农药污染对蚯蚓毒性毒理研究进展

综述了农药污染对蚯蚓个体毒性、种群毒性及复合毒性3个方面的研究进展,认为农药污染对蚯蚓的毒理学研究将会取得更大的发展。     

林丹和呋喃丹对赤子爱胜蚓存活、生长和繁殖能力的影响

采用人工土培养法,通过急性和亚急性暴露实验,研究了林丹和呋喃丹对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)存活、生长和繁殖能力的影响.结果表明,1)林丹对蚯蚓14d LC50为162.09mg·kg-1,属低等毒性;呋喃丹对蚯蚓14d LC50为3.11mg·kg-1,属中等毒性.2)林丹在急性暴露期显著抑制蚯蚓的生长,在亚急性暴露期低浓度林丹对蚯蚓生长影响不显著,高浓度林丹则显著抑制蚯蚓的生长;呋喃丹在急性和亚急性暴露期对蚯蚓的生长均具有极显著的抑制作用.3)林丹和呋喃丹均可显著抑制蚯蚓的繁殖能力.4)林丹和呋喃丹均可对蚯蚓皮肤结构造成损伤,林丹的损伤程度较严重,呋喃丹相对较弱.5)LC50可以迅速有效地对农药的毒性进行初步判断,而生长抑制率和幼虫孵化数是更加敏感的评估农药对蚯蚓毒性的指标.     

不同污染方式进入土壤的氯氰菊酯在蚯蚓体内的蓄积特征及其生长毒性

农药污染严重威胁我国的土壤生态系统安全.选择我国应用较广的氯氰菊酯为代表性农药污染物,采用一次和叠加的污染方式模拟氯氰菊酯进入土壤并逐渐累积的过程,以云南耕地常见的蚯蚓优势种——皮质远盲蚓(Amynthascorticis)为实验生物,研究了氯氰菊酯在土壤中的降解变化,以及蚯蚓对不同污染方式进入土壤的氯氰菊酯吸收蓄积的累积特征和生长毒性响应.结果显示,不同污染方式进入土壤的氯氰菊酯,在土壤中的降解均符合一级动力学特征c=c0e-kt,以一次污染方式进入土壤的氯氰菊酯降解半衰期为27.7～28.9 d;以叠加污染方式进入土壤的氯氰菊酯降解半衰期为25.7～26.6 d.氯氰菊酯浓度为4～6 mg·kg-1 ,暴露55 d时,蚯蚓对以一次污染方式进入土壤的氯氰菊酯蓄积量为0.34～0.73 mg·kg-1 ,生物-土壤蓄积因子(FBSA)为0.85～1.05;蚯蚓对以叠加污染方式进入土壤的氯氰菊酯蓄积量为0.86～1.51 mg·kg-1 ,FBSA 为1.16～1.42.与一次污染方式比较,以叠加污染方式进入土壤的氯氰菊酯,更有利于蚯蚓对其进行生物富集,从而表现出较强的生长毒性.研究结果可为土壤农药叠加污染累积的生态风险防治提供基础数据和理论依据.     

多环麝香对蚯蚓的急性和亚急性毒性效应

为探讨多环麝香对土壤动物的毒性效应,以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为供试生物,采用滤纸接触法与自然土壤法,考察了吐纳麝香(AHTN)和佳乐麝香(HHCB)对蚯蚓的急性和亚急性毒性效应。结果显示,滤纸法测得的AHTN和HHCB对蚯蚓的急性经皮毒性为中等毒性,对蚯蚓的48h-LC_(50)分别为20.76和11.87μg·cm~(-2),而自然土壤法测得的AHTN和HHCB对蚯蚓的14d-LC_(50