（环境工程专业论文）百除在稻田环境中的残留分析及其对两种生物的毒性研究.pdf

百除在稻田环境中的残留分析 及其对两种生物的毒性研究 摘要 百除( 1 0 精嗯禾氰氟乳油) 是一种超高效、低毒、广谱的水稻田除草剂， 由两种除草剂精嗯唑禾草灵和氰氟草酯混配制成。目前国内外对这两种除草剂的 研究主要集中在其单一除草效果和除草机理上，而其作为一种新型的混配除草剂 在稻田环境中的残留消解行为和毒性效应的研究尚未见报道。本论文通过研究百 除在稻田环境中的残留消解规律及其对两种生物的毒性效应，为其在水稻田中的 合理使用，以及评价其环境安全性和开展生态环境修复提供科学依据。论文主要 内容如下： 研究并建立了百除在稻田环境样品中的残留分析方法。结果表明：( 1 ) 对样 品前处理分析过程中的提取方法和纯化方法等进行了一系列的选择实验。确立了 水样以二氯甲烷为提取剂，土壤、植株和糙米样品以甲醇为提取剂的样品提取方 法；以弗罗里硅土和活性炭为吸附剂，乙酸乙酯为淋洗液的样品纯化方法。( 2 ) 百除的h p l c 分析条件为：流动相= 甲醇水( v v = 7 7 2 3 ) ：流速= ( o m i n 一3 m i n ) 0 8m l m i n ，( 3 m i n 一6 m i n ) 0 8m l m i n o 6 m l m i n ，( 6 m i n 一7 5 m i n ) 0 6m l m i n 4 0 3 8 m l m i n ，( 7 5 m i n 一1 3 5 r a i n ) 0 3 8 m l m i n ； m 产2 3 3 n m ；t = 3 0 。( 3 ) 在 上述检测条件下，精嗯唑禾草灵的平均添加回收率为7 7 3 8 1 0 5 7 7 ，变异系 数为1 9 5 7 3 6 ；氰氟草酯的平均添加回收率为7 5 0 8 9 9 0 6 ，变异系数 为2 3 8 6 3 2 。精嗯唑禾草灵的最小检出量为1 1x1 0 1g ，最低检测浓度稻 田水中为0 0 0 2 8 6r i l g 皿，土壤中为0 0 1 4 3mg ，k g ，植株和糙米中为0 0 2 8 6 m g k g ；氰氟草酯的最小检出量为1 9 1 0 1g ，最低检测浓度稻田水中为0 0 0 4 7 6 m e i ，土壤中为0 0 2 3 8m e , k g ，植株和糙米中为0 0 4 7 6n k g 。精嚼唑禾草灵 和氰氟草酯的色谱峰分离度 1 5 ，符合农药残留量分析检测的技术要求。 研究了百除在稻田环境中的消解与残留。结果表明：( 1 ) 精嘿唑禾草灵和氰 氟草酯在稻田水、土壤及水稻植株中的消解均符合一级动力学方程g = 岛矿；( 2 ) 精嗯唑禾草灵在稻田水、土壤及水稻植株中的半衰期分别为3 2 8d 、i 6 0d 和 2 1 8d ；( 3 ) 氰氟草酯在稻田水、土壤及水稻植株中的半衰期分别为3 1 8d 、 1 5 6d 和2 2 0d ：( 4 ) 在推荐使用剂量下，水稻收获时，百除中两种有效成分 在糙米、稻草和土壤中的残留量均小于最大允许残留限量。 对浮萍生长抑制试验中叶绿素含量测定的方法进行了优化，并研究了精嗯唑 禾草灵和氰氟草酯对水生生物的联合毒性效应。结果表明：( 1 ) 三种提取方法 中，直接浸取法对叶绿素的提取效果最好，但速度最慢；而研磨法在提取过程叶 绿素损失较大；冷冻法提取速度最快且操作简便，是最佳的叶绿素提取方法：( 2 ) 精唔唑禾草灵和氰氟草酯对三叶浮萍9 6 h 的i c 5 0 分别为3 3 3 m g l 和5 0 4 m g l ， 精嗯唑禾草灵氰氟草酯混合处理液对三叶浮萍9 6 h 的i 岛为3 1 4 m g l ，对联 合毒性进行评价，显示出明显的协同效应。精嗯唑禾草灵、氰氟草酯及其联合处 理均不同程度地减少了浮萍体内的叶绿素a 、叶绿素b 的含量，影响作用呈良好 的浓度( 剂量) 一效应关系；( 3 ) 精嚯唑禾草灵对蝌蚪的毒性大于氰氟草酯。氰 氟草酯对蝌蚪2 4 h 、4 8 h 、9 6 h 的半致死浓度l 分别为4 3 0 8 m g l 、4 0 3 3 m g l 和3 8 2 0 m g l ，精嗯唑禾草灵对蝌蚪2 4 h 、4 8 h 和9 6 h 的l c 5 。分别为8 1 7 m g l 、 7 4 0 m g l 和6 8 5 m g l 。氰氟草酯和精嗯唑禾草灵共存对蝌蚪2 4 h 、4 8 h 和9 6 h 联合毒性的相加指数a 1 分别为_ o 3 9 ，_ o 3 3 ，_ o 3 0 ，均表现为拮抗作用。 