朱 巖,曹 瑩,張亞輝*,曾鴻鵠,覃禮堂,閆振廣,鄭 磊,3,劉征濤

(1.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點實驗室,廣西巖溶地區(qū)水污染控制與用水安全保障協(xié)同創(chuàng)新中心,廣西 桂林 541004；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院,環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險評估國家重點實驗室,國家環(huán)境保護(hù)化學(xué)品生態(tài)效應(yīng)與風(fēng)險評估重點實驗室,北京 100012；3.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院,北京 100875)

有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的毒性及敏感性分析

朱 巖1,2,曹 瑩2,張亞輝2*,曾鴻鵠1*,覃禮堂1,閆振廣2,鄭 磊2,3,劉征濤2

(1.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點實驗室,廣西巖溶地區(qū)水污染控制與用水安全保障協(xié)同創(chuàng)新中心,廣西 桂林 541004；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院,環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險評估國家重點實驗室,國家環(huán)境保護(hù)化學(xué)品生態(tài)效應(yīng)與風(fēng)險評估重點實驗室,北京 100012；3.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院,北京 100875)

以鋸齒新米蝦為受試生物,研究了敵敵畏、馬拉硫磷、對硫磷、甲基對硫磷和樂果5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦(Neocaridina denticulate)暴露時間為4d的急性毒性和28d的慢性毒性.結(jié)果表明,敵敵畏、馬拉硫磷、對硫磷、甲基對硫磷和樂果對鋸齒新米蝦的96h半數(shù)致死濃度(96h-LC50)分別為34.100,846.408,7.736,4.132,1606.875μg/L.28d無可觀測效應(yīng)濃度(NOEC)分別為0.991,7.755,0.269,0.222, 100μg/L.28d最低可見效應(yīng)濃度(LOEC)分別為1.388,15.200,0.404,0.333,200μg/L.鋸齒新米蝦對樂果和對硫磷相對不敏感,對馬拉硫磷和甲基對硫磷不敏感,對敵敵畏較敏感.研究結(jié)果可為5種有機(jī)磷農(nóng)藥的水生生物基準(zhǔn)的制定及環(huán)境風(fēng)險評估提供科學(xué)依據(jù).

敵敵畏；馬拉硫磷；甲基對硫磷；對硫磷；樂果；鋸齒新米蝦；急性毒性；慢性毒性；物種敏感度

有機(jī)磷農(nóng)藥(OPs)因具有藥效高、品種多、防治范圍廣、低成本等特點而代替有機(jī)氯農(nóng)藥迅速在國內(nèi)外大量成產(chǎn)及使用[1].使得國內(nèi)外各地的土壤[2]、地表水[3]、地下水[4]、河口水域[5-7]以及近岸海域[8]中均檢測到有機(jī)磷農(nóng)藥的殘留,其中以敵敵畏、樂果、馬拉硫磷、甲基對硫磷等有機(jī)磷農(nóng)藥為主.通過對我國7大流域和3個主要流域內(nèi)河流超過600個水樣點進(jìn)行采集[3],其中馬拉硫磷的檢出率為43.5%.對珠江河口農(nóng)藥污染進(jìn)行監(jiān)測[5],其中敵敵畏檢出率為80%.測定巢湖流域水體中馬拉硫磷、敵敵畏、對硫磷3種有機(jī)磷農(nóng)藥的檢出率均高于90%[9],有機(jī)磷農(nóng)藥伴隨降雨和坡地漫流進(jìn)入環(huán)境水體中,通過作用于水生生物體內(nèi)神經(jīng)突觸中的乙酰膽堿酯酶[10-12],導(dǎo)致神經(jīng)傳導(dǎo)功能紊亂,對水生生物[13]和人體健康[14]構(gòu)成危害.隨著人類生活質(zhì)量的不斷提高和環(huán)保意識的不斷增強(qiáng),有機(jī)磷農(nóng)藥環(huán)境污染問題越來越引起人們的關(guān)注.

