绿麦隆阿特拉津单一与复合污染对蚯蚓的毒性效应研究.doc

绿麦隆、 阿特拉津单一与复合污染对蚯蚓毒性效应研究高敏苓, 戴树桂*, 张 平南开大学环境科学与工程学院, 天津 300071摘要: 以赤子爱胜蚓为研究对象, 采取滤纸急性毒性试验研究了农药绿麦隆、 阿特拉津对蚯蚓单一和复合毒性效应。单一毒性试验表明, 绿麦隆与阿特拉津单独存在时, 均对赤子爱胜蚓产生毒性。阿特拉津对蚯蚓毒性大于绿麦隆, 绿麦隆和阿特拉津48 h半致死质量浓度分别为189.64和43.33 mgL-1。复合毒性试验表明, 绿麦隆与30 mgL-1和40 mgL-1阿特拉津复合, 其48 h半致死量分别为116.03和48.14 mgL-1。绿麦隆和阿特拉津复合污染对蚯蚓含有显著协同作用, 而这种协同作用与污染物质量浓度相关。关键词: 绿麦隆; 阿特拉津; 蚯蚓; 复合体系; 毒性效应中图分类号: X171.5; X592 文件标识码: A 文章编号: 1672-2175（）03-0525-04农药长久、 大量使用在确保农业高产稳产同时也带来了很多环境问题。过去研究工作大都针对单个经典污染物在自然环境中迁移、 转化、 归趋及其生态效应研究, 但在实际农业生产中多个农药同时使用以控制农业杂草和害虫, 它们同时或前后进入环境, 组成复合污染, 造成其在生态系统中环境行为改变。表1 绿麦隆与阿特拉津二元复合毒性试验质量浓度Table 1 Binary combined toxicity tested concentrations of chlorotoluron and atrazine mgL-1组合污染物质量浓度I绿麦隆50100150200250阿特拉津3030303030II绿麦隆50100150200250阿特拉津4040404040蚯蚓是生态系统中一个关键组成部分, 是陆生生物与土壤生态环境信息传输桥梁1, 2, 其生存、 生长和繁殖肯定受到农药等环境化学品影响, 从而破坏生态系统正常结构和功效。所以, 研究农药对蚯蚓生态毒性是评价农药安全一个关键指标。现在, 中国外对农药、 重金属单一及重金属复合污染对蚯蚓急性毒性研究较多1-16, 但对于有机农药复合污染对蚯蚓急性毒性研究较少17。农药混合使用是农药使用和发展关键趋势, 但当多个农药共存时, 与单一农药对蚯蚓作用方法不一样, 其在体内往往产生交互作用, 影响相互吸收、 分布、 代谢转化和毒性效应, 所以研究农药复合污染对蚯蚓毒性及其致毒机理研究十分关键。本文以除草剂绿麦隆、 阿特拉津为代表, 研究了它们单一与复合情况下对蚯蚓毒性影响, 意在了解农药混施后对蚯蚓毒性及影响改变规律, 为科学地评价农药混合使用安全性提供基础数据。1 材料与方法1.1 试验材料1.1.1 供试动物赤子爱胜蚓 (Eisenia foetida), 由天津芦台蚯蚓厂提供。试验前进行预培养, 试验选择体质量为300400 mg之间环带、 大小较为一致健康成蚓。1.1.2 供试化学品绿麦隆粉剂, 纯度为97.0 %, 江苏快达股份有限企业提供; 阿特拉津粉剂, 纯度为97.5 %, 浙江省长兴中山化工有限企业提供。1.1.3 污染物试验质量浓度设计正式试验前进行质量浓度范围选择试验, 然后依据质量浓度范围选择适宜质量浓度序列。绿麦隆和阿特拉津水溶液单一毒性质量浓度序列分别为: 50, 100, 150, 200, 250 mgL-1和30, 35, 40, 45, 50 mgL-1。复合毒性试验质量浓度设计是依据单一毒性试验确定, 具体设计见表1。1.2 试验方法 将预培养后蚯蚓洗净后放入垫有1层滤纸烧杯中, 加少许水(以半浸为宜) , 用塑料薄膜封口, 并置于（20 1）, 湿度为（751）人工培养箱中培养, 清肠1 d。将10 mL 绿麦隆和阿特拉津溶液按试验设计质量浓度（见表1）加入垫有5 张滤纸培养皿中, 使滤纸全部浸湿, 再将清肠后蚯蚓冲洗洁净, 用滤纸吸去多出水分, 每10条蚯蚓称质量后放入一个培养皿中, 并用塑料薄膜封口, 用解剖针在塑料薄膜上扎孔, 然后将其置于（20 1）, 湿度为（751）人工培养箱中避光培养48 h。每一处理反复3 次。定时观察, 统计病理症状、 行为, 并在24 h、 48 h各观察一次死亡数, 以前尾部对机械刺激无反应视为死亡。2 结果与讨论2.1 对蚯蚓单一毒性绿麦隆和阿特拉津对蚯蚓毒性试验结果列于表2。试验研究表明, 绿麦隆与阿特拉津单独存在时, 均对赤子爱胜蚓产生毒性。蚯蚓暴露于低质量浓度绿麦隆溶液中, 虽未发生死亡, 但其反应迟钝, 身体松弛; 当绿麦隆质量浓度高于100 mg L-1 时, 蚯蚓虽未死亡, 但其中一部分身体断裂, 步骤充血肿大。当其质量浓度达成250 mg L-1 , 污染暴露24 h, 才有致死毒性效应发生。死亡蚯蚓有出血现象, 严重者身体糜烂。阿特拉津处理蚯蚓和绿麦隆有类似反应, 但其致死质量浓度较低。当阿特拉津质量浓度仅为40 mg L-1 , 污染暴露24h, 就有少数蚯蚓死亡, 死亡率为10%; 当其质量浓度为50 mg L-1, 污染暴露48h, 蚯蚓死亡率高达90%。