（森林保护学专业论文）25种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究.pdf

摘要 为了研究农药对淡水生态环境初级生产者的影响，进而为农药的合理安全使用、 农药在淡水环境中的生态效应评价以及保护淡水生态系统提供一定的科学依据。本研 究以绿藻门的椭圆小球藻和蓝藻门的螺旋鱼腥藻作为测试生物，对反映两种藻类生物 量的指标- 干重、叶绿素a 含量、细胞浓度和藻液吸光度进行对比，最后采用分光 光度法连续1 0 1 5 天测试了2 5 种常用农药对这两种藻类的毒性大小，获得以下结论： ( 1 ) 能准确反映藻类生物量的指标干重、叶绿素a 含量和细胞浓度，与藻 液在6 8 0 n m 处的吸光度( o d 。) 间存在很好的相关关系，其相关系数r 都大于0 9 9 。 说明藻液吸光度也是反映藻类生物量的一个良好指标，从而探索出快速测定藻类生物 量的方法，即吸光度法，进而为利用淡水藻类客观准确地监测环境、反映农药对环境 的污染状况奠定了基础。 ( 2 ) 农药对藻类的中长期连续毒性呈现以下规律：先逐渐增大，至最大毒性后 再逐渐减小，并且在低浓度下对藻类生长大多有一定的促进生长作用。 ( 3 ) 除了噻枯唑、己哗醇、辛酰溴苯胺、西草净、除草通、氟氯氰菊酯、速灭 威和三唑磷等8 种农药外，其他1 7 种常用农药对螺旋鱼腥藻的毒性较椭圆小球藻大， 螺旋鱼腥藻对它们敏感。 ( 4 ) 三类农药对椭圆小球藻及螺旋龟腥藻的毒性大小依次为：除草剂 杀菌剂 杀虫剂。 ( 5 ) 农药在低浓度下能刺激藻类生长。除己哗醇和哒螨灵外，其他2 3 种农药对 椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻存在生长促进效应；最小效应为0 0 3 ，是0 1 m g l 除草 通在第1 2 天时对椭圆小球藻的生长促进，最久的足4 5 6 4 ，为0 5 m g l 的二嗪磷 在第10 天对螺旋鱼腥藻的生长促进。 ( 6 ) 除有机磷类农药外，其他种类的农药也存在引起“水华”的风险，毒性大 的农药也可能引起蓝藻产生“水华”。苯霜灵、丙环唑及苯丁锡在低浓度下对螺旋鱼 腥藻的刺激生长作用高达1 4 0 7 、2 9 0 3 和2 9 6 2 ，西草净、扑草净和绿草定均表 现出大于2 0 的生长促进，尤其是扑草净，它对螺旋鱼腥藻的毒性大，但在低浓度 0 0 2 m g l 时表现出高达3 6 6 3 的生长促进作用，速灭威对螺旋鱼腥藻毒性大但其 l m g l 在第l o 天也有1 4 7 4 的生长促进效应，这些都有可能引起“水华静现象。 关键词：农药；椭圆小球藻；螺旋鱼腥藻；毒性 a b s t r a c t c h l o r r e l l ae l l i p s o i d e aa n da n a b a e n as p i r o i d e sw e r eu s e da st e s to r g a n i s mt or e s e a c ht h e i n f l u e n c eo fp e s t i c i d e st ot h ep r i m a r yp r o d u c e ri nf r e s h w a t e r d r yw e i g h t ，c h l o r o p h y l la c o n t e n ta n dc e l ld e n s i t yo ft w oa l g a ew e r ec o m p a r e dw i t ht h e i ra b s o r b a n c ea t6 8 0 n mi n t h i sp a p e r , a n dt h e nt h e10 - 15d a y s c o n t i n u a lt o x i c i t yo f2 5p o p u l a r l yu s e dp e s t i c i d e sw e r e i n v e s t i g a t e db ys p e c t r o p h o t o m e t r i cm e t h o d w ed r a wc o n c l u s i o n sa sf o l l o w s ： 1 t h r e ea r eg o o dl i n e a rc o r r e l a t i o nb e t w e e nd r yw e i g h t ，c h l o r o p h y l lac o n t e n to rc e l l d e n s i t ya n da b s o r b a n c ea t6 8 0 n m ( o d 6 s 0 ) o ft h et w oa l g a e ，a l l o ft h ec o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n tw e r eb e y o n d0 9 9 i ti n d i c a t e dt h a to d 6 8 0i sag o o di n d i c a t o rt oc a l c u l a t et h e b i o m a s s ，a n dt h i sm a k e si tp o s s i b l eb