2種農藥對克氏原螯蝦和中華絨螯蟹的毒性評價

陸 健，張佳佳，王佩佩，慶 輝，周國勤

( 南京市水產科學研究所，江蘇 南京 210036 )

稻田綜合種養作為近幾年興起的一種高效養殖技術模式，其特點是利用水稻和蝦蟹魚等水生生物的共同生態特性和生活特點，從而形成一種立體種養模式[1-2]。在稻田中套養蝦蟹，蝦蟹的排泄物可以為水稻提供有機肥料，同時水稻也可以為蝦蟹提供覓食、活動和避暑的環境，同時也可起到一定的除草和病害防病作用。此種種養模式具有節約成本、改善生態環境、提高經濟效益等優勢[3]。但同時也面臨在稻田病蟲害發生時農藥的使用及其對水產品的安全和毒害問題，人們普遍擔心使用農藥會直接導致養殖蝦蟹死亡或嚴重影響其成活率，影響蝦蟹的產量。因此加強農藥對稻漁種養中蝦蟹安全性評價，科學指導稻田養殖的合理用藥迫在眉睫[4-6]。筆者以中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)和克氏原螯蝦(Procambarusclarkii)為試驗對象，研究吡蟲啉和辛硫磷兩種常用殺蟲劑對2種水生生物的急性毒性作用，并根據田間實際用藥量與試驗測得半致死質量濃度的比值就農藥對克氏原螯蝦和中華絨螯蟹的急性毒性進行評價，為克氏原螯蝦和中華絨螯蟹稻田綜合種養中合理使用農藥劑量提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用中華絨螯蟹[體質量(9.65±1.82) g]和克氏原螯蝦[體質量(1.96±0.74) g]，均自南京市高淳區養殖戶獲得，暫養于有生物過濾水再循環系統(配備有冷卻和加熱功能，流速5 L/min，光照時間14 h)的水族箱中(每箱放養中華絨螯蟹30～40尾或克氏原螯蝦80～100尾，水族箱體積為0.18 m3)。每日分別投喂江蘇南京帥豐飼料有限公司中華絨螯蟹、克氏原螯蝦配合飼料(表1)。期間用氧氣泵不間斷充氧，整個暫養和試驗期間水溫為(26±1) ℃，溶解氧水平>5 mg/L，氨氮與亞硝態氮<0.01 mg/L，試驗前禁食24 h，試驗期間不投喂。

2種試驗農藥基本信息見表2。

1.2 試驗方法

采用急性毒性試驗方法，選取規格一致、附肢完全、健康狀況良好的克氏原螯蝦和中華絨螯蟹用于預試驗。結果顯示，克氏原螯蝦對吡蟲啉和辛硫磷24 h的無死亡質量濃度和全致死質量濃度區間分別約為1～70 mg/L、0.001～0.030 mg/L；中華絨螯蟹對吡蟲啉和辛硫磷24 h的無死亡質量濃度和全致死質量濃度區間分別為10～700 mg/L、0.1～5.0 mg/L；準備70 cm×48 cm×30 cm的水族箱若干，根據預試驗結果，按等對數間距設置藥物質量濃度梯度，并設置1個空白對照組，每組設3個平行。每個質量濃度的配制藥液放置試驗動物20尾，雌雄各半。試驗期間不間斷充氧，每24 h更換一次相同質量濃度新配的染毒溶液。試驗中觀察試驗動物的活動狀況，隨時取出死亡個體，試驗動物的死亡以鑷子觸碰無反應為準，試驗周期為96 h，期間不投喂，記錄各質量濃度組試驗動物在24、48、72、96 h時的死亡數量。

表1 中華絨螯蟹、克氏原螯蝦配合飼料成分 %Tab.1 Approximate nutrient composition of formulated diets for Chinese mitten crab E. sinensis and red swamp crayfish P. clarkii

表2 試驗用藥基本信息 Tab.2 Basic informations on test pesticides

1.3 試驗數據處理分析

利用SPSS統計軟件對試驗數據進行線性回歸統計分析，得出24、48、72、96 h累計死亡率(y)與不同農藥質量濃度(x)的線性回歸方程，以及對應的半致死質量濃度(LC50)和95%的置信區間。安全質量濃度(SC)通過經驗公式換算得出[3]。

