有机磷农药毒死蜱对水生动物毒性的研究进展

马万里 安鹏 强晓鸣 王萌 管融资 程栋 雷忻

摘 要：毒死蜱是世界卫生组织（WHO）Class II中度危害杀虫剂，属于有机磷农药。在中国，毒死蜱作为高效广谱的有机磷杀虫剂被广泛使用。由于毒死蜱的对生态环境的危害越来越严重，我国自2017年开始限制毒死蜱在农业中的使用。近年来，毒死蜱对水生动物的研究多集中在环境积累、生态毒性及其作用机制等方面。该文结合近年来国内外相关研究报到毒死蜱的环境行为、水生动物毒性作用及其作用机制等方面进行了综述，旨在为有机磷农药对水生动物毒性效应相关研究提供理论参考。

关键词：有机磷农药；毒死蜱；水生动物；毒性作用

中图分类号 Q955 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）18-0070-03

Research Progress on Toxicity of Organophosphorus Pesticide Chlorpyrifos to Aquatic Animals

Ma Wanli1，2 et al.

（1College of Life Sciences，Yanan University，Yan'an 716000，China；2Key Laboratory of Ecological Restoration in Yan'an 716000，China）

Abstract：Chlorpyrifos is a moderate hazard insecticide of WHO（WHO）Class II and belongs to organophosphorus pesticide. Chlorpyrifos is widely used as an efficient and broad-spectrum organophosphorus insecticide in China.In recent years，chlorpyrifos have been increasingly harmful to the ecological environment. The use of Chlorpyrifos in agriculture has been restricted in China since 2017. In recent years，the research of chlorpyrifos on aquatic animals is mainly focused on environmental accumulation，ecological toxicity and its mechanism. In this paper，the environmental behavior of chlorpyrifos，toxicity and mechanism of chlorpyrifos were reviewed in recent years. The purpose of this study was to provide a reference for the related research on the toxicity of organophosphorus pesticides to aquatic animals.

Key words：Organophosphorus pesticides；Chlorpyrifos；Aquatic animal；Toxicity

毒死蜱（Chlorpyrifos），又名氯吡硫磷，是世界衛生组织Class II中度危害杀虫剂[1-2]，属于有机磷农药。毒死蜱为白色或灰白色颗粒状晶体，易溶于大多数有机溶剂。作为一种广谱杀虫剂和杀螨剂，在土壤、大气、水体等环境中均可以检测到它的残留，大量实验表明毒死蜱对于多数水生生物具有高毒性[3-4]。我国农业部公告（第2032号）已经将毒死蜱列入国家禁用和限用农药，已经被禁止使用在蔬菜上，但仍被大量的使用在核桃树等其他经济作物上。

1 毒死蜱的环境行为

1.1 生态积累 毒死蜱在田间喷洒后容易在植物表面残留，并向植物体内积累，通过食物链向下一营养级流动。大量的野外调查发现，植物表面残留的毒死蜱经过雨水的冲刷并通过地表径流输送到水环境中。已有文献报道，毒死蜱广泛存在于湖泊、河流等水体中，对水生生物产生危害[8-9]。根据Bonderenko和Gan的研究发现，毒死蜱的降解受到环境中氧气浓度的影响，其半衰期在厌氧和好氧条件下区别显著且厌氧条件下的半衰期是好氧条件下的10倍[5-7]。因而毒死蜱在水体和底泥环境中更容易大量累积，并通过生物积累和生物放大作用后对水体食物链产生影响，例如鱼类所捕食的甲壳类动物中如果已经积累了相当量的毒死蜱，这部分毒死蜱最终也会积累在鱼类体内[10-11]。自然条件中毒死蜱会通过食物链向高营养级的生物不断富集，最终会使水体的正常物质循环失常[12]。

1.2 在水中的降解 常见的农药降解方式有水解、微生物降解、光化学降解等，其中光化学降解非常重要的一种途径是挥发。吴祥为[13]在研究毒死蜱的水中光化学降解时发现，毒死蜱在水中减少的主要途径为挥发。由于水环境复杂多变，如pH值、温度、水质、表面活性剂等都能影响到毒死蜱的降解，这使得其降解充满复杂性和不确定性。微生物降解也是一种途径，但是水环境的复杂性也会让这些微生物处于不利于降解毒死蜱的状态，因此微生物降解效率并不高[14]。

2 毒死蜱对水生动物的毒性作用

毒死蜱作为中毒类有机磷杀虫剂的代表，由于广泛的使用对环境的影响日益显著，已经可以在自然水体中检测到含量不等的毒死蜱，不少学者已经着手研究环境中的毒死蜱对水生动物的危害。