yu s i n gt h ed a t aa c q u i r e dt h r o u g ho d 6 s 0t om o n i t o r t h ee n v i r o n m e n ta n dt h ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nc a u s e db yp e s t i c i d e s 2 t h e r ei sar e g u l a r i t yo ft h em i d - l o n gt e r mt o x i c i t yo fp e s t i c i d e st oa l g a e f i r s t l y , i t g r a d u a l l yr i s e st ot h em a x i m u m ，t h e nd r o p sc o n t i n u a l l y , a tl a s t ，t h eg r o w t ho f t h ea l g a ew a s s t i m u l a t e dt os o m ee x t e n tw h e np e s t i c i d e sa r ea tl o wc o n c e n t r a t i o n s 3 t h et o x i c i t yo f17p e s t i c i d e st oa n a b a e n as p i r o i d e sa r eg r e a t e rt h a nt h a to ft h e mt o c h l o r r e l l ae l l i p s o i d e a ，b u tt h eo t h e r8k i n d s - b i s m e r t h i a z o l ，h e x a c o n a z o l e ，b r o m o x y n i l o c t a n o a t e ，s i m e t r y n ，p e n d i m e t h a l i n ，b e t a - c y f l u t h r i n ，m e t o l c a r ba n dt r i a z o p h o s ， a r eo n t h ec o n t r a r y 4 i ta l s oh a sd i f f e r e n c ei nt h et o x i c i t yo fi n s e c t i c i d e ，h e r b i c i d ea n df u n g i c i d et ot h ea l g a e u s e di nt h ee x p e r i m e n t ，t h et o x i c i t yo r d e ra sf o l l o w s ：h e r b i c i d e f u n g i c i d e i n s e c t i c i d e 5 p e s t i c i d e sa tl o wc o n c e n t r a t i o nc a na c c e l e r a t et h eg r o w t ho ft h et w oa l g a e 2 3o f2 5 p e s t i c i d e s u s e di nt h i sw o r kp r o v e di t ，e x c l u d i n gh e x a c o n a z o l ea n dv y r i d a b e n ，t h e m i n i m u mo fe n h a n c i n gr a t ei s0 0 3p e rc e n tc a u s e db yp e n d i m e t h a l i nu n d e ro 1m g lt o g r e e na l g ao n12 md a y ，t h em a x i m u mo fe n h a n c i n gr a t e i s4 5 6 4p e rc e n tc a u s e db y d i a z i n o nu n d e r0 5 m e g lt oc y a n o b a c t e r i ao n10 md a y 6 b e s i d e so r g a n i cp h o s p h o r u si n s e c t i c i d e s ，t h e r ea l s oe x i s t st h er i s ki n d u c i n gw a t e r b l o o m sb yo t h e rk i n d so fp e s t i c i d e s ，p e s t i c i d e s 诵t hl l i g ht o x i c i t ym a yd os o t h e e n h a n c i n gr a t e o ft h e g r o w t h o fa n a b a e n as p i r o i d e sb yb e n a l a x y l ，p r o p i c o n a z o l ， f e n b u t a t i no x i d ea tl o wc