經驗公式：SC=96 h LC50/10

2 結果與分析

2.1 克氏原螯蝦的急性毒性試驗結果

放入吡蟲啉溶液中的大部分試驗蝦并未有異常反應，隨著時間的延長，部分試驗蝦開始聚集抱團，活力下降，靜伏在水底，直至死亡。只有60 mg/L質量濃度組的個別試驗蝦上下竄游，隨后腹部向上，只有游泳足游動。死亡個體尾部蜷曲，體色發白，極少數個體體色發紅。剛放入辛硫磷溶液中的試驗蝦游動快速，異常活躍，隨后適應，隨著時間的延長，試驗蝦的活力隨之下降，排泄物增加，有部分活力較好的試驗蝦趴在活力較差的個體上，死亡個體腹部朝上，尾部卷曲，體色發白。

不同質量濃度吡蟲啉對克氏原螯蝦的毒性作用見圖1。當吡蟲啉質量濃度≤1.865 mg/L時，24 h克氏原螯蝦的活力與對照組無差異，無明顯異常和死亡，24 h后個別克氏原螯蝦活動緩慢且失去平衡，死亡率逐漸升高；當吡蟲啉質量濃度為30 mg/L 時，24 h內克氏原螯蝦的死亡數量達到半數，且剩余克氏原螯蝦活力下降；當吡蟲啉質量濃度為60 mg/L時，克氏原螯蝦在72 h全數死亡。

圖1 不同質量濃度吡蟲啉脅迫下克氏原螯蝦的累積死亡率Fig.1 Cumulative mortality of red swamp crayfish P. clavinii exposed to different concentrations of imidacloprid

不同質量濃度辛硫磷脅迫下克氏原螯蝦96 h內的死亡數量和質量濃度—累計死亡率見圖2。當辛硫磷質量濃度≤0.001563 mg/L時，克氏原螯蝦的活力在24 h內均與對照組無差異；當辛硫磷質量濃度為0.0125 mg/L時，24 h內克氏原螯蝦的死亡率為25%；當辛硫磷質量濃度為0.0250 mg/L時，克氏原螯蝦的死亡數急劇增加，且在48 h全數死亡。

圖2 不同質量濃度辛硫磷協迫下克氏原螯蝦的累積死亡率Fig.2 Cumulative mortality of red swamp crayfish P. clavinii exposed to different concentrations of phoxim

2.2 中華絨螯蟹的急性毒性試驗結果

放入吡蟲啉溶液中的大部分試驗蟹并未有異常反應；隨著時間的延長，部分試驗蟹整體出現抱團現象，向氣石處聚集，且活動緩慢，靜伏于水中；死亡個體肢體完整、外形無異常。剛放入辛硫磷溶液中的試驗蟹反應強烈，來回快速游動，急于逃離試驗環境；隨著時間延長，反應減弱，沉于水底；死亡的中華絨螯蟹大部分足脫落，腹部向上，眼睛呈白色，體色也由暗轉淡。

不同質量濃度吡蟲啉對中華絨螯蟹的毒性作用見圖3。當吡蟲啉質量濃度≤10 mg/L 時，中華絨螯蟹的活力與對照組無差異，僅在96 h時出現個別死亡；當吡蟲啉質量濃度≤20 mg/L 時，24 h內中華絨螯蟹反應與對照組無明顯差異，未見死亡，在48 h時，個別中華絨螯蟹死亡；當吡蟲啉質量濃度為80 mg/L時，48 h中華絨螯蟹的死亡率為50%，且持續上升。

不同質量濃度辛硫磷脅迫下中華絨螯蟹96 h內的死亡率見圖4。當辛硫磷質量濃度為0.1 mg/L時，48 h內中華絨螯蟹無明顯異常，有極個別活動緩慢，在72 h時出現死亡現象，死亡個體肢體完整；當辛硫磷質量濃度≥0.2 mg/L時，隨著時間的增加，中華絨螯蟹的死亡率逐漸升高；當辛硫磷質量濃度≥2 mg/L時，48 h中華絨螯蟹的死亡率超過50%。

圖3 不同質量濃度吡蟲啉協迫下中華絨螯蟹的累積死亡率Fig.3 Cumulative mortality of Chinese mitten crab E. sinensis exposed to different mass concentrations of imidacloprid

圖4 不同質量濃度辛硫磷協迫下中華絨螯蟹的累積死亡率Fig.4 Cumulative mortality of Chinese mitten crab E. sinensis exposed to different mass concentrations of phoxim

2.3 2種農藥對克氏原螯蝦和中華絨螯蟹的毒性比較和安全性評價

采用線性回歸法計算吡蟲啉對克氏原螯蝦在24、48、72、96 h半致死質量濃度分別為35.949、26.193、12.320、3.547 mg/L，安全質量濃度為0.354 mg/L；辛硫磷對克氏原螯蝦在24、48、72、96 h半致死質量濃度分別為0.018、0.013、0.012、0.010 mg/L，安全質量濃度為0.001 mg/L(表3～4)。

