啶虫脒对蚯蚓的急性毒性与初级风险评估

李一利，廖朝选，王莉娜，谢源，魏杰*，冉艳

（1.贵州省检测技术研究应用中心，贵州贵阳 550014；2.贵州省分析测试研究院，贵州贵阳 550014）

啶虫脒是新烟碱类杀虫剂，可抑制昆虫烟碱乙酰胆碱受体，阻止神经系统信息传递，达到杀虫效果[1]。陈佳杰等[2]研究发现，70%啶虫脒水分散粒剂对牛角花齿蓟马的防效达到96.0%，显著高于噻虫嗪、乙基多杀菌素等农药。蚯蚓是土壤中常见动物之一，对土壤养分循环具有重要作用，可直接或间接影响土壤理化性质，还参与植物凋落物的分解[3]。张维兰等[4]研究发现，蚯蚓活动可以提升植物对土壤中重金属的修复效果。李季蔓等[5]发现，在干旱胁迫下蚯蚓可调整番茄基因表达，增加抗氧化酶含量，提高抗氧化能力和抗旱能力。

但随着化学农药的频繁使用，对土壤中蚯蚓产生的毒害作用越来越大。研究表明，吡虫啉、噻虫啉、克百威等11 种农药对蚯蚓会产生一定毒害，引起蚯蚓体内酶含量和活性变化，77%氢氧化铜水分散粒剂对蚯蚓急性和慢性的暴露风险不可接受[6-7]。

本研究以99%啶虫脒原药对赤子爱胜蚯蚓进行急性毒性测试，并结合农药信息网中啶虫脒在不同作物中的施用方法进行风险评估，为啶虫脒农药在田间科学施用提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

TLE204E/02 电子天平，0.000 1 g，梅特勒-托利多（中国）有限公司；JY5002 电子天平，0.01 g，上海方瑞仪器有限公司；PRX-450B 人工气候培养箱，上海比郎仪器制造有限公司；人工土壤试验基质（10%草炭、20%高岭黏土、68%石英砂、2%碳酸钙）。

丙酮，天津科密欧化学试剂有限公司；99%啶虫脒原药，农业农村部农药检定所。

1.2 试验生物

赤子爱胜蚯蚓（Eisenia foetida），购自湖南大族生物科技有限公司。蚯蚓持续饲养于实验室内，定期浇水保持土壤湿度，适量喂食保证蚯蚓正常生长。饲养条件：温度（20±2）℃，相对湿度80%±10%，避光。在试验前1 d 置于人工土壤中适应，试验时弃除有物理外伤或体重偏离平均值较大的蚯蚓。

1.3 试验方法

根据《化学农药环境安全评价试验准则 第15 部分：蚯蚓急性毒性试验》（GB/T 31270.15—2014）进行试验[8]。

1.3.1 预试验

正式试验前需进行预试验，预试验结果显示，空白对照、0.1 mg a.i./kg 干土、1.0 mg a.i./kg 干土处理的蚯蚓没有死亡和异常行为，4.0 mg a.i./kg 干土和20.0 mg a.i./kg 干土处理的蚯蚓全部死亡。

1.3.2 正式试验

根据预试验结果，在1.0 mg a.i./kg干土和4.0 mg a.i./kg干土浓度范围内设置6 个浓度进行正式试验，分别为1.30 mg a.i./kg 干土（A）、1.55 mg a.i./kg 干土（B）、1.84 mg a.i./kg 干土（C）、2.19 mg a.i./kg 干土（D）、2.61 mg a.i./kg 干土（E）和3.10 mg a.i./kg 干土（F）。按照人工土壤基质比例称取52.0 g 草炭、104.0 g 高岭黏土、343.6 g 石英砂、10.4 g 碳酸钙于搅拌装置中混匀后装入1 000 mL 烧杯备用，称取一定质量的99%啶虫脒原药于50 mL 容量瓶中并用丙酮定容摇匀得到1.57 mg a.i./mL 试验液。分别移取0.43 mL、0.52 mL、0.61 mL、0.73 mL、0.87 mL 和1.01 mL 试验液与10 g 石英砂混匀置于通风橱中，待丙酮挥干后分别加入到上述人工土壤中。添加156 mL 去离子水充分混拌均匀得到所设置的浓度，同时设置空白对照和丙酮对照，每个处理组3 次重复。随机选取预适应的蚯蚓去除表面土壤后称重并放入试验土壤中，每个重复10 条蚯蚓，体重在300 ～600 mg，用湿纱布封好烧杯口。在试验第7 d 和第14 d 取出试验蚯蚓，观察记录死亡数和中毒症状。试验条件：温度（20±2）℃，相对湿度80%±10%，持续光照400 ～800 lx。