o n c e n t r a t i o n sc a nr e a c ht o14 0 7 ，2 9 0 3 a n d2 9 6 3 s i m e t r y n , p r o m e t r y na n dt r i c l o p y r , t h ee n h a n c i n gr a t eo fw h i c h a l eo v e r2 0 ，a l s os h o wt h a t , e s p e c i a l l yf o rp r o m e t r y n , w h o s et o x i c i t yt oc y a n o b a c t e r i ai sh i g h ，i tc a nc a u s e3 6 6 3 g r o w t he n h a n c e m e n ta t0 0 2 m g l ，m e t o l c a r ba l s oe n h a n c e st h eg r o w t ho ft h ea l g ab y 1 4 7 4 o n1 0 md a y ，e v e na tl m g l k e yw o r d s ：p e s t i c i d e ；c h l o r r e l l ae l l i p s o i d e a ；a n a b a e n as p i r o i d e s ；t o x i c i t y 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文，是在指导教师指导下，通过我的努力取得的成果，并且是自 己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已经作了答谢的地方外，论文中不包含其他人 发表或撰写过的研究成果，也不包含在浙江林学院或其他教育机构获得学位或证书而使用过的材 料。与我一同对本研究做出贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如被查有严 重侵犯他人知识产权的行为，由本人承担应有的责任。 学位论文作者亲笔签名：翻日期： 论文使用授权的说明 本人完全了解浙江林学院有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权送交论文的复印件， 允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。口 不保密，本学位论文属于不保密。d ( 请在方框内打“”) 学位论文作者亲笔签名：塞垂黛日期：q 出厂二 指导教师亲笔签名：盐 日期：至! 竺2 ：生二。 2 5 种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究 1 前言 为最大限度地减小病、虫、草的危害，农药越来越广泛地用于农、林业生产，品 种不断增多，用量不断增加，在植物保护中有着举足轻重的作用。目前世界上生产和 使用的农药超过千种，我国在1 9 8 8 年统计就有农药制剂1 7 9 1 种。而在其他发达国家， 农药制剂远远超过这个数字，如日本在1 9 9 0 年登录的农药制剂中，杀虫剂就有2 6 8 0 种，杀菌剂1 2 4 2 种，除草剂8 2 3 种，农药肥料1 3 种，杀鼠药8 2 种，植物促生长剂 1 2 6 种，其他的2 3 6 种，合计6 2 9 9 种。在农药中，主要是有机磷、菊酯类和氨基甲 酸酯类化合物。我国每年生产的农药品种约2 0 0 多个，加工制剂5 0 0 多种，原药的生 产量约4 0 万吨( 折纯) ，排名世界第二位( 江希流，2 0 0 0 ) ，我国每年使用农药达4 5 亿亩次，使用量最高的为0 3 k g 亩，其中以杀虫剂为主，占总量的7 7 7 6 ，其中高 毒农药又占多数。施于环境中的农药，不仅作用于靶标生物以防治病虫害、去除杂草， 而且还会对非靶生物产生影响，引起生态系统结构改变，导致功能破坏。农药作为一 类有毒化合物，在生产、销售、运输、使用、储存和废弃等各个环节都会对环境造成 污染，尤其在使用过程中，由于空气飘移、降雨、流域排水或偶然溢出而直接或间接 地污染地表水或地下水，进而对水体生态系统中的非靶标生物产生不同程度的影响， 在无数受危害的非靶生物中，藻类就占有很一大部分。 藻类在水生和土壤生态系统中起着重要作用。作为初级生产者，藻类通过光合作 用为无脊椎动物、鱼类、水鸟等牛物提供0 2 、食物，其种类多样性和初级生产量直接 影响水生生态系统的结构和功能( 严国安，1 9 9 9 ) ；藻类又是土壤生物区系的重要组 成类群，在土壤中的含量一般为1 0 3 一1 0 。个克土壤，藻类在土壤生态系统中的生态作 用与土壤肥力的关系非常密切。蓝藻的固氮作用是土壤肥力的主要生物来源，固氮能 力可达1 5 - 4 9 k g h a ( t a n d o n ，1 9 8 8 ) ，此外，土壤藻类还能分泌一些胞外产物，如多 肽、氨基酸、维生素和植物生长素，在促进土壤团粒的结构形成和促进植物生长中起 重要作用( m e t t i n g ，1 9 9 0 ) 。 藻类对毒物敏感、个体小、繁殖快、易获得，在短时间内就可以得到化学物质对 藻类许多世代及种群水平上的影响评价。