鋸齒新米蝦(Neocaridina denticulate)屬于甲殼綱,十足目,匙指蝦科,新米蝦屬,俗稱草蝦或青蝦,是一種小型經(jīng)濟(jì)蝦類,廣泛分布在太湖流域、江西、安徽、河北等地區(qū)[15].目前,大型溞[16]、斑馬魚[17]等水生生物用于毒物致毒機(jī)理的研究較多,國內(nèi)學(xué)者對鋸齒新米蝦的研究多在于其內(nèi)外性征分化[18]、性腺發(fā)育[19]等方面,在用于毒性測試的研究較少.由于鋸齒新米蝦具有容易飼養(yǎng)、生長迅速、對有毒物質(zhì)響應(yīng)等特點,它可以用于水體環(huán)境污染的研究.本文以鋸齒新米蝦為受試生物,研究了敵敵畏(dichlorvos)、馬拉硫磷(malathion)、對硫磷(parathion)、甲基對硫磷(methyl-parathion)和樂果(dimethoate)5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦在暴露時間為4d的急性毒性和28d的慢性毒性.補(bǔ)充了有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的毒性數(shù)據(jù),為制定相關(guān)安全閾值、開展生態(tài)風(fēng)險評價以及水質(zhì)基準(zhǔn)的制定提供數(shù)據(jù)支持.

1 材料與方法

1.1 試驗生物與馴養(yǎng)條件

試驗所采用的鋸齒新米蝦購買于北京朝來春花卉市場.選取生長狀況良好,體長(19.79± 3.43)mm,體重(0.09±0.04)g的鋸齒新米蝦置于60cm× 40cm× 35cm的泡沫箱中,每天投喂豐年蟲卵一次,并及時清理排泄物.馴養(yǎng)及試驗用水均為曝氣48h以上的自來水,光暗比為14h: 10h.水質(zhì)參數(shù)為:pH 7.3～7.8,水溫(23±1)℃,溶解氧5mg/L以上,硬度150mg/L(以CaCO3計)左右.馴養(yǎng)一周,馴養(yǎng)期間未出現(xiàn)死亡,則可用于試驗.試驗前24h停止喂食.

1.2 試驗試劑

對硫磷(CAS: 56-38-2, 1.0g/L)、甲基對硫磷(CAS: 298-00-0,純度99.6%)、敵敵畏(CAS: 62-73-7,純度99.6%)、馬拉硫磷(CAS: 121-75-5,純度99.8%)、樂果(CAS: 60-51-5,純度98.7%)購于北京譜析科技有限公司.甲醇(CAS: 67-56-1,色譜純).

1.3 試驗方法

1.3.1 急性毒性試驗 急性毒性試驗采用靜態(tài)試驗方法,選擇健康、活躍和體型大小接近的蝦測量體長體重.預(yù)試驗以公比為10設(shè)置濃度梯度,以確定正式試驗所需濃度范圍.根據(jù)預(yù)試驗得出的結(jié)果,找出使受試生物全部死亡的最小濃度和96h全部存活的最大濃度之間至少設(shè)置5個濃度組.每個濃度設(shè)置3組平行,同時設(shè)置曝氣自來水空白對照組以及助溶劑最高濃度對照組.敵敵畏的名義濃度為10,20,40,60,80,100μg/L;馬拉硫磷的名義濃度為0.1,0.4,0.8,1.2,2.4,3.0mg/L,其中最高濃度組中助溶劑含量為0.006%;對硫磷的名義濃度為1,3,5,7,9,12,15μg/L,其中最高濃度組中助溶劑含量為0.003%;甲基對硫磷的名義濃度為1,2,3,4,5,6,8,10μg/L,其中最高濃度組助溶劑含量為0.002%;樂果的名義濃度為0.1,1.0,2.0,5.0,10.0,20.0mg/L.試驗容器為2L燒杯,盛1L試驗溶液,每個試驗容器放7尾蝦,并置于恒溫水浴槽中.試驗周期為96h,試驗期間不投餌料,每天觀察各濃度組蝦的狀況,并記錄受試蝦的異常行為.當(dāng)蝦體靜置于燒杯底部,頭部呈現(xiàn)紅色并用玻璃棒多次觸碰沒有反應(yīng)即判定為死亡.及時撈出死蝦,防止污染水質(zhì).且保證試驗結(jié)束時溶解氧大于60%.

