啶蟲脒對(duì)蚯蚓的急性毒性與初級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

李一利，廖朝選，王莉娜，謝源，魏杰*，冉艷

（1.貴州省檢測(cè)技術(shù)研究應(yīng)用中心，貴州貴陽 550014；2.貴州省分析測(cè)試研究院，貴州貴陽 550014）

啶蟲脒是新煙堿類殺蟲劑，可抑制昆蟲煙堿乙酰膽堿受體，阻止神經(jīng)系統(tǒng)信息傳遞，達(dá)到殺蟲效果[1]。陳佳杰等[2]研究發(fā)現(xiàn)，70%啶蟲脒水分散粒劑對(duì)牛角花齒薊馬的防效達(dá)到96.0%，顯著高于噻蟲嗪、乙基多殺菌素等農(nóng)藥。蚯蚓是土壤中常見動(dòng)物之一，對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)具有重要作用，可直接或間接影響土壤理化性質(zhì)，還參與植物凋落物的分解[3]。張維蘭等[4]研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓活動(dòng)可以提升植物對(duì)土壤中重金屬的修復(fù)效果。李季蔓等[5]發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下蚯蚓可調(diào)整番茄基因表達(dá)，增加抗氧化酶含量，提高抗氧化能力和抗旱能力。

但隨著化學(xué)農(nóng)藥的頻繁使用，對(duì)土壤中蚯蚓產(chǎn)生的毒害作用越來越大。研究表明，吡蟲啉、噻蟲啉、克百威等11 種農(nóng)藥對(duì)蚯蚓會(huì)產(chǎn)生一定毒害，引起蚯蚓體內(nèi)酶含量和活性變化，77%氫氧化銅水分散粒劑對(duì)蚯蚓急性和慢性的暴露風(fēng)險(xiǎn)不可接受[6-7]。

本研究以99%啶蟲脒原藥對(duì)赤子愛勝蚯蚓進(jìn)行急性毒性測(cè)試，并結(jié)合農(nóng)藥信息網(wǎng)中啶蟲脒在不同作物中的施用方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為啶蟲脒農(nóng)藥在田間科學(xué)施用提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

TLE204E/02 電子天平，0.000 1 g，梅特勒-托利多（中國(guó)）有限公司；JY5002 電子天平，0.01 g，上海方瑞儀器有限公司；PRX-450B 人工氣候培養(yǎng)箱，上海比郎儀器制造有限公司；人工土壤試驗(yàn)基質(zhì)（10%草炭、20%高嶺黏土、68%石英砂、2%碳酸鈣）。

丙酮，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；99%啶蟲脒原藥，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所。

1.2 試驗(yàn)生物

赤子愛勝蚯蚓（Eisenia foetida），購(gòu)自湖南大族生物科技有限公司。蚯蚓持續(xù)飼養(yǎng)于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，定期澆水保持土壤濕度，適量喂食保證蚯蚓正常生長(zhǎng)。飼養(yǎng)條件：溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度80%±10%，避光。在試驗(yàn)前1 d 置于人工土壤中適應(yīng)，試驗(yàn)時(shí)棄除有物理外傷或體重偏離平均值較大的蚯蚓。

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則 第15 部分：蚯蚓急性毒性試驗(yàn)》（GB/T 31270.15—2014）進(jìn)行試驗(yàn)[8]。

1.3.1 預(yù)試驗(yàn)

正式試驗(yàn)前需進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，預(yù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，空白對(duì)照、0.1 mg a.i./kg 干土、1.0 mg a.i./kg 干土處理的蚯蚓沒有死亡和異常行為，4.0 mg a.i./kg 干土和20.0 mg a.i./kg 干土處理的蚯蚓全部死亡。

1.3.2 正式試驗(yàn)

