陳 誠，羅 紈，鄒家榮，賈忠華，張志秀，朱衛(wèi)彬

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稻田水體中毒死蜱和阿維菌素監(jiān)測及水生動物生態(tài)風險評價

陳 誠1，羅 紈1※，鄒家榮1，賈忠華1，張志秀2，朱衛(wèi)彬3

（1. 揚州大學水利與能源動力工程學院，揚州 225009；2. 揚州市江都區(qū)昭關灌區(qū)管理處，揚州 225261； 3. 揚州市江都區(qū)河道管理處，揚州 225200）

中國南方平原河網(wǎng)地區(qū)稻田排水量較大，施藥后稻田中的農(nóng)藥物質(zhì)尚未得到充分降解，即可隨地表排水、淺層地下徑流等途徑或在風力作用下進入鄰近的排水溝，對排水溝塘水體的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生威脅。該研究選取江蘇省揚州市江都區(qū)農(nóng)田水利科學研究站附近稻田作為研究對象，施藥后立刻在排水溝中下游、稻田地表水和地下水中進行高頻（最短1 h取樣間隔）、短期（持續(xù)3 d）取樣，對毒死蜱和阿維菌素2種稻田常用殺蟲劑的濃度進行了監(jiān)測。結果顯示，鄰近稻田的排水溝出口處于施藥后5 h內(nèi)2次出現(xiàn)濃度峰值，毒死蜱和阿維菌素的峰值濃度分別為0.33 mg/L和4.60g/L；而施藥后36～72 h排水溝中濃度較低，毒死蜱0.007～0.020 mg/L、阿維菌素未檢出（<0.1g/L）。稻田周邊水體中毒死蜱濃度從高至低排序分別為：排水溝出口>排水溝中游>稻田地表水>稻田地下水。在推薦使用劑量下，毒死蜱對絕大多數(shù)水生動物（魚、蝦和蟹類）呈高或極高風險性，而阿維菌素對大部分水生動物（魚、蝦和蟹類）呈低或中風險性；施藥稻田的毒死蜱環(huán)境暴露濃度大于大部分目標水生動物的安全濃度，阿維菌素反之。研究揭示了上述2種稻田常用殺蟲劑在農(nóng)業(yè)面源污染發(fā)生過程中的負面環(huán)境和生態(tài)效應，可為今后的農(nóng)藥生態(tài)風險評價與風險管理研究提供科學依據(jù)。

殺蟲劑；監(jiān)測；稻田；水生動物；生態(tài)風險

0 引 言

水稻是中國南方地區(qū)的主要糧食作物，而化肥農(nóng)藥的合理使用是實現(xiàn)水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要保障措施。在降雨和地表徑流等作用下，大量的氮磷和農(nóng)藥污染物流失到水體當中，形成了所謂的農(nóng)業(yè)非點源污染。水體中氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的超標可使水生植物大量繁殖、水中溶解氧下降，導致魚類等水生動物的大面積死亡，其發(fā)生周期相對較長，引發(fā)嚴重的水污染事件所需的氮磷污染物量往往也比較大；與之不同的是，農(nóng)藥物質(zhì)往往在低濃度、短期暴露條件下即可對各類水生動物產(chǎn)生毒害作用[1]，因而往往很多農(nóng)藥在包裝上均明確注明了應避免污染農(nóng)田周邊的水塘。然而，由于農(nóng)藥監(jiān)測的技術和成本要求較高，且在自然水體中降解速度較快、濃度往往很低，更加大了監(jiān)測的難度，故目前有關農(nóng)藥面源污染的相關研究相對較少。

近年來有關學者展開了較多的流域性河道中農(nóng)藥監(jiān)測的研究工作[2-4]，而未關注到農(nóng)藥在流失初期對田間水生態(tài)系統(tǒng)形成的風險。農(nóng)藥物質(zhì)在從農(nóng)田隨排水進入外圍河道的過程中，往往需要幾天甚至更長的時間，在最終進入下游排水匯流區(qū)之前就已經(jīng)產(chǎn)生了較大程度的降解。最為典型的是中國的南方平原河網(wǎng)地區(qū)，泡田期間農(nóng)藥污染物不依賴于降雨即可通過稻田地表或淺層地下徑流等途徑進入排水系統(tǒng)當中，亟待針對施藥事件開展田間尺度的農(nóng)藥監(jiān)測研究，捕捉農(nóng)藥初入水體時的濃度高峰，更加全面深刻地認識其負面環(huán)境和生態(tài)效應，比如各類農(nóng)藥物質(zhì)是否會以及從多大程度上對稻田各類水體（排水溝塘、田間地表水和地下水等）中的水生生物產(chǎn)生毒害。

毒死蜱（chlorpyrifos）和阿維菌素（abamectin）在中國南方稻田使用廣泛，屬于長江三角洲流域保護水生生物最應優(yōu)先控制的農(nóng)藥品種[5]，且對魚類均屬高毒農(nóng)藥[6-7]。目前針對施藥后田間水體中毒死蜱和阿維菌素的濃度監(jiān)測研究不多，靳聰聰?shù)萚8-11]關注到了田間水體中的毒死蜱污染，但由于采樣頻率不夠密集，未能充分捕捉到農(nóng)藥輸出的高峰。張娟等[12-15]基于施藥事件監(jiān)測稻田水中毒死蜱或阿維菌素的濃度，而未能更加全面地考慮排水溝、稻田地下水中的農(nóng)藥濃度。

本研究選取南方地區(qū)典型稻田作為研究區(qū)，以殺蟲劑毒死蜱和阿維菌素為例，在施藥事件結束后立刻進行高頻（1～2 h間隔）、短期（3 d持續(xù)時間）取樣，重點關注施藥后24 h內(nèi)的農(nóng)藥濃度變化情況，探索施藥稻田排水溝、地表水和地下水中常用殺蟲劑毒死蜱和阿維菌素的峰值濃度和濃度變化規(guī)律，評估施藥稻田水體對水生動物的生態(tài)風險，進一步認識農(nóng)業(yè)面源污染中高毒殺蟲劑的負面環(huán)境效應。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于揚州市江都區(qū)昭關灌區(qū)農(nóng)田水利科學研究站東側的試驗田（119°30￠E，32°33￠N）。研究區(qū)采用稻麥輪作制，具體情況可參見文獻[16]。2018年稻作期種植的水稻品種為南粳505，于5月26號開始育秧，6月13日打丙草胺除草，6月15日插秧。自拔節(jié)孕穗期開始稻瘟病和稻縱卷葉螟等病蟲害發(fā)生較重，于8月11日（分蘗高峰期）早05:59～07:33在如圖1所示的12塊田（南北各6塊田，每塊田面積約667 m2）施用農(nóng)藥（噴霧）。共施用4種農(nóng)藥，包括2種殺蟲劑：毒死蜱和阿維菌素（具體見表1）；2種殺菌劑：三環(huán)唑和噻呋酰胺。農(nóng)藥于施藥當天現(xiàn)配現(xiàn)用，由4人自西向東同時進行施藥。于05:48～07:00進行灌溉，保證達到3 cm的泡田水深以充分發(fā)揮藥效，灌滿即停止灌溉。

表1 研究區(qū)2018年8月11日農(nóng)藥施用情況

圖1中箭頭標識的為排水農(nóng)溝，共計有兩條排水通道（直接相連的西、南側農(nóng)溝與單獨排水的北側農(nóng)溝）。北側的6塊田向其鄰近的北側農(nóng)溝排水，南側的6塊田向其臨近的南側農(nóng)溝排水，并流經(jīng)西側農(nóng)溝從其最北端排出。為防止農(nóng)田排水過快地從農(nóng)田和排水溝中流失進入下游水體，在西、南側農(nóng)溝最北端的排水出口處（與北側農(nóng)溝匯流處前約2 m處）采取了控制排水措施（深度為18.6 cm），并布設三角堰用于測流?？刂婆潘胧⑽?、北側的農(nóng)溝隔斷，施藥期間三角堰后均未發(fā)生淹沒出流，故北側溝內(nèi)的排水對西側溝沒有影響，兩條排水出路的排水通過匯流處的一條暗溝排入下游水體。用襯片式土壤采樣器在圖1所示的“90 cm井”處鉆孔，將底部穿孔并包扎有土工布的PVC管埋入地下90 cm深，作為地下水取水井。試驗田附近布置有氣象站（Campbell Scientific），在施藥期間對降水、風速風向、氣溫、太陽輻射和濕度等氣象數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測。