在水生生态系统中，藻类的种类组成依赖于 不同种的敏感性，若一藻种对某种毒物比较敏感，当该水体被此毒物污染时，较敏感 的藻种首先受到影响，进而消减，这样，利用水体中藻类的组成，可以预测水体受污 染的程度。而且如果在生态系统的测试中包含这些被测试的藻类，则可以提高系统预 测最敏感生态系统的反应能力( k e n t ，1 9 9 5 ) 。世界各国对危险化学品( 尤其是农药) 的生产和销售都实行严格的登记制度，为了评估这些危险化学品对环境的影响， u s e p a 、o e c d 和我国农药登记机构都制订了一套标准环境毒理学测试方法( o e c d ， 1 9 8 1 ：国家环保局，1 9 8 9 ；u s e p a ，1 9 9 8 ，2 0 0 0 ) ，在化学品风险测试中许多国家都选 2 5 种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究 用藻类进行生物测试，并建立了多个藻类生物测试标准方法( k o b r a e i ，1 9 9 6 ；江希 流，1 9 9 3 ) ；有毒化学品污染是全球性环境问题之一，化学农药又是有毒化学品中使 用量最大、施用面最广、毒性最高的一类化合物，并且化学农药对藻类的毒性数据， 在农药的使用及废水排放与治理中均有重要的参考价值，因此开展农药对藻类毒性的 研究，不仅对于深入了解农药对单种藻类和藻类群落的毒性效应以及对农药的生态风 险评价很重要，而且对于认识农药对生态系统结构和功能的整体效应、揭示农药在生 态系统中的迁移和转化规律、维护生态系统的健康进而维护人类健康，也有重大理论 意义和现实意义。 过去的大量报道多见于农药对非靶生物如鸟类、无脊椎动物、鱼类、哺乳动物的 影响及其毒理学研究。近些年来，随着有毒物质生态效应的关注研究由单一物种向生 态系统整体效应的转变，农药对生态系统的初级生产者藻类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。 由于海洋藻类的培养、人工驯化比较困难，除了中国海洋大学、厦门大学等为数 不多的几个单位的专家和学者从事了海洋藻类的研究( 陈碧娟，1 9 9 7 ；蔡阿根，1 9 9 9 ； 唐学玺，1 9 9 5 ，1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) ，国内目前进行的农药对藻类的毒性及生态毒理研究主 要集中于淡水藻类，并且以蓝藻和绿藻居多，因为淡水水体中通常是以蓝、绿藻为主 要类群，而且引起“水华”现象的藻类也以蓝藻为主，铜绿微囊藻( m i c r o c y s t i s a e r u g i n o s a ) 、水华微囊藻( m i c r o e y s t i sf o s - a q u a e ) 、水华鱼腥藻( a n a b e a n a f o s - a q u a e ) 、小球藻( c h l o r e l l av u l g a r i ) 、蛋白核小球藻( c h l o r e l l a p y r e n o i d o s a ) 、 斜生栅藻( s c e n e d e s m u so b l i q u u s ) 等多种水体常见的代表藻类则是大家研究的中心 ( 高玉荣，1 9 9 5 ；熊丽，2 0 0 2 ；杨忐强，2 0 0 4 ；m ajy ，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ，2 0 0 4 ，2 0 0 5 ) ， 但对于一些人工培养比较困难但对“水华”也起到一定作用的藻类则研究的较少，且 少量研究中多属于生理、生长条件或环境影响因子方面的研究，总体来说，农药对淡 水藻类影响的毒理学方面的研究还不够多。国外，无论对淡水藻类还是海洋藻类的研 究相对来说都较多，对于水体中这些藻类的群落结构、动态以及“水华 现象及其产 生的机制都开展了较为广泛的研究，但同样地是，大家的研究主要集中于一些特定的 藻类( s l o o f f ，1 9 8 3 ；k a s a i ，1 9 9 3 ；e 1j a y ，1 9 9 6 ；s a b a t e r ，1 9 9 7 ) ，对于另外一 些淡水藻类开展的研究不是很多，本研究中采用的藻种为国内外研究都不多的淡水藻 类：椭圆小球藻( c h o r e l l ae 1 i p s o i d e a ) 和螺旋鱼腥藻( a n a b a e n as p i r o i d e s ) 。 1 1 农药对藻类的毒性 1 1 1 单一农药对藻类的影响 1 1 1 1 农药对藻类的抑制作用 2 2 5 种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究 农药对藻类的毒性主要由农药的化学结构和理化性质决定。不同的农药对藻类的 毒性不同。已有的报道中以杀虫剂的研究居多，其中又以有机磷类为主，早在1 9 7 4 年c o l e 和p l a p p 就发现对硫磷在单剂量l m g l 时，蛋白核小球藻的光合作用显著降 低，当藻细胞密度较低时，小球藻生长被显著抑制：而且当对硫磷浓度为l o m g l 时， 蛋白核小球藻的生长和光合作用都被抑制。