1.3.2 慢性毒性試驗 慢性毒性為半靜態(tài)試驗,根據(jù)急性毒性試驗結(jié)果設(shè)置不同濃度梯度.敵敵畏的濃度組分別為0.991,1.388,1.943,2.720, 3.808,5.332μg/L;馬拉硫磷的濃度組分別為7.755, 15.200,21.280,29.792,41.709,58.392μg/L;對硫磷的濃度組分別為0.179,0.269,0.404,0.605,0.908,1.362μg/L;甲基對硫磷的濃度組分別為0.148, 0.222,0.333,0.500,0.749,1.124μg/L;樂果的濃度組分別為50,100,200,400,600,800μg/L.試驗周期為28d,每天喂一次豐年蟲卵,并及時用吸管清理蝦的排泄物,防止影響水質(zhì).在第48h的時候配制新的試驗溶液,使用虹吸管將換水前的試驗溶液清空,新的試驗溶液緩緩倒入,此方法的優(yōu)點在于避免了在轉(zhuǎn)移時人為的對受試生物造成機(jī)械損傷.實驗前后測量蝦的體長體重.其他條件均與急性試驗相同.

1.3.3 毒性試驗 濃度監(jiān)控根據(jù)《化學(xué)品測試準(zhǔn)則》[20]規(guī)定,提取急性毒性試驗0h和96h的最小濃度和最大濃度溶液用高效液相色譜檢測.當(dāng)農(nóng)藥濃度超出高效液相色譜檢測限時,采用色譜科(SupelcoTM)C18固相萃取小柱富集.高效液相色譜(安捷倫HPLC1200),色譜柱(ZORBAX Eclipse XDB-C18, 0.3mm×150mm×5μm).檢測條件為流速1mL/min,柱溫25℃,進(jìn)樣量10μL,由于對硫磷與溶劑甲醇的峰粘合在一起,因此對硫磷流動相體積比為甲醇(B):水(A)=50%:50%外,其余農(nóng)藥流動相體積比均為甲醇(B):水(A)=70%: 30%.檢測濃度由低到高.停留時間為10min,每個樣品檢測三次取平均值.敵敵畏、馬拉硫磷、對硫磷、甲基對硫磷和樂果檢測波長分別為:230, 225,275,275,210nm.試驗過程中擬配制標(biāo)準(zhǔn)曲線,設(shè)置一個空白和7個濃度梯度.

1.4 毒性數(shù)據(jù)篩選

文中5種有機(jī)磷農(nóng)藥對水生生物的毒性數(shù)據(jù)主要來自US EPA的毒性數(shù)據(jù)庫ECOTOX (http://cfpub.epa.gov/ecotox),同時利用Web of Science和中國知網(wǎng)等文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫搜索公開發(fā)表的中英文文獻(xiàn),并以本研究的毒性數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充.

參考美國水生生物基準(zhǔn)技術(shù)指南[21]的數(shù)據(jù)篩選原則,將搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,篩選標(biāo)準(zhǔn)為:數(shù)據(jù)的毒性終點為半數(shù)致死濃度(LC50)或半數(shù)效應(yīng)濃度(EC50),暴露時間2～4d,不同暴露時間的數(shù)據(jù)以時間較長的優(yōu)先;同一文獻(xiàn)中對同一種生物的多個毒性數(shù)據(jù),當(dāng)暴露時間相同時,選擇最敏感的數(shù)據(jù);同一物種不同生命階段的毒性數(shù)據(jù)以敏感生命階段的數(shù)據(jù)優(yōu)先.

將搜集且篩選過的數(shù)據(jù)按照濃度由小到大進(jìn)行排序并編號,同一物種的多個同類毒性數(shù)據(jù)取幾何平均值作為該物種的急性毒性值,計算每個物種的累計概率:

式中:P為累積概率;i是物種排序的秩;N是樣本數(shù)/個[22].

為了使水生生物在污染物敏感性排序位置更加直觀,將排序后的累積概率和濃度的對數(shù)轉(zhuǎn)換值應(yīng)用數(shù)據(jù)分析軟件Origin 9.0進(jìn)行處理,繪制物種敏感性分布圖.很多學(xué)者研究[23-25]表明,受危害的水生生物超過50%時,生態(tài)風(fēng)險等級為“嚴(yán)重”,因此將物種敏感性排序超過50%的物種定為不敏感物種,并將保護(hù)95%生物的濃度定為水質(zhì)基準(zhǔn).當(dāng)受脅迫的生物分別超過15%和30%時,污染物引起的生態(tài)風(fēng)險定義為有明顯風(fēng)險和一定風(fēng)險[26-27],因此將排序在30%～50%時的物種定為相對不敏感物種,排序在15%～30%時的物種定為較敏感物種,排序在5%～15%時的物種定為敏感物種.

