溴氰菊酯對南美白對蝦的急性毒性及安全性評價

韓現芹 付志茹 陳永平 李彤 張連英 高麗娜 陳建 姜巨峰

摘要 [目的]采用靜水法生物測試研究溴氰菊酯對南美白對蝦的急性毒性及安全濃度，評價水環境中溴氰菊酯對水生生物的影響。[方法]選取平均體重（15.6±2.2）g、平均體長（13.00±0.62）cm的南美白對蝦，在pH（8.5±0.2）、水溫（19.2±1.0）℃、溶解氧濃度大于5.0 mg/L的養殖水體中進行溴氰菊酯的急性毒性測定。[結果]溴氰菊酯對南美白對蝦的24、48、72和96 h LC50分別為0.61、0.38、0.22和0.15 μg/L，安全濃度為0.04 μg/L。[結論]該研究結果為漁業部門制訂水質標準提供了理論參考數據。

關鍵詞 南美白對蝦;溴氰菊酯;急性毒性

中圖分類號 S948? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）24-0122-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.028

Acute Toxicity and Safety Assessment of Deltamethrin to Penaeus vannamei

HAN Xian-qin， FU Zhi-ru， CHEN Yong-ping et al

（Tianjin Agriculture Eco-Environmental Monitoring and Agro-product Quality Testing Center，Tianjin 300221）

Abstract [Objective] The acute toxicity and safe concentration of deltamethrin to P.vannamei were studied by using hydrostatic biological test. The effects of deltamethrin on aquatic organisms in the water environment were evaluated. [Method]P.vannamei with the average body weight of（15.6±2.2）g， the average body length of（13.00±0.62）cm， were selected to determine the acute toxicity of deltamethrin in the aquaculture waters with pH （8.5±0.2）， water temperature （19.2±1.0） ℃， and dissolved oxygen concentration of more than 5.0 mg/L. [Result]24，48，72 and 96 h medial lethal concentrations（LC50）of deltamethrin to P.vannamei were 0.61， 0.38， 0.22 and 0.15 μg/L respectively， and the safe concentration was 0.04 μg/L. [Conclusion] The research results provided theoretical reference data for formulating water quality standards by fishery sectors.

Key words Penaeus vannamei;Deltamethrin;Acute toxicity

基金項目 天津市水產局科研推廣項目（J2017-09）;天津市科委農業科技成果轉化項目（17YFNZNC00110）。

作者簡介 韓現芹（1981—），女，河北保定人，工程師，碩士，從事水產品質量與安全研究。

通信作者，高級工程師，碩士，從事水產健康養殖研究。

收稿日期 2021-03-11;修回日期 2021-05-10

南美白對蝦（Penaeus vannamei Boone）又名凡納濱對蝦，俗稱白對蝦，為廣溫廣鹽性熱帶海水蝦類。因其養殖簡單、產量高、生長快、適應性強、肉質鮮美等優點，南美白對蝦是高產養殖的優良品種，是當今世界養殖規模最大的蝦類。

溴氰菊酯（deltamethrin，DM）又名敵殺死、撲蟲凈，是繼有機磷、有機氯農藥以來的第三代農藥，是一種Ⅱ型仿生合成殺蟲劑，高效、低毒、光穩定性好，被廣泛應用于農作物等靶生物防蟲除害和水產養殖生物寄生蟲防治方面，但對非靶生物（如水生生物）有著極大的危害，若使用不當就會造成水生動物急性中毒死亡。目前，養殖戶為避免拉網破壞生態平衡、養殖池水質惡化等，一般使用菊酯類藥物刺激南美白對蝦鉆入地籠，正是利用甲殼動物對其毒性的敏感作用，分批捕撈南美白對蝦。為此，筆者開展了溴氰菊酯對南美白對蝦的急性毒性試驗，確定其在養殖生產中的安全用量，并評價其對南美白對蝦的生態毒性和安全性，旨在為合理使用擬除蟲菊酯類農藥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

南美白對蝦購自天津長久發達養殖場，要求健康無病、規格整齊、附肢鍵全且無外傷、活力強，平均體長為（12.96±0.62）cm，平均體重為（15.61±2.17）g，試驗蝦在試驗室整理箱暫養，并在箱面遮蓋1塊紗網，避免對蝦驚擾、跳出。暫養7 d后進行試驗，試驗前1 d停止喂食。

1.2 試劑與藥品

溴氰菊酯標準品（純度>98%）、溴氰菊酯（總有效成分含量為25 g/L，為乳油劑型），由南京紅太陽股份有限公司生產。計算溴氰菊酯濃度時，先換算成實際有效含量，再乘以密度，根據有效成分用純凈水配制成儲備液，使用當天再稀釋成使用液。