b u l t l e r ( 1 9 7 8 ) 实验表明对硫磷在 1 o m g l 时抑制了藻类9 9 的光合作用；随后，有人报道了杀螟硫磷对莱哈衣藻的生 长、光合作用和叶绿素a 合成的毒性浓度是5 - 4 0 m g l ( w o n g ，1 9 8 8 ) ；在用杀螟硫磷 测试1 2 种藻9 6 h 时的生长状况时发现：大多数藻类( 1 2 种中的9 种) 在杀螟硫磷浓 度为1 o m g l 或更大时都被极显著地抑制，而在最低浓度( o 1 m g l ) 时对1 2 个藻种 全都没有抑制作用，而杀螟硫磷对螺旋鱼腥藻的9 6 h e c 印为1 1 m g l ( k e n t 和c u r r i e ， 1 9 9 5 ) ，比其对尸g a l e a t a 的e c ( 5 5 m g l ) 低( s a b a t e r ，2 0 0 1 ) 。哒嗪硫磷对两种 栅藻、两种小球藻及一种蓝藻等五个藻种也有毒性影响，哒嗪硫磷浓度为 0 7 6 1 6 4 m g l 时，两种栅藻和蓝藻被极显著地抑制，而浓度为1 1 9 - 5 5 2 m g l 时， 对两种小球藻有极显著的抑制作用( s a b a t e r ，2 0 0 1 ) 。中国海洋大学和厦门大学的学 者研究了对硫磷、甲胺磷等近1 0 种有机磷农药对三角褐指藻、球等鞭金藻、新月菱 形藻、扁藻和盐藻等多种藻类的7 2 h e c 加或9 6 h e c ，发现大多对这几种海洋微藻有较 高的毒性，藻类生长都受到不同程度的抑制( 唐学玺，1 9 9 5 ，1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 。三唑磷 对小球藻的4 8 h e c 为0 0 2 4 m g l ，7 2 h e c 朝为0 0 1 5 m g l ( 周常义，2 0 0 3 ) 。单甲脒对绿 藻斜生栅藻和蛋白核小球藻有毒性作用，2 4 h e c 加分别为1 6 3 m g l 和1 5 7 m g l ，毒 性较大，对栅藻毒性最大出现在4 8 h ，e c 为1 4 2 m g l ，小球藻7 2 h e c 最低，为 1 3 4 m g l ( 高玉荣，1 9 9 5 ) 。有人还报道了氰戊菊酯，胺菊酯对等鞭金藻和小球藻的 毒性，其中氰戊菊酯和胺菊酯对等鞭会藻的半数抑制浓度( 9 6 h e c ) 为1 3 8 m g l 和 0 7 3 m g l ，而对小球藻的半数抑制浓度( 9 6 h e c 轴) 为0 5 2 m g l 和1 1 2 m g l ( 陈碧娟， 1 9 9 7 ) ，在研究氯氰菊酯对斜生栅藻的毒性效应时发现，以丙酮和乙酸乙酯为溶剂时 其9 6 b e e 不同，分别为1 0 2 4 5 m g l 和9 6 h e c 为1 1 2 8 1 m g l ，说明助剂对藻类也存 在一定的影响( 熊丽，2 0 0 2 ) 。 国内外学者对其它农药也开展了一定的研究工作。邓朝晖等( 2 0 0 0 ) 研究了除草 剂艾割、割地草和盖草能对斜生栅藻生长的影响，结果表明艾割对斜生栅藻的抑制作 用不是很强，9 6 h e c 为1 8 4 m g l ，割地草对斜生栅藻的抑制作用很强，盖草能对斜 生栅藻有较强的抑制作用，9 6 h e c 的分别为0 0 0 0 5 m g l 和5 3 7 m g l 。胡双庆等人( 2 0 0 2 ) 在实验室条件下测定了吡虫清、吡嗪酮、恶草酮和精喹禾灵4 种新农药对水生生物的 9 6 h 急性毒性i c 值或l c 值，并进行了安全性评价，结果表明，杀虫剂吡虫清对藻类 低毒( 4 1 8 m g l ) ，吡嗪酮对藻类中等毒性( 1 6 1 m g l ) ，除草剂恶草酮( 0 0 1 m g l ) 和精喹禾灵( o 0 2 m g l ) 对藻类高毒。南方农药创制中心湖南基地自主知识产权的新 型磺酰脲类除草剂h n p c c 9 9 0 8 对小球藻也存在一定的抑制作用( 欧晓明，2 0 0 3 ) ，普 2 5 种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究 通小球藻对3 种不同作用机制的农田常用除草剂嗪草酮、骠马和甲草胺有明显的敏感 性，并随时间推移，毒性逐渐减弱，嗪草酮、骠马和甲草胺的9 6 h e c 的分别为0 0 2 1 m g l 、 0 9 3 7 m g l 和5 5 4 m g l ，普通小球藻对嗪草酮最敏感，其次为骠马和甲草胺( 杨志强， 2 0 0 4 ) 。多效唑对羊角月牙藻的毒性e c 的为4 1 5 m g l ( 蔡后建，1 9 9 4 ) ，马建义等 ( 2 0 0 2 2 0 0 5 ) 研究了几十种农药及十几种农药助剂对水华鱼腥藻( a r i a 施e n a e o s - a q u a e ) , 水华微囊藻( m i c r o c y s t i sf o s - a q u a e ) 、铜绿微囊藻( m i c r o c y s t i s a e r u g i n o s a ) 、羊角月牙藻( r a p h i d o c e l i ss u b c a p i t a t a ) 、四尾栅藻( s c e n e d e s i n u s q u a d r i c a u d a ) 、斜生栅藻( s c e n e d e s m u so b l i q u u s ) 、小球藻( c h l o r e l l av u 枷s ) 和蛋白核小球藻( c h l o r e l l ap y r e n o i d o s a ) 等八种淡水蓝、绿藻的急性毒性。 