滅多威的污染現狀及其對水生生物的毒性效應研究進展

陸 妍，孟順龍,2，陳家長,2

（1南京農業大學無錫漁業學院，江蘇無錫214081；2中國水產科學研究院淡水漁業研究中心，農業部水產品質量安全環境因子風險評估實驗室（無錫），中國水產科學研究院內陸漁業生態環境和資源重點開放實驗室，江蘇無錫214081）

0 引言

滅多威又稱乙肪威、甲氨叉威、滅多蟲等，外觀為白色晶狀固體，稍有硫黃味，可溶于丙酮、乙醇、甲醇、異丙醇，在水中的溶解度為58 g/L，較穩定，在土壤中易分解。滅多威屬于N-甲基氨基甲酸酯類殺蟲劑，常見的氨基甲酸酯類農藥有涕滅威、異索威、丙硫克百威、丁酮威、混滅威等。氨基甲酸酯類主要作用于生物體的乙酰膽堿酯酶，可廣泛用于果樹、蔬菜、棉花等作物的蟲害防治，對二化螟、飛虱類、斜紋夜蛾等類害蟲有顯著的滅殺效果[1]。

1997年世界野生動物基金會將滅多威列為可疑內分泌干擾物[2]。環境內分泌干擾物(EDCs)又稱環境激素，影響機體內分泌功能，作用于機體自身、后代或亞群，造成一定損傷效應，如引發魚體的生殖退化，甚至造成性別逆轉。野外試驗證實魚類生長發育和生殖障礙與EDCs的暴露有關，處于生命發育早期的胚胎和幼魚對EDCs尤為敏感，短暫暴露可造成生物體組織器官的不可逆損傷，而且可能遺傳給下一代[3]。滅多威主要作用于乙酰膽堿酯酶(AChE)，可抑制其活性，導致神經組織衰竭，從而殺死昆蟲，具迅速、作用力強等特點。長期接觸滅多威可導致動物的肝毒性、細胞毒性和神經毒性[4]。

滅多威作為一種直接噴灑于蔬果表面的殺蟲劑，會在蔬果表面形成殘留。另外有數據表明，中國農藥施用量較大，施用的農藥中僅有10%是被利用的，其余90%則流失在環境中[5]參與生態循環。面對日益嚴重的現象，有許多學者對部分河流水域進行了滅多威殘留檢測以及對蔬果表面滅多威的殘留狀況進行了研究調查。同時，他們也把大小鼠、水生物（金魚、羅非魚、大型溞）等作為研究對象，來探究滅多威對其生長發育、致突變性、致畸性的影響，從而進一步探究滅多威對生態環境和人體健康所產生的影響。2016年，據報導中國有兩例滅多威急性職業中毒事件[6]。法國一項調查顯示，在2012—2016年期間，約4.2%的人口直接或間接受到了滅多威的毒害[7]。因此，滅多威因其對哺乳動物、鳥類和環境等具有極高的殘留毒性而在許多歐洲國家被禁用。根據現有研究調查，滅多威在河流水域中殘留檢測的研究較少，選取河流水域代表性不夠強，關于滅多威對水生生物的毒性效應相關研究也較少，研究對象也較為單一，故筆者簡要綜述了滅多威的使用概況、毒性效應、危害方面等，對深入了解其在土壤、水域的污染現狀、對水生生物具有的毒性效應等具有一定的意義。

1 滅多威污染現狀

1.1 滅多威在水環境中的污染

由于滅多威的水溶性較高，因此其對地表水、地下水和水生生物的潛在影響受到了人們的關注。農藥生產、加工廢水排放不當、農藥的大量施用等途徑都可能成為污染源。上述行為所產生的農藥殘留都可通過雨水沖刷、地表徑流、土壤遷移等途徑最終進入地下水或地表水，繼而經飲用水或食物進入動物和人體內，導致一些慢性疾病的產生，影響人體健康。另外水體污染嚴重程度和農藥在水體、土壤中的半衰期有密切的聯系。據研究，滅多威的半衰期在土壤中為3～50天，在水中為6～262天[8]，從以上數據可以看出，滅多威在水體中的半衰期遠高于土壤，加之其在土壤中的強移動性和水體自身的流動性，水體污染范圍便會不斷地擴大。

