多级毒性测试体系对典型农药的水生生态风险评价

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lichuangss33
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本论文通过多层次生态毒性测试体系,开展了对我国新创制农药唑菌酯的水生生态风险评价研究,具体内容如下:1)采用Geneec模型进行其暴露风险评价;2)通过实验室单一物种急性毒性试验、鱼类胚胎及早期生活阶段慢性(亚慢性)毒性试验、物种敏感度分布试验(species sensitivity distribution,SSD)和水生微宇宙试验进行唑菌酯的多层次生态效应评价;3)方法改进与比较研究。主要研究结果如下:  急性毒性测试结果表明,14个受试物种中,对唑菌酯最敏感的生物是大型中镖水蚤,其48h EC50为0.61μg/L。其次为大型溞、隆腺溞、伊兰猛水蚤等小型甲壳类、鱼类和绿藻。SSD模型拟合结果表明,对于无脊椎动物和初级生产者,基于半数致死/效应浓度(L(E)C50)值计算的5%危害浓度(HC5)及其95%置信限低值(LL-HC5)分别为1.1μg/L和0.22μg/L;基于无可观察效应浓度(NOEC)计算的HC5及其LL-HC5分别为0.26μg/L和0.05μg/L。  Geneec模型计算结果表明,唑菌酯农药的预测环境浓度(PEC)为0.98941μg/L。唑菌酯在微宇宙水相中63 d内的消解半衰期(half-life,DT50w)为6.0至10.7 d;唑菌酯在微宇宙系统中的DT50w+s(63 d内)为13.4至33.6 d,DT50w+s(281d内)为88.3-265.6 d。唑菌酯在沉积物中具有相对较慢的消解水平,唑菌酯生态风险评估应适当考虑其对底栖生物的毒性效应水平。  半田间水生微宇宙试验的生态毒性效应结果表明,唑菌酯对浮游动物尤其是甲壳类挠足纲的大型中镖水蚤(Sinodiaptomus sarsi)毒性最大。施药后,所有处理组中的浮游动物均出现了不同程度的毒性效应。1.0μg/L处理组在施药后56天、3.0μg/L处理组在施药后281天内先后恢复至对照组水平。对于大型中镖水蚤,其毒性效应周期难以评价,但试验结束时,1.0和3.0μg/L处理组均恢复至正常水平。10、30和100μg/L处理组对浮游动物群落及敏感种群产生了长期毒性效应(281天)。唑菌酯对大部分轮虫及浮游植物的种群生物量产生了“负效应”,但均在56天内恢复至正常水平;唑菌酯暴露对所有处理水平中椭圆萝卜螺生物量的抑制时间均不超过56天;对碧尾蜓幼虫的无可观察效应浓度(NOEC)为1.0μg/L;对大型植物浮萍及微宇宙系统中的群落代谢指标(例如,pH、DO、营养盐含量等)未产生显著性影响。上述试验结果表明,唑菌酯对水生生物的短期(56天)无可见生态不良效应浓度(NOEAEC硼)为1.0μg/L(理论浓度),短期预测无效应浓度(PNEC短期)为0.33μg/L; NOEAEC长期(281天)为3.0μg/L(理论值),PNEC长期为1.0μg/L。  微宇宙试验结果与实验室单一物种测试相比较,除藻类受种属区别及食物链间接影响外,大部分物种对唑菌酯的毒性响应范围一致。比较水生微宇宙研究和SSD试验结果发现,SSD研究中,基于急性毒性NOEC计算的HC5值(理论值,0.26μg/L)、基于急性毒性L(E)C50的LL-HC5值(理论值,0.22μg/L)均小于或等于微宇宙PNEC短期(0.33μg/L),这一结果表明,基于急性毒性数据的SSD方法可以对唑菌酯的水生生物生态风险作出准确预估。分别将SSD拟合预测所得PNEC、微宇宙PNEC短期及PNEC长期与唑菌酯的预测环境浓度(PEC)相比较进行生态风险评价,结果表明,基于SSD和短期微宇宙试验结果,唑菌酯对水生无脊椎动物和初级生产者风险商值(RQ)均较高(大于1),风险较大。然而,基于长期微宇宙试验结果时,风险商值(RQ)小于1,风险可以接受。  唑菌酯对斑马鱼胚胎-卵黄囊吸收阶段及早期生活阶段的毒性试验结果表明,胚胎及仔鱼阶段的斑马鱼对唑菌酯暴露的敏感度相似,比成鱼敏感。唑菌酯对斑马鱼胚胎及早期生活阶段的NOEC为1.6μg/L(实测几何平均值),LOEC为3.1μg/L(实测几何平均值),PNEC为0.16μg/L,PNEC与PEC值进行比较,发现RQ大于1,唑菌酯对水生脊椎动物的生态风险不可接受。  通过改进的SSD拟合方法,即以生物标记物毒性数据替代慢性毒性数据,建立了3种拟除虫菊酯类农药的水生生物急、慢性水质基准:溴氰菊酯为7.5ng/L和0.9ng/L,氯氰菊酯为110ng/L和19ng/L,氰戊菊酯为21ng/L和3.5ng/L。结果表明,在农药慢性毒性数据缺失和不足的情况下,酶类、生物化学、细胞、遗传及组织学指示物等生物标记物指标可以作为慢性毒性数据的一种替代性或补充性输入,从多角度,多层次,多水平反映污染物的生态毒性效应,进而获得更为精准的水质基准值,以预测污染物的生态风险。
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