1 1 1 2 农药对藻类生长的促进 许多农药在环境中的浓度远低于其对藻类产生毒害的值，因此研究农药对藻类的 中长期毒性也是一项有重要意义的课题。d o g g e t t 和r h o d e s ( 1 9 9 1 ) 研究发现在二嗪 磷长期处理下聚球藻( s y r e c h o c o c c u s e o p o l i o n s i s ) 出现停滞期延长，而后促进生 长。p h li p s 等( 1 9 9 2 ) 发现杀草快对普通小球藻、铜绿微囊藻、四尾栅藻和隐藻的 毒性，7 天的e c 。值比3 天的e c 。值小。s h a b a n a 等( 1 9 9 5 ) 也报道了特丁津对藻类 的3 、5 、7 、1 0 天e c 柏逐渐递减，随时间延长e c 值下降而毒性增加。高玉荣( 1 9 9 5 ) 发现单甲脒对栅藻的毒性随时问的延长而降低，细胞结构恢复正常，甚至还促进生长。 m o o h o p a t r a 和m o h a n t y ( 1 9 9 2 ) 认为随着时间的延长农药的毒性随之降低，可能是由 于农药的生物降解、自动降解、生物适应或进入细胞的农药减少等方面的原因造成的； 欧晓明等( 2 0 0 3 ) 发现蛋白核小球藻具有一定的降解和富集h n p c - a 9 9 0 8 的能力，但 也有随着时间的延长农药的毒性随之增人的报道。 s t e b b i n g ( 1 9 8 2 ) 认为，毒物在低浓度f x , t 微藻有“毒物兴奋效应 或“毒物刺激 作用”( t l o r m e s i s ) 。这一“毒物兴奋效应”在其他污染物的实验中也发现过，如石油、 锌、镉等，在低浓度下对单细胞藻的生长和光合速率均显示促进作用( 巴登，1 9 9 1 ) 。 后来的实验发现有些农药在低浓度时能刺激藻类生长，其中淡水藻类研究中，比如， 溴谷隆在浓度低于1 o m g l 能刺激栅藻的生长，2 ，4 - 0 和杀螟松在低浓度( 1 m g l ) 时能促进莱哈衣藻生长( w o n g ，1 9 8 8 ) ：磷胺在低浓度时可作为颤藻的氮、磷源，刺 激其生长( p e r o n a ，1 9 9 1 ) ；二嗪磷在l m g l 时促进蛋白核小球藻和羊角月芽藻的生 长( d o g g e t t ，1 9 9 1 ) ；在进行有机磷农药乐果低浓度( 小席藻 灰色念殊藻；喹硫磷能刺激小席藻的 生长，而抑制其它三种藻的生长( 1 9 8 6 ，1 9 8 7 ) 。e 1 一d i b ( 1 9 9 1 ) 发现三种苯脲类除草 剂对栅藻的毒性不同，顺序为：氯溴隆 绿麦隆 溴谷隆。通常认为藻对农药敏感性 的差别在于其基本细胞组分的不同。一般的说，纤维藻、衣藻、小球藻、裸藻和栅藻 对农药的抗性较强。k a s a i 等( 1 9 9 3 ) 测试了西草净对5 6 种藻株的e c ，发现团藻目 和蓝藻纲的几种藻类最敏感，而鼓藻目和硅藻纲藻类的抗性最强。 5 2 5 种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究 由于不同藻类对农药的敏感性不同，农药的使用导致敏感种逐渐消失，抗性种逐 渐占优势，因而改变藻类群落的组成，藻类的多样性指数也下降，影响藻类群落进而 破坏水体生态系统的结构和功能。除草剂莠去津使用广泛，关于它对藻类群落组成、 结构的研究较多。m o o r h e a d 和k o s i n s k i ( 1 9 8 6 ) 用模拟溪流的方法研究了莠去津对 藻类群落产量的影响，发现在莠去津处理下，藻类湿重第3 天即下降，浓度0 1 m g l 组第7 天回复到对照组水平；菱形藻( n i t z s c h i a ) 变化最大：浓度0 1 m g l 组，细 胞密度增加一倍，浓度l o m g l 组则下降。n a m i l a t o n ( 1 9 8 7 ) 用两年时间研究了莠去 津对湖泊藻类群落的影响，指出叶绿素a 、鲜重和细胞数量在莠去津处理后都下降， 转板藻( m o u g e o t i a ) 在未经莠去津处理的情况下是优势种，在莠去津处理的情况下转 板藻比率不断下降。鞘藻、水绵、毛枝藻和圆形鞘毛藻也受到显著影响。硅藻、膨大 窗纹藻和曲壳藻的数量和鲜重下降较多，蓝藻则受影响较小。h a m a l a 和k o l li g ( 1 9 8 5 ) 则用1 0 0 “g l 莠去津处理，发现藻类的产量、生物量和多样性指数都下降；h e r m a n 等( 1 9 8 6 ) 得到了相似的结果；k r i e g e r 等( 1 9 8 8 ) 发现莠去津在1 3 4 心l 时，藻类 生长量明显抑制。 不同农药处理下的藻类组成的变化是不同的。黄玉瑶等( 1 9 9 6 ) 报道了在低浓度 的单甲脒环境中，藻类种类、密度、多样性指数明显下降，浓度越大下降越明显；藻 类密度一周后逐渐恢复，甚至可达到或超过对照水平；但种类、多样性指数不能恢复。 绿藻比例随单甲脒浓度增加逐渐增加，硅藻、蓝藻、裸藻比例下降，其它隐藻、金藻、 黄藻和甲藻等基本消失。