两种除草剂复合污染对蚯蚓的毒性效应(莠去津,滤纸-LC50用)

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农业环境科学学报2006,25(5):1188-1192JournalofAgro-EnvironmentScience摘要:以赤子爱胜蚓为研究对象,采用滤纸急性毒性实验,研究了农药绿麦隆与阿特拉津对蚯蚓的单一和复合毒性效应,2种农药对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD酶)活力的影响以及通过苏木素-伊红(HE)染色病理染色切片观察了染毒蚯蚓的细胞形态。

单一毒性实验表明,阿特拉津对蚯蚓的毒性大于绿麦隆,绿麦隆和阿特拉津48h的半致死浓度分别为189.64和43.33mg・L-1。

复合毒性实验表明,绿麦隆分别与30和40mg・L-1阿特拉津复合,其48h的半致死量分别为116.03和48.14mg・L-1。

绿麦隆和阿特拉津的复合污染对蚯蚓的毒性具有明显的协同作用,而这种协同作用与污染物的浓度有关。

通过观察单一和复合体系中毒蚯蚓SOD酶活力可以看出,无论是单一还是复合体系,随着2种农药浓度的增加,蚯蚓体内SOD酶活性增强。

病理HE切片表明,随着绿麦隆浓度的增加,蚯蚓表皮和肠道受损越来越严重,而阿特拉津单体系和绿麦隆与阿特拉津复合体系中毒蚯蚓的消化道破损比较严重,说明绿麦隆和阿特拉津进入蚯蚓体内后作用的部位不同。

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:X592文献标识码:A文章编号:1672-2043(2006)05-1188-05收稿日期:2005-11-25基金项目:南开大学本科生创新科研“百项工程”资助项目作者简介:徐建(1978—),男,安徽来安人,博士,从事环境化学方面的研究。

E-mail:xujian@nankai.edu.cn长期以来,很多研究工作都限于针对单个典型污染物在自然环境中迁移转化和归趋及其生态效应方面。

随着环境科学研究的不断深化,人们逐渐认识到在农田环境中,多种农药的共存所产生的生态毒理效应应受到相当关注。

绿麦隆和阿特拉津是两种常用的除草剂,二者混用可以有效地去除玉米地里的杂草,起到增产保收作用[1]。

对于污染物单独存在下的毒性实验,已有很多研究。

然而多种污染物共存情况下对农田生态系统中的生物,尤其是蚯蚓的毒性,还较少见报道[2、3]。

研究农药对蚯蚓生态毒性是评价农药安全的一个重要指标[4 ̄6]。

两种除草剂复合污染对蚯蚓的毒性效应徐建1,张平1,穆洪2,高敏苓1(1.南开大学环境科学与工程学院,天津300071;2.南开大学医学院,天津300071)ToxicityEffectofCombinedContaminationofTwoHerbicidestoEarthwormXUJian1,ZHANGPing1,MUHong2,GAOMin-ling1(1.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,NankaiUniversity,Tianjin300071,China;2.CollegeofMedicine,NankaiUniversity,Tianjin300071,China)Abstract:ToxicityofsingleandbinaryherbicidesystemcombinedwithchlorotoluronandatrazinetoearthwormEiseniafoetidawasinvesti-gatedinthispaper.Toxicitytestsincludedacutetoxicitytestofsingleandbinaryherbicidesystemtotheearthworm,theeffectoftheherbi-cidesontheSODactivityinearthwormandtheearthwormcellforms,andtheeffectoftheherbicidesontheearthwormcellformsbythepathologicalsectionobservation.Theresultsshowedthatatrazinewasmoretoxictoearthwormthanchlorotoluron,withLC50values43.33and189.64mg・L-1,respectively.48hLC50valuesofchlorotolurontoearthwormcombinedwith30and40mg・L-1atrazinerespectivelywere116.03and48.14mg・L-1,respectively,indicatingthesynergistictoxiceffectofcombinedherbicidessystemtotheearthworm.SODactivityofearthwormsincreasedwiththeincreaseofchlorotoluronandatrazineconcentrationinsingleandcombinedsystems.Thepathologicalsectionshowedthatthehighertheconcentrationofchlorotoluron,themoreseriousepidermisandintestinesofearthwormswereharmedruined.Whileatrazinemayruinalimentarytractofearthworms,whateveritexistedsinglyorcombinedwithchlorotoluron.Theseresultsshowedsuggest-edthattheherbicidesexecutedtheireffectsondifferentpartsafterenteringintoearthworms.Keywords:chlorotoluron;atrazine;earthworm;complexsystem;toxicity第25卷第5期农业环境科学学报本文以麦田、玉米田的除草剂绿麦隆和阿特拉津为代表,研究它们单一与复合情况下对蚯蚓毒性影响的变化规律和蚯蚓体内SOD酶活力的影响,并观察了HE病理切片,为科学评价农药的安全性提供基础数据。

