要毒性為神經發育毒性，并且會導致神經毒性和生殖毒性，影響胚胎的生長發育[26-27]。毒死蜱的毒理學機制復雜，主要通過抑制標靶生物的骨骼肌突觸及肌肉神經接點的乙酰膽堿酯酶（Acetyl cholinesterase，AchE）活性，干擾乙酰膽堿酯酶降解乙酰膽堿，使得神經遞質對突觸后膜的興奮作用無法被終止，讓神經纖維一直處于興奮狀態，并進一步引起神經系統功能紊亂，誘發中樞神經系統出現中毒癥狀、毒覃樣和煙堿樣作用[28]。此外，毒死蜱的毒性機制還涉及非膽堿能神經系統變化、DNA與蛋白質合成抑制及對重要信號通路的影響等多方面因素[29-31]。有機磷殺蟲劑毒性作用的直接標靶是AchE，在低劑量暴露且在不抑制AchE活性的情況下也會造成神經毒性，這就表示有機磷殺蟲劑可以通過其他方式對生物體產生毒性作用。

4 結語

毒死蜱作為世界范圍內大量使用的有機磷類殺蟲劑，由于其過量的使用，對生態環境影響較大。目前的研究表明，毒死蜱對多數水生動物存在較高的毒性，對水生生態系統的平衡和人類健康造成了很大威脅。目前從組織觀察和相關酶活性分析毒死蜱對水生動物的毒性已有較多研究，但毒死蜱對水生動物的遺傳毒性和生殖毒卻鮮有詳細報道，這也是對毒死蜱毒性作用進行深入研究的重要方向。

參考文獻

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