農(nóng)溝采用目前江蘇地區(qū)正在推廣使用的無砂混凝土作為材質(zhì)，透水性好。施藥期間需要通過泡田發(fā)揮藥效，各田塊通向農(nóng)溝的排水口均處于關閉狀態(tài)，但由于泡田期稻田的田間水位高于農(nóng)溝水位，且農(nóng)溝具有一定的透水性，故部分稻田水可通過淺層地下排水進入農(nóng)溝。同時，由于農(nóng)溝與稻田的距離很近，故在施藥期間及施藥后的短時期內(nèi)，空氣中的農(nóng)藥物質(zhì)在大氣沉降作用下進入農(nóng)溝的這一途徑亦不容忽視[17]。

圖1 研究區(qū)示意圖

1.2 水樣采集

施藥當天，以07:44作為零點，之后每隔1 h（第1～6小時）、2 h（第6～12小時）、12 h（第12～48小時）、24 h（第48～72小時）在圖1所示的取樣點取水樣（井水在施藥后12h內(nèi)均采用2 h取樣間隔以保證井內(nèi)水量充足）。事先準備好新購置的氟化瓶（500 mL容積），用超純水洗凈后自然干燥待用，取樣時將氟化瓶裝滿水樣以保證瓶內(nèi)沒有空氣，隨后將采集的水樣立刻送至試驗田西側不遠處的研究站于?18 ℃進行冷凍，施藥后24 h內(nèi)和24～72 h間采集的水樣分2批放入裝有冰袋的100 L保溫箱（ICERS）中送至實驗室，并分2批（24 h內(nèi)和24～72 h）進行水質(zhì)分析，取樣信息具體參見表2（農(nóng)溝的2個取樣點中，僅選取了出口處的取樣點進行阿維菌素分析）。三角堰口發(fā)生出流時即取出流作為水樣，未發(fā)生出流時在鄰近三角堰處取排水溝內(nèi)的水作為水樣。整個取樣期間持續(xù)觀察排水溝出口處是否發(fā)生出流，并記錄發(fā)生出流或停止出流的時刻。2018年6月12日（為首次施藥前2個月，期間未進行施藥），在圖1所示4個取樣點進行取樣，進行水中毒死蜱和阿維菌素測試，用于判斷施藥前稻田各類水體中是否有毒死蜱和阿維菌素殘留。

1.3 樣品分析方法

選取毒死蜱和阿維菌素2種殺蟲劑作為農(nóng)藥測試指標，具體分析方法如下：

1）毒死蜱分析方法：取水樣100 mL，加20 mL二氯甲烷于分液漏斗中振搖，靜置，放出二氯甲烷層，再分別用20 mL二氯甲烷提取2次，合并二氯甲烷層，加10 g無水硫酸鈉，取上清液用氮吹儀吹干后用丙酮定容至4 mL，供GC-MS（Agilent氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，7890B/5977B）測定。

2）阿維菌素分析方法：取水樣100 mL，加20 mL二氯甲烷于分液漏斗中振搖，靜置，放出二氯甲烷層，再分別用20 mL二氯甲烷提取2次，合并二氯甲烷層，加10 g無水硫酸鈉，取上清液用氮吹儀吹干后用甲醇定容至2 mL，供LC-MS（ThermoFisher液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，TSQ Quantum Access MAX）測定。

1.4 殺蟲劑的水生動物生態(tài)風險評估方法

參照中國農(nóng)藥生態(tài)風險分級標準[18-19]，采用風險商值法評價毒死蜱和阿維菌素對水生動物的生態(tài)風險。近年來，國內(nèi)發(fā)表了較多的有關毒死蜱和阿維菌素對魚、蝦和蟹這3類經(jīng)濟價值較高的水生動物的生態(tài)毒性研究，可供本研究參考。筆者統(tǒng)計了毒死蜱對斑馬魚等21種水生動物以及阿維菌素對麥穗魚等25種水生動物的24、72和96 h半致死濃度LC50，選取標準為非冷水性、淡水魚、蝦和蟹類。考慮到同種生物對農(nóng)藥敏感性的地區(qū)性差異[20]，僅篩選出國內(nèi)的研究數(shù)據(jù)，并盡可能選取新近發(fā)表的論文。其中，麥穗魚、草魚、鳑鲏、食蚊魚、鯽魚、大鱗副泥鰍、鯉魚、鰱魚和江黃顙魚為長江三角洲流域均有分布的淡水魚，是最具有本地代表性的魚類[21]。

根據(jù)式（1）計算風險商值RQ（risk quotient）

式中EEC為環(huán)境暴露濃度值，即農(nóng)藥在水體中的峰值濃度，根據(jù)本研究監(jiān)測成果，毒死蜱取0.33 mg/L，阿維菌素取4.60g/L；96 h LC50為96 h半數(shù)致死濃度值。風險等級評判標準為：RQ≥5.0為極高風險（相比于原有評價標準為增設條目[18]）；0.5≤RQ<5.0為高風險；0.1≤RQ<0.5為中風險；RQ<0.1為低風險。

采用目前常用的2種方法計算安全濃度SC（safe concentration）[22]

式中SC為安全濃度；24 h LC50為24 h半數(shù)致死濃度值；48 h LC50為48 h半數(shù)致死濃度值[22]。在生態(tài)毒理學數(shù)據(jù)收集過程中，為計算風險商值RQ，96 h LC50必須要有；SC1和SC2至少要能計算其中之一。

2 結果與分析

2.1 農(nóng)藥濃度監(jiān)測結果分析

2.1.1 毒死蜱濃度監(jiān)測結果與分析

6月12日所取的各類水樣中，毒死蜱均未檢出，說明施藥前田間沒有毒死蜱。施藥后毒死蜱監(jiān)測結果如圖2a所示。排水溝出口、中游和稻田地表水3個取樣點的毒死蜱濃度標準差分別為0.101、0.063和0.012 mg/L。稻田地表水中毒死蜱濃度在施藥后0～24 h間的濃度范圍為0.010～0.050 mg/L，總體較為穩(wěn)定，其中在施藥后1、6、10 h分別出現(xiàn)了3個峰值（0.050、0.031、0.042 mg/L）。排水溝出口的毒死蜱濃度表現(xiàn)出較好的規(guī)律性，分別于施藥后2和5 h出現(xiàn)了2個明顯的峰值（0.33、0.32 mg/L，低于毒死蜱在25 ℃水中溶解度1.4 mg/L的1/4）。5 h之后排水溝出口的毒死蜱濃度總體呈下降趨勢，其中5～8 h間下降速度約為0.075 mg/(L·h)，12~24 h間下降速度為0.003 mg/(L·h)，2個時間段內(nèi)濃度下降速度比較均勻，于10 h出現(xiàn)了短暫的濃度上升。排水溝中游的濃度變化情況則較為復雜，剛打完藥即達到濃度最高峰（0.19 mg/L）；1 h的質(zhì)量濃度為0.065 mg/L，下降了65.8%。之后排水溝中游的毒死蜱質(zhì)量濃度在2～4 h間處于一個較高的水平（0.15～0.17 mg/L），可以認為其濃度峰值持續(xù)了約3 h。與出口處的濃度變化情況一樣，排水溝中游的毒死蜱濃度亦自施藥后5 h開始總體呈下降趨勢，其中6～10 h間的濃度平均下降速度為0.016 mg/(L·h)，12～24 h間的濃度平均下降速度為0.001 3 mg/(L·h)，拐點出現(xiàn)在12 h（0.027 mg/L）。根據(jù)三角堰處水位監(jiān)測結果，三角堰于06:11開始自由出流，于06:45左右達到最高水位（堰上水頭為12.4 cm），于12:45（約施藥結束后5 h）停止自由出流，停止灌溉后至三角堰停止出流前排水溝中水位平均下降速度為1.39 cm/h，停止出流后至施藥后24 h內(nèi)平均下降速度為0.35 cm/h，故出流停止后排水溝的毒死蜱濃度下降速度為出流時的1/4，可知控制排水措施是影響排水溝中濃度變化的重要因素。另外，可以看出，前2個峰之前排水溝出口的濃度上升速率很相近（0.136 mg/(L·h)和0.100 mg/(L·h)）。施藥后36～72 h從排水溝和稻田中取得的水樣的毒死蜱濃度范圍分別為0.007～0.02 mg/L和0.004～0.011 mg/L；施藥后0～3 d在90 cm井中所取水樣的毒死蜱質(zhì)量濃度范圍為0.000 6～0.002 mg/L，最高僅為農(nóng)溝毒死蜱峰值濃度的6%左右（井水的毒死蜱濃度太低，未列入圖2當中）。

