不同類型水溶肥料對小鼠的急性經(jīng)口毒性比較研究

楊同金　滕晶晶　鄭思雨　馮學(xué)慶　鮑軍輝　王巖

摘要：利用安徽省疾病預(yù)防控制中心接收到的水溶性肥料委托樣品，按照《肥料登記急性經(jīng)口毒性試驗及評價要求》（NY 1980—2010）進行急性經(jīng)口毒性試驗，比較5種不同類型水溶肥料對小鼠的急性經(jīng)口毒性，為肥料選擇及肥料中毒人員的救治提供依據(jù)。結(jié)果顯示，大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料屬實際無毒，中量元素水溶性肥料屬實際無毒或低毒，微量元素水溶性肥料屬低毒。

關(guān)鍵詞：水溶性肥料;急性經(jīng)口毒性;小鼠

中圖分類號：R114? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）03-0067-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.03.013

Comparative study on acute oral toxicity of water-soluble

fertilizers of different types in mice

YANG Tong-jin，TENG Jing-jing，ZHENG Si-yu，F(xiàn)ENG Xue-qing，BAO Jun-hui，WANG Yan

（Anhui Provincial Center for Disease Control and Prevention，Hefei 230601，China）

Abstract： Using the commissioned samples of water-soluble fertilizers received by Anhui Provincial Center for Disease Control and Prevention， the acute oral toxicity tests were carried out according to Fertilizer Registration-Determination and Evaluation of Acute Oral Toxicity（NY 1980—2010）， and then the acute oral toxicity of five different types water-soluble fertilizers in mice were compared， so as to provide the basis for fertilizer selection and treatment of fertilizer poisoning personnel. The results showed that the major element water-soluble fertilizers， amino acid water-soluble fertilizers and humic acid water-soluble fertilizers were actually non-toxic， the medium element water-soluble fertilizers were actually non-toxic or low toxicity， and the trace element water-soluble fertilizers belonged to low toxicity.

Key words： water-soluble fertilizer; acute oral toxicity; mice

中國是一個農(nóng)業(yè)大國，耕地總面積較大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴粗放型的生產(chǎn)方式，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中用水量、用肥量的大量增加。而中國是一個嚴(yán)重缺水的國家，人均水資源擁有量在全球倒數(shù)，一直面臨著水資源匱乏的問題。水資源的短缺加上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水資源需求的不斷增加，使得合理用水顯得尤為重要。中國農(nóng)村普遍存在大水漫灌、盲目施肥等現(xiàn)象，不僅造成水肥資源的巨大浪費，還帶來了水質(zhì)、土壤污染等問題。噴灌、微噴灌、滴灌等新技術(shù)的應(yīng)用能發(fā)揮水、肥的最大效益，在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時可保護生態(tài)環(huán)境。水溶性肥料作為一種可以完全溶于水的多元復(fù)合肥料，可應(yīng)用于噴、滴灌等新技術(shù)中，實現(xiàn)水肥一體化，達到省水省肥省工的目的。因此對水溶性肥料的研究成為業(yè)內(nèi)人士的重點項目[1]。

水溶性肥料按照營養(yǎng)成分可大致分為大量元素水溶性肥料、中量元素水溶性肥料、微量元素水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料和含氨基酸水溶性肥料5類[2]。大量元素水溶性肥料指肥料中主要含有碳、氫、氧、氮、磷、鉀等元素，其他元素含量較少的肥料;中量元素水溶性肥料指肥料中主要含有鈣、鎂、硫3種元素，主要包括鈣肥、鎂肥和硫肥;微量元素水溶性肥料指肥料中主要含有土壤和植物體內(nèi)含量較低但是必需的營養(yǎng)元素的肥料，這些營養(yǎng)元素主要包括B、Mo、Zn、Mn、Fe、Cu;含腐植酸和含氨基酸水溶性肥料指相應(yīng)的配方中含有腐植酸或氨基酸成分的水溶性肥料。