关键词：精嚼唑禾草灵；氰氟草酯；农药残留；浮萍；蝌蚪；环境毒理 s t u d i e so nr e s i d u ea n a l y s i so fb a i c h ui np a d d y f i e l d a n di t st o x i c i t yt ot w ol i v i n gt h i n g s b a i c h u0 0 f e n o x a p r o p - p e t h y l c y h a l o f o p - b u t y le c ) i sa nu l t r a - h i g he f f e c t , l o w - t o x i c i t y , a n db r o a d - s p e c t r u mh e r b i c i d e , i ti sc o m p o s e do f f e n o x a p r o p - p - e t h y la n d c y h a i o f o p - b u t y l p r e v i o u s s t u d i e so ff e n o x a p r o p - p - e t h y la n d c y h a l o f o p - b u t y l f o c l l s e dm a i n l yo nt h es i n g l eh e r b i c i d a le f f i c a c ya n dm e c h a n i s m w h i l ea v a i l a b l e i n f o r m a t i o na b o u tb a i c h u sb e h a v i o ra n dt o x i c i t ye f f e c ti np a d d y f i e l di sr a r e l y i n o r d e rt oc o m p r e h e n s i v e l ye v a l u a t ee n v i r o n m e n t a ls e c u r i t yo fb a i c h ua n di t s r e a s o n a b l ya p p l i c a t i o na n de c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a lr e s t o r a t i o n , t h ed e g r a d a t i o n b e h a v i o ro f b a i c h ui np a d d y f i e l da n dt h e i rt o x i c i t yt ot w ol i v i n gt h i n g sw e r es t u d i e d t h em a i nr e s u l t sw e r e s u m m a r i z e da sf o l l o w i n g ： t h er e s i d u a ld e t e r m i n a t i o no fb a i c h ui np a d d y f i e l ds a m p l e sw e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e d ：( 1 、as e r i e so f e x p e r i m e n t sw e r es t u d i e df o re s t a b l i s h i n ge x t r a c t i o n m e t h o da n dc l e a n - u pm e t h o di np r e c e d i n gp r o c e s s i d e n t i f i e dt h a td i c h l o r o m e t h a n ea s t h ee x t r a c ti nw a t e rs a m p l e ；m e t h a n o la st h ee x t r a c t ，f l o r i s i la n da c t i v ec a r b o na st h e s o r b e n t ，e t h y la c e t a t ea st h ee l u t i o nl i q u i di ns o i l ，r i c ep l a n ta n db r o w n r i c es a m p l e s w e r ed e t e r m i n e df i n a l l y ( 2 ) t h ec h r o m a t o g r a p h i c c o n d i t i o no fb a i e h uw e r e ：t h e m o b i l ep h a s e = m e t h a n o l w a t e r ( v v = 7 7 2 3 ) ；v e l o c i t y = ( om i i l - + 3m i n ) 0 8m l m i n , ( 3m i n + 6m i n ) o 8m l m i n - - , 0 6m l m i n ，( 6m i n + 7 5m i n ) 0 6m l m i n - o 3 8 m l m i n ，( 7 5m i n - * 1 3 5m i n ) o 3 8m l m i n ；7 a n a x = 2 3 3n m ；t = 3 0 c ( 3 ) t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h ea v e r a g e dr e c o v e r i e so ff e n o x a p r o p - p - e t h y lr a n g e df r o m7 7 3 8 t o 1 0 5 7 7 ，a n dt h ec o e f f i c i e n to fv a r i a t i o nw a sf r o m1 9 5 t o7 3 6 ；t h ea v e r a g e d r e c o v e r i e so fc y h a i o f o p - b u t y lr a n g e df r o m7 5 0 8 t o9 9 0 6 a n dt h ec o e f f i c i e n to f v a r i a t i o nw a gf r o m2 3 8 t o6 3 2 t h el o w e s td e t e c t a b l e q u a n t i t y o f f e n o x a p r o p - p e t h y lw a s1 1 x 1 0 9ga n dt h el o w e s td e t e c t a b l ec o n c e n t r a t i o n sw e r e o 0 0 2 8 6m g ，li nw a t e r , o 0 1 4 3m g k gi ns o i l ，o 0 2 8 6m r k gi nr i c ep l a n ta n db r o w n r i c e ；t h el o w e s td e t e c t a b l eq u a n t i t yo f c y h a l o f o p - b u t y lw a s1 9 x 1 0 9ga n dt h el o w e s t d e t e c t a b l ec o n c e n t r a t i o n sw e r eo 0 0 4 7 6m g li nw a t e r , o 0 2 3 8m g k gi ns o i l 0 0 4 7 6 m g & gi n r i c e p l a n t a n db r o w nr i c e t h e c h r o m a t o g r a p h i c f r a c t i o n a t i o no f f e n o x a p r o p - p - e t h y la n dc y h a l o f o p - b u t y l 1 5 w h i c ha c c o r d e dw i t ht h er e q u e s to f p e s t i c i d er e s i d u ed e t e r m i n a t i o n t h ed e g r a d a t i o nb e h a v i o ra n de n v i r o n m e n t a ls a f e t yo f b m c h ui np a d d y f i e l dw e r e i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t ：( 1 ) t h ed e g r a d a t i o no f f e n o x a p r o p - p - e t h y la n d c y h a l o f o p - b u t y l i nd e cp l a n t ，s o i la n dp a d d y w a t e rw e r ea c c o r d a n c ew i t ht h e f i r s t - o r d e rd y n a m i ce q u t i o nc f = ( 0 ；( 2 ) t h eh a l f - l i f eo ff e n o x a p r o p - p - e t h y li n p a d d yw a t e r , s o i la n dr i c ep l a n tw e r e3 2 s d , 1 6 0 da n d2 1 8 d ；( 3 ) t h eh a l f - l i f eo f c y h a l o f o p - b u t y li np a d d yw a t e r , s o i la n dr i c ep l a n tw e r e3 ，1 8 d , 1 5 6 da n d2 2 0 d ； ( 4 ) b a i c h uw a sa p p l i e du n d e rr e c o m m e n d e dd o s e ，t h er e s i d u e so fi t st w oe f f e c t i v e c o m p o n e n t sw e r el o w e r t h a nm r li np a d d y f i e l ds a m p l e s t h ed e t e r m i n a t i o nm e t h o do fc h l o r o p h y l li nt h ee x p e r i m e n to fd u c k w e e dg r o w