1.5 數(shù)據(jù)處理

急性毒性試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理參照《水生生物監(jiān)測手冊》[28],使用直線回歸法計算LC50.具體過程為:將設(shè)定的濃度取對數(shù)作為橫坐標(biāo),死亡率對應(yīng)的概率單位為縱坐標(biāo)畫出散點圖,并對其進(jìn)行線性擬合,求出線性回歸方程,得到24,48,72, 96h-LC50,并根據(jù)公式(2)計算LC50的95%置信限.

式中:x為LC50的對數(shù);S為對應(yīng)LC50線性回歸方程斜率的倒數(shù);N為除死亡率為0和100%的濃度組以外供試生物的總數(shù).

慢性毒性試驗數(shù)據(jù)通過SPSS 19.0單因素方差分析(One-Way ANOVA)中鄧恩特檢測法(Dunnett’s tests)對各個濃度組之間、濃度組與對照組之間進(jìn)行差異顯著性分析.當(dāng)P＜0.05時,各組間均值在α=0.05水平上有顯著性差異.確定最低可見效應(yīng)濃度(LOEC)(P＜0.05)和無觀測效應(yīng)濃度(NOEC).

2 結(jié)果與分析

2.1 5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的急性毒性

在急性毒性試驗過程中,空白對照組和助溶劑對照組的鋸齒新米蝦均未出現(xiàn)死亡.通過五種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的毒性試驗數(shù)據(jù)分析得出各時間段內(nèi)濃度對數(shù)與直線回歸方程和LC50及其95%置信區(qū)間(見表1).

表1 5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的急性毒性試驗結(jié)果Table 1 The values of acute toxicity of five organophosphorus pesticides to Neocaridina denticulate

由表1可以看出,以死亡為毒性終點求得敵敵畏、馬拉硫磷、對硫磷、甲基對硫磷和樂果對鋸齒新米蝦的96h-LC50分別為34.100,846.408, 7.736,4.132,1606.875μg/L.5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的毒性大小順序為:甲基對硫磷＞對硫磷＞敵敵畏＞馬拉硫磷＞樂果,根據(jù)國家環(huán)保部《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則》[29]對農(nóng)藥毒性的分級標(biāo)準(zhǔn)為劇毒:LC50≤0.1mg/L;高毒:0.1＜LC50≤1.0mg/L;中毒:1.0＜LC50≤10.0mg/L;低毒:LC50＞10.0mg/L.可知所試農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的毒性差異很大,對硫磷、甲基對硫磷和敵敵畏對鋸齒新米蝦均屬于劇毒類有機(jī)磷農(nóng)藥;馬拉硫磷對鋸齒新米蝦屬于高毒類有機(jī)磷農(nóng)藥;樂果對鋸齒新米蝦屬于中毒類有機(jī)磷農(nóng)藥.

2.2 5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的慢性毒性

在《化學(xué)品測試方法》[30]規(guī)定的試驗條件下進(jìn)行了鋸齒新米蝦28d慢性毒性試驗,以死亡率為毒性終點,暴露濃度與死亡率的關(guān)系見圖1.