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，在1.0 mg a.i./kg干土和4.0 mg a.i./kg干土濃度范圍內(nèi)設(shè)置6 個(gè)濃度進(jìn)行正式試驗(yàn)，分別為1.30 mg a.i./kg 干土（A）、1.55 mg a.i./kg 干土（B）、1.84 mg a.i./kg 干土（C）、2.19 mg a.i./kg 干土（D）、2.61 mg a.i./kg 干土（E）和3.10 mg a.i./kg 干土（F）。按照人工土壤基質(zhì)比例稱取52.0 g 草炭、104.0 g 高嶺黏土、343.6 g 石英砂、10.4 g 碳酸鈣于攪拌裝置中混勻后裝入1 000 mL 燒杯備用，稱取一定質(zhì)量的99%啶蟲脒原藥于50 mL 容量瓶中并用丙酮定容搖勻得到1.57 mg a.i./mL 試驗(yàn)液。分別移取0.43 mL、0.52 mL、0.61 mL、0.73 mL、0.87 mL 和1.01 mL 試驗(yàn)液與10 g 石英砂混勻置于通風(fēng)櫥中，待丙酮揮干后分別加入到上述人工土壤中。添加156 mL 去離子水充分混拌均勻得到所設(shè)置的濃度，同時(shí)設(shè)置空白對(duì)照和丙酮對(duì)照，每個(gè)處理組3 次重復(fù)。隨機(jī)選取預(yù)適應(yīng)的蚯蚓去除表面土壤后稱重并放入試驗(yàn)土壤中，每個(gè)重復(fù)10 條蚯蚓，體重在300 ～600 mg，用濕紗布封好燒杯口。在試驗(yàn)第7 d 和第14 d 取出試驗(yàn)蚯蚓，觀察記錄死亡數(shù)和中毒癥狀。試驗(yàn)條件：溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度80%±10%，持續(xù)光照400 ～800 lx。

1.4 初級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)《農(nóng)藥登記 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南 第8 部分：土壤生物》（NY/T 2882.8—2017）中方法[9]，評(píng)估啶蟲脒在不同作物中施用的風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)商值（RQ）＞1表示風(fēng)險(xiǎn)不可接受，RQ ≤1 表示風(fēng)險(xiǎn)可接受。初級(jí)急性暴露分析采用PECsoil_SFO_China 模型預(yù)測(cè)土壤中農(nóng)藥暴露濃度（PECmax），查詢農(nóng)藥信息網(wǎng)（http://www.chinapesticide.org.cn/hysj/index.jhtml），以啶蟲脒制劑產(chǎn)品登記在不同作物中的施用方法進(jìn)行評(píng)估，輸入模型的參數(shù)見表1，模型中無研究的作物時(shí)選擇高度相近的作物代替進(jìn)行計(jì)算。通過毒性試驗(yàn)獲得的毒性終點(diǎn)LC50與相應(yīng)的不確定性因子UF 計(jì)算預(yù)測(cè)無效應(yīng)濃度（PNEC，PNEC=LC50/UF），最終計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)商值（RQ=PECmax/PNEC）。

表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估PECsoil_SFO_China 模型輸入?yún)?shù)

1.5 毒性等級(jí)劃分

毒性分級(jí)根據(jù)試驗(yàn)準(zhǔn)則附錄B[8]以LC50（14 d，mg a.i./kg 干土）進(jìn)行評(píng)價(jià)：低毒（LC50＞10），中毒（1.0 ＜LC50≤10），高毒（0.1 ＜LC50≤1.0），劇毒（LC50≤0.1）。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果用Excel 進(jìn)行歸納統(tǒng)計(jì)與分析，使用SPSS 19.0 分析軟件計(jì)算半致死濃度LC50、95%置信限以及回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 急性毒性

毒性數(shù)據(jù)分析結(jié)果見表2。在蚯蚓急性毒性試驗(yàn)中，空白與丙酮對(duì)照組蚯蚓沒有死亡和異常行為，滿足對(duì)照組死亡率不超過10%的要求。試驗(yàn)期間人工氣候培養(yǎng)箱溫度在19.6 ～21.6 ℃，濕度在70%～81%，光照強(qiáng)度603 lx，說明試驗(yàn)環(huán)境滿足試驗(yàn)要求，結(jié)果可靠。

表2 試驗(yàn)蚯蚓存活情況與癥狀觀察

A、B、C 處理組在試驗(yàn)第7 d 未發(fā)生死亡和異常，而D、E、F 處理組的蚯蚓死亡率分別為10.0%、43.3%、86.7%，半致死濃度（7 d-LC50）為2.66 mg a.i./kg干土，95%置信限為2.60 ～2.72 mg a.i./kg 干土，毒性等級(jí)為“中毒”，試驗(yàn)蚯蚓出現(xiàn)環(huán)節(jié)松弛和脫節(jié)潰爛、體液外滲的中毒癥狀。