1.3 試驗條件

南美白對蝦養殖試驗在35 cm×45 cm×60 cm的整理箱中進行，分別加入10 L過濾海水。試驗期間持續充氣，不投喂餌料。使用多參數水質監測儀（YSI）每天測定水溫、鹽度、pH、溶解氧（DO）濃度等理化因子，水溫為17.3～19.3 ℃，鹽度為16.8～17.3，pH為7.50～8.04，溶解氧濃度為5.10～6.12 mg/L。采用半靜水式換水補藥方法，每24 h更換1次試液，重新投藥。

1.4 試驗方法

先通過預試驗確定藥液濃度的大致范圍，參考其他蝦類相關文獻，估算出溴氰菊酯的5個濃度梯度，在每個濃度的整理箱內先放入10尾南美白對蝦，觀察24 h后，計算其對溴氰菊酯的最大耐受濃度和100%致死濃度[1]。根據試驗結果，按等比級數設置5個濃度組（0.10、0.18、0.32、0.56、1.00 μg/L）和1個對照組（CK），每組各設3個平行組，每組放入南美白對蝦10尾。試驗期間，觀察南美白對蝦的行為、中毒癥狀及死亡情況。中毒后，經反復刺激后如無反應，則判定為死亡，可從水中撈出。記錄各組南美白對蝦24、48、72、96 h的死亡數。

1.5 半致死濃度與安全濃度的計算 計算南美白對蝦的死亡率，再轉換成概率單位。半致死濃度（LC50）采用Bliss法計算，安全濃度（SC）用特倫堡（Turubell）公式計算：

SC=48 h LC50×0.3/（24 h LC50/48 h LC50）2

2 結果與分析

2.1 溴氰菊酯對南美白對蝦的毒性

從表1可以看出，在0.10 μg/L 溴氰菊酯試驗組中，最初24 h內南美白對蝦無死亡，48、72、96 h死亡率分別為5%、15%和25%，死亡率隨著時間的延長而增加，其他4個試驗組均表現出相同的變化趨勢。當溴氰菊酯濃度為0.10～1.00 μg/L時，南美白對蝦的死亡率均隨著溴氰菊酯濃度的增加，南美白對蝦死亡率呈現遞增趨勢，呈明顯的劑量-效應關系。

在低濃度（0.10 μg/L）溴氰菊酯試驗組中，試驗開始前4 h，南美白對蝦在水底游動、活動正常;4 h后，供試南美白對蝦表現躁動，但未造成死亡;16 h后，南美白對蝦活動恢復正常;24 h后，部分個體活力減弱，對外界刺激反應緩慢，弧形側臥，步足抽搐、微微顫抖，開始有少量死亡。

在高濃度（1.00 μg/L）溴氰菊酯試驗組中，南美白對蝦表現出煩躁不安，間歇性地快速游動，偶爾撞墻跳躍，隨后活力逐漸減弱，體色發紅，全身肌肉僵硬，附肢抽搐張開，短時間（24 h）內死亡率達到80%。

2.2 溴氰菊酯對南美白對蝦的半致死濃度和安全濃度

溴氰菊酯對南美白對蝦的半致死濃度及安全濃度見表2。毒性物質對水生生物的毒性按急性中毒試驗的96 h LC50分為4級：96 h LC50小于0.1 mg/L，為劇毒;96 h LC50為0.1～1.0 mg/L，為高毒;96 h LC50為>1.0～10.0 mg/L，為中毒;96 h LC50大于10.0 mg/L，為低毒[1]。

從表2可以看出，溴氰菊酯對南美白對蝦24、48、72、96 h的半致死濃度（LC50）分別為0.61、0.38、0.22和0.15 μg/L。經計算，溴氰菊酯對南美白對蝦的安全濃度（SC）為0.04 μg/L。

3 討論

3.1 溴氰菊酯對南美白對蝦的中毒癥狀及其毒性機理

南美白對蝦暴露于高濃度溴氰菊酯水體中，表現出焦躁急游，直至精力耗盡，僵硬張開等。這與日本囊對蝦（Marsupenaeus japonicus）、日本對蝦（Penaeus japonicus）、克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）等蝦類暴露在一定濃度的菊酯類農藥水體中表現出游動急促，偶有撞壁現象，側倒且步足抽搐甚至死亡等癥狀相一致。這與甲殼類遠海梭子蟹（Portunus pelagicus）[2]、中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）等暴露在高濃度溴氰菊酯水體中表現出行為異常急躁不安、間歇性上游、呼吸困難，附肢間歇性抽搐等神經性中毒癥狀也極為相似。擬除蟲菊酯對南美白對蝦的作用是通過表皮和鰓干擾南美白對蝦的中樞神經系統[3]，即對神經元產生大范圍的重復放電現象，令其表現出高度興奮、抽搐和共濟失調，最終導致其麻痹和死亡。