滅多威在中國多處水體中被廣泛檢出。目前，檢測滅多威的方法有氣相色譜法[9]、氣相色譜-質譜法[10]、高效液相色譜法[11-12]和超高效液相色譜-串聯質譜法[13]等。滅多威在泰州地區的13份地表水中均有檢出[14]。在中國長江流域、珠江流域內都檢測到氨基甲酸酯類農藥的存在[15]。長江流域（中下游地區）因適宜的氣候，主要種植水稻、蔬果、棉花等作物，滅多威等氨基甲酸酯類農藥也被廣泛使用，從而導致殘留量較高，污染較為嚴重。近年來傳統農業在珠江流域逐漸衰敗，農藥使用量也相對減少，之前存積的氨基甲酸酯類農藥也不斷地被降解，含量較低。有檢測顯示，在浙江省多地水源中發現氨基甲酸酯類農藥的存在，其中滅多威在水中的檢出濃度為0.172 μg/L，超出歐盟標準0.1 μg/L[16]。在內蒙古通遼市的6個主要水稻種植區也檢測出超過國家標準(66.7%)的滅多威殘留量，為0.11102～0.2757 mg/kg[17]。調查顯示沙特阿拉伯地下水中滅多威檢出率高達53.3%，最大殘留量達0.097 mg/L[18]。美國地質調查局的國家水質評估(NAWQA)項目對美國8個城市地表水中除草劑和殺蟲劑的殘留進行了檢測，在拉斯維加斯的河流中有滅多威的存在[19]。同樣他們經多地抽樣，檢測出最大滅多威濃度＜17 ng/L。在加利福尼亞，在許多監測的城市和農業水道中發現了可測量的滅多威濃度，其中最高殘留濃度(55.3 μg/L)來自丘拉爾河，而與農業相關的最高殘留(0.343 μg/L)來自于奧克特溪[20]。另外在孟加拉國薩瓦爾和達姆拉伊烏帕齊拉斯水田、菜地采集的水樣中均檢測到氨基甲酸酯農藥殘留[21]。

由于滅多威使用量大，其污染普遍存在各水體中，通過食物鏈的傳遞對水生生物和人體都有一定損傷作用，因此在許多歐洲國家，滅多威已經被禁用。2015年[22]，美國環保局(EPA)和滅多威生產企業就撒銷滅多威在多個洲的使用，減少在大麥、燕麥和黑麥中的應用、玉米和芹菜上的使用量達成共識，以降低污染飲用水的風險。美國有規定，飲用水中滅多威的安全限量為200 μg/mL[20]，但卻未列于中國的地表水質量標準[23]。

1.2 滅多威在土壤中的污染

滅多威使用后會隨著雨水的沖刷、對蔬果的灌溉和噴淋而進入土壤中，在土壤中吸附、沉降、堆積形成殘留，進而會污染土壤，對土壤的結構功能、土壤中微生物、有益生物、酶活性等造成影響。農藥自身的吸附能力、施用量、土壤遷移力等多種因素都能影響其對土壤的污染程度。滅多威對土壤的總吸附能力偏弱，通常在土壤中的半衰期為3～50天[9]，但土壤中的有機質和粘粒含量（數量和類型）的增加會影響滅多威在土壤中的殘留時間[19]。

一些研究人員針對不同的土壤特性、有機組成，分析了滅多威在其中的吸附能力。Cox等[24]研究了滅多威在粘土（蒙脫石、伊利石和高嶺石）和腐殖酸（飽和陽離子）中的吸附能力大小，發現蒙脫石(Kd=4.5～9.58)的吸附量大于伊利石(Kd=1.56)和高嶺石(Kd=0.5)，對腐殖酸的吸附力(Kd=399.5)要高于粘土。Leistra等[25]測定了土壤/液體分配(Kd)的吸附系數，表明滅多威在土壤中的吸附能力較弱，一般不會造成較嚴重的污染。采用滅多威稀釋液（20%乳油用水稀釋成0.02%的稀釋液）為研究對象，發現滅多威在土壤中降解速度較快（施藥15天，降解率為97.7%），對土壤的污染也較輕。采用0.1%的稀釋液進行試驗發現，滅多威的污染嚴重程度與施用量成正相關，污染相對較為嚴重[26]。