由圖1可知,鋸齒新米蝦暴露于不同濃度的有機(jī)磷農(nóng)藥中,隨著暴露濃度的升高,死亡數(shù)呈上升趨勢.敵敵畏試驗在第28d時,空白對照組和0.991μg/L濃度組比較,蝦的死亡差異不顯著(P＞0.05),但空白對照組和1.388μg/L濃度組相比差異顯著(P＜0.05),因此敵敵畏對鋸齒新米蝦的NOEC為0.991 μg/L,LOEC為1.388μg/L;馬拉硫磷試驗在第28d時,空白對照組和7.755μg/L濃度組比較,蝦的死亡差異不顯著(P＞0.05),但空白對照組和15.200μg/L濃度組相比差異顯著(P＜0.05),因此馬拉硫磷對鋸齒新米蝦的NOEC為7.755μg/L,LOEC為15.200μg/L;對硫磷試驗在第28d時,空白對照組和0.269μg/L濃度組比較,蝦的死亡差異不顯著(P＞0.05),但空白對照組和0.404μg/L濃度組相比差異顯著(P＜0.05),因此對硫磷對鋸齒新米蝦的NOEC為0.269μg/L,LOEC為0.404μg/L;甲基對硫磷試驗在第28d時,空白對照組和0.222μg/L濃度組比較,蝦的死亡差異不顯著(P＞0.05),但空白對照組和0.333μg/L濃度組相比差異顯著(P＜0.05),因此甲基對硫磷對鋸齒新米蝦的觀測NOEC為0.222μg/L,LOEC為 0.333μg/L;樂果試驗在第28d時,空白對照組和100μg/L濃度組比較,蝦的死亡差異不顯著(P＞0.05),但空白對照組和200μg/L濃度組相比差異顯著(P＜0.05),因此敵敵畏對鋸齒新米蝦的NOEC為100μg/L,LOEC為200μg/L.

圖1 5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦死亡率的影響Fig.1 Effects of five organophosphoruspesticides on the mortalityof Neocaridina denticulate *表示:各濃度組與空白對照組之間相比,P＜0.05

2.3 毒性試驗溶液的濃度檢測結(jié)果

本研究采用固相萃取-高效液相色譜法(SPE-HPLC)檢測試驗溶液中有機(jī)磷農(nóng)藥的實際含量,其中樂果的檢出限為0.09mg/L,回收率在88.76%～97.12%之間,急慢性試驗濃度監(jiān)控范圍在100.63%～106.07%之間;敵敵畏的檢出限為0.1mg/L,回收率在94.70%～109.99%之間,急慢性試驗濃度監(jiān)控范圍在92.59%～106.81%之間;馬拉硫磷的檢出限為0.4mg/L,回收率在96.54%～102.82%之間,急慢性試驗濃度監(jiān)控范圍在109.68%～115.82%之間;甲基對硫磷的檢出限為0.009mg/L,回收率在104.93%～111.58%之間,急慢性試驗濃度監(jiān)控范圍在96.22%～100.24%之間;對硫磷的檢出限為0.004mg/L,回收率在93.97%～108.83%之間,急慢性試驗濃度監(jiān)控范圍在97.46%～112.64%之間.

2.4 鋸齒新米蝦對5種有機(jī)磷農(nóng)藥的物種敏感度分布

比較鋸齒新米蝦對5種有機(jī)磷農(nóng)藥的敏感度分布圖,它可以直觀地表示不同水生生物對有機(jī)磷農(nóng)藥的敏感度分布情況(圖2).

由圖2可知,鋸齒新米蝦對5種有機(jī)磷的敏感性并不相同,甲基對硫磷對水生生物的急性毒性數(shù)據(jù)量有29個,其中鋸齒新米蝦排序為15,累計概率為50%屬于不敏感物種;對硫磷對水生生物的急性毒性數(shù)據(jù)量有25個,其中鋸齒新米蝦排序為8,累計概率為31%屬于相對不敏感物種;敵敵畏對水生生物的急性毒性數(shù)據(jù)量有38個,其中鋸齒新米蝦排序為10,累計概率為26%屬于較敏感物種;馬拉硫磷對水生生物的急性毒性數(shù)據(jù)量有47個,其中鋸齒新米蝦排序為31,累計概率為65%屬于不敏感物種;樂果對水生生物的急性毒性數(shù)據(jù)量有23個,其中鋸齒新米蝦排序為11,累計概率為46%屬于相對不敏感物種.