1材料与方法1.1实验材料1.1.1供试动物赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida),由天津芦台蚯蚓厂提供。

实验前进行预培养,选择体重为300~400mg,环带、大小较为一致的健康成蚓。

1.1.2供试化学品绿麦隆粉剂,纯度为97.0%,江苏快达股份有限公司提供;阿特拉津粉剂,纯度为97.5%,浙江省长兴中山化工有限公司提供。

1.1.3主要仪器Al204电子分析天平(MetterToledo仪器有限公司,上海);SOD酶试剂盒(医学科学院生物医学工程研究所);冷冻干燥机;3K30冷冻离心机(德国Sigma公司);分光光度计(美国瓦里安公司);HH-M三用恒温水浴箱(江苏省金坛市医疗仪器厂);XMTD数显调节仪(浙江余姚长江温度仪器厂);Alphaphot-2生物显微镜(日本Nikon公司);RM2165全自动转轮石蜡切片机(德国Leica公司);EG1160石蜡包埋机(德国Leica公司);TP1020全自动脱水机(德国Leica公司);CTRM2C数码采集器(德国Leica公司)。

1.1.4污染物实验浓度设计正式实验前进行浓度范围选择实验,根据浓度范围选择合适的浓度序列。

绿麦隆和阿特拉津水溶液的单一毒性实验浓度序列分别为:50、100、150、200、250mg・L-1和30、35、40、45、50mg・L-1。

复合毒性实验的浓度设计是根据单一毒性实验确定的,具体设计见表1。

1.2实验方法1.2.1急性毒性将预培养后的蚯蚓洗净后放入垫有1层滤纸的烧杯中,加少量水(以半浸为宜),用塑料薄膜封口,并置于(20±1)℃、湿度为(75±1)%的人工培养箱中培养,清肠1d。

将10mL绿麦隆和阿特拉津溶液按实验设计浓度加入垫有5张滤纸的培养皿中,使滤纸全部浸湿,再将清肠后的蚯蚓冲洗干净,用滤纸吸去多余水分,每10条蚯蚓称重后放入1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(75±1)%的人工培养箱中避光培养48h。

每个处理重复3次。

定期观察,记录病理症状、行为,并在24、48h各观察1次死亡数,以前尾部对机械刺激无反应视为死亡。

1.2.2蚯蚓体内SOD酶的测定将急性毒性实验中中毒的蚯蚓低温冷冻破碎后配制成蚯蚓溶液。

冷冻离心后取上清液。

用SOD试剂盒配制出待测液。

分光光度计测量吸光度。

SOD计算公式如下:A=2・I0-II0・VTV式中:A为单位蛋白SOD酶活力,I0为对照管吸光度,I为测定管吸光度,VT为反应液总用量,V为所取样品量。

本实验中,I0为0.564,VT=3.83mL,V=0.03mL。

1.2.3HE染色切片取急性毒性实验中中毒的蚯蚓,将其消化道与肌肉层进行常规石腊包埋切片,HE染色,光学显微镜检查,并对部分包埋片用数码采集照相。

2结果与讨论2.1对蚯蚓的单一毒性绿麦隆和阿特拉津对蚯蚓的毒性实验结果列于表2。

实验研究表明,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;当绿麦隆浓度高于100mg・L-1时,蚯蚓虽未死亡,但其中一部分身体断裂,环节充血肿大。

当其浓度达到250mg・L-1,污染暴露24h,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。

阿特拉津处理的蚯蚓和绿麦隆有类似的反应,但其致死浓度较低。

当阿特拉津浓度仅为40mg・L-1、污染暴露24h,就有少数蚯蚓死亡,死亡率为10%;当其浓度为50mg・L-1、污染暴露48h,蚯蚓死亡率高达90%。

由表2数据,可以计算出绿麦隆和阿特拉津的LC50分别为189.64和43.33mg・L-1。

2.2绿麦隆和阿特拉津对蚯蚓的联合毒性11892006年10月绿麦隆和浓度为30mg・L-1阿特拉津复合,当绿麦隆浓度为50mg・L-1时,污染暴露48h,蚯蚓无死亡;当绿麦隆浓度≥100mg・L-1时,部分蚯蚓死亡,并随培养时间和浓度的增加,死亡率增加。

复合条件下,绿麦隆半致死浓度低于绿麦隆单一污染48h半致死浓度,阿特拉津和绿麦隆的复合污染对蚯蚓具有协同作用。

当绿麦隆与40mg・L-1阿特拉津复合,污染暴露24h,低浓度绿麦隆处理中的蚯蚓中毒死亡,且蚯蚓的致死率高于绿麦隆与低浓度阿特拉津复合致死率。

绿麦隆半致死浓度低于绿麦隆单一污染48h半致死浓度和与30mg・L-1阿特拉津复合的半致死浓度,说明阿特拉津和绿麦隆的复合污染对蚯蚓具有明显的协同作用,并随阿特拉津浓度的增加,协同作用增强。