1.3 滅多威對蔬果污染

目前蔬菜中的農藥殘留已經成為食品安全中百姓關心，政府關注的重要問題，滅多威作為一種直接有效的殺蟲劑而被噴灑在蔬果上來達到除蟲的目的。此法可有效的殺滅害蟲，但滅多威是否會在蔬果表面形成殘留，是否會因此影響人們的健康，還需要進一步的研究調查。

倪永付等[13]采用液相色譜一串聯質譜法測定洋蔥中滅多威的含量，結果顯示對于檢測的洋蔥樣品中均未發現滅多威的存在。陳雁君等[26]研究發現將滅多威20%乳油用水稀釋成0.02%的稀釋液使用，其在油菜中的半衰期為5.54天，對比滅多威在土壤中的半衰期來看，該濃度下的滅多威殘留時間短，降解速度較快，對蔬菜污染較輕。朱大明等[27]采用QuEChERS法提取和超高效液相色譜-串聯質譜法分析技術，對廬江市場葡萄中農藥殘留量進行了檢測，滅多威最大殘留量為0.0030 mg/kg，根據GB2763-2019食品安全國家標準食品[28]中滅多威最大殘留限量在漿果和其他小型水果中的最大殘留限量(0.2 mg/kg)來看，該批葡萄中的滅多威殘量對人體健康均無影響。郭蓉等[29]對陜西省蔬菜、水果、食用菌和袋泡茶農藥殘留進行了調查，采用氣相色譜-質譜法檢測手段，僅在鮮豆類蔬菜中檢出超標的氨基甲酸酯類農藥（克百威），滅多威未曾檢測出。

綜合2016—2018年蔬果、茶樹用農藥產品添加隱性成分表來看[30]，滅多威在蔬菜、茶樹中被檢測出，但其殘留量均低于國家標準。田麗等[31]在對2012—2018年陜西關中地區市售蔬菜中農藥殘留調查中發現，8種氨基甲酸酯類中滅多威檢出率1.21%，位列第二，雖有檢出，但未超標。近年來針對氨基甲酸酯類農藥在蔬果上殘留的分析方法較多，但關于滅多威對蔬果污染現狀研究較少。據目前所有的研究來看，在不加大滅多威使用量的情況下，滅多威對蔬果的污染較輕，可以忽略不計，但仍需要大量研究調查來佐證。

針對于如何降解滅多威在環境中的殘留有較多的研究分析。如微生物降解法[32]、物理化學法等[33]。但圍繞滅多威對環境污染的研究現狀鮮有報導。根據研究，由于殺蟲劑的不合理使用、隱性添加以及過度使用，棉蚜對農藥的抗性不斷增加，新疆地區棉蚜田間種群對滅多威的抗性別為91～292倍，為中等到高水平抗性[34]。實驗室數據表明[26]，噴施5倍0.02%的滅多威稀釋液后，蔬菜、土壤中檢測到滅多威的含量均高于美國允許殘留標準，會造成嚴重的污染。根據2019號GB2763文件中[28]，滅多威在蔬菜、水果、茶葉中的最大殘留限量均為0.2 mg/kg。設想，在今后的種植過程中繼續加大滅多威使用量、私自添加滅多威等高毒產品及不合理的施用，不光害蟲的抗藥性會隨之增加，使得滅多威藥效下降，其對環境的污染也會越來越嚴重。因此，對于滅多威等氨基甲酸酯類農藥在使用時應準守相應的使用準則，同時也應加大市場監管力度，從源頭上減輕滅多威給環境帶來的污染。