表2 绿麦隆和阿特拉津对赤子爱胜蚓急性毒性Table 2 Acute toxicity of chlorotoluron and atrazineon earthworms Eisenia foelida污染物质量浓度/(mgL-1)死亡率/%24 h48 h绿麦隆0005000100013.33150026.6720006025033.3373.33阿特拉津300035004010304520605046.6790依据表2数据, 以剂量为横坐标, 死亡率为纵坐标, 对数据进行统计分析, 能够得出48 h赤子爱胜蚓死亡率随污染物质量浓度改变呈显著性相关关系, 其回归方程以下: Y=0.3867X1-23.333 (1)R2=0.969*, n=5, P 0.01 Y=6X2-210 (2)R2=1.000*, n=4, P 0.01 式中Y为蚯蚓死亡率（%）, X1, X2分别为绿麦隆和阿特拉津对蚯蚓暴露质量浓度（mgL-1）, R为相关系数, n为试验处理数, P为显著性水平。依据上述方程能够计算出绿麦隆和阿特拉津LD50分别为189.64和43.33 mgL-1。由此能够看出, 阿特拉津对蚯蚓毒性大于绿麦隆。2.2 绿麦隆和阿特拉津对蚯蚓联合毒性图1 绿麦隆和30 mgL-1阿特拉津联合毒性Fig. 1 Joint toxic effects of chlorotoluron and atrazine on earthworms绿麦隆和质量浓度为30 mgL-1阿特拉津复合, 当绿麦隆质量浓度为50 mgL-1时, 污染暴露48 h, 蚯蚓无死亡; 当绿麦隆质量浓度100 mgL-1时, 部分蚯蚓死亡, 并随培养时间和质量浓度增加, 死亡率增加(图1)。污染暴露24 h和48 h, 蚯蚓死亡率（Y）与绿麦隆质量浓度(X)之间符合: Y=1E-04X2+0.1641X+7.96 (3)n=5, R2=0.996*, P 0.01 Y= - 0.0019X2+1.0751X49.16 (4)n=5, R2=0.975*, P 0.01经测定, 其关系达成极显著水平。依据上述方程, 绿麦隆48 h理论LD50为116.03 mgL-1。复合条件下, 绿麦隆半致死质量浓度低于绿麦隆单一污染48 h半致死质量浓度, 说明阿特拉津和绿麦隆复合污染对蚯蚓含有协同作用。图2 绿麦隆和40 mgL-1阿特拉津联合毒性Fig. 2 Joint toxic effects of chlorotoluron and atrazine on earthworms当绿麦隆与40 mgL-1阿特拉津复合, 污染暴露24 h, 低质量浓度绿麦隆处理中蚯蚓中毒死亡, 且蚯蚓致死率高于绿麦隆与低质量浓度阿特拉津复合致死率（图2）。污染暴露24 h和48 h, 蚯蚓死亡率（Y）与绿麦隆质量浓度(X)之间符合: Y= - 0.0007X2-0.5998X-17.48 (5)n=4, R2=0.983*, P 0.05Y= - 0.001X2+0.51X+37.5 (6)n=5, R2=0.969*, P 0.01 经测定, 其关系达成显著水平。依据上述方程, 绿麦隆48 h理论LD50为48.14 mgL-1。绿麦隆半致死质量浓度低于绿麦隆单一污染48 h半致死质量浓度和与30 mgL-1阿特拉津复合半致死质量浓度, 说明阿特拉津和绿麦隆复合污染对蚯蚓含有显著协同作用, 并随阿特拉津质量浓度增加, 协同作用增强。由上述结果能够看出, 绿麦隆与阿特拉津复合污染含有显著协同作用, 但这种协同作用及其强度与绿麦隆和阿特拉津不一样质量浓度组合亲密相关。这说明混合物组成及各污染物不一样质量浓度组合是决定混合物毒性关键原因。而且绿麦隆与阿特拉津复合污染对蚯蚓试验结果能够深入说明, 有机污染物复合污染协同作用对环境安全含有更大威胁性, 在评价化合物潜在毒性方面利用复合污染研究结果更含有意义。3 结论（1）两种农药单一体系急性毒性试验表明, 绿麦隆和阿特拉津均对蚯蚓产生毒性, 且阿特拉津对蚯蚓急性毒性大于绿麦隆, 其半致死量分别为43.33和189.64 mgL-1。（2）不一样质量浓度绿麦隆与30和40 mgL-1 两种质量浓度水平阿特拉津复合, 对蚯蚓急性毒性效应表明, 阿特拉津和绿麦隆复合污染对蚯蚓含有显著协同作用, 并随阿特拉津质量浓度增加, 协同作用增强。参考文件: 1 梁继东, 周启星. 甲胺磷、 乙草胺和铜单一与复合污染对蚯蚓毒性效应研究J. 应用生态学报, , 14 (4): 593-596. 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Therefore, the combined pollution of chlorotoluron and atrazine showed the synergistic effect on the earthworm population that was fluctuated with the variation of herbicide concentrations.Key words: chlorotoluron; atrazine; single and combined pollution; acute toxicology