通過對比排水溝的出口和中游的毒死蜱濃度變化情況，可知中游的濃度峰值存在一定的滯后性，且施藥后5 h內(nèi)兩者的濃度變化趨勢基本相反。比如排水溝中游的3個出峰時間（4、6、12 h）比出口的出峰時間晚了2、1、2 h；而在0～1、4～5 h這2個排水溝中游毒死蜱濃度變化最為明顯的2個時間段內(nèi)，其濃度變化趨勢與排水溝出口剛好相反。對比排水溝出口和中游的監(jiān)測結果，前者的毒死蜱濃度僅在剛施完藥時低于后者，之后濃度均高于后者（1.3～7.5倍）。根據(jù)氣象站監(jiān)測結果，施藥當天的15 min間隔平均風速范圍為0.25～1.80 m/s、最大風速范圍為0.46～5.26 m/s，以東風為主，因而農(nóng)藥物質(zhì)在漂移作用下更容易進入到稻田西側的排水溝中，導致所監(jiān)測溝段農(nóng)藥濃度沿程上升的現(xiàn)象。對于排水溝中農(nóng)藥濃度出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象，在施藥開始之后，由于稻田積水中的農(nóng)藥濃度呈現(xiàn)一個逐漸上升的趨勢。施藥期間，含有農(nóng)藥的田塊數(shù)量越來越多，農(nóng)田中的農(nóng)藥物質(zhì)遷移到排水溝當中的量逐漸增加，故排水溝中的農(nóng)藥濃度亦逐漸上升；此時，系統(tǒng)中的農(nóng)藥物質(zhì)積累效應大于基于各種因素的降解效應。當施藥結束之后短期內(nèi)田間農(nóng)藥濃度達到峰值，使得田間的農(nóng)藥輸出強度逐漸降低，同時排水溝中的農(nóng)藥亦在發(fā)生降解，其濃度在某一刻達到峰值，之后開始下降。至于排水溝和田間為何會出現(xiàn)2個明顯的峰值，則有待于后續(xù)研究開展更為深入的探索。

不難發(fā)現(xiàn)，施藥之后24 h內(nèi)的大部分時間內(nèi)農(nóng)溝水的毒死蜱濃度大于稻田水，這可能是風力作用下農(nóng)藥漂移導致的。施藥過程中以及施藥之后的一段時期內(nèi)，田間的毒死蜱物質(zhì)以較高的強度揮發(fā)到大氣當中，在風力作用下飄移到臨近的農(nóng)溝上，并在大氣沉降作用下進入農(nóng)溝。同時，由于施藥田塊的面積要遠遠大于農(nóng)溝，導致毒死蜱在農(nóng)溝中的富集作用非常明顯，使得農(nóng)溝水的毒死蜱濃度大于稻田水。

注：施藥后36～72 h的水樣均顯示阿維菌素未檢出（<0.1g·L-1），故未將結果放入圖中。

Note: Concentrations of abamectin in water samples collected at 36-72 h after pesticide application were below the detection (<0.1g·L-1) and not included in the figure.

圖2 農(nóng)藥濃度監(jiān)測結果

Fig.2 Monitored pesticide concentration

2.1.2 阿維菌素濃度監(jiān)測結果與分析

6月12日所取的各類水樣中，阿維菌素均未檢出，說明施藥前田間沒有阿維菌素殘留。施藥后阿維菌素監(jiān)測結果如圖2b所示，其標準差為1.17g/L。排水溝出口的阿維菌素的濃度比毒死蜱要低2個數(shù)量級左右，與2種殺蟲劑施用量的比值基本一致。阿維菌素在施藥后的24 h之內(nèi)出現(xiàn)了3個峰值：3.7（2 h）、4.6（5 h）和3.1g/L（12 h）。排水溝出口的阿維菌素濃度變化趨勢與毒死蜱非常相近，均出現(xiàn)了3個峰值，第3個峰值之后的濃度下降速度低于第1、2個峰值之后。不同的是，阿維菌素的第2個峰明顯高于第1個峰，而毒死蜱的前2個峰非常相近；阿維菌素的第3個峰出現(xiàn)在12 h，比毒死蜱晚了2 h，但與排水溝中游的毒死蜱峰值出現(xiàn)時間一致。阿維菌素的第2個濃度下降過程開始于5 h，同樣受到三角堰停止出流的影響，可見外部水文因素和環(huán)境條件是影響農(nóng)藥物質(zhì)運移轉(zhuǎn)化的重要因素。剛剛施藥后的24 h內(nèi)，毒死蜱和阿維菌素的監(jiān)測結果均不符合一級動力學反應方程，更加印證了基于施藥事件的高頻取樣監(jiān)測的必要性。另外，施藥后24 h內(nèi)未發(fā)生降雨，大部分時間風由施藥田塊吹向農(nóng)溝，故施藥期間及結束之后的風向、風速亦會對農(nóng)藥物質(zhì)的漂移產(chǎn)生一定的影響，成為濃度變化的不確定因素之一。另外，施藥之后的稻田水和地下水樣均未檢出阿維菌素。

2.2 稻田排水中殺蟲劑的水生動物生態(tài)風險評估結果

稻田毒死蜱和阿維菌素的生態(tài)風險評價結果見表2。根據(jù)表2可知，施藥之后排水溝中毒死蜱對16種魚類中的8種都具有極高風險性。其中，毒死蜱對太陽魚的風險系數(shù)最高，最高達330；其次為稀有鮈鯽，最高達66；對十字魚的風險系數(shù)最低，但仍達到了1.37，是中、高風險級別臨界點的2倍以上。按照2種方法（SC1和SC2）計算得到的毒死蜱安全濃度范圍分別為1.2×10-5～0.384 9和6×10-6～0.194 0 mg/L，毒死蜱的環(huán)境暴露質(zhì)量濃度0.33 mg/L為安全濃度的0.86～101.54和1.70～3 300倍。方法II（SC2）計算得到的安全濃度值相比于方法I（SC1）普遍偏低，說明方法I的農(nóng)藥排放標準相對更高。不論方法I或是II，僅有稀有鮈鯽、鯽魚和斑馬魚的SC值大于毒死蜱的24 h最低暴露質(zhì)量濃度0.048 mg/L，因而其他13種魚類將在施藥之后至少24 h將一直處于比安全濃度更高的水體環(huán)境當中?？梢姛o論是從安全濃度還是從風險商的角度，稻田毒死蜱在推薦劑量下施藥之后的24 h之內(nèi)，將對鄰近水體中的魚類產(chǎn)生很高的生態(tài)風險。毒死蜱對克氏原螯蝦等5種蝦、蟹類生物均表現(xiàn)為高風險或極高風險，其中對鋸齒新米蝦的風險值更是高達5 500，為各類水生動物中的最高。蝦、蟹的毒死蜱安全濃度均低于0.33 mg/L。從安全濃度的角度而言，蟹比蝦相對更安全。