2 滅多威毒性效應

2013年5月，中央電視臺《焦點訪談》報道了氨基甲酸酯類殺蟲劑使用和毒性及危害，包括對水生植物、水生動物以及哺乳動物具有致癌、致畸、致突變的潛在毒性[35]。武向偉等[36]指出，滅多威對斑馬魚的LC50遠小于0.1 mg/L。對比《生物監測技術規范(水環境部分)》中化學物質對魚類的毒性等級劃分中可知，滅多威屬于劇毒級農藥。滅多威可以說是一種有效的基因毒性物質，通過直接作用于害蟲體內乙酰膽堿酯酶，使其活性下降，造成堆積，進而導致害蟲過度興奮麻痹而死。張亭等[37]也證實了這一點，經滅多威處理的棉鈴蟲體內乙酰膽堿酯酶基因（ace1和ace2）在12 h時皆顯著下調。暴露在不同濃度下的羅非魚死亡率隨濃度增加而升高。研究滅多威對斑馬魚毒蕈堿型乙酰膽堿受體(mAChR)、煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)影響作用時發現，滅多威對mAChR、nAChR均有有明顯地抑制效果，且隨濃度的增加抑制效果越明顯，其中滅多威對mAChR的抑制效果要更為明顯[38]。Lee等[39]提出，滅多威是一種致癌物，能引起誘變，具有較高的致死率。Kahina等[40]將大鼠消化系統某些部位暴露于滅多威，并探究其毒性作用，發現大鼠十二指腸和結腸出現嚴重病變，腸道和消化功能紊亂。關于滅多威對生物體的生殖毒性、遺傳毒性效應、生物乙酰膽堿酯酶(AChE)活性、肝腸等其他器官的影響研究有很多，下面將展開詳細敘述。

2.1 對水生生物遺傳毒性效應

目前，滅多威對于生物體的遺傳毒性效應研究較多，但結論不一。孫肖瑜等[41]用微核試驗檢測其對鯉魚血紅細胞微核的誘發效應，結果顯示最高劑量組(20 μg/L)具最高微核率，其中0.02 μg/L濃度組微核率低于對照組，從整體看，隨著滅多威濃度升高，鯉魚血紅細胞微核率沒有隨之上升。由此得，水中滅多威在該實驗條件下對鯉魚血紅細胞染色體并無損傷效應。孫曄等[42]采用同樣的試驗方法對金魚進行了檢測，滅多威對金魚48 h-LC50為1.52 mg/L，屬于中毒，不同濃度、時間的滅多威可引起金魚血細胞輕微微核率變化，無明顯劑量-效應關系，對染色體有較輕的損傷作用，采用彗星試驗發現滅多威對金魚DNA有損傷作用，但不一定會引起突變。也有報道用鯉魚、鰱魚研究了殺蟲雙的遺傳毒性，結果發現各劑量組微核率并未明顯上升，均在1‰以下。類似的結論在大鼠、人體細胞中也存在，滅多威在大鼠和兔等實驗動物慢性飼喂測試中并未出現致畸性、致突變等[43]。孫肖瑜等[44]研究發現滅多威能夠在體內和體外條件下誘導細胞DNA損傷，雖然較高的滅多威濃度(≥50 μg/L)可造成人血淋巴細胞DNA的損傷，但未見致突變性。

也有學者研究發現滅多威能造成生物體內DNA突變、染色體畸變等等，從而造成較嚴重的遺傳毒性效應。Nwani等[45]研究其他氨基甲酸酯類農藥（丁硫克百威）毒性作用時發現長時間的暴露在丁硫克百威下，鱧紅細胞的微核率會明顯上升。李陽等[46]研究指出涕滅威能致使斑馬魚DNA單鏈斷裂，甚至高濃度環境下會引起雙鏈的斷裂，造成不可逆的損傷，難以修復。通過染色體畸變、微核和姐妹染色單體交換等試驗中發現，滅多威對人淋巴CHO-W8細胞存在明顯的遺傳毒性[47]。李荻秋等[48]以果蠅胚胎S2細胞和人肝癌HepG2細胞為研究對象發現，滅多威濃度與S2和HepG2細胞活力呈負相關，濃度越高，細胞DNA受損程度越嚴重，最終導致細胞凋亡。還有一些基因突變實驗表示，滅多威還能顯著地誘導蠶豆根細胞和小鼠生殖細胞染色體畸變[49]。高濃度滅多威對水生生物體內染色體、DNA有一定的損傷作用，但由于滅多威對誘導水生生物微核產生的研究較少，未發現有明顯的畸變、致突變性的損害作用，需要在今后的研究中選擇更多的魚類作為研究對象，并可研究多個因素與微核率之間的關系，進一步深入地分析滅多威對水生生物的遺傳毒性。