3 討論

3.1 鋸齒新米蝦的物種敏感度分析

根據(jù)現(xiàn)有報道[31-34],不同水生生物對污染物的敏感性存在差異.因此在推導(dǎo)污染物的水生生物基準(zhǔn)和風(fēng)險評估中,應(yīng)充分考慮物種對污染物的敏感性差異.Jimenez等[35]研究馬拉硫磷對克氏原螯蝦96h-LC50為1750μg/L;Key等[36]研究馬拉硫磷對草蝦96h-LC50為61.16μg/L; Natarajan等[37]研究馬拉硫磷對羅氏沼蝦96h-LC50為9μg/L;Gaufin等[38]研究馬拉硫磷對淡水鉤蝦96h-LC50為1.62μg/L;本研究馬拉硫磷對鋸齒新米蝦的96h-LC50為846.408μg/L.在這五個底棲甲殼類水生生物中,鋸齒新米蝦處于比較敏感的位置.而Kuhn等[39]研究甲基對硫磷對蚤狀鉤蝦的96h-LC50為3.21μg/L;Muncy等[40]研究甲基對硫磷對克氏原螯蝦的96h-LC50為40μg/L;而本研究甲基對硫磷對鋸齒新米蝦的96h-LC50為4.132μg/L.在這3個底棲甲殼類水生生物中,鋸齒新米蝦的敏感性又處于敏感的位置.鄭欣等[41]在我國甲殼類受試生物篩選上也因為有機(jī)磷農(nóng)藥的毒性數(shù)據(jù)不足,使得相應(yīng)結(jié)果有一定的不確定性.

只有隨著甲殼類水生生物毒性數(shù)據(jù)的不斷積累,通過大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,才能更好的確定鋸齒新米蝦在物種敏感度分布的位置,為環(huán)境監(jiān)測和生態(tài)風(fēng)險評估提供數(shù)據(jù)支撐,為多層次的構(gòu)建具有我國特色的水環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)/標(biāo)準(zhǔn)體系提供科學(xué)依據(jù).

3.2 國內(nèi)外基準(zhǔn)、現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對鋸齒新米蝦的保護(hù)情況

US EPA于1985年提出雙值基準(zhǔn)的概念[23],基準(zhǔn)最大值(CMC)又稱急性基準(zhǔn)值,為防止污染物短期內(nèi)對水生生物造成毒性效應(yīng);基準(zhǔn)連續(xù)濃度(CCC)又稱慢性基準(zhǔn)值,為防止污染物長期作用于水生生物造成毒性效應(yīng).本研究開展了5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的急慢性毒性試驗,并將結(jié)果與國內(nèi)外相應(yīng)有機(jī)磷農(nóng)藥的水質(zhì)基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較(表2).

表2 5種有機(jī)磷農(nóng)藥安全評價與基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)值比較Table 2 Safety assessment of five organophosphorus pesticides compared with their aquatic criteria and standards

由表2可知,本研究中5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的急慢性毒性值均大于覃璐玫等[42]通過毒性排序法推導(dǎo)的急性水質(zhì)基準(zhǔn)值.由于美國已經(jīng)禁止使用敵敵畏、甲基對硫磷和樂果這3種農(nóng)藥,因此沒有給出其基準(zhǔn)值[21],但從馬拉硫磷和對硫磷基準(zhǔn)值來看,也能產(chǎn)生對鋸齒新米蝦的保護(hù).

以敵敵畏的急性毒性數(shù)據(jù)為例,38種水生生物對敵敵畏的物種敏感度排序中,鋸齒新米蝦排序為10,累計概率為26%.現(xiàn)行《中國地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[43]中規(guī)定敵敵畏閾值為50 μg/L.假如遇到突發(fā)事件,經(jīng)過環(huán)境監(jiān)測出污染物濃度假設(shè)為49μg/L在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),但這超過敵敵畏對鋸齒新米蝦的急性毒性值34.1μg/L.因此,現(xiàn)行敵敵畏標(biāo)準(zhǔn)閾值不能有效保護(hù)鋸齒新米蝦,這也說明有26%的水生生物受到威脅.除敵敵畏外,其余4種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的急性毒性值均大于相應(yīng)的現(xiàn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),此標(biāo)準(zhǔn)可以對鋸齒新米蝦起到保護(hù)作用.

以慢性毒性數(shù)據(jù)為例,除樂果以外其余4種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的LOEC遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)閾值,不能長期對鋸齒新米蝦產(chǎn)生保護(hù)作用.

我國現(xiàn)行《中國地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[43]于2002年頒布,隨著農(nóng)業(yè)快速發(fā)展,我國農(nóng)藥的生產(chǎn)使用情況發(fā)生了巨大變化,該標(biāo)準(zhǔn)中的一些農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)閾值已經(jīng)不能滿足農(nóng)藥環(huán)境管理的需求,無論在短期還是長期內(nèi)都不能對相應(yīng)的水生生物起到保護(hù)作用.周軍英等[44]推導(dǎo)了長江三角洲流域百菌清對水生生物急性基準(zhǔn)值為0.51μg/L,慢性基準(zhǔn)值為0.136μg/L,而《地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的百菌清標(biāo)準(zhǔn)限值為10μg/L,兩者相差超過一個數(shù)量級.因此,該學(xué)者也呼吁對我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中一些標(biāo)準(zhǔn)閾值進(jìn)行重新修訂.