反觀阿維菌素，除了對鱸魚、白斑狗魚幼魚和黃河鯉存在高風險或極高風險，對19種魚類中的其他16種魚類的風險均呈低或中風險，RQ值最大為7.21，大部分處于0～0.25范圍內(nèi)。阿維菌素對稀有鮈鯽、鳑鲏、鯉魚、斑馬魚、黑尾近紅鲌魚種和鰱魚6種魚類存在中風險威脅。在同等魚類的風險值對比中，毒死蜱的風險值均高于阿維菌素。究其原因，主要是由于阿維菌素的田間施用量要遠遠小于毒死蜱（大約小2個數(shù)量級），且阿維菌素總體對魚類的急性毒性不及毒死蜱高。與毒死蜱同樣的，運用方法I計算得到的安全濃度均高于方法II，方法I更偏安全。除了鱸魚、白斑狗魚幼魚和黃河鯉，其他魚類的安全濃度值均大于阿維菌素的24 h最低環(huán)境暴露質(zhì)量濃度0.99g/L，而上述3種魚的風險等級恰恰也是最高的3個，故安全濃度和風險等級評判結果較一致，比較合理。阿維菌素對日本沼蝦的風險等級為極高，對另外3種蝦和蟹均為低風險，且其安全濃度均達到了濃度峰值4.60g/L的5倍以上，說明農(nóng)藥阿維菌素在稻田施用后對水體中的蝦、蟹類水生動物的生態(tài)風險較小，這與毒死蜱區(qū)別較為明顯。

表2 殺蟲劑對水生動物生態(tài)風險評價結果

注：SC1表示根據(jù)式（2）計算得到的安全濃度，SC2表示根據(jù)式（3）計算得到的安全濃度。

Note: SC1is the safe concentration calculated with Equation (2). SC2is the safe concentration calculated with Equation (3).

需要特別指出的是，毒死蜱對鋸齒新米蝦[57]、南美白對蝦[58]和日本沼蝦[59]的24 h LC50分別為0.000 4、0.003 44和0.005 03mg/L，小于毒死蜱的24 h最低暴露質(zhì)量濃度0.048 mg/L，故施藥之后排水溝中的農(nóng)藥毒死蜱可在24 h內(nèi)使上述2種生物的死亡率達到50%以上；阿維菌素對河鱸幼魚[45]的24 h LC50為0.825g/L，小于阿維菌素的24 h最低暴露濃度0.99g/L，故施藥之后排水溝中的農(nóng)藥毒死蜱可在24 h內(nèi)使該生物的死亡率達到50%以上。稻田在施用毒死蜱和阿維菌素之后，應特別注意避免上述3種生物與農(nóng)藥接觸，在稻田附近的水塘中不宜飼養(yǎng)，且不宜與稻田進行共作。

陳宇波等[65-68]基于各自的目標生物和計算方法得到不同的毒死蜱水生生物基準值計算結果（急性，保護95%物種），分別為：0.035、0.013～0.112（此為長三角地區(qū)代表性水生生物計算結果[66]）、0.053和0.028g/L，本研究稻田排水中毒死蜱的輸出峰值濃度下限0.048 mg/L為其428.6～3 692.3倍，說明剛施藥后即使沒有直接進行田間排水，通過大氣沉降和地下徑流等途徑進入臨近的排水溝中的毒死蜱亦對各類水生動物形成了巨大威脅。

3 討 論

表3列出了國內(nèi)文獻中報導的毒死蜱和阿維菌素在水體中的濃度監(jiān)測結果（以毒死蜱研究居多）：在大型江河湖泊當中，太湖水中的毒死蜱質(zhì)量濃度最高（13.6g/L），長江、黃河和珠江中測得的最大質(zhì)量濃度<0.1g/L，小于表3中毒死蜱對各類水生動物的最低安全濃度（0.000 1 mg/L），也就是說中國三大河中的毒死蜱不足以對魚、蝦、蟹類水生動物構成威脅。反觀田間尺度的監(jiān)測結果，文獻[8]和[9]未針對施藥事件進行取樣（前者僅取了1次樣，后者在全年中每月取1次樣），監(jiān)測結果相當于太湖水體中毒死蜱濃度的平均值（4.8g/L）。文獻[10]采取了根據(jù)農(nóng)藥用藥規(guī)律設計采樣頻率的策略，用藥高峰期加密取樣，所測得的毒死蜱濃度則相對較高（最大達26.07g/L）。文獻[11-12]以及本研究針對施藥事件進行取樣，所測得的毒死蜱質(zhì)量濃度峰值均大于10g/L。上述分析足以說明毒死蜱在水稻田以及周邊的自然水體（排水溝、池塘等）中對水生動物產(chǎn)生較大威脅，其濃度變化受施藥事件影響很大。

關于水體中阿維菌素濃度監(jiān)測研究，均是在施藥之后進行取樣，這可能是由于在流域性河湖中阿維菌素因濃度太低而無法檢出，故相關報道較少。同時，目前較少有研究關注到稻田中阿維菌素物質(zhì)向周邊水體遷移過程導致的水體污染。本研究發(fā)現(xiàn)施藥后排水溝中阿維菌素的濃度變化趨勢較為復雜，且1 d內(nèi)出現(xiàn)高峰之后濃度即迅速降低，今后亟待開展更加細致的針對施藥事件的田間尺度水體中農(nóng)藥監(jiān)測研究，以全面充分地了解農(nóng)業(yè)面源污染當中農(nóng)藥物質(zhì)對各類水生生物產(chǎn)生的毒害，對其生態(tài)風險進行科學地評價。

表3 中國各類水體中毒死蜱和阿維菌素檢出濃度

注：n.d.為未檢出。

Note: n.d. denotes for not detected.

4 結 論

1）針對目前最常用的稻田殺蟲劑開展短期、高頻濃度監(jiān)測后發(fā)現(xiàn)，施藥后12 h內(nèi)排水溝中濃度變化最為復雜，毒死蜱和阿維菌素均在施藥后5 h內(nèi)出現(xiàn)濃度峰值（毒死蜱為0.33 mg/L、阿維菌素為4.60g/L），前者遠遠超出長三角地區(qū)毒死蜱的水生生物基準值（0.013～0.112g/L）。排水溝出流停止后殺蟲劑濃度下降迅速，控制排水措施對排水溝中農(nóng)藥濃度變化影響較大。

2）在稻田排水溝中不同地點監(jiān)測到的毒死蜱濃度差異較大，濃度變化趨勢在時間上存在一定的滯后性；不同水體中的毒死蜱濃度從高到低分別為：排水溝（0.007～0.33 mg/L）>稻田地表水（0.004～0.050 mg/L）>稻田地下水（0.0006～0.002 mg/L）。

3）在毒死蜱80 g/(667 m2)和阿維菌素50 mL/(667 m2)的推薦使用劑量下，相比于阿維菌素，毒死蜱對水生動物的生態(tài)威脅更大。施藥之后排水溝中毒死蜱對16種魚類中的8種具有極高風險性，對5類蝦、蟹均表現(xiàn)為高或極高風險；阿維菌素對19種魚類中的16種表現(xiàn)為低或中風險，對3類蝦、蟹表現(xiàn)為低風險。毒死蜱的環(huán)境暴露最高濃度大于絕大部分水生動物的安全濃度。

監(jiān)測結果表明，施藥稻田排水中的殺蟲劑農(nóng)藥流失短期內(nèi)（施藥后5 h內(nèi)）可對水生物構成威脅，需要通過控制排水或其他水質(zhì)凈化措施進行污染控制，以保護稻田及周邊的水生態(tài)環(huán)境。

[1] Sidhu G K, Singh S, Kumar V, et al. Toxicity, monitoring and biodegradation of organophosphate pesticides: A review[J]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2019, 49(13): 1135－1187.

[2] Sandin M, Piikki K, Jarvis N, et al. Spatial and temporal patterns of pesticide concentrations in streamflow drainage and runoff in a small Swedish agricultural catchment[J]. Science of the Total Environment, 2018, 610/611: 623－634.