2.2 生殖毒性

滅多威作為一種環境雌激素可干擾內源性雌激素與臟器中的雌激素受體結合，造成生殖器官異常甚至出現生殖障礙，影響到生物的生殖功能等[50]。典型環境雌激素可以導致九孔鮑胚胎發育過程中擔輪幼體畸形和抑制幼體進一步變態成功[51]。劍尾魚連續50天暴露于17 β雄二醇(E2)中后，其精巢組織受損嚴重，精小囊數量減少，精子數量稀少，甚至沒有[52]。急性毒性試驗研究結果表明，滅多威對羅非魚的24 h、48 h、96 h的LC50分別為1.25 mg/L、0.75 mg/L、0.43 mg/L，安全濃度為0.043 mg/L。20 μg/L濃度以下的滅多威對雄羅非魚造成可逆性損傷，如：氧化損傷和生殖功能障礙。滅多威濃度超過200 μg/L時，造成的損傷在短期內（18天）不可逆[53]。胡俊西等[54]發現斑馬魚暴露在滅多威中其卵巢會發生明顯的變化，由原來的透明、良好形狀變為發白且渾濁，一般來說卵巢在發育受限或死亡的情況下，才會出現發白、渾濁的現象。分析其可能出現的原因為染毒后，卵巢中部分組織受損，組織液的成分發生改變，破壞卵巢的吸收功能，從而影響卵巢發育。孟順龍等[55]表明滅多威脅迫會對羅非魚精巢組織轉錄組產生顯著影響，對精巢中生殖細胞的增殖可能也會產生影響，并引起生殖功能障礙。另外，在大小鼠實驗中發現，滅多威可使小鼠精子數量減少和精子運動能力下降，對其生殖系統存在一定損傷。受試的雄性大鼠血清睪酮含量顯著降低，精子數量和存活率顯著下降[56]，其作用機理可能是通過影響下丘腦-垂體-睪丸軸內分泌功能。

2.3 酶活性

乙酰膽堿酯酶(AChE)在神經傳導過程中起到關鍵作用，作用于神經遞質乙酰膽堿，能將堆積在水生生物神經系統中的乙酰膽堿水解，從而保證神經信號分子的正常傳導。滅多威對大型溞的24h-LC50為9.829μg/L[57]，對羅非魚、金魚24 h-LC50、48 h-LC50分別為1.25 mg/L、1.52 mg/L，由此可見大型溞對污染物滅多威對比魚類有更高的敏感性。另外，滅多威濃度越高，大型溞也具有更高的死亡率，具明顯的劑量－效應關系。在體內抑制試驗中，滅多威對AChE活性有明顯抑制作用，污染物濃度越高，對酶活性的抑制作用越明顯，體外抑制試驗與上述結論基本一致。不同的是，在體內抑制試驗中，AChE活性在某些時間會出現回升現象。付秀娥等[58]研究結論與其一致，滅多威對大型溞的AChE活性最大抑制率可達86.6%。在以日本青鳉為實驗對象探究滅多威對其AChE活性時，其結果與大型溞表現基本吻合，最大抑制率可達81.7%，整體為下降趨勢，期間在某個濃度下AChE活性會有所回升。總體來說，通過體內、體外試驗表明，滅多威對水生生物體內AChE活性有強抑制作用，但兩者結果有差異性，體內試驗AChE活性有所回升可能與受生物體內代謝有關。