在試驗(yàn)第14 d 時(shí)，A、B 處理組的蚯蚓仍未出現(xiàn)死亡和中毒癥狀，C、D、E、F 處理組的蚯蚓死亡率分別為10.0%、36.7%、66.7%、96.7%，半致死濃度（14 d-LC50）為2.35 mg a.i./kg 干土，95%置信限為2.29 ～2.41 mg a.i./kg 干土，毒性等級(jí)為“中毒”；此外，濃度2.19 mg a.i./kg 干土及以上的處理組（D、E、F）均出現(xiàn)蚯蚓變短變小，2.61 mg a.i./kg干土的處理組（E）還出現(xiàn)了環(huán)節(jié)松弛和脫節(jié)潰爛的癥狀。

2.2 初級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

啶蟲脒對(duì)赤子愛勝蚯蚓的初級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果見表3。通過PECsoil_SFO_China 模型分析在大白菜、豇豆、黃瓜、水稻、柑橘樹、煙草中噴霧施用后的預(yù)測(cè)暴露濃度分別為0.058 mg a.i./kg 干土、0.030 mg a.i./kg 干土、0.048 mg a.i./kg干土、0.017 mg a.i./kg干土、0.030 mg a.i./kg干土和0.012 mg a.i./kg 干土，使用啶蟲脒原藥的毒性數(shù)據(jù)與評(píng)估指南中的公式計(jì)算得到農(nóng)藥對(duì)試驗(yàn)生物的預(yù)測(cè)無效應(yīng)濃度為0.235 mg a.i./kg 干土，最終得到風(fēng)險(xiǎn)商值分別為0.25、0.13、0.20、0.07、0.13 和0.05。

表3 啶蟲脒在不同作物中施用的風(fēng)險(xiǎn)商值和風(fēng)險(xiǎn)表征

3 結(jié)論

研究表明，99%啶蟲脒原藥會(huì)導(dǎo)致赤子愛勝蚯蚓出現(xiàn)環(huán)節(jié)松弛和脫節(jié)潰爛、體液外滲及變短變小的中毒癥狀，14 d 半致死濃度為2.35 mg a.i./kg 干土，達(dá)到“中毒”等級(jí)。王廣馳[10]研究發(fā)現(xiàn)，啶蟲脒在蚯蚓慢性毒性試驗(yàn)中對(duì)蚯蚓產(chǎn)生了一定程度的氧化脅迫且會(huì)造成生物體DNA 損傷，引起蚯蚓體內(nèi)過氧化氫酶和谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶活性先激活后抑制，影響蚯蚓正常的生化反應(yīng)。因此，啶蟲脒在急性和慢性試驗(yàn)中均會(huì)對(duì)蚯蚓產(chǎn)生一定的毒性效應(yīng)，為了在田間安全使用，還需評(píng)估該農(nóng)藥在田間施用對(duì)蚯蚓的暴露風(fēng)險(xiǎn)。

啶蟲脒農(nóng)藥在大白菜、豇豆、黃瓜、水稻、柑橘樹、煙草等作物中噴施防治害蟲時(shí)會(huì)有部分農(nóng)藥進(jìn)入土壤，對(duì)土壤生物產(chǎn)生毒害作用。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果顯示，啶蟲脒在研究的6 種作物中使用對(duì)蚯蚓的風(fēng)險(xiǎn)商值分別為0.25、0.13、0.20、0.07、0.13、0.05，說明該農(nóng)藥在6 種不同作物中施用對(duì)蚯蚓的風(fēng)險(xiǎn)性可接受，與呂露等[11]研究結(jié)果一致。在防治害蟲時(shí)啶蟲脒農(nóng)藥可根據(jù)使用說明正常施用，但考慮到田間環(huán)境中還存在天敵昆蟲、蜜蜂、鳥類等有益生物，還應(yīng)結(jié)合對(duì)其他有益生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，降低對(duì)環(huán)境生物的危害。