t h i n h i b i t o nw a so p t i m i z e d m o r e o v e r , as t a t i ce x p e r i m e n tw a sm a d et op r o b ei n t ot h e u n i o n t o x i c i t y o f f e n o x a p r o p - p - e t h y l a n d c y h a l o f o p - b u t y l t oa s s e s st h e e c o - e n v i r o n m e n te f f e c ta n dt o x i c i t yc o r r e c t l y t h er e s u l t si n d i c a t e d ：( 1 ) s o a k i n g m e t h o d sc o u l de x t r a c tt h em o s tc h l o r o p h y l l ，b u ti tw a sv e r ys l o w l y ；a n dc h l o r o p h y l l w a sl o s ts om u c hb ya r n o nm e t h o d s ，t h eb e s tm e t h o dw a sf r e e z i n gm e t h o db e c a u s ei t w a st h ef a s t e s ta n dt h em o s t c o n v e n i e n t ( 2 ) i c 5 0o ff e n o x a p r o p - e t h y l a n d c y h a l o f o p b u t y l t o1 e m m ap a u c i c o s t a t af o r9 6hw e r e3 3 3a n d5 0 4m g l r e s p e c t i v e l y , w h i l et h ei c 如o ft h e i rj o i n tt o x i c i t yw a s3 1 4m g l t h ea d d i t i v ei n d e x ( a - 0w a s1 5 6 6 ，t h ec o m b i n e dt o x i e i t i a sw e r et h es y n e r g i s ma c t i o n t h ec o n t e n to f c h l o r o p h y l laa n dc h l o r o p h y l lbo fl e m m a p a u c i c o s t a t ab o t ha f f e c t e db yt h es i n g l e a n dj o i n tt o x i c i t yo ff e n o x a p r o p - e t h y ia n dc y h a l o f o p - b u t y lw i t ht h ee o n e e n t m t i o n i n c r e a s e d ( 3 ) t h et o x i c i t yo ff a n o x a p r o p e t h y lt ot a d p o l e sw a sm u c hm o r et h a nt h a t o f c y h a l o f o p - b u t y a f t e rt r e a t m e n t2 4 h , 4 8 h , 9 6 9 t h el c s oo f c y h a l o f o p - b u t y lf o rt h e t a d p o l e w e r e 4 3 ，0 8 ，4 0 3 3 a n d3 8 2 0 g lr e s p e c t i v e l y ；a n d t h el c s oo f f e n o x a p r o p - e t h y lf o rt h et a d p o l ew e r e8 1 7 ，7 4 0 a n d6 8 5 i i l g 几r e s p e c t i v e l y a c c o r d i n gt o t h es t a n d a r do fa c u t ei m m o b i l i z a t i o n t o x i c i t y t o a m p h i b i a n s , c y h a l o f o p - b u t yw a sl o w - t o x i nt ob u f og a r g a r i z a n st a d p o l ea n df e n o x a p r o p - e t h y lw a s m e d i u m t o x i nt ot h e m u s i n gt h ea d d i c t i v ei n d e xm e t h o do fm a r k i n g ，t h ea d d i c t i v e i n