4 結(jié)論

4.1 敵敵畏、馬拉硫磷、對硫磷、甲基對硫磷和樂果對鋸齒新米蝦的96h-LC50分別為34.1, 846.408,7.736,4.132,1606.875μg/L;28d無可觀測效應(yīng)濃度(NOEC)分別為0.991、7.755、0.269、0.222和100μg/L;28d最低可見效應(yīng)濃度(LOEC)分別為1.388,15.200,0.404,0.333,200μg/L.

4.2 根據(jù)國家環(huán)保部《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則》對農(nóng)藥毒性的分級標(biāo)準(zhǔn)可知,對硫磷、甲基對硫磷和敵敵畏對鋸齒新米蝦均屬于劇毒類有機(jī)磷農(nóng)藥;馬拉硫磷對鋸齒新米蝦屬于高毒類有機(jī)磷農(nóng)藥;樂果對鋸齒新米蝦屬于中毒類有機(jī)磷農(nóng)藥.5種有機(jī)磷農(nóng)藥對鋸齒新米蝦的毒性大小順序為:甲基對硫磷＞對硫磷＞敵敵畏＞馬拉硫磷＞樂果.

4.3 在現(xiàn)有的本土水生生物毒性數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,鋸齒新米蝦對樂果和對硫磷屬于相對不敏感物種,對馬拉硫磷和甲基對硫磷屬于不敏感物種,對敵敵畏屬于較敏感物種.

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Toxicity of organophosphorus pesticides to Neocaridina den ticulate and species sensitivity analysis.

ZHU Yan1,2,CAO Ying2, ZHANG Ya-hui2*, ZENG Hong-hu1*, QIN Li-tang1, YAN Zhen-guang2, ZHENG Lei2,3, LIU Zheng-tao2
(1.Guangxi Key Laboratory of Environmental Pollution Control Theory and Technology, Guangxi Collaborative Innovation Center for Water Pollution Control and Water Safety in Karst Area, College of Environmental Science and Engineering, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China；2.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, State Environment Protection Key Laboratory of Ecological Effects and Risk Assessment of Chemicals, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；3.School of Water Science Research, Beijing Normal University, Beijing 100875, China). China Environmental Science, 2017,37(2)：745～753

Neocaridina denticulatewas used as a test organismto investigate the acutetoxicity of 4daysand chronic toxicity of 28days forfive organophosphorus pesticides. Results showed that the 96h-LC50values toNeocaridina denticulatewere 34.100, 846.408, 7.736, 4.132 and 1606.875μg/L for dichlorvos, malathion, parathion, methylparathionand dimethoate, respectively. The 28d NOEC values of dichlorvos, malathion, parathion, methyl-parathionand dimethoatewas 0.991, 7.755, 0.269, 0.222 and 100μg/L, respectively, and the 28d LOEC was 1.388, 15.200, 0.404, 0.333 and 200μg/L, respectively.Neocaridina denticulate was more sensitive to dichlorvos followed by parathionand dimethoate, and less sensitive tomethyl-parathion and malathion. The results in this study would provide a scientific foundation for establishing theaquatic lifecriteria and performing the environment risk assessment for fiveorganophosphoruspesticidesin China.

dichlorvos；malathion；parathion；methyl-parathion；dimethoate；Neocaridina denticulate；acute toxicity；chronic toxicity；species sensitivity

X171.5

A

1000-6923(2017)02-0745-09

朱 巖(1990-),男,陜西省西安人,桂林理工大學(xué)研究生,主要從事水處理理論與技術(shù)研究.

2016-05-26

國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012ZX07501-003);科技基礎(chǔ)性工作專項(2014FY120600);國家自然科學(xué)基金資助項目(51578171,21407139,21407032)

* 責(zé)任作者, 張亞輝, 副研究員, zhangyahui@craes.org.cn; 曾鴻鵠,教授, zenghonghu @glut.edu.cn