[3] Carazo-Rojas E, Pérez-Rojas G, Pérez-Villanueva M, et al. Pesticide monitoring and ectoxicological risk assessment in surface water bodies and sediments of a tropical agro- ecosystem[J]. Environmental Pollution, 2018, 241: 800－809.

[4] Sumon K A, Rashid H, Peeters E T H M, et al. Environmental monitoring and risk assessment of organophosphate pesticides in aquatic ecosystems of north-west Bangladesh[J]. Chemosphere, 2018, 206: 92－100.

[5] 程燕，周軍英，單正軍. 長江三角洲流域保護水生生物優(yōu)先控制農(nóng)藥品種篩選[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2014，30(6)：785－794.

Cheng Yan, Zhou Junying, Shan Zhengjun. Screening of pesticides for priority control for the sake of protecting aquatic organisms in the Yangtze River Delta Basin[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2014, 30(6): 785－794. (in Chinese with English abstract)

[6] Ti?ler T, Er?en N K. Abamectin in the aquatic environment[J]. Ecotoxicology, 2006, 15(6): 495－502.

[7] Wee S Y, Aris A Z. Ecological risk estimation of organophosphorus pesticides in riverine ecosystems[J]. Chemosphere, 2017, 188: 575－581.

[8] 靳聰聰，楊揚，劉帥磊，等. 農(nóng)村廢水農(nóng)藥污染的生態(tài)修復技術研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學報，2017，26(1)：142－148.

Jin Congcong, Yang Yang, Liu Shuailei, et al. Ecological restoration of pesticides pollution in rural waste water[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2017, 26(1): 142－148. (in Chinese with English abstract)

[9] 肖鵬飛，林曉雅，劉毅華，等. 基于物種敏感性分布法的毒死蜱對稻田生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)風險評價[J]. 生態(tài)毒理學報，2017，12(3)：398－407.

Xiao Pengfei, Lin Xiaoya, Liu Yihua, et al. Application of species sensitivity distribution in aquatic ecological risk assessment of chlopyrifos for paddy ecosystem[J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2017, 12(3): 398－407. (in Chinese with English abstract)

[10] 吳長興，趙學平，吳聲敢，等. 丘陵地區(qū)水稻田使用毒死蜱對水體的污染及其生態(tài)風險[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2011，27(3)：108－112.

Wu Changxing, Zhao Xueping, Wu Shenggan, et al. Pollution of waterbody by chlorpyrifos used in paddy rice field in hilly areas and its ecological risk[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2011, 27(3): 108－112. (in Chinese with English abstract)

[11] 褚素貞，張乃明. 毒死蜱隨徑流遷移規(guī)律研究[J]. 西部林業(yè)科學，2016，45(3)：51－56.

Chu Suzhen, Zhang Naiming. Mitigation patterns of chlorpyrifos with runoff[J]. Journal of West China Forestry Science, 2016, 45(3): 51－56. (in Chinese with English abstract)

[12] 張娟. 阿維菌素·毒死蜱在水稻中殘留消解動態(tài)研究[D]. 合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學，2009.

Zhang Juan. Residue and Degradation Dynamics of Avermectin and Chlorpyrifos in Rice[D]. Hefei: Anhui Agricultural University, 2009. (in Chinese with English abstract)

[13] 張杰. 阿維菌素在稻田中的生態(tài)環(huán)境行為與效應研究[D]. 長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學，2011.

Zhang Jie. Ecological and Environmental Behavior and Effect of Avermectin in Paddy Field[D]. Changsha: Hunan Agricultural University.

[14] 裴春梅，李保同，徐月明. 阿維菌素在稻田生態(tài)系統(tǒng)中的殘留分析及消解動態(tài)研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學學報，2009，31(4)：659－665.

Pei Chunmei, Li Baotong, Xu Yueming. Determination and dynamics of avermectin residue in ecosystem of paddy field[J]. Acta Agriculturae Universitis Jiangxiensis, 2009, 31(4): 659－665. (in Chinese with English abstract)

[15] 傅強. 阿維菌素與甲維鹽的穩(wěn)定性及農(nóng)田環(huán)境安全性評價研究[D]. 長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學，2013.

Fu Qiang. The Stability of Abamectin and Emamectin Benzoate and its Safety Evaluation on Farmland Environment[D]. Changsha: Hunan Agricultural University, 2013. (in Chinese with English abstract)

[16] 陳誠，羅紈，唐雙成，等. 滿足機械化收割要求的稻田排水布局DRAINMOD模擬[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2018，34(14)：86－93.

Chen Cheng, Luo Wan, Tang Shuangcheng, et al. DRAINMOD-based drainage layout in paddy fields under machinery harvest conditions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(14): 86－93. (in Chinese with English abstract)

[17] Capri E, Balderacchi M, Yon D, et al. Deposition and dissipation of chlorpyrifos in surface water following vineyard applications in northern Italy[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2005, 24(4): 852－860.

[18] 周軍英，單正軍，石利利，等. 農(nóng)藥生態(tài)風險評價與風險管理技術[M]. 北京：中國環(huán)境科學出版社，2012.

[19] 龍濤，鄧紹坡，吳運金，等. 生態(tài)風險評價框架進展研究[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2015，31(6)：822－830.

Long Tao, Deng Shaopo, Wu Yunjin, et al. Advancement in study on development of ecological risk assessment framework[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2015, 31(6): 822－830. (in Chinese with English abstract)

[20] 田俊策，王子辰，王國榮，等. 南北種群稻螟赤眼蜂的寄生力、飛行能力和耐藥性評價[J]. 中國生物生物防治學報，2017，33(1)：32－38.

Tian Junce, Wang Zichen, Wang Guorong, et al. Evaluation of fecundity, flight ability and insecticide tolerance of Southern and Northernpopulations[J]. Chinese Journal of Biological Control, 2017, 33(1): 32－38. (in Chinese with English abstract)

[21] 周軍英，葛峰，等. 農(nóng)藥水生生物基準制定方法與技術[M]. 北京：科學出版社，2014.

[22] 國家環(huán)保局《水生生物監(jiān)測手冊》編委會. 水生生物監(jiān)測手冊[M]. 南京：東南大學出版社，1993.

[23] 李少南，張莉，邊文杰，等. 魚類肝臟微粒體對于硫代磷酸酯類殺蟲劑活化代謝率的種間差異[J]. 生態(tài)毒理學報，2010，5(6)：809－816.

Li Shaonan, Zhang Li, Bian Wenjie, et al. Species-related difference of liver microsomes of fish in activation of organothiophosphorus insecticides[J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2010, 5(6): 809－816. (in Chinese with English abstract)

[24] 趙穎，姚蘇梅，劉毅華，等. 毒死蜱對我國南方稻區(qū)水域中12種淡水魚的毒性[J]. 生態(tài)毒理學報，2014，9(6)：1181－1188.

Zhao Ying, Yao Sumei, Liu Yihua, et al. Toxic effects of chlorpyrifos on different species of freshwater fish in Southern China[J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2014, 9(6): 1181－1188. (in Chinese with English abstract)

[25] 周帥，房文紅，吳淑勤. 漁用阿維菌素水乳劑的安全性和藥效評價[J]. 上海海洋大學學報，2009，18(3)：327－331.

Zhou Shuai, Fang Wenhong, Wu Shuqin. Evaluation of safety and efficacy of abamectin emulsion in water for aquaculture[J]. Journal of Shanghai Fisheries University, 2009, 18(3): 327－331. (in Chinese with English abstract)

[26] Li C J, Luo Y, Yang J W, et al. Study on the toxicity effect of abamectin and chlorpyrifos on grass crap ()[J]. Plant Diseases and Pests, 2011, 2(1): 67－70.

[27] 楊亞洲，蔡磊明，孟智啟，等. 毒死蜱對稀有鮈鯽不同生命階段的毒性效應[J]. 農(nóng)藥學學報，2014，16(1)：78－83.