谷胱甘肽(GSH)為一種重要的抗氧化劑，能參與解毒反應，保護細胞免受有毒物質引起的氧化作用的影響。羅非魚肝臟中GSH濃度與滅多威的濃度和暴露時間長短有關，滅多威濃度越高、作用時間越長，GSH濃度下降越多[59]，從而羅非魚的肝臟抗氧化系統會受到一定的影響及較嚴重的肝損傷。研究結果顯示大于0.2 μg/L滅多威作用于0～30天的羅非魚，其肝臟過氧化氫酶(CAT)活性會升高[60]。王鈺欽等[18]研究表示，在滅多威濃度低、作用時間短的情況下，由于魚體產生應激反應而是CAT有所上升，但在長時間作用下，CAT活性下降，對機體造成損傷作用。長時間暴露于滅多威對麥穗魚肝臟谷胱甘肽巰基轉移酶(GST)有顯著的影響，96 h的GST活性可下降40%，低濃度對腸道GST其活性基本沒影響，而試驗期間滅多威對腸道GST活性無影響[61]。宋燕飛等[62]發現滅多威對錦龜頭部酯酶酶活抑制率較高。當其濃度由10-4mol/L下降到10-9mol/L時，滅多威對錦龜酯酶抑制率也會隨之降低。卞志強[63]用微板毒性分析法探究滅多威對蛋白核小球藻超氧化物歧化酶活性(SOD)和脂質過氧化產物丙二醛(MDA)活性的影響。結果顯示，SOD活性會隨暴露時間的增加而降低，具一定時間-效應關系。而MDA含量隨暴露時間延長而上升，這可能是由于藻細胞抗氧化能力降低，H2O2積累導致MDA含量上升，最造成毒害作用。

2.4 其他

將斑馬魚暴露于不同濃度的滅多威中(0.022、0.020、0.019、0.018、0.017 μL/mL)，均表現出有機磷神經中毒癥狀。最高濃度組(0.022 μL/mL)在96 h時，斑馬魚全部死亡，其余濃度組均表現為不同程度的中毒現象。滅多威主要影響斑馬魚的鰓、肝、卵巢及魚鰾等組織器官，并且濃度越高損傷越嚴重，主要表現為鰓思和鰓小片發生病變和堵塞、局部肝細胞核溶解組織細胞壞死等，造成不可逆的損傷、影響魚鰾的形態特征[54]。

3 展望

中國是農業大國，其中用于農作物病蟲害防治的農藥遠遠高于世界化肥使用平均水平[64]，其中含磷類和氨基甲酸酯類農藥使用較多。而作為氨基甲酸酯類的滅多威，在生產過程中以水為溶劑，會產生高濃度有毒生產廢水，廢水中含有惡臭的硫肟類脂類，并且色度高，難以生物降解[65]。

滅多威在環境中被廣泛檢出，雖殘留量較小，但其污染威力也越來越不容小覷。綜合現有的研究，筆者認為還存在以下幾點問題：一是隨著農藥施用量的不斷增加，如何做好污染防控，平衡農藥施用與保護環境是存在的主要問題；二是對哺乳動物毒性研究較多，但擴展到滅多威對其代際毒性遺傳特征的研究較為少見。把水生生物作為研究對象時，選取對象較為單一不具對比性。針對上述問題，有以下幾個對策：（1）嚴格監督滅多威等氨基甲酸酯類農藥的使用，加大市場監管力度。（2）做好對環境中滅多威的檢測，選取具有代表性的河流水域，及時、定期開展對滅多威在水環境中的動態殘留分析研究，制定河流水域中滅多威最高殘留量標準。另外，對蔬果中滅多威殘留進行抽檢，以確保食品安全。（3）從多方面開展滅多威對水生生物、哺乳動物等的毒性研究，選取多種類、代表性強的研究對象，把研究擴展到代際遺傳特性，以期為滅多威對人體毒性效應及防治工作提供可借鑒的資料。