d e x ( a i ) o fc y h a l o f o p b u t y la n df e n o x a p r o p - e t h y lt ot a d p o l ew e r e - o3 9 ，- o 3 3 ， 一o3 0i n2 4 h , 4 8 h , 9 6 hr e s p e c t i v e l y ，t h er e s u l t ss h o w e dt h e i ra n t a g o n i s t i ca c t i o n i t w a ss u g g e s t e dt h a tt h et w ok i n d so f h e r b i c i d e ss h o u l db es t r i c t l yc o n t r o l l e di no r d e rt o p r e v e n th a z a r dt ot h ea q u a t i ea n i m a la n dt h ee n v i r o n m e n t k c y w o r d l ： f e n o x a p r o p - e t h y l ，c y h a l o f o p - b u t y l , p e s t i c i d er e s i d u e , l e m m a p a u c i c o s t a t a ，t a d p o l e ，t o x i c o l o g y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在指导老师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一起工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中傲了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名：凿帆时间：2 卿占月，d 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅，可以采用影印、缩放或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。同意湖南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的 全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 酋机 名：弓p 易讪 时问：二。了年月，d 日 时闻：小节年z 月，7 日 第一章绪论 1 农药的使用现状和存在的问题 农药的使用是农业生产上的一次巨大飞跃，不仅极大地提高了农业生产的效 率，同时也降低了人们的劳动强度。自上世纪4 0 年代至今，化学合成农药在全 世界获得了迅猛发展，并在农业、林业和非农业的各个领域得到了广泛的应用。 从1 9 4 6 年滴滴涕作为第一个有机合成农药投放市场以来，有机合成农药工业经 历了三个发展阶段。第一个阶段的合成农药通常是指5 0 年代前后开发的以有机 氯、有机磷为代表的农药。第二阶段是指到了6 0 年代以氨基甲酸酯类、除虫菊 酯类为代表的农药的出现。通常人们把这两个阶段开发的农药称为传统农药。8 0 年代以后成批开发投产的超高效农药是农药工业的第三个发展阶段，又称现代农 药时代“。1 。目前，世界上生产使用的农药已达1 3 0 0 多种，其中广泛使用的约 2 5 0 多种，每年化学农药的产量约2 2 0 万吨。1 。随着社会的发展和农业现代化、 集约化生产的要求，对农药的需求仍在不断增加。 我国是一个农业大国，对农药的需求量很大，农药施用面积在2 8 x 1 0 h m 2 以上，全国年平均用量为2 3 4k e ：h m 2 。农药作为一种不可替代的农用化学 品在我国已得到了广泛的发展。从1 9 4 6 年开始生产少量滴滴涕，1 9 4 9 年开 始生产六六六，经过几十年的发展，目前农药原药生产企业近4 0 0 家，可生 产农药3 5 0 多个品种，农药年产量已稳定在2 5 万吨左右，农药生产能力己达 到5 5 5 万吨，其中杀虫剂约占总产量的7 0 ；杀菌剂占总产量的1 3 ；除草 剂占总产量的1 5 ，尚有少量的植物生长调节剂和杀鼠剂等，年产量仅次子 美国，居世界第二位m 。 。 化学合成农药对世界农业的发展起到了很大的积极作用o 。目前由于使 用化学农药有效控制了农作物的病、虫、草、鼠害，全世界每年挽回农作 物总产量3 0 一4 0 的损失，挽回大量的经济损失。1 9 6 2 年至1 9 9 2 年，全世界 农作物的产量提高了3 倍，基本上解决了世界5 5 亿人口的饥饿问题。同时由 于农药的使用，2 0 多种害虫、细菌、螨等引起的严重威胁人类健康的疾病 也得到了有效的控制，改善了人们的生存卫生状况。从产业结构看，发达 国家由于耕作改制、降低劳动力费用等原因，对除草剂的需求日益增大， 除草剂的产量最高，而发展中国家则以杀虫剂为主。 在化学农药为农业生产做出无可比拟的贡献同时，由于农药的大量使 用，特别是在使用过程中的不合理操作给人类带来了巨大的危害和潜在的 危险”“1 。