m e l e n d e z 等研究了杀草快对藻类群落结构和功能的影响， 在杀草快处理下，蓝藻最为敏感，第3 天即急剧下降；第1 4 天硅藻明显下降，随后 为柱状绿藻，第2 1 天丝状绿藻减少；单细胞绿藻抗性较强，其中又以卵囊藻为最强。 氯磺隆、丙哗磷、乐果和草甘膦也影响藻类的组成，k a s a i ( 1 9 9 3 ) 在研究西草净毒 性的过程中发现：随着时间的延长，优势种发生变化，最初中心硅藻占优势，随后为 绿球藻目，再后为蓝藻纲、团藻目、绿球藻甘和羽纹藻，最后绿球藻目为优势种，特 别是栅藻数量最多。不同藻类对农药的敏感性相差大时，当农药进入水体后，敏感种 先消失，抗性种逐渐占优势，最终导致水生生态系统结构和功能的破坏。 1 1 4 影响农药对藻类毒性的环境因子 农药对藻类的毒性主要是由农药的理化性质决定的，并与藻的种类有关，同时， 也受到多种环境因子的影响，如p h 值、光照强度、农药助剂、营养物和温度等。 p h 值能改变农药在自然条件下的降解速度。二嗪磷的半衰期在水溶液p h 值3 1 时仅为1 2 h ，而p h 在7 4 时为1 8 4 天，克菌丹在碱性溶液中能降解( d o g g e r t ，1 9 9 1 ) 。 单甲脒在酸性条件下稳定，碱性条件下极不稳定，中性条件下半衰期为6 5 天( 高玉 荣，1 9 9 5 ) 。硫丹在p h 为7 和5 的水溶液中的半衰期分别为3 5 和1 5 0 天。2 ，4 - d 、丁 草胺和杀草丹在低p h 时毒性增强，而高p h ( 到9 0 ) 时毒性减低( m i s h r a ，1 9 8 9 ) 。 6 2 5 种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究 f a h l 等( 1 9 9 5 ) 发现p h 从6 5 降到5 0 时氯磺隆对藻类的毒性增强。p h 值与藻的生 长也有关，念珠藻在碱性条件( p h = l o ) 下生长受抑制( p r o s p e r i ，1 9 9 3 ) 。 农药能吸收太阳光中的紫外线，在光化学反应物质存在下，发生光化学反应。光 照强度的变化能改变农药的光解。光照的增强能加速多种磺酰脲类除草剂在水中的光 解( 杨曦，1 9 9 8 ) 。光照强度增强，草达灭对球胞鱼腥藻的毒性增强，这可能是由于 在低强度下，藻吸收更多的有机碳，有机氮与藻摄入的有机碳作用形成无活性化合物 或使除草剂转变为其它化合物( y a n ，1 9 9 7 ) 。还有光照强度增强，莠去津毒性增大的 报道；同时光照影响农药对藻类毒性还可能是由于光照影响了藻的生长( p r o s p e r i ， 1 9 9 3 ) 。高玉荣( 1 9 9 5 ) 和阎海( 1 9 9 5 ，1 9 9 6 ) 等分别用不同的光照强度和时间，测 得的单甲脒对蛋白核小球藻和斜生栅藻的毒性相差有四倍之多。 许多农药难溶于水，在毒性试验中常使用农药助剂，农药助剂与农药的复合毒性 表现为加和、协同、拮抗效应。h e s s ( 1 9 8 0 ) 发现二甲基亚砜浓度大于l 时衣藻 ( c h l a m d o m o n a se u g a m e t o s ) 的生长明显受抑制，大于5 则各种指标都表现出抑制。 s t r a t t o n 和s m i t h ( 1 9 8 8 ) 发现二甲基亚砜对蛋白核小球藻的毒性比乙醇和二甲基甲 酰胺的毒性小。m i s h r a 等( 1 9 8 9 ) 研究了m s x 在农药对藻类毒性中的作用，在加入 m s x 6 h 后再加入农药能减轻对藻类释放n 心+ 的毒害，而若加入农药后再加入m s x 则刺 激n 心+ 的产生。e 卜j a y ( 1 9 9 6 ) 研究了有机溶剂对普通小球藻和羊角月牙藻生长的影 响，发现二甲基亚砜浓度为1 时，对两种藻无毒性，甲醇浓度为1 时即产生毒性， 乙醇对藻的毒性与藻的种类有关，二甲基甲酰胺埘蓝藻有高毒性。s t r a t t o n ( 1 9 8 9 ) 发现内酮对藻类有毒性，对蛋白核小球藻的e c 加值为3 5 ( 2 4 h ) ，3 0 9 6 ( 4 8 h ) ，3 3 ( 9 6 h ) ，并且认为内酮对藻类的毒性在于破坏膜的结构。c a u x 等( 1 9 9 6 ) 发现通常 农药比其活性组分对藻类的毒性更大，可能在于农药助剂增加了生物膜的流动性，从 而使活性成分顺利穿过细胞膜，进入靶位。农药助剂不但作用于藻类还能影响农药的 降解，王一茹等( 1 9 9 6 ) 发现丙酮可加速丁草胺在水中的光解。可见，农药助剂不仅 可作为溶剂和乳化剂，而且其本身对藻类有毒性或改变农药对藻类的作用。 营养物影响农药毒性则主要可能是由于改变藻的生长而引起的。在乐果对鱼腥藻 ( 彳d o l i o u m ) 毒性研究中，发现n o ：能减小乐果对鱼腥藻的毒性，这可能是由于乐 果影响鱼腥藻的固氮，加入的n 0 2 一起了保护作用；低剂量的p 嘎3 一也减小乐果的毒性， 而高剂量增强毒性，这在于低剂量的p 0 4 3 一作为藻生长的额外营养源，高剂量则增加了 有机磷农药对藻生长的胁迫；s o , 2 。也能促进藻的生长但浓度高到一定程度( 2 5 m g l ) 时生长便不再增加( m o h a p a t r a ，1 9 9 0 ，1 9 9 2 ) 。v a nd o n k 等( 1 9 9 2 ) 报道在无磷限 制条件下毒死稗对几种绿藻的毒性变小。