Yang Yazhou, Cai Leiming, Meng Zhiqi, et al. Toxicity effects of chlorpyrifos to different life stages of Chinese rare minnow ()[J]. Chinese Journal of Pesticide Science, 2014, 16(1): 78－83. (in Chinese with English abstract)

[28] 楊亞洲. 三種農(nóng)藥對稀有鮈鯽內(nèi)分泌干擾效應初步研究[D]. 杭州：浙江師范大學，2014.

Yang Yazhou. Preliminary Study of Endocrine Disrupting Effects of Three Pesticides on Rare Minnow[D]. Hangzhou: Zhejiang Normal University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[29] 封琦，王建國，王權，等. 伊維菌素和阿維菌素對中華鰟鮍的急性毒性效應[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40(32)：15729－15731.

Feng Qi, Wang Jianguo, Wang Quan, et al. Acute toxicity of ivermectin and avermectin on[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2012, 40(32): 15729－15731. (in Chinese with English abstract)

[30] 劉麗. 毒死蜱對鯉魚的免疫毒性研究[D]. 新鄉(xiāng)：河南師范大學，2013.

Liu Li. The Immunotoxicity of Chlorpyrifos on Common Carp ()[D]. Xinxiang: Henan Normal University, 2013. (in Chinese with English abstract)

[31] 楊光. 阿維菌素對鯉魚毒理效應的研究[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2009.

Yang Guang. Study on the Toxicological Effect of Avermectin on[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2009. (in Chinese with English abstract)

[32] 王錫珍，陸宏達. 阿維菌素對幾種淡水水生生物的急性毒性作用[J]. 環(huán)境與健康雜志，2009，26(7)：593－597.

Wang Xizhen, Lu Hongda. Acute toxic effect of abamectin on fresh-water aquatic animals[J]. Journal of Environment and Health, 2009, 26(7): 593－597. (in Chinese with English abstract)

[33] 王召，孟立霞，楊洪，等. 7種稻田常用殺蟲劑對鯽幼魚的急性毒性及安全性評價[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導報，2017，19(7)：131－136.

Wang Zhao, Meng Lixia, Yang Hong, et al. Acute toxicity and safety evaluation of 7 insecticides used in rice field tojuvenile[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2017, 19(7): 131－136. (in Chinese with English abstract)

[34] 夏錦瑜. 毒死蜱稻田應用的環(huán)境生態(tài)安全評價研究[D]. 揚州：揚州大學，2010.

Xia Jinyu. Environmental and Ecological Evaluation of Application of Chlorpyrifos in Paddy[D]. Yangzhou: Yangzhou University, 2010. (in Chinese with English abstract)

[35] 趙于丁. 5種稻田常用殺蟲劑對斑馬魚的毒性及亞致死效應[D]. 福州：福建農(nóng)林大學，2007.

Zhao Yuding. Toxicity and Sub-Lethal Effects of Five Pesticides Used in Rice Field on[D]. Fuzhou: Fujian Agriculture and Forestry University, 2007. (in Chinese with English abstract)

[36] 許迪，潘竟林，劉萬強，等. 多殺菌素、阿維菌素乳油和高效氯氰菊酯3種農(nóng)藥對環(huán)境生物的安全性評價[J]. 生態(tài)毒理學報，2013，8(6)：897－902.

Xu Di, Pan Jinglin, Liu Wanqiang, et al. Safety evaluation of spinosad SC, abamectin EC and beta-cypermethrin EW pesticides to environmental organisms[J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2013, 8(6): 897－902. (in Chinese with English abstract)

[37] 高越，張潤祥，王振，等. 不同農(nóng)藥單劑及混配微乳劑的環(huán)境毒性研究[J]. 中國農(nóng)學通報，2011，27(12)：295－300.

Gao Yue, Zhang Runxiang, Wang Zhen, et al. Environmental toxicity of several different pesticides single or mixed micro-emulsion[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2011, 27(12): 295－300. (in Chinese with English abstract)

[38] 徐娟，陶核，吳南翔. 4種農(nóng)藥對斑馬魚的急性毒性與安全評價[J]. 職業(yè)與健康，2010，26(23)：2777－2778.

Xu Juan, Tao He, Wu Nanxiang. Toxicity of four pesticides toand safety evaluation[J]. Occupation and Health, 2010, 26(23): 2777－2778. (in Chinese with English abstract)

[39] 蔣曼，王強，吳莉宇，等. 農(nóng)藥毒死蜱和甲萘威對斑馬魚的聯(lián)合毒性效應[J]. 農(nóng)藥，2015，54(3)：210－214.

Jiang Man, Wang Qiang, Wu Liyu, et al. Joint toxicity effects of chlorpyrifos and carbaryl on Zebrafish ()[J]. Agrochemicals, 2015, 54(3): 210－214. (in Chinese with English abstract)

[40] 霍奕安，胡秀彩，呂愛軍，等. 毒死蜱對斑馬魚的急性毒性試驗[J]. 水產(chǎn)養(yǎng)殖，2018，39(10)：34－36，41.

Huo Yian, Hu Xiucai, Lü Aijun, et al. The acute toxicity test of chlorpyrifos to zebra fish[J]. Journal of Aquaculture, 2018, 39(10): 34－36, 41. (in Chinese with English abstract)

[41] 魏勇超，王彥華，雷成琦，等. 環(huán)境中多殘留農(nóng)藥復合暴露對淡水綠藻和斑馬魚的聯(lián)合毒性[J]. 環(huán)境工程，2018，36(11)：185－189.

Wei Yongchao, Wang Yanhua, Lei Chengqi, et al. Combined toxicity of co-exposure to multiple pesticide residues in environmental to freshwater green algae and zebrafish[J]. Environmental Engineering, 2018, 36(11): 185－189. (in Chinese with English abstract)

[42] 季靜，肖斌，李楊，等. 兩種不同劑型毒死蜱對四種環(huán)境生物的毒性評價[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2010，29(9)：1681－1686.

Ji Jing, Xiao Bin, Li Yang, et al. Toxicity assessment of two different formulations of chlorpyrifos to four environmental organisms[J]. Journal of Agro-Environmental Science, 2010, 29(9): 1681－1686. (in Chinese with English abstract)

[43] 丁正峰，薛暉，王曉豐，等. 毒死蜱(CPF)對河川沙塘鱧幼魚的急性毒性[J]. 中國水產(chǎn)科學，2012，19(3)：528－535.

Ding Zhengfeng, Xue Hui, Wang Xiaofeng, et al. Acute toxicity of chlorpyrifos (CPF) tojuveniles[J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2012, 19(3): 528－535. (in Chinese with English abstract)

[44] 夏曉華，張林霞，趙炫超，等. 毒死蜱對大鱗副泥鰍的急性毒性和生理毒性研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學，2013，52(9)：2116－2119.

Xia Xiaohua, Zhang Linxia, Zhao Xuanchao, et al. Acute toxicity and physiology toxicity study of chlorpyrifos to[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2013, 52(9): 2116－2119. (in Chinese with English abstract)

[45] 宋洋. 河鱸、白斑狗魚對三種常用漁藥的急性毒性研究[D]. 烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學，2014.

Song Yang. The Acute Toxicity of Three Common Fishery Drugs toand[D]. Wulumuqi: Xinjiang Agricultural University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[46] 邢麗紅. 阿維菌素在鱸魚組織中的富集消除規(guī)律研究[D]. 青島：中國海洋大學，2008.

Xing Lihong. Study on the Accumulation and Elimination of Avermectin in Perch[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2008. (in Chinese with English abstract)

[47] 徐文彥，郭國軍，齊子鑫，等. 阿維菌素和甲苯咪唑?qū)S河鯉的急性毒性研究[J]. 淡水漁業(yè)，2011，41(3)：88－91.

Xu Wenyan, Guo Guojun, Qi Zixin, et al. Study on the acute toxicities of abamectin and mebendazole to[J]. Freshwater Fisheries, 2011, 41(3): 88－91. (in Chinese with English abstract)

[48] 徐先棟，曹義虎，鄧勇輝，等. 六種常用漁藥對黑尾近紅鲌魚種的急性毒性試驗[J]. 水產(chǎn)科學，2013，32(12)：696－700.