水溶性肥料是一種可以完全溶于水的多元復(fù)合速效肥料，易被作物吸收，吸收率為普通化肥的2～3倍，營養(yǎng)更全面，不僅能作用于作物的根系，還可以作用于葉面，被葉面直接吸收利用。水溶性肥料具有肥效快、利用率高、養(yǎng)分含量高且全面、配方可靈活調(diào)整、施用方便、經(jīng)濟安全、用量少的特點。有研究顯示，施用大量元素水溶性肥料較之習(xí)慣施肥能使辣椒顯著增產(chǎn)[3]，中量元素水溶性肥料在棉花上施用取得了明顯的增產(chǎn)效果[4]，微量元素水溶性肥料在小麥上施用亦取得了顯著的增產(chǎn)效果[5]。王穎等[6]系統(tǒng)研究了不同水溶性肥料在葡萄上的應(yīng)用效果，結(jié)果顯示施用大量元素水溶性肥比施用有機水溶肥或含氨基酸水溶性肥具有更好的增產(chǎn)效果和更高的經(jīng)濟效益。

隨著水溶性肥料使用量的不斷增加，人群暴露于水溶性肥料中的機會也越來越多，更有一些群眾有意或者無意直接食用了水溶性肥料，因此對于水溶性肥料急性毒性的研究就顯得更加重要。本試驗對5種類型水溶性肥料的小鼠急性經(jīng)口毒性進行了系統(tǒng)的比較研究。

1? 材料與方法

1.1? 受試水溶性肥料

31份水溶性肥料樣品為安徽省疾病預(yù)防控制中心2016—2017年接收的委托檢測樣品，其中大量元素水溶性肥料10份，中量元素水溶性肥料4份，微量元素水溶性肥料3份，含氨基酸水溶性肥料6份，含腐植酸水溶性肥料8份。從劑型上分類，固體顆粒或粉末共15份，液體共16份，用去離子水按照設(shè)定劑量配制成所需濃度供試。

1.2? 試驗動物

1.2.1? 動物來源? SPF級健康成年昆明種小鼠（雌、雄各半），體重18～22 g，皆為有資質(zhì)的試驗動物中心提供，所有批次試驗動物皆有生產(chǎn)許可證號和動物質(zhì)量合格證號，確認(rèn)健康后進行試驗，對于患病小鼠及時剔除。

1.2.2? 飼養(yǎng)條件? 試驗動物使用許可證編號為SYXK（皖）2013-006。小鼠飼養(yǎng)于SPF環(huán)境，動物飼養(yǎng)環(huán)境溫度為20～25 ℃、濕度為40%～70%。所有動物試驗前進行適應(yīng)性飼養(yǎng)3～7 d，自由飲水、攝食（試驗前受試動物隔夜禁食）。飼料由江蘇協(xié)同醫(yī)藥生物工程有限責(zé)任公司提供，審查合格證明編號為蘇飼審（2008）01008。試驗前及正式試驗觀察過程中按照每籠5只，預(yù)試驗按照不同劑量和性別分籠飼養(yǎng)。

1.3? 試驗方法

根據(jù)受試物的性質(zhì)和相關(guān)文獻及資料，分別采用限量法或霍恩氏法進行試驗。限量法預(yù)試驗和正式試驗均以5 000 mg/kg b.wt.劑量一次灌胃染毒;霍恩氏法預(yù)試驗設(shè)3個劑量組（每組3只動物，均有雌、雄性），根據(jù)染毒后24 h中毒表現(xiàn)及死亡情況確定正式試驗劑量，一般設(shè)4個劑量組。動物分組、觀察周期和指標(biāo)、試驗記錄內(nèi)容及結(jié)果評定等所有操作均按照相關(guān)《肥料登記急性經(jīng)口毒性試驗及評價要求》（NY 1980—2010）[7]和筆者所在試驗室相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序（SOP）執(zhí)行。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 樣品性狀分析

31份肥料從劑型分為固體15份和液體16份，但是不同種類肥料之間劑型差別較大，其中大量元素水溶性肥料以固體為主，而含氨基酸和含腐植酸水溶性肥料則以液體為主，中量元素和微量元素水溶性肥料在劑型上差別不大，各種類型肥料的劑型分布情況詳見表1。

2.2? 小鼠中毒表現(xiàn)及大體解剖觀察

2.2.1? 大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料? 10份大量元素水溶性肥料、6份含氨基酸水溶性肥料和8份含腐植酸水溶性肥料均采用限量法以5 000 mg/kg b.wt.對小鼠染毒，受試小鼠染毒后均未見明顯中毒表現(xiàn)，觀察期內(nèi)無受試動物死亡，觀察期結(jié)束處死動物大體解剖肉眼觀察未見異常病理改變。