1.4 初级风险评估

根据《农药登记 环境风险评估指南 第8 部分：土壤生物》（NY/T 2882.8—2017）中方法[9]，评估啶虫脒在不同作物中施用的风险，风险商值（RQ）＞1表示风险不可接受，RQ ≤1 表示风险可接受。初级急性暴露分析采用PECsoil_SFO_China 模型预测土壤中农药暴露浓度（PECmax），查询农药信息网（http://www.chinapesticide.org.cn/hysj/index.jhtml），以啶虫脒制剂产品登记在不同作物中的施用方法进行评估，输入模型的参数见表1，模型中无研究的作物时选择高度相近的作物代替进行计算。通过毒性试验获得的毒性终点LC50与相应的不确定性因子UF 计算预测无效应浓度（PNEC，PNEC=LC50/UF），最终计算风险商值（RQ=PECmax/PNEC）。

表1 风险评估PECsoil_SFO_China 模型输入参数

1.5 毒性等级划分

毒性分级根据试验准则附录B[8]以LC50（14 d，mg a.i./kg 干土）进行评价：低毒（LC50＞10），中毒（1.0 ＜LC50≤10），高毒（0.1 ＜LC50≤1.0），剧毒（LC50≤0.1）。

1.6 数据处理

试验数据和结果用Excel 进行归纳统计与分析，使用SPSS 19.0 分析软件计算半致死浓度LC50、95%置信限以及回归方程。

2 结果与分析

2.1 急性毒性

毒性数据分析结果见表2。在蚯蚓急性毒性试验中，空白与丙酮对照组蚯蚓没有死亡和异常行为，满足对照组死亡率不超过10%的要求。试验期间人工气候培养箱温度在19.6 ～21.6 ℃，湿度在70%～81%，光照强度603 lx，说明试验环境满足试验要求，结果可靠。

表2 试验蚯蚓存活情况与症状观察

A、B、C 处理组在试验第7 d 未发生死亡和异常，而D、E、F 处理组的蚯蚓死亡率分别为10.0%、43.3%、86.7%，半致死浓度（7 d-LC50）为2.66 mg a.i./kg干土，95%置信限为2.60 ～2.72 mg a.i./kg 干土，毒性等级为“中毒”，试验蚯蚓出现环节松弛和脱节溃烂、体液外渗的中毒症状。

在试验第14 d 时，A、B 处理组的蚯蚓仍未出现死亡和中毒症状，C、D、E、F 处理组的蚯蚓死亡率分别为10.0%、36.7%、66.7%、96.7%，半致死浓度（14 d-LC50）为2.35 mg a.i./kg 干土，95%置信限为2.29 ～2.41 mg a.i./kg 干土，毒性等级为“中毒”；此外，浓度2.19 mg a.i./kg 干土及以上的处理组（D、E、F）均出现蚯蚓变短变小，2.61 mg a.i./kg干土的处理组（E）还出现了环节松弛和脱节溃烂的症状。

2.2 初级风险评估

啶虫脒对赤子爱胜蚯蚓的初级风险评估结果见表3。通过PECsoil_SFO_China 模型分析在大白菜、豇豆、黄瓜、水稻、柑橘树、烟草中喷雾施用后的预测暴露浓度分别为0.058 mg a.i./kg 干土、0.030 mg a.i./kg 干土、0.048 mg a.i./kg干土、0.017 mg a.i./kg干土、0.030 mg a.i./kg干土和0.012 mg a.i./kg 干土，使用啶虫脒原药的毒性数据与评估指南中的公式计算得到农药对试验生物的预测无效应浓度为0.235 mg a.i./kg 干土，最终得到风险商值分别为0.25、0.13、0.20、0.07、0.13 和0.05。

表3 啶虫脒在不同作物中施用的风险商值和风险表征

3 结论

研究表明，99%啶虫脒原药会导致赤子爱胜蚯蚓出现环节松弛和脱节溃烂、体液外渗及变短变小的中毒症状，14 d 半致死浓度为2.35 mg a.i./kg 干土，达到“中毒”等级。王广驰[10]研究发现，啶虫脒在蚯蚓慢性毒性试验中对蚯蚓产生了一定程度的氧化胁迫且会造成生物体DNA 损伤，引起蚯蚓体内过氧化氢酶和谷胱甘肽硫转移酶活性先激活后抑制，影响蚯蚓正常的生化反应。因此，啶虫脒在急性和慢性试验中均会对蚯蚓产生一定的毒性效应，为了在田间安全使用，还需评估该农药在田间施用对蚯蚓的暴露风险。

啶虫脒农药在大白菜、豇豆、黄瓜、水稻、柑橘树、烟草等作物中喷施防治害虫时会有部分农药进入土壤，对土壤生物产生毒害作用。风险评估结果显示，啶虫脒在研究的6 种作物中使用对蚯蚓的风险商值分别为0.25、0.13、0.20、0.07、0.13、0.05，说明该农药在6 种不同作物中施用对蚯蚓的风险性可接受，与吕露等[11]研究结果一致。在防治害虫时啶虫脒农药可根据使用说明正常施用，但考虑到田间环境中还存在天敌昆虫、蜜蜂、鸟类等有益生物，还应结合对其他有益生物的风险评估，降低对环境生物的危害。