农药在使用过程中可通过各种途径挥发、扩散、迁移而转入大气、 水体，土壤和生物体内，造成农药污染环境问题，其主要表现为：有些农 药不仅对害虫有杀伤作用，同时对害虫的“天敌”及传粉昆虫等益虫益鸟 也有毒害作用。由于农药的使用，消灭了一些捕食性、寄生性害虫的天敌， 使自然界害虫与天敌问失去可平衡，造成害虫猖獗；也消灭可传粉的昆虫， 使作物产量受到了影响，同时还使生物栖息场所发生了改变。因而破坏了 自然界的生态平衡。有些化学农药本身或与其他物质反应后具有“三致”( 致 癌、致畸、致突变) 作用，一旦进入动植物及人体内，就会对其产生危害 作用。长期施用同类型农药，会使害虫产生抗药性，因而增加了农药的用 量和防治的次数，也大大增加了防治的费用和成本，对环境的污染也越严 重，造成恶性循环。有些化学农药性质稳定，难以降解，若持续大量使用， 很容易在环境中残留积累起来。喷洒在植物上的农药，一部分被植物吸收， 一部分挥发进入大气，大部分进入土壤，造成土壤污染，土壤质量下降， 反而影响作物的产量和质量，而且通过污染农副产品而损害人体健康。另 外，除地表水域以外，地下水源也普遍受到了农药的污染。美国在地下水 中己发现1 3 0 多种农药或其降解产物有残留检出。在我国江苏、江西以及河 北等地的地下水中己发现有六六六、阿特拉津、乙草胺、杀虫丹等农药的 残留阻1 。农药施用后还会因为降雨、土壤转运、大气传输等途径最终进入水 体，从而给生活在水环境中的生物带来各种影响。食品中农药的残留问题 也是引人注目的大问题，因此，防治农药污染势在必行。 如何合理地解决农业增产与环境污染之间的矛盾，在提高产量的同时 尽可能地将农药对环境的污染控制在最低限度，这就需要对农药的环境行 为进行研究。研究化学农药在特定环境中的行为规律，其目的不仅仅在于 阐明这些有毒化合物在环境中的变化过程、机理及归趋，评价其对生态环 境及人类健康影响的危险程度，同时为农药管理部门制定相应的调控对策， 2 保护和改善生态环境提供科学的依据。 2 混配农药的发展状况 混配农药又称复配农药，可分为两类，最常见的一类是由农药厂家将两种 或两种以上的有效成分农药( 原药或n n ) 与各种助剂( 包括添加剂、增效剂、 渗透剂、乳化剂等) 按一定比例混配后a n t 成某种剂型直接使用，其中含有两种 有效成分农药的称为二元混合制剂，含有三种有效成分的农药称为三元制剂，所 有农药混剂中二元混剂占主导地位，但是近年来三元混剂的登记数量也在迅速增 加；另一类是在工厂里将各种有效成分分别加工成适宜的剂型，在现场根据标签 说明混配后立即施用，这种混配农药又叫做罐混制剂或现混制剂，在我国还不多 见睁1 “。从1 9 3 8 年发现滴滴涕的杀虫活性开始，随着有机合成的迅速发展，农业 的混用及混配制剂也逐渐发展起来。我国从1 9 8 4 年第一个杀虫混剂4 0 高效磷 乳油在农业部农药检定所登记开始，近年来混配农药的品种迅猛发展，到1 9 9 7 年共登记农药制剂1 6 7 3 个，其中混剂9 1 1 个，占农药制剂总数的5 4 5 ，已形 成一个混剂体系。国外使用的混配制剂也逐渐增多，美国杀虫混剂占农药总数的 l o 一1 5 ，而且有大量罐混杀虫剂。欧洲国家杀菌剂和除草剂的混剂使用接近农 药总量的4 0 - 5 0 ，日本1 9 9 0 年度生产的农药制剂总数为1 5 6 1 种，其中混剂 占6 1 4 2 1 。农药混剂中包括杀虫剂混剂、杀菌剂混剂、除草剂混剂、杀虫杀菌 混剂和植物生长调节剂混剂，其中杀虫剂混剂数量最多，涉及到有机磷类、拟除 虫菊酯类、氨基甲酸酯类、有机氯类等单剂，目前在我国使用的拟除虫菊酯杀虫 剂大多在杀虫混剂中出现。农药混配应遵循一定的原则，我国较为公认的农药混 配原则主要有n 0 1 ： ， ( 1 ) 混剂中各有效成分在混配时不得起物理和化学变化； ( 2 ) 混剂对哺乳动物的毒性不应高于单剂，不能混和增毒； ( 3 ) 各有效成分混配后对防治对象应有增效或协同作用，这种作用越大越好； ( 4 ) 混配中各有效成分在单独使用时对靶标都应有效，起到抑制抗性发展的作 用； ( 5 ) 混剂中各有效成分应具有不同的作用机制，不存在交互抗性； ( 6 ) 混剂中各有效成分的持效期应基本一致或接近； ( 7 ) 标靶对混剂中的各有效成分的抗性应是单因子的，且抗性基因频率要低； ( 8 ) 混剂中各单剂的配比要科学合理。 可以看出，我国目前农药的混配原则考虑的主要是混配后农药的毒性和防治 效果，因此一种混配农药上市就非常有必要研究其混配使用后在环境中的残留及 其对生物的毒性效应。 3 农药残留检测技术研究进展 加强农药管理，科学、合理、安全地使用农药，既达到经济有效地防治病、 虫、草、鼠害，提高农产品产量，又降低农药残留，生产出无污染的农产品，越 来越引起人们的高度重视m 3 。英国的研究表明“”，如果禁用农药，则第一年作物 的产量将下降3 6 ，第二年达4 8 。农药对环境的污染包括m 3 ：施药后农药对作 物( 或食品) 的直接污染；作物从污染环境中对农药的吸收：食物链与生物富集 ( 浓缩) ，具体表现为对作物的单一污染，到食物网，再到整个食物链生态系统， 污染范围呈逐渐增大的趋势。