2.2.2? 中量元素水溶性肥料? 中量元素水溶性肥料1、中量元素水溶性肥料2采用限量法以5 000 mg/kg b.wt.劑量對小鼠染毒，受試動物染毒后均未見明顯中毒表現(xiàn)，觀察期內(nèi)無受試動物死亡，觀察期結(jié)束處死動物大體解剖肉眼觀察亦未見異常病理改變。

中量元素水溶性肥料3和中量元素水溶性肥料4采用霍恩氏法分別以10 000、4 640、2 150、1 000 mg/kg b.wt.劑量和4 640、2 150、1 000、464 mg/kg b.wt.劑量對小鼠染毒，中、高劑量組均于染毒后不久出現(xiàn)萎靡、少動、伏臥等癥狀并出現(xiàn)死亡，存活小鼠分別于24、48 h后恢復(fù)正常;低劑量組小鼠均未見明顯中毒癥狀，無死亡。中毒死亡動物大體解剖肉眼檢查主要臟器均未發(fā)現(xiàn)有明顯異常。

2.2.3? 微量元素水溶性肥料? 3份微量元素水溶性肥料均采用霍恩氏法以10 000、4 640、2 150、1 000 mg/kg b.wt.劑量對小鼠染毒。10 000、4 640 mg/kg b.wt.組動物均于染毒后10～20 min后出現(xiàn)少動、震顫、豎毛等中毒表現(xiàn)，并進一步出現(xiàn)倒伏、抽搐、口鼻出血等體征，多數(shù)動物在2～4 h后出現(xiàn)死亡;2 150 mg/kg b.wt.組動物出現(xiàn)中毒表現(xiàn)時間較遲，死亡數(shù)量較少;1 000 mg/kg b.wt.組動物均未見中毒表現(xiàn)，無死亡。中毒死亡小鼠大體解剖肉眼觀察可見消化道出血及肺臟、肝臟淤血等病理改變。

2.3? 急性經(jīng)口LD50及毒性分級

2.3.1? 大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料? 共24份樣品對小鼠急性經(jīng)口LD50雌、雄性均大于5 000 mg/kg b.wt.，均屬實際無毒。

2.3.2? 中量元素水溶性肥料? 中量元素水溶性肥料1、中量元素水溶性肥料2及中量元素水溶性肥料3對小鼠急性經(jīng)口LD50雌、雄性均大于5 000 mg/kg b.wt.，屬實際無毒;中量元素水溶性肥料4對小鼠急性經(jīng)口LD50雌、雄性分別為1 470、2 000 mg/kg b.wt.，屬低毒（表2）。

2.3.3? 微量元素水溶性肥料? 3份微量元素水溶性肥料對小鼠急性經(jīng)口LD50雌、雄性均小于5 000 mg/kg b.wt.、大于500 mg/kg b.wt.，屬低毒（表3）。

3? 討論

根據(jù)農(nóng)業(yè)部的相關(guān)規(guī)定，肥料在正式投產(chǎn)之前需要在農(nóng)業(yè)相關(guān)管理部門進行登記備案，就需要提交毒性檢測報告。《肥料登記急性經(jīng)口毒性試驗及評價要求（NY 1980—2010）》于2011年2月1日正式實施，所有在中國境內(nèi)登記的肥料和土壤調(diào)理劑均需按此標(biāo)準(zhǔn)進行毒性檢測，對于檢測項目、試驗動物、試驗方法及分級標(biāo)準(zhǔn)進行了詳細(xì)的規(guī)定，并將急性經(jīng)口毒性評價分為符合和基本符合兩級。

本試驗按照規(guī)范方法并結(jié)合2年多的實際工作情況，對于5種不同類型的水溶性肥料進行了系統(tǒng)的比較，從劑型上來說，大量元素水溶性肥料以顆粒或粉末狀固體為主，而含氨基酸和含腐植酸肥料則以液體為主，這可能是由于不同肥料的生產(chǎn)工藝要求不同所致。水溶性肥料的生產(chǎn)工藝主要包括物理混配型和化學(xué)合成型，前者的優(yōu)點是工藝簡單，缺點是肥料純度不足，雜質(zhì)相對較多;后者純度高、外觀好，缺點是生產(chǎn)工藝復(fù)雜[8]。