Xu Xiandong, Cao Yihu, Deng Yonghui, et al. Acute toxicity of six common fishery medicines tojuveniles[J]. Fisheries Science, 2013, 32(12): 696－700. (in Chinese with English abstract)

[49] 嚴海娟，于莉，夏錦瑜，等. 阿維菌素和氟蟲腈對錦鯽的急慢性毒性效應[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2011，39(4)：363－365.

[50] 張建明，田甜，姜偉. 8種水產(chǎn)藥物對長薄鰍幼魚的急性毒性試驗[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學，2018，47(7)：137－143.

Zhang Jianming, Tian Tian, Jiang Wei. Study on acute toxicity of eight kinds of aquatic drugs to Elongateloach ()[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2018, 47(7): 137－143. (in Chinese with English abstract)

[51] 謝瑞濤，黃凱，覃志彪，等. 5種常用農(nóng)藥對江黃顙魚急性毒性試驗[J]. 水產(chǎn)科學，2010，29(5)：274－277.

Xie Ruitao, Huang Kai, Qin Zhibiao, et al. The acute toxicity of five pesticides to yellow catfish[J]. Fisheries Science, 2010, 29(5): 274－277. (in Chinese with English abstract)

[52] 張立民，蘇寶鋒，常玉梅，等. 四種常用漁藥對雅羅魚雜交幼魚的急性毒性[J]. 水產(chǎn)學雜志，2016，29(6)：47－51.

Zhang Limin, Su Baofeng, Chang Yumei, et al. Acute toxicity of four aquaculture drugs on hybrid dace (Dybowski ×) juveniles[J]. Chinese Journal of Fisheries, 2016, 29(6): 47－51. (in Chinese with English abstract)

[53] 于振海，朱永安，孟慶磊，等. 4種常用水產(chǎn)藥物對大鱗鲃的急性毒性試驗[J]. 水產(chǎn)科學，2018，37(5)：674－678.

Yu Zhenhai, Zhu Yongan, Meng Qinglei, et al. Acute toxicity of 4 conventional drugs to[J]. Fisheries Science, 2018, 37(5): 674－678. (in Chinese with English abstract)

[54] 陳斌，樊海平，鐘全福，等. 6種常用漁藥對大刺鰍苗種的急性毒性試驗[J]. 漁業(yè)研究，2018，40(4)：302－307.

Chen Bin, Fan Haiping, Zhong Quanfu, et al. Acute toxicity test of six commonly-used aquaculture drugs on juvenile[J]. Journal of Fisheries Research, 2018, 40(4): 302－307. (in Chinese with English abstract)

[55] 丁正峰，薛暉，王曉豐，等. 毒死蜱（CPF）對克氏原螯蝦的急性毒性及組織病理觀察[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2012，28(4)：462－467.

Ding Zhengfeng, Xue Hui, Wang Xiaofeng, et al. Acute toxicity of chlorpyrifos (CPF) to crayfish () and the histopathological observation[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2012, 28(4): 462－467. (in Chinese with English abstract)

[56] 徐濱，朱祥云，魏開金，等. 四種稻田農(nóng)藥對克氏原螯蝦的急性毒性研究[J]. 淡水漁業(yè)，2014，44(5)：38－42.

Xu Bin, Zhu Xiangyun, Wei Kaijin, et al. Acute toxicity of four pesticides in rice field to[J]. Freshwater Fisheries, 2014, 44(5): 38－42. (in Chinese with English abstract)

[57] 李典寶，張瑋，王麗卿，等. 鋸齒新米蝦對Cu2+和毒死蜱毒性響應研究[J]. 生態(tài)毒理學報，2014，9(4)：785－792.

Li Dianbao, Zhang Wei, Wang Liqing, et al. Research on response of Neocaridina Denticulate to the toxicity of Cu2+and chlorpyrifos[J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2014, 9(4): 785－792. (in Chinese with English abstract)

[58] 馬繼華，蔣耀培，劉泉，等. “毒死蜱”對南美白對蝦的急性毒性影響[J]. 水產(chǎn)科技情報，2009，36(4)：192－194.

[59] 邱偉建，陳敏東，宋玉芝，等. 2種殺蟲劑對日本沼蝦的急性毒性[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2013，29(5)：676－680.

Qiu Weijian, Chen Mindong, Song Yuzhi, et al. Acute toxicity of two pesticides to[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2013, 29(5): 676－680. (in Chinese with English abstract)

[60] 尹敬敬. 阿維菌素對日本沼蝦的毒性作用及其藥物代謝動力學研究[D]. 上海：上海海洋大學，2011.

Yin Jingjing. The Toxicity of Abamectin Effects onand the Pharmacokinetics in[D]. Shanghai: Shanghai Ocean University, 2011. (in Chinese with English abstract)

[61] 陳尚朝，陳敏東，宋玉芝，等. 2種有機殺蟲劑對中華絨螯蟹毒性研究[J]. 環(huán)境科學與技術，2014，37(9)：5－9，14.

Chen Shangchao, Chen Mindong, Song Yuzhi, et al. Toxic effects of two organic pesticides on[J]. Environmental Science & Technology, 2014, 37(9): 5－9，14. (in Chinese with English abstract)

[62] 李康. 阿特拉津和毒死蜱對中華絨螯蟹的毒性效應研究[D]. 上海：華東師范大學，2005.

Li Kang. Study on the Effects of Atrazine and Chlorpyrifos on Chinese Mitten-Handed Crab,[D]. Shanghai: East China Normal University, 2005. (in Chinese with English abstract)

[63] 李赫，宋文華，李文寬，等. 三種常用農(nóng)藥對中華絨螯蟹幼蟹的急性毒性研究[J]. 水產(chǎn)學雜志，2013，26(6)：44－47.

Li He, Song Wenhua, Li Wenkuan, et al. Acute toxicity of three pesticides to juvenile Chinese mitten crab ()[J]. Chinese Journal of Fisheries, 2013, 26(6): 44－47. (in Chinese with English abstract)

[64] 張丹，孫玉平，孫振中. 阿維菌素對中華絨螯蟹肝胰腺3種代謝酶活性的影響[J]. 農(nóng)藥，2018，57(2)：120－123，129.

Zhang Dan, Sun Yuping, Sun Zhenzhong. Effects of abamectin on activities of three metabolic enzymes in hepatopancreas of Chinese mitten-handed crab[J]. Agrochemicals, 2018, 57(2): 120－123, 129. (in Chinese with English abstract)

[65] 陳宇波. 水生生物對毒死蜱的物種敏感度分布研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學，2011.

Chen Yubo. Species Sensitivity Distribution for Aquatic Biota Exposed to Chlorpyrifos[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2011. (in Chinese with English abstract)

[66] 王香蘭，周軍英，王蕾，等. 長三角地區(qū)毒死蜱水生生物基準研究[J]. 農(nóng)藥，2013，52(3)：181－184.

Wang Xianglan, Zhou Junying, Wang Lei, et al. The aquatic organism criteria for chlorpyrifos in the Yangtze River Delta region[J]. Agrochemicals, 2013, 52(3): 181－184. (in Chinese with English abstract)

[67] 梁霞，周軍英，李建宏，等. 物種敏感度分布法（SSD）在農(nóng)藥水質(zhì)基準推導中的應用[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2015，31(3)：398－405.

Liang Xia, Zhou Junying, Li Jianhong, et al. Application of species sensitivity distribution (SSD) to derivation of water quality criteria for pesticides[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2015, 31(3): 398－405. (in Chinese with English abstract)

[68] 魏玉霞，胡林林，張明慧，等. 基于非靶向物種保護的農(nóng)藥水環(huán)境基準及排放限值研究[J]. 環(huán)境科學研究，2018，31(12)：2000－2012.