农药对人畜急性、慢性毒害随着农药的广泛使用而 日益严重，但庆幸的是这方面已经逐渐引起人们的重视。各国政府都相继出台了 适合自己本国国情的相关法规、标准及条文。这些法规、标准及条文很大程度地 引导了农药的科学合理使用，为农药的安全性评价及制定国家标准提供了科学依 据。我国的科研工作者在认真贯彻实施农药管理条例和农药限制使用管理 规定的基础上，进行了大量在多介质环境“删( 包括水、土、生物样品等) 的 残留消解动态研究，这些成果为今后相当一个时期我国的农药使用和管理、保护 人畜身心健康、农业的可持续发展、保护生态环境提供了有力的保障，具有长远 的意义。 现代农药残留分析方法通常包括样品的前处理和测定两部分。样品前处理主 要包括对待测成分的提取、净化、浓缩。经典的提取、净化方法主要有：振荡浸 取、组织捣碎、超声波提取、索氏提取、液一液分配、柱层析、共沸蒸馏等技术。 9 0 年代后，提取净化技术有了较快的发展，受到普遍重视的固相萃取法( s p e ) 、 凝胶渗透色谱法( g p c ) 及超临界流体萃取法( s f e ) 等，并得到不断改进和应 用删。 农药残留检测是微量或超微量分析，必须采用高灵敏度的检测仪器才能实 现。近几年来，高效农药品种不断出现，残留在农产品和环境中的量很低，国际 上对农药最高残留限量要求也越来越严格，给农药残留检测技术提出了更高的要 4 求。检测方法应具备简便、快速、灵敏度高等特点，根据检测目的、待测农药性 质和样本的种类等，采用符合要求的方法。用于农药残留检测的主要方法有：极 谱法、原子吸收光谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、生物测定法、同位素标 记法、核磁共振波谱法、酶联免疫法、气一质谱联用法等。这些方法中有的灵敏 度不高，如分光光度法、极谱法、薄层色谱法、生物测定法等“。有的则需要 昂贵的仪器，如核磁共振波谱法、质谱法等。有的现处于研究和开发阶段，还不 够稳定和成熟，如酶联免疫法。因此，目前采用最普遍的方法是气相色谱法和高 效液相色谱法，它们具有简便、快速、灵敏度高及稳定性和重现性好，线形范围 宽、耗资低等特点。 气相色谱法( g c ) 是采用气体作流动相的色谱检测法。g c 用于农药残留检 测的检测器主要有：电子捕获检测器( e c d ) 、火焰光度检测器( f p d ) 、氮磷检 测器( n p d ) 。气相色谱分析，限于分子量在4 0 0 以下、热稳定性较好，并具有 一定蒸汽压的化合物。高效液相色谱法( h p l c ) 则不受此限制，几乎可以分析 各种化合物，尤其可以分离检测极性强、分子量大及离子型农药，对不易气化或 受热易分解的农药检测更能显示它的突出优点。此外，对于h p l c 检测灵敏度达 不到要求的物质，还可以用柱前或柱后衍生化技术作为补充，因此，目前h p l c 在农残检测中的应用较g c 更为广泛。h p l c 用于农药残留检测的检测器主要有： 紫外吸收检测器( u v d ) 、荧光检测器( f d ) 、二极管阵列检测器( d a d ) ，其 中紫外吸收检测器是目前应用最广泛的检测器，而荧光检测器是一种灵敏度高， 选择性强的检测器，虽不如紫外吸收检测器应用那样广泛，但它具有比其灵敏度 高卜2 个数量级的优点，故也是较常用的检测器，二极管阵列检测器则是近年来 发展起来的新型检测器，其应用正日趋广泛。值得一提的是，反相高效液谱 ( ，廿l c ) 在高效液谱分析中，占据着极其重要的地位。由于反相液谱系统 操作比较简单，运转费用经济，稳定性和方法的重现性好，对于那些不能吸附在 硅胶柱上的非极性化合物和由于极性太强在硅胶柱上难以流出的化合物，只要它 们能溶于氯仿一水的溶剂范围内，均可用反相液谱分析。据估计农药高效液谱分 析任务的3 4 是由反相液谱技术完成的“”1 。 4 水生毒理学研究进展 国外在污染化学物质对环境生物和人体的危害性方面极为关注。过去 5 的2 0 年问，欧、美、日等发达国家相继制定了化学物质的审查与管理法规， 列出了各自优先控制的化学物质名录，如美国在水清洁法中列出了1 2 9 种 优先控制的污染物质，饮用水中需重要控制的痕量有害有机物达5 0 多种， 并在环境调查、毒性鉴别与分析方法、曝露剂量一响应等环境风险评价方法、 污染机理、风险特性以及污染控制等方面进行了一系列深入的基础研究。 一些发达国家和国际组织，如o e c d ，e e c ，美国j 日本等，已建立或正在 建立水体有害化学物质的环境安全性研究技术体系，并致力于化学品的分 子毒理学和生态效应机制的研究，我国系统的水环境污染的环境安全性研 究正在起步，尚未有通用的标准化测试评价方法汹1 。 随着农药毒理学研究由单一物种向生态系统整体效应的转变，农药对生态系 统初级生产者，尤其是藻类和浮萍的毒性及其生态毒理学研究引起了国内外学者 的广泛重视”。藻类是水生生态系统的初级生产者，能通过光合作用为水中其 它生物提供0 2 和食物，其种类多样性和初级生产量直接影响水生系统的结构和 功能。浮萍是高等水生植物的代表，它不仅是水中生产者，还是小型无脊椎动物 的蔽护所和栖息地，在水生生态系统中有着重要的作用。采用浮萍生长抑制试验 测定农药的植物毒性，不仅克服了藻类生长抑制试验的缺点( 如：操作繁琐、难 以去除废水背景值等) ，并且用于农药废水生物监测时可以更换试液，能更好地 反映废水毒性的变化瞰1 。