20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對三種水生生物的急性毒性評價

中圖分類號：X592;X171.5 文獻識別碼：A 文獻編號：1005-6114（2025）05-024-06

隨著全球農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展，除草劑已成為保障糧食生產(chǎn)的重要工具，在全球最近10年的農(nóng)藥使用中，除草劑的使用量逐年攀升[1]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計，全球約 25% 的水體因農(nóng)藥殘留導(dǎo)致水生生物多樣性下降，如環(huán)莠隆暴露可導(dǎo)致魚類胚胎體長縮短、心包水腫、脊柱側(cè)彎及尾部畸形，胚胎孵化率顯著降低[2]，長期暴露于除草劑Neburon會引起雄性斑馬魚生殖細胞凋亡顯著增加[3]。發(fā)展中國家因人工除草成本上升導(dǎo)致的除草劑使用量激增，農(nóng)藥殘留通過地表徑流、淋溶等途徑進入水體后，進一步加劇了水生態(tài)系統(tǒng)的暴露風(fēng)險[4]。以莠去津為代表的早期除草劑因高殘留、高生態(tài)毒性等問題，已引發(fā)多國禁限用[5]。因此，農(nóng)業(yè)開始轉(zhuǎn)向新型HPPD（對-羥苯基丙酮酸雙氧化酶）抑制劑類除草劑的研究和使用，

環(huán)磺酮（Tembotrione）是三酮類除草劑的成員之一，作為HPPD類除草劑中的新成員，環(huán)磺酮在雜草防治方面表現(xiàn)良好，尤其對玉米田抗性雜草具有更強防效。近年來，中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推動精準施藥技術(shù)，要求輪換使用不同作用機理的除草劑以減少抗性風(fēng)險，環(huán)磺酮作為新型HPPD抑制劑符合政策方向，其憑借更高效、低殘留特性市場需求持續(xù)增長[6。然而，環(huán)磺酮大規(guī)模使用導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險，尤其是對非靶標水生生物的潛在毒性，日益引發(fā)關(guān)注。盡管環(huán)磺酮的除草機制及農(nóng)用效果已有較深入探討，但其對水生生物（如魚類、澤類、藻類）的毒性效應(yīng)仍缺乏系統(tǒng)性評價。本文以 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑為研究對象，結(jié)合急性毒性實驗與生態(tài)毒理學(xué)分析，旨在揭示其對典型水生生物的毒性效應(yīng)，為農(nóng)藥環(huán)境風(fēng)險評估及可持續(xù)管理提供科學(xué)依據(jù)。

材料與方法

1.1 試驗材料

試驗試劑： 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑，安徽久易農(nóng)業(yè)股份有限公司；標準物質(zhì)，國家農(nóng)藥質(zhì)量檢驗檢測中心（沈陽）；乙腈，色譜純，TEDIA；磷酸，色譜純，阿拉丁；超純水，MicropureUV自制；魚試驗用水為經(jīng)活性炭過濾和反滲透系統(tǒng)純化后曝氣處理 24h 以上的自來水；大型澤試驗用水為ElendtM7培養(yǎng)基；近頭狀尖胞藻生長抑制試驗選用BG11培養(yǎng)基;ElendtM7培養(yǎng)基和BG11培養(yǎng)基根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則》配制

試驗儀器：具體信息見表1。

表1儀器相關(guān)信息

1.2 測試物種

斑馬魚（Daniorerio）種魚引自南京堯舜禹生物科技有限公司，試驗用魚由實驗室自行繁殖獲得。

試驗測試系統(tǒng)的承載量為 0.1904g 魚/L水，試驗用魚平均全長為 1.725±0.051cm. 。

大型澤（Daphniamagna）引自武漢科樂多生物科技有限公司，在實驗室保種培養(yǎng)。試驗前挑選出生 24h 以內(nèi)的健康、活潑的幼瀣用于試驗

近頭狀尖胞藻（Raphidocelissubcapitata）引自中國科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫，在本試驗室以BG11培養(yǎng)基持續(xù)培養(yǎng)。試驗采用處于對數(shù)生長期藻類進行試驗。

1.3 試驗方法

參照OECD測試導(dǎo)則和《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則》進行[7-12] 。

1.3.1 魚類急性毒性試驗

預(yù)試驗參考歐盟食品安全局（EFSA）查詢數(shù)據(jù)（環(huán)磺酮對虹 96h-LC₅₀gt;100mg a.i./L），設(shè)置名義濃度為" 三個處理組和一個空白對照組。試驗結(jié)果顯示，供試物對斑馬魚96h-LC₅₀ 在 之間（ 10.0mg a.i./L處理組死亡率為 0% ， 100mg a.i./L處理組死亡率為 40.0% ， 200mg a.i./L處理組死亡率為 100% ）。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果進行正式試驗