采用線性回歸法計算吡蟲啉對中華絨螯蟹在24、48、72、96 h半致死質量濃度分別為432.252、280.366、211.901、171.831 mg/L，安全質量濃度為17.183 mg/L；辛硫磷對中華絨螯蟹在24、48、72、96 h半致死質量濃度分別為3.051、2.326、1.817、1.294 mg/L，安全質量濃度為0.129 mg/L(表4、表5)。

表3 2種農藥對克氏原螯蝦的急性毒性研究結果Tab.3 Acute toxicity of two pesticides to red swamp crayfish P. clacherii

表4 2種農藥對克氏原螯蝦和中華絨螯蟹的安全性研究結果Tab.4 The safety of two pesticides to red swamp crayfish P. clavinii and to Chinese mitten crab E. sinensis

表5 2種農藥對中華絨螯蟹的急性毒性研究結果Tab.5 Acute toxicity of two pesticides to Chinese mitten crab E. sinensis

3 討 論

3.1 蝦蟹對2種農藥的敏感性分析

稻田套養蝦蟹作為一項水田經營新模式，變單一經營為綜合經營、變平面生產為立體生產，充分利用本地資源優勢，是發展生態農業的良好途徑。解決稻田常用農藥對蝦蟹的毒性效應，對于指導稻田套養的合理用藥具有重要的實踐意義，因此科學評價不同藥劑品種對水生生物的毒性，并劃分風險性等級，可為藥劑的安全合理使用提供科學指導。農藥對克氏原螯蝦和中華絨螯蟹的毒性等級劃分參考《化學農藥環境安全評價試驗準則》[7]中農藥對魚類毒性等級劃分：96 h半致死質量濃度>10 mg/L為低毒，1 mg/L<96 h半致死質量濃度≤10 mg/L為中毒，0.1 mg/L<96 h半致死質量濃度≤1 mg/L為高毒，96 h半致死質量濃度≤0.1 mg/L為劇毒。并根據田間施藥量與試驗測得半致死質量濃度的比值[8]就農藥對克氏原螯蝦和中華絨螯蟹的急性毒性進行評價：田間施藥量/96 h半致死質量濃度<0.1屬于低風險，0.1<田間施藥量/96 h半致死質量濃度≤1.0屬于中等風險，1.0<田間施藥量/96 h半致死質量濃度≤10屬于高風險，田間施藥量/96 h半致死質量濃度>10屬于極高風險。結合國家標準和本次試驗結果可見，吡蟲啉對克氏原螯蝦屬于中毒、低中等風險等級，辛硫磷對克氏原螯蝦屬于劇毒、極高風險等級；吡蟲啉對中華絨螯蟹屬于低毒、低風險等級，辛硫磷對中華絨螯蟹屬于中毒、中等風險等級。通常多采用96 h的半致死質量濃度來確定毒物對水生動物的急性毒性大小。本次試驗結果表明，辛硫磷對克氏原螯蝦和中華絨螯蟹的毒性均高于吡蟲啉。

3.2 吡蟲啉對蝦蟹的安全性評價

吡蟲啉是一種硝基亞甲基類內吸性殺蟲劑，主要作用于動物的煙酸乙酰酯酶受體，從而破壞動物的中樞神經正常傳導，使昆蟲神經麻痹后迅速死亡，具有廣譜、高效等特點[9]。主要用于防治粉虱、稻螟蟲、褐飛虱、二化螟、飛虱等害蟲，謝雪梅等[10]通過每667 m2使用10%的吡蟲啉20 g，對稻飛虱的防治效果超過90%。本試驗結果顯示，吡蟲啉對克氏原螯蝦的安全質量濃度為0.354 mg/L，處于吡蟲啉常規用藥劑量范圍內(0.299～0.599 mg/L)，對中華絨螯蟹的安全質量濃度為17.183 mg/L，高于其常規用藥劑量，原因可能是同一農藥對不同動物的毒性不同[11-12]。如阿維菌素對日本沼蝦(Macrobrachiumnipponense)[13]和克氏原螯蝦[12]的96 h半致死質量濃度分別為0.52、0.37 mg/L。同時黃婷[14]測得10%吡蟲啉對體質量為10 g的克氏原螯蝦的96 h半致死質量濃度為10.980 mg/L，安全質量濃度為1.095 mg/L，大于其常規用藥劑量。原因可能是試驗蝦的體質量以及發育階段的不同[15-16]。朱少杰等[17]研究表明，氟磺草胺對3月齡斑馬魚(Daniorerio)幼魚為中等毒性，對斑馬魚胚胎和初孵幼魚的毒性較低。還有可能是由于試驗條件(如馴化過程、水質、溫度、作用時間)、測定方法不同[12,18]。甲氰菊酯對羅氏沼蝦(M.rosenbergii)的毒性隨著水溫的升高而升高[19]。