m i s h r a 和p a n d e y ( 1 9 8 9 ) 发现葡萄糖和乙 酸在5 0 0 m g m l 时，都能减小2 ，4 一d 和杀草丹对林克氏念珠藻的毒性，但不能减小丁 草胺的毒性，还发现谷氨酸、精氨酸、丝氨酸和色氨酸能减小此三种除草剂对林克氏 念珠藻的毒性，甲硫氨酸则增强其毒性。 7 2 5 种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究 温度也能影响藻类的生长，适宜的温度刺激藻类生长，减小农药对藻类的毒性。 另外也有温度影响农药毒性的报道：莠去津毒性随温度升高而增大( k a s a i ，1 9 9 3 ) 。 在静态系统和溪流系统中测得的毒性也有差异，莠去津、林丹、甲基对硫磷、除草定 和敌草隆对溪流系统中的莱哈衣藻比静态系统中的毒性大( s c h a f e r ，1 9 9 4 ) 。 s m i t h 和s t r a t t o n ( 1 9 8 6 ) 还报道了测试总体积和初始接种量对e c 有显著的影 响，因为这两个因素决定了每个细胞和有机体暴露于给定浓度的毒物的量。s t r a t t o n 和g i l e s ( 1 9 9 0 ) 也用蛋白核小球藻评价了测试总体积和初始接种量对e c 的影响， 结果表明：通过增加测试总体积和减少总的接种量，毒物的毒性都增加，主要是因为 有更多量的毒物对单个细胞更有活性。可见，影响农药对藻类毒性的因子是多样的。 从上述农药对藻类毒性的研究可看出，藻对农药的毒害作用可能有七种不同反 应( s h u b e r t ，1 9 8 4 ) ：( 1 ) 随着浓度增加，藻类对农药的敏感性急剧增加；( 2 ) 在农 药低浓度时有抗性，高浓度时敏感；( 3 ) 在农药存在之初藻较敏感，随后产生抗性， 藻能继续生长；( 4 ) 在高浓度时也有抗性，随后则藻细胞受毒害，脱色；( 5 ) 农药在 有限的低浓度范围内促进藻生长；( 6 ) 农药在高浓度时藻的生长明显受刺激；( 7 ) 对 农药有完全抗性。许多试验还发现在自然环境中如湖泊、河流、土壤中，许多农药的 毒性很低，往往不足以产生急性毒性，但是我们不能排除在特定条件下出现较高的浓 度，而且在低浓度下，农药也会对藻类产生慢性毒性，并对生态系统的整体产生生态 毒性影响( b e s t e r ，1 9 9 5 ) 。生态毒性影响主要表现在三个方面：通过抑制光合作 用减少藻的产量，如果达到严重的程度，可能导致生态系统的崩溃；由于种特异 性敏感种( s p e c i e s - - d e p e n d e n ts e n s i t i v i t y ) 受影响而改变生态系统的优势种，进 而影响，上态系统的结构和功能；产生不同于未受污染生态系统的种群动力学。 1 2 农药对藻类的毒性机理 农药对藻类的毒性机理比较复杂，有的是单一作用机理，有的是多机理联合作用， 一般主要表现为以下几个方面： 1 2 1 农药对藻类生物膜的作用 藻类的生物膜包括细胞质膜、类囊体膜和线粒体膜等。生物膜主要是由磷脂和蛋 白质组成，因此脂溶性农药易于通过细胞质膜，而水溶性大分子农药则难于通过细胞 质膜。农药若破坏细胞质膜，不仅直接损害藻类细胞，而且使环境中的其他有毒物质 顺利进入细胞，从而加大了对藻类的毒害。类囊体膜是藻类进行光合作用的场所，农 药损害类囊体膜也会影响藻类光合作用，而线粒体是藻类合成能量的场所，线粒体功 能的异常，会引起藻类的呼吸、生长等一系列的生理学改变。 农药作用于生物膜一般有三个途径：( 1 ) 与膜上蛋白质作用改变通透性；( 2 ) 通 过物理化学作用影响流动性；( 3 ) 直接改变膜所需的a t p ，影响膜的生物合成。许多 8 2 5 种农药对椭圆小球藻和螺旋鱼腥藻的毒性研究 农药正是通过影响细胞生物膜的结构和功能，改变藻的生理生化过程，从而毒害藻类 细胞。 有机磷杀虫剂乐果、敌百虫、伏杀磷、久效磷、对硫磷和谷硫磷对藻的毒性在于 影响生物膜的正常功能。乐果作用于藻类类囊体膜的脂质，使其排列混乱，影响膜的 流动性，p b s ( 藻胆蛋白) 从p si i ( 光系统i i ) 反应中心漏出，抑制类囊体膜上的a t p 酶活性，导致光合作用电子传递受阻，p si i 荧光增强而光合作用放氧减少( m o h a p a t r a ， 1 9 9 7 ) 。敌百虫影响质膜的选择透过性，使依赖于质膜运输的营养物进入细胞的量减 少( m a r c o ，1 9 9 2 ) 。有人试验把异质物从侧面插入生物膜的液一固界面，可产生侧面 的交互压缩和扩展，引起通透性的变化，从而影响生物膜的生理功能、酶及载体活性 和膜融合过程( n e t r a w a li ，1 9 9 0 ) ，敌百虫、2 ，4 - d 等农药影响细胞膜也许正是作为 异质物作用于细胞膜的结果。n e t r a w a l i 和g a n d h i ( 1 9 9 0 ) 研究了伏杀磷对莱哈衣藻 的细胞损伤机制，发现伏杀磷的损害作用在于破坏了细胞膜的化学完整性，浓度为 1 0 。3 m o l l 时2 h 即使藻细胞膜出现“伤口”，其后的2 3 h “伤口”扩大，胞内蛋白质 漏出，致使细胞死亡，在2 2 h 相当多的细胞被破坏。对硫磷和谷硫磷可能使膜磷脂 c h 键活动增强，减弱了键问范德华力，降低了脂质的粘合，使脂质无序性增加，影 响膜的功能( a n