正式試驗采用靜態(tài)法進行，設(shè)置名義濃度為 的五個處理組和一個試驗用水空白對照組。處理組和空白對照組均不設(shè)重復(fù)，待受試溶液達到試驗溫度后每組隨機投入7尾魚，該投放過程在 30min 內(nèi)完成，試驗周期為 96h 。暴露開始后 3h.6h.24h.48h. ^72h 和 96h 觀察魚的死亡情況和中毒癥狀，并計算半致死濃度 LC₅₀ 值

1.3.2 蚤類急性活動抑制試驗

預(yù)試驗參考歐盟食品安全局（EFSA）查詢數(shù)據(jù)（環(huán)磺酮對大型澤 ，設(shè)置名義濃度為 1.00，10.0，50.0 和 100mg a.i./L四個處理組和一個空白對照組。試驗結(jié)果顯示，供試物對大型滛 48h-EC₅₀ 在 之間（ 處理組抑制率為 20.0% ，50.0mga.i./L處理組抑制率為 80.0% ）。根據(jù)預(yù)試驗的結(jié)果進行正式試驗

正式試驗采用靜態(tài)法進行，設(shè)置15.0、22.8、34.7，52.7，80.1mg a.i./L五個處理組和一個空白對照組。空白對照組和處理組均設(shè)4個重復(fù)。分別量取 50.0mL 供試溶液到 100mL 燒杯（空白對照組CK量取 50.0mL 的ElendtM7培養(yǎng)基），每個燒杯中放入5只幼滛。加蓋后放人光照培養(yǎng)箱中暴露48h，試驗期間不曝氣、不喂食。在暴露開始后第 24h 和 ^48h 時觀察并記錄幼澤的受抑制情況和中毒癥狀，并計算活動半抑制濃度 EC₅₀ 。

1.3.3 藻類生長抑制毒性試驗

預(yù)試驗參考歐盟食品安全局（EFSA）查詢數(shù)據(jù)（環(huán)磺酮對近頭狀尖胞藻 96h-E_rC₅₀=0.75mga.i./L） ，設(shè)置名義濃度為 0.010，0.30，3.00 和 6.00mg a.i./L四個處理組和一個空白對照組。試驗結(jié)果顯示，供試物對近頭狀尖胞藻的生長率抑制效應(yīng)72h-E，C50和 E_yC₅₀ 均在 0.30～3.00mg a.i./L 之間（0.30mga.i./L處理組生長率抑制率為 2.19% ，生長量抑制率為 10.4%;3.00mga.i./L 處理組生長率抑制率為 58.4% ，生長量抑制率為 92.6% ）。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果進行正式試驗。

正式試驗采用靜態(tài)法進行，設(shè)置0.50、1.00、 五個處理組和一個空白對照組（僅加入BG11培養(yǎng)基），每個處理組和空白對照組均為3個重復(fù)，在所有測試溶液配制完成之后，從預(yù)培養(yǎng)的綠藻培養(yǎng)液中吸取適量的藻液接種到空白對照組和處理組錐形瓶中，采用顯微鏡測量藻細胞初始濃度為 2.00×10⁴ 個 /mL 。接種后將錐形瓶轉(zhuǎn)移至光照搖床中，隨機擺放，培養(yǎng) 72h 。在試驗開始后的 24h.48h 和 ^72h 時，從每個試驗組中取樣用顯微鏡進行細胞計數(shù)，同時對藻細胞取樣進行鏡檢，記錄藻細胞形態(tài)的觀察結(jié)果和中毒癥狀，并計算半抑制濃度 E_rC₅₀ （半數(shù)生長量增長抑制率）和E_yC₅₀ （半數(shù)生長率增長抑制率）。

1.4 實測濃度分析

為了確保測試溶液的濃度穩(wěn)定，參照《農(nóng)藥在水中和土壤中的分析方法建立和驗證》13建立了環(huán)磺酮在不同試驗基質(zhì)中的分析方法并加以驗證，試驗過程中采用已驗證的分析方法對測試溶液進行處理[14]，并對測試溶液中的環(huán)磺酮濃度進行了分析。斑馬魚試驗 _0h，96h 時取樣檢測，大型澤試驗_0h，48h 時取樣檢測，近頭狀尖胞藻試驗 0h，72h 時取樣檢測

儀器條件如下：

流動相：A相（ 65% ：乙腈；B相 （35%）：0.1% 磷酸水溶液;停留時間： 6min ;流速： 0.800mL/min ：柱溫： 30^°C ；進樣體積： 10μL ;波長： 210nm ;檢測器：DAD。

1.4.1 標準曲線繪制

建立 a.i./L的系列工作溶液，以樣品濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標進行線性擬合