由于擬除蟲菊酯類農藥屬于神經毒劑，大多數學者認為其作用機制主要是通過干擾受試生物體內電壓門控壓通道（voltage-gated sodium channels，VGSCs）來延長神經膜動作電位的去極化時間，周圍神經重復電位引起肌肉持續收縮，腦突觸體膜上ATPase被抑制，產生大量的乙酰膽堿酯酶（AhE），導致受試生物神經傳導和代謝功能紊亂，自由基爆發甚至蛋白質失活等一系列的機體損傷，因此南美白對蝦表現出狂游、撞壁、抽搐等癥狀。

溴氰菊酯對受試生物的毒性除了表現出神經病理癥狀外，還可能造成蝦肌細胞超微結構損傷，即激活細胞的厭氧呼吸，在組織中大量乳酸的產生和蓄積，造成細胞酸化，從而導致蝦的死亡。吳楠等[4]

研究表明，溴氰菊酯對克氏原螯蝦肌肉超微結構的損傷主要表現為肌細胞明顯損傷，肌原纖維斷裂，大量肌漿網溶解，線粒體結構和雙層膜結構被破壞，內嵴溶解，因此推斷肌肉的損傷導致蝦體處于弓背、抽搐的應激狀態，繼而僵硬死亡。魏華等[5]研究表明溴氰菊酯對克氏原螯蝦肌肉中超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）活力的影響都呈現抑制-誘導-抑制的變化規律，丙二醛（MDA）含量則一直高于對照組，使機體處于氧化應激狀態。

3.2 溴氰菊酯對其他水生生物的毒性效應

溴氰菊酯對不同營養級水生生物的半致死濃度（LC50）見表3。從表3可以看出，隨著暴露于溴氰菊酯的時間增加，水生生物LC50呈現出明顯的時間-效應關系。蝦、蟹等節肢動物對溴氰菊酯最為敏感，其次為魚類，而軟體動物最不敏感;溴氰菊酯對魚類的96 h LC50比蝦類要高1～2個數量級。溴氰菊酯對克氏原螯蝦[5]的24 h LC50為0.16 μg/L，溴氰菊酯對日本對蝦[6]的24 h LC50為0.90 μg/L。該研究表明溴氰菊酯對南美白對蝦的24 h LC50為0.61 μg/L，溴氰菊酯對同類不同種蝦的毒性也存在種間差異，但不至于相差一個數量級。一些小型生物對溴氰菊酯的毒性極為敏感，比如胡偉華等[7]研究發現溴氰菊酯對枝角類、橈足類、輪蟲、原生動物的半數效應濃度（EC50）分別為0.18、0.30、2.00和0.66 μg/L。

溴氰菊酯對南美白對蝦的96 h LC50小于1.0 mg/L，結合國家相關標準可知，溴氰菊酯對南美白對蝦的毒性屬于劇毒級別。從表3可以看出，相關研究表明溴氰菊酯對凡納濱對蝦24、48、72 h的半致死濃度分別為0.17、0.10、0.06 μg/L[8]，對文蛤和菲律賓蛤仔的24 h LC50分別為1 520.00和67.00 μg/L;與魚類相比，溴氰菊酯對雙殼類動物的毒性屬于中毒。雖然魚類對溴氰菊酯的耐受性較高，但吳楠等[4]研究發現低劑量溴氰菊酯的長期存在除了對其自身產生生理生化影響外，還會通過食物鏈傳遞給高一級的生物。

同種不同規格試驗動物暴露溴氰菊酯的LC50也有所差別，中華絨螯蟹[9]

對溴氰菊酯的耐受力隨著體重的增大而增高。除了不同品種、不同規格外，毒性差異還與試驗水溫、pH、DO等理化因子有關。

4 結論

經計算，溴氰菊酯對南美白對蝦的安全濃度為0.04 μg/L，南美白對蝦對溴氰菊酯極為敏感，在采用低劑量溴氰菊酯輔助捕蝦時需格外謹慎;另外，經常食用含有擬除蟲菊酯殘留的食物會影響人類發育，增加神經系統疾病的風險。擬除蟲菊酯類殺蟲劑在南美白對蝦的藥物殘留有待進一步研究。

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