對小鼠經(jīng)口急性毒性以微量元素水溶性肥料毒性最大，為低毒類;大多數(shù)中量元素水溶性肥料屬實際無毒，另有小部分中量元素水溶性肥料屬低毒;大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐殖酸水溶性肥料3類肥料均屬實際無毒。不同類型肥料的毒性機理有很多，可能是由于不同元素對細(xì)胞的毒性不同，比如銅離子有較強的細(xì)胞毒性;也可能與不同肥料中的重金屬含量不同有關(guān)系，還可能與生產(chǎn)過程中摻入的雜質(zhì)的多少有關(guān)。閆湘等[9]以5種水溶性肥料為研究對象，采用原子熒光光譜法和原子吸收分光光度法檢測了As、Hg和Pb、Cd、Cr含量，結(jié)果顯示不同種類肥料中重金屬含量差別很大，但具體是哪一種重金屬或哪幾種重金屬是導(dǎo)致急性中毒的主要因素還有待于進一步研究。

結(jié)合農(nóng)業(yè)部相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本研究結(jié)果認(rèn)為微量元素水溶性肥料基本符合肥料登記急性毒性評價要求;大多數(shù)的中量元素水溶性肥料符合肥料登記急性毒性評價要求，另有小部分中量元素水溶性肥料基本符合肥料登記急性毒性評價要求;大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐殖酸水溶性肥料3種肥料符合肥料登記急性毒性評價要求。目前國內(nèi)對于肥料的研究多集中在生產(chǎn)工藝的改善和肥料增產(chǎn)效能的提高等方面，對于肥料對人和動物的急性毒性及慢性毒性則研究較少，盡管在肥料登記時需要提供相應(yīng)的毒性檢測報告，但是尚無學(xué)者在此方面進行系統(tǒng)的分析和比較。于長青等[10]研究了礦源性黃腐酸（腐殖酸的一種）的急性毒性和遺傳毒性，結(jié)果表明礦源性黃腐酸對大、小鼠LD50均大于 5 000 mg/kg b.wt.，且微核試驗和精子畸形試驗皆為陰性，這一結(jié)果與本研究結(jié)果較為一致。吳爭等[11]研究了一種新型含腐殖酸水溶性肥料的經(jīng)口急性毒性，結(jié)果顯示該含腐殖酸水溶性肥料的毒性分級為低毒，這與本研究結(jié)果有一定出入，其原因可能是廠家的生產(chǎn)工藝不同，其在生產(chǎn)過程中帶入了有毒雜質(zhì)，導(dǎo)致肥料的毒性增強。

本研究首次對5種類型水溶性肥料的急性經(jīng)口毒性進行了系統(tǒng)的研究與分析，分析結(jié)果可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和從事肥料生產(chǎn)的一線工人的自我保護提供理論依據(jù)，還可以為臨床醫(yī)生救治因誤食肥料或因職業(yè)而中毒的病人提供重要的參考信息。廣大普通群眾及農(nóng)業(yè)工作者在肥料的選用時應(yīng)盡量選擇大量元素和中量元素水溶性肥料，確實因土壤條件需要而施用微量元素水溶性肥料時要注意個人防護。農(nóng)業(yè)人員在施肥過程中要穿工作服，帶防護手套，在噴灑葉面肥時一定要戴口罩，作業(yè)人員要位于上風(fēng)口，且要確保下風(fēng)口近距離沒有人畜的存在。施肥時要嚴(yán)格按照肥料說明書要求進行稀釋和施肥，以免對農(nóng)作物造成損害，施肥結(jié)束要做好自我清潔，剩余肥料要妥善保存，以免誤食。施肥過程中或施肥后有任何不適感要及時就醫(yī)，并告知醫(yī)生所施用的肥料名稱及施肥的具體過程，以利于醫(yī)生的診斷和治療。

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收稿日期：2019-07-15

作者簡介：楊同金（1982-），男，安徽淮南人，主管技師，碩士，主要從事毒理學(xué)研究工作，（電話）0551-63674886（電子信箱）270811832@qq.com。