1.4.2 添加回收

斑馬魚試驗在試驗用水中的添加回收，設(shè)置 和 兩個添加濃度；大型澤急性活動抑制試驗在ElendtM7培養(yǎng)基中的添加回收，設(shè)置 1.00mga.i./L 和 100mga.i./L 兩個添加濃度；近頭狀尖胞藻生長抑制試驗在BG11培養(yǎng)基中的添加回收，設(shè)置 0.200mga.i./L 和 20.0mg a.i./L兩個添加濃度；每個濃度設(shè)置5個重復(fù)，上機檢測。

1.4.3 樣品前處理方法

魚類急性毒性試驗、大型滌急性活動抑制試驗和近頭狀尖胞藻生長抑制試驗均取 50mL 項目水樣，以 8000r/min 的速率離心 30min 后待處理

魚：取 1000μL 上清液，加入乙腈定容至10.0mL（稀釋10倍），過 0.22μm 有機濾膜，棄去前面約1mL 濾出液后接取濾出液，用于HPLC分析

大型澤：取 2000μL 上清液，加入乙腈定容至10.0mL （稀釋5倍），過 0.22μm 有機濾膜，棄去前面約 1mL 濾出液后接取濾出液，用于HPLC分析。

藻：取 5.00mL 上清液，過 0.22μm 水系濾膜，棄去前面約 1mL 濾出液后接取濾出液，用于HPLC分析。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Trimmed Spearman-Karber Method（Version1.5，USEPA）對數(shù)據(jù)進行處理，分別計算試驗期間各觀察時間點的 LC₅₀，EC₅₀ 及 95% 置信限

2 結(jié)果與分析

2.1 中毒癥狀

在試驗周期內(nèi)，各試驗條件均滿足測試導(dǎo)則要求。

斑馬魚試驗期間，空白對照組斑馬魚活動正常，無任何異常行為且死亡率為 0% 。試驗過程中， 處理組出現(xiàn)正面或側(cè)面平躺的中毒癥狀。試驗結(jié)束（ 96h） 時， 80.0mg a. i./L、96.0mga.i./L.115.0mga.i./L.138.0mga.i./L 和166.0mga.i./L五個處理組死亡率分別為 0，14.3% 、42.9% .71.4% 和 100% 。

大型滛在暴露期間，空白對照組無抑制效應(yīng)，其他濃度有不同程度的異常行為，表現(xiàn)為觸角不停抖動，在水底打轉(zhuǎn)以及活動受抑制，15s內(nèi)不能游動。試驗結(jié)束（ ⁺48h） 時， 15.0mg a. i./L、22.8mg a.i./L、34.7 mg a.i./L、52.7 mg a.i./L、80.1mga.i./L五個處理組的抑制率分別為 20.0% 、25.0%.45.0%.70.0% 和 95.0% 。

近頭狀尖胞藻在暴露期間，空白對照組和0.50、1.00，2.00mga.i./L 處理組藻細胞外觀均正常，4.00和 處理組出現(xiàn)藻細胞形態(tài)畸形。試驗結(jié)束（ 72h） 時， 2.00mga.i./L.4.00mga.i./L.8.00mga.i./L 五個處理組相對于空白對照組的生長率抑制率分別為7.69%.26.6%.46.2%.61.5% 和 73.4% ，生長量抑制率分別為 28.0%.68.8%.87.2%.94.2% 和 97.0% 。

2.2 實測濃度分析

環(huán)磺酮在 0.100～30.0mg a.i./L之間成線性關(guān)系，回歸方程為 Y=44.688X-0.2519（R²=1.00） 。

斑馬魚試驗 2.00mga.i./L 和 200mg a.i./L兩個添加濃度，平均回收率分別為 98.4% 和 101% ，RSD分別為 1.36% 和 0.543% 。

大型搔急性活動抑制 1.00mg a.i./L和100mga.i./L兩個添加濃度，平均回收率分別為 98.4% 和 101% ，RSD分別為 1.26% 和 0.885% 。

近頭狀尖胞藻生長抑制試驗 0.200mga.i./L 和20.0mg a.i./L兩個添加濃度，平均回收率分別為99.7% 和 102% ，RSD分別為 1.64% 和 0.876% 。

上述結(jié)果表明分析方法能滿足檢測要求，可用于測定環(huán)磺酮在各基質(zhì)中的濃度。具體受試物在不同基質(zhì)中的回收率見表2。

采用HPLC分別分析試驗過程中試驗溶液中環(huán)磺酮的濃度。在斑馬魚、大型滛和近頭狀尖胞藻試驗中，試驗開始時（ （0h） 五個處理組試驗溶液中環(huán)磺酮測定濃度均大于名義濃度的 80% ，且試驗結(jié)束時實測濃度相對于 ^0h 溶液實測濃度的變化率均小于 20% 。試驗結(jié)果表明試驗過程中測試溶液濃度保持穩(wěn)定。