本試驗結果表明，吡蟲啉對中華絨螯蟹的毒性較小，因此在套養中華絨螯蟹的稻田中適量使用吡蟲啉具有可行性，且不會造成中華絨螯蟹的死亡，而短期內克氏原螯蝦幼蝦在常規用藥的環境中是不安全的。但是常規用藥和毒性試驗的操作方法上存在著差異，常規用藥時為噴霧，其中一部分藥液會落在稻葉上，水體中實際的藥物劑量要低于配制劑量，隨著時間的延長，其劑量會越來越低[20]。鄭巖等[3]的研究表明，唑磷·毒死蜱對中華絨螯蟹的安全劑量小于其常規用藥量，其在常規使用唑磷·毒死蜱3 d后換水2～3次，然后直接放養蟹苗，中華絨螯蟹未見不良反應。因此，在使用吡蟲啉后也可對稻田進行換水，并經過14 d的安全隔離期后再投放蝦苗，使其在安全劑量范圍內。另外，大量使用吡蟲啉會破壞克氏原螯蝦組織細胞結構，抑制溶菌酶的活性[14]，因此還應注意吡蟲啉的施藥量，稻田里也不宜盲目提高用藥量，按常用量防治即可，以降低吡蟲啉對幼蝦的毒性，盡量減少由于農藥毒性引起的蝦苗死亡。

3.3 辛硫磷對蝦蟹的安全性評價

辛硫磷又名倍腈松、肟硫磷，是一種有機磷光譜殺蟲制劑，有機磷農藥通過抑制動物體內乙酰膽堿酯酶[21]，使其在體內大量積蓄，使神經興奮失常，引起蟲體震顫、痙攣、麻痹而死亡[22]，主要用于殺滅稻縱卷葉螟、飛虱等害蟲。曾有研究表明，辛硫磷等有機磷制劑會抑制蝦、蟹等甲殼動物生物體內乙酰膽堿酯酶活性，導致生物過度興奮并引發一系列的異常表現[23-24]，當乙酰膽堿酯酶活性被抑制50%，將會發生生理損傷。劉強等[25]在開展毒死蜱脅迫對凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)致死試驗時發現，在高劑量的毒死蜱農藥溶液中，試驗蝦在死亡前均出現沿試驗桶邊急速游動、身體顫抖和彎曲等異常興奮的癥狀，且對蝦抗白斑綜合征病毒感染的能力下降。本試驗也出現類似的現象，表現為試驗動物反應劇烈，來回快速游動，排泄物增加等。本試驗結果表明，辛硫磷對克氏原螯蝦和中華絨螯蟹的安全質量濃度遠低于其常規用藥劑量。林小華[26]用0.018 mg/L的辛硫磷測試其對凡納濱對蝦的毒性，結果表明48 h內試驗蝦的中毒率達100%，這說明辛硫磷對蝦蟹的毒性作用非常大，因此在套養蝦蟹的稻田中應避免使用辛硫磷。同時，有機磷污染還會抑制對蝦的蛻皮、生長[27]。陳尚朝等[28]的研究結果表明，有機磷制劑會抑制中華絨螯蟹的耗氧量和排氨量，從而降低代謝活動。蝦蟹養殖的7—8月也是水稻等農作物的蟲害期，若使用辛硫磷等有機磷殺蟲劑，對蝦蟹類將造成嚴重危害。另外漁業生產中，常用辛硫磷殺滅錨頭鳋、中華鳋(Sinergasilus)、魚鲺、指環蟲(Dactylogyrus)、單殖吸蟲等漁業害蟲和魚類寄生蟲[22,29-30]，會致使辛硫磷在土質池塘中的殘留期長，殘留期可達1～2個月，因此在套養蝦蟹的稻田周圍養殖水域也應該減少辛硫磷的使用，或者施藥后做好水流走向管理，以加速辛硫磷的降解。

4 結 論

在本試驗條件下，吡蟲啉對克氏原螯蝦的安全質量濃度為0.354 mg/L，屬于中毒、低中等風險等級；辛硫磷對克氏原螯蝦的安全質量濃度為0.001 mg/L，屬于劇毒、極高風險等級。吡蟲啉對中華絨螯蟹的安全質量濃度為17.183 mg/L，屬于低毒、低風險等級；辛硫磷對中華絨螯蟹的安全質量濃度為0.129 mg/L，屬于中毒、中等風險等級。因此，在稻漁種養中可以適量使用吡蟲啉，但需經過安全隔離期后再投放蝦蟹幼苗，應避免使用辛硫磷。