Wei Yuxia, Hu Linlin, Zhang Minghui, et al. Derivation of aquatic life criteria and industrial discharge limits of pesticides based on non-target species protection[J]. Research of Environmental Sciences, 2018, 31(12): 2000－2012. (in Chinese with English abstract)

[69] 劉琳，江陽，雍莉，等. 成都市府南河中有機磷農(nóng)藥污染現(xiàn)狀初步研究[J]. 現(xiàn)代預防醫(yī)學，2018，45(16)：2920－2923，3005.

Liu Lin, Jiang Yang, Yong Li, et al. Preliminary study of the status of organophosphorus pesticide pollution in Funan rivers in Chengdu, China[J]. Modern Preventive Medicine, 2018, 45(16): 2920－2923, 3005. (in Chinese with English abstract)

[70] 楊衛(wèi)萍. 貴州省城市典型水源地農(nóng)藥面源污染特征及風險研究[D]. 貴陽：貴州大學，2015.

Yang Weiping. Study on Characteristics and Risk Assessment of Pesticide Non-point Pollution in the Typical Drinking Water of Guizhou[D]. Guiyang: Guizhou University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[71] 馬玉杰. 大沽河地下水庫水質(zhì)評價與健康風險分析[D]. 青島：中國海洋大學，2009.

Ma Yujie. Water Quality Evaluation and Human Health Risk Assessment of Dagu River Groundwater Reservoir[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2009. (in Chinese with English abstract)

[72] 徐雄，李春梅，孫靜，等. 我國重點流域地表水中29種農(nóng)藥污染及其生態(tài)風險評價[J]. 生態(tài)毒理學報，2016，11(2)：347－354.

Xu Xiong, Li Chunmei, Sun Jing, et al. Residue characteristics and ecological risk assessment of twenty-nine pesticides in surface water of major river-basin in China[J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 347－354. (in Chinese with English abstract)

[73] 李維美，李雪花，蔡喜運，等. 應用自動識別與定量分析數(shù)據(jù)庫篩查黃河和長江水中有機污染物[J]. 環(huán)境科學，2010，31(11)：2627－2632.

Li Weimei, Li Xuehua, Cai Xiyun, et al. Application of automated identification and quantification system with a database (AIQS-DB) to screen organic pollutants in surface waters from Yellow River and Yangtze River[J]. Environmental Science, 2010, 31(11): 2627－2632. (in Chinese with English abstract)

[74] 周慜，石雷，李取生，等. 珠江河口水體有機磷農(nóng)藥的含量與季節(jié)變化[J]. 中國環(huán)境科學，2013，33(2)：312－318.

Zhou Min, Shi Lei, Li Qusheng, et al. The concentration and seasonal variation of organophosphorus pesticide residues in the Pearl River estuary[J]. China Environmental Science, 2013, 33(2): 312－318. (in Chinese with English abstract)

[75] 郭強，田慧，毛瀟萱，等. 珠江河口水域有機磷農(nóng)藥水生生態(tài)系統(tǒng)風險評價[J]. 環(huán)境科學，2014，35(3)：1029－1034.

Guo Qiang, Tian Hui, Mao Xiaoxuan, et al. Ecological risk assessment of organophosphorus pesticides in aquatic ecosystems of Pearl River Estuary[J]. Environmental Science, 2014, 35(3): 1029－1034. (in Chinese with English abstract)

[76] 曹瑩，張亞輝，閆振廣，等. 太湖水體中毒死蜱的污染特征及其生態(tài)風險評估[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2016，35(12)：2413－2419.

Cao Ying, Zhang Yahui, Yan Zhenguang, et al. Pollution characteristics and ecological risk assessment of chlorpyrifos in Taihu Lake[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2016, 35(12): 2413－2419. (in Chinese with English abstract)

Monitoring chlorpyrifos and abamectin in water bodies of paddies and assessment of ecological risk to aquatic animals

Chen Cheng1, Luo Wan1※, Zou Jiarong1, Jia Zhonghua1, Zhang Zhixiu2, Zhu Weibin3

(1.225009,; 2.225261,; 3.225200,)

Paddies in the river network area in plains of southern China produce large amount of drainage discharge in the growing season. Pesticides applied to the paddy fields can be observed in adjacent drainage ditches as they traveled with surface and shallow subsurface drainage, or deposited with the wind drift when they are not thoroughly degraded right after application. Consequently, the surrounding water bodies including the drainage ditches and ponds would be contaminated by the pesticides, which poses a potential threat to the aquatic ecological environment. Based on a field monitoring study in the Farmland Water Conservancy Scientific Research Station of Jiangdu District, Yangzhou, China, we conducted high-frequency (with the shortest sampling interval of 1 h) and short-term (3-day duration) sampling in the upper and middle sections of drainage ditches, surface water and ground water in paddies right after pesticide application. The concentrations of chlorpyrifos (CPF) and abamectin (ABM) (two commonly used paddy insecticides) were analyzed. The results showed that peak concentrations appeared twice within 5 h after application in the adjacent drainage outlet for both insecticides; the peak concentrations of CPF and ABM were 0.33 mg/L and 4.60g/L, respectively in the field ditch, the peak concentration of CPF was much higher than the acute water quality criteria of CPF in the Yangtze River delta region (0.013-0.112g/L). Concentrations of the two insecticides decreased rapidly when there was no outflow in the field ditch, indicating that controlled drainage might have a great impact on the concentration variations in ditches. The concentrations of CPF and ABM were much lower in ditches between 36 and 72 h after their applications; CPF concentrations varied from 0.007 to 0.020 mg/L and ABM concentrations were lower than 0.1g/L. Concentrations of CPF in the water bodies around paddies decreased in the order of the field ditch (0.007-0.33 mg/L) to surface water of paddies (0.004-0.050 mg/L), and then to ground water of paddies (0.000 6-0.002 mg/L). A time lag was observed for the concentration variations in different sites of the field ditch. When pesticides application was based on the recommended dose for paddies (80 g per 667 m2for CPF, 50 mL per 667 m2for ABM), CPF had high to extremely high risks to majority of the concerned aquatic animals, while ABM had only low to medium risks to the most aquatic animals. CPF had extremely high risks to 8 out of 16 fishes and high to extremely high risks to 5 different shrimps or crabs. ABM had low to medium risks to 16 out of 19 fishes and low risks to 3 shrimp or crab species. The safe concentrations of CPF calculated with two methods were 1.2×10-5-0.384 9 mg/L and 6×10-6-0.194 0 mg/L, respectively. The environmental exposure concentration of CPF in paddies after pesticide application was larger than the safety concentrations of most evaluated aquatic animals, while different results were obtained for ABM. Results from this study indicate adverse environmental and ecological effects of the monitored insecticides application in paddies; they may provide valuable scientific reference for ecological risk management of pesticides and agricultural non-point source pollution control.

insecticide; monitoring; paddy field; aquatic animal; ecological risk

2018-11-06

2019-05-27

國家重點研發(fā)計劃“水資源高效開發(fā)利用”重點專項（2017YFC0403205）；江蘇省水利科技項目（2017052，2018052）；國家公派聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生項目（201808320385）

陳 誠，博士生，主要從事農(nóng)業(yè)水資源管理與環(huán)境保護研究。Email：ydslcc@163.com

羅 紈，教授，博士生導師，主要從事農(nóng)業(yè)水資源管理與環(huán)境保護研究。Email：luowan@yzu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.023

X592; X839.2

A

1002-6819(2019)-11-0195-11

陳 誠，羅 紈，鄒家榮，賈忠華，張志秀，朱衛(wèi)彬. 稻田水體中毒死蜱和阿維菌素監(jiān)測及水生動物生態(tài)風險評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2019，35(11)：195－205. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.023 http://www.tcsae.org

Chen Cheng, Luo Wan, Zou Jiarong, Jia Zhonghua, Zhang Zhixiu, Zhu Weibin. Monitoring chlorpyrifos and abamectin in water bodies of paddies and assessment of ecological risk to aquatic animals[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(11): 195－205. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.11.023 http://www.tcsae.org