20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對三種水生生物的毒性試驗實測濃度分析結(jié)果見表3-5。

表2受試物在不同基質(zhì)中的回收率

表3魚類急性毒性試驗環(huán)磺酮濃度分析結(jié)果

注： ¹ND ：未檢出，小于方法檢出限（ ΔLOD=0.0879mga.i./L ）；2：測定濃度幾何平均值；：濃度變化率 Σ=Σ 絕對值（ 溶液濃度 ^-0h 溶液濃度） /0h 溶液濃度 .×100% （ n=48，96 ）；4：該濃度組 ^48h 魚全部死亡，故于魚全部死亡時取樣進行濃度分析。

表4大型澤活動抑制試驗環(huán)磺酮濃度分析結(jié)果

注： ¹ND ：未檢出，小于方法檢出限（ ΔLOD=0.0440mga.i./L ）；2：測定濃度幾何平均值；：濃度變化率 Σ=Σ 絕對值（ ^nh 溶液濃度 ^-0h 溶液濃度） /0h 溶液濃度 ×100%（n=48） 。

表5綠藻生長抑制試驗環(huán)磺酮濃度分析結(jié)果

注： ¹ND ：未檢出，小于方法檢出限 ^′LOD=8.68×10^-3 mga.i./L）；2：測定濃度幾何平均值；：濃度變化率 Σ=Σ 絕對值（ ^nh 溶液濃度 -0h 溶液濃度） /0h 溶液濃度 ×100%（n=72） 。

2.3 毒性終點

采用TSK（V1.5）分別進行斑馬魚 LC₅₀ 、大型EC₅₀ 、近頭狀尖胞藻 EC₅₀ 及 95% 置信限的計算。20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對三種水生生物的毒性效應(yīng)終點詳見表6-8。

表6 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對斑馬魚的急性毒性終點

表7 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對大型澤的急性活動抑制毒性終點

表8 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對近頭狀尖胞藻的生長抑制效應(yīng)終點

在有效的靜態(tài)試驗條件下，以實測濃度計，20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對斑馬魚 96h-LC₅₀ 為120mg a.i./L， 95% 置信限為 ;對大型澤 為 36.0mga.i./L，95% 置信限為28.2～46.1mga.i./L ；對近頭狀尖胞藻 72h-E_rC₅₀ 為2.72mg a.i./L， 95% 置信限為 72h-E_yC₅₀ 為 0.72mga.i./L 95% 置信限為 0.31～ 。根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則》[7-9]，可判定 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對斑馬魚、大型滛和近頭狀尖胞藻分別為低毒、低毒和中毒。

3結(jié)論與討論

農(nóng)藥水生態(tài)毒理試驗是評估農(nóng)藥對水生生物（如魚類、藻類、澤類等）毒性影響的關(guān)鍵技術(shù)，是農(nóng)藥登記中的必備環(huán)節(jié)。這些試驗通過將不同劑量的農(nóng)藥暴露于水生生物環(huán)境中，觀察生物的死亡率、行為變化、生長發(fā)育等，從而評估農(nóng)藥對水生生物的危害程度。本研究結(jié)果表明， 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對斑馬魚、大型滏及近頭狀尖胞藻的急性毒性分別為低毒、低毒和中毒。盡管該藥劑對三種水生生物表現(xiàn)出的急性毒性并不高，但由于未進行慢性試驗的研究，僅基于急性毒性試驗數(shù)據(jù)無法準確、全面地反映 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑對水生生態(tài)系統(tǒng)存在的潛在風(fēng)險。

此外，根據(jù)我國現(xiàn)行農(nóng)藥登記資料要求，提交農(nóng)藥登記環(huán)境影響部分資料除需要完成生態(tài)環(huán)境影響試驗外，還需同時結(jié)合原藥的理化性質(zhì)、環(huán)境歸趨以及實際GAP使用信息等方面的數(shù)據(jù)信息，采用TOP-RICE模型[15]和《環(huán)境風(fēng)險評估指南》[16]對其進行環(huán)境風(fēng)險評估，利用GLP試驗室得到的急性毒性終點數(shù)據(jù)以及不確定因子計算出預(yù)測無效應(yīng)濃度（PNEC），再結(jié)合模型計算出的預(yù)測環(huán)境濃度（PEC），計算RQ值，進行風(fēng)險表征，以此評價農(nóng)藥對水生生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險性以及否會對水生生物造成危害。本研究為 20% 環(huán)磺酮水分散粒劑進一步的風(fēng)險評估提供了生態(tài)毒理方面的數(shù)據(jù)支撐。

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