2.1 对鱼类的毒性作用 毒死蜱对水生动物的毒性研究主要是以鱼类为对象。如余向阳等[15]以斑马鱼为实验材料，将其在一定浓度下的毒死蜱药液中饲养，发现毒死蜱会对斑马鱼头部乙酰胆碱酯酶（Acetyl cholinesterase，AchE）活性有所影响，并呈现出对斑马鱼的较高毒性。研究指出，当斑马鱼卵暴露于一定浓度的毒死蜱环境中，会使孵化后幼鱼的空间辨识能力以及游泳能力减弱，根据观察这些幼鱼在成年后还会出现类似情况[16]。侯方浩等[17]以锦鲫为实验材料，发现毒死蜱在鱼体内富集后对锦鲫的精巢发育会有一定延迟的效果，并且由于肌肉中缺少相关解毒酶类，使得毒死蜱在肌肉中富集量相对稳定，而肝脏处的毒死蜱降解迅速；丁正峰等[18]在河川沙塘鳢幼鱼急性毒性试验中发现，一定时间内，河川沙塘鳢幼鱼的死亡率随着毒死蜱浓度和染毒时间的增加而上升，并可对过氧化氢酶（catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性产生影响。赵颖等[19]采用物种敏感性分布超氧化物歧化酶对毒死蜱的毒性进行评价，得出纯水体环境体系中的毒死蜱对鱼类的毒性明显大于水—沉积物体系，沉积物的吸附作用使得水体中毒死蜱浓度迅速降低，而沉积物中毒死蜱因为难以降解长期积累后导致浓度上升，这将导致底栖类水生动物更容易的对毒死蜱进行富集。

在实验中，鱼类最先接触毒死蜱的是其呼吸系统，由于直接接触污染源，解毒能力差，故其所受的损伤也最明显。在实验中鳃丝和鳃小片的病变可以明确的佐证这一观点。其次，肝脏作为主要的解毒器官，长期受到毒性作用时会引发肝脏的一系列病变。除了常见的鱼类，毒死蜱对于其他水生动物也有明确毒性，徐吉洋等[20]以3种溞类、介形虫、剑水蚤和花翅摇蚊幼虫共计6种淡水节肢体动物为实验材料，在急性毒性实验中发现毒死蜱对上述6种动物均为剧毒，且毒性大小不同。大量实验表明毒死蜱对与水生动物的毒性作用较为广泛，但各类水生动物对其毒性的耐受性和中毒症状都不尽相同。

2.2 联合毒性 在实际生活中，毒死蜱往往会与其他农药及环境污染物同时出现在生态环境中，对动物产生联合毒性效应。

2.2.1 毒死蜱与其他农药的联合毒性 Wacksman以4种脊椎动物为实验材料，研究了4种动物在毒死蜱和阿特拉津（除草剂）共同作用下的毒性作用，发现当阿特拉津浓度为1mg/L时，毒死蜱对蟾赊的毒性显著加重[21]。毒死蜱与其降解产物三氯苯酚（trichlorophenol，TCP）也会产生联合毒性，Ceresa认为复杂的水环境条件导致联合毒性大小也具有不确定性[22]。因此在复杂多变的环境中，不同的环境变量会直接影响毒死蜱的毒性效应，从而增加了研究难度。

2.2.2 毒死蜱与重金属的联合毒性 重金属污染在全球范围内频发，我国作为发展中国家，重金属污染尤为突出，环境中的重金属含量大幅度上升[23-24]。高晓莉等[25]在多种重金属与毒死蜱的联合毒性研究中，发现重金属离子与毒死蜱的联合毒性大多表现为协同作用，但在某些情况下会出现拮抗作用。

目前环境污染物种类越来越多，不同污染物之间相互作用而产生的联合毒性作用是难以规避的，因而需要在联合毒性方面做大量深入的研究。

3 毒死蜱的毒性作用机制

毒死蜱毒性作用的相关研究已有很多，现有文献表明毒死蜱除了可以产生急性毒性以外，还可以阻断动物的神经系统。毒死蜱主要毒性为神经发育毒性，并且会导致神经毒性和生殖毒性，影响胚胎的生长发育[26-27]。毒死蜱的毒理学机制复杂，主要通过抑制标靶生物的骨骼肌突触及肌肉神经接点的乙酰胆碱酯酶（Acetyl cholinesterase，AchE）活性，干扰乙酰胆碱酯酶降解乙酰胆碱，使得神经递质对突触后膜的兴奋作用无法被终止，让神经纤维一直处于兴奋状态，并进一步引起神经系统功能紊乱，诱发中枢神经系统出现中毒症状、毒覃样和烟碱样作用[28]。此外，毒死蜱的毒性机制还涉及非胆碱能神经系统变化、DNA与蛋白质合成抑制及对重要信号通路的影响等多方面因素[29-31]。有机磷杀虫剂毒性作用的直接标靶是AchE，在低剂量暴露且在不抑制AchE活性的情况下也会造成神经毒性，这就表示有机磷杀虫剂可以通过其他方式对生物体产生毒性作用。

4 结语

毒死蜱作为世界范围内大量使用的有机磷类杀虫剂，由于其过量的使用，对生态环境影响较大。目前的研究表明，毒死蜱对多数水生动物存在较高的毒性，对水生生态系统的平衡和人类健康造成了很大威胁。目前从组织观察和相关酶活性分析毒死蜱对水生动物的毒性已有较多研究，但毒死蜱对水生动物的遗传毒性和生殖毒却鲜有详细报道，这也是对毒死蜱毒性作用进行深入研究的重要方向。

参考文献

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