因此浮萍生长抑制试验近年来开始被广泛用于农药的急 性毒性试验和环境监测中，其测试的指标一般是植物个体数的增长、叶绿素a 的 含量、生物量或总凯氏氮等。由于光合作用是植物生长的原动力，任何影响植物 生长的因素必影响光合作用过程，而叶绿素a 含量的高低在一定程度上反映光合 作用水平，因此浮萍生长抑制试验中以叶绿素a 的含量指标应用最为广泛o ”。目 前对于叶绿素a 含量测定的常规方法是a m o n 法。这种方法步骤繁琐，耗时长， 叶绿素a 容易在转移中受环境( 如光) 影响发生变化啪“1 ，因此出现了不少改进 的测定方法”“。宋稳成研究了二氯喹啉酸对浮萍9 6h 的i c ，。及叶绿素a 含量 的影响，结果显示二氯喹啉酸对浮萍生长的影响随着浓度的增加而增强，9 6h 的i c 值为2 0 6m g l ，浮萍叶缘素a 含量随着二氯喹啉酸处理浓度的增加而逐 渐减少，浓度为1 0 m e t , 时，对浮萍叶绿素a 含量影响不明显，浓度大于1 2 6 m g l 即起显著影响。 6 农药对水生动物的毒性研究常常选择鱼类作为研究对象，农药方面研究较多 的是拟除虫菊酯类农药“”3 ，因为这类农药绝大多数属于高亲脂性，在水中能直 接进入到鱼鳃和血液中，而鱼类对它们转化能力和排泄能力较低，容易引起鱼类 的行为和生理病变。有研究表明拟除虫菊酯能作用于神经膜钠通道，干扰神经传 导功能，作用于鳃组织引起鳃组织病变，并抑制鳃组织n a + 、k + a t p a s e 的活力 m 蚓，在此研究基础上，王朝晖m 1 对我国常用的一些拟除虫菊酯原药农药、商品 农药以及在商品中掺和的溶剂及乳化剂对鲤鱼、鲫鱼、食蚊鱼的毒性进行了比较， 结果发现拟除虫菊酯的立体构型是影响它们对鱼类毒性的重要因素，拟除虫菊酯 原药和商品对食蚊鱼、鲫鱼的毒性基本上相近，只是商品溴氰菊酯毒性较大。 k a l s u i “8 1 综合一些拟除虫菊酯对鱼类的毒性，认为含a 一氰基比不含旷氰基的拟 除虫菊酯毒性大，有卤原子取代则毒性增加，且毒性随卤原子相对分子质量的加 大而增加。 5 研究背景、内容和意义 5 1 研究背景 中文通用名：精嗯唑禾草灵；氰氟草酯。 英文通用名：f e n o x a p r o p - p - e t h y l ；c y h a l o f o p b u t y l 。 中文商品名：骠马；千金。 化学名称：( r ) - 2 - 4 - ( 0 - 氯苯并嚼唑- 2 - 基氧基) 苯氧基 丙酸乙酯； ( r ) - 2 一 4 - ( 4 - 氰基屯一氟苯氧基) 苯氧基 丙酸丁酯。 化学结构式： 乱心。一 o o c 灿 精嚼唑禾草灵 氰氟草酯 化学分子式：c l 出1 6 c i n 0 5 ；c 2 0 h 2 0 f n 0 4 。 7 分子量：3 6 1 8 ；3 5 7 4 。 精嗯唑禾草灵( f e n o x a p r o p p e t h y l ) ，又名骠马，威霸等，是八十年代开发 的苯氧羧酸类除草剂中的优秀品种。其外观为米色至棕色无定形的固体，熔点： 8 8 - 9 1 。溶解度( 2 0 ，m u l ) ：水0 7 ，丙酮2 0 0 ，甲苯2 0 0 ，乙酸乙酯 2 0 0 。 稳定性：5 0 。c 储藏9 0d 稳定，见光不分解。毒性：大鼠急性经口l d 。：3 1 5 0 4 0 0 0 m g k g ，大鼠急性经皮l d s 2 0 0 0m g k g 。急性吸入l c 。( 4 h ) ：1 2 2 4m g l 。 精嚯唑禾草灵属选择性、内吸传导型苗后茎叶处理剂。 氰氟草酯( c y h a l o f o p - b u t y l ) ，又名千金，是美国陶氏农业科学公司开发的 水稻田除草剂。其外观为白色结晶体，熔点：5 0 ，蒸汽压：1 2 1 0 1 帕( 2 0 ) 。溶解度( 2 0 ，m e l ) ：水0 4 4 ，丙酮 2 5 0 ，二氯甲烷 2 5 0 ，乙酸乙酯 2 5 0 ，甲醇 2 5 0 。分配系数( i o # p o w ) ( 正辛醇水) ：3 3 1 ( p h 7 ，2 5 c ) 。稳定 性：密封原装2 年。氰氟草酯属低毒除草剂，大鼠急性经口l d 5 。 5 0 0 0m e j k s ， 大鼠急性经皮l d 2 0 0 0m e , k g 。急性吸入l c ( 4 h ) ：5 6 3m g l 。氰氟草酯是 芳氧苯氧丙酸类除草剂中唯一对水稻具有高度安全性的品种，属于内吸性除草 剂。 迄今为止，国内外学者从一些方面对这两种除草剂分别进行了研究。吴明根， 蔡春鹏等人对芳氧苯氧丙酸类除草剂选择性除草机理以及与磺酰脲类除草剂的 相互作用机理进行了的研究，发现芳氧苯氧丙酸类除草剂与磺酰脲类除草剂混用 时存在拮抗现象m 1 。s a i n ij p ，h s x i e ，p m m c m u l l a n ，林长福，秦虎强等人 对其防除稻田和小麦田杂草药效及影响因素进行了多次的试验，表明：精嗯唑禾 草灵和氰氟草酯对3 叶期稗草具有特效，其施用量少，且对水稻、小麦等作物安 全”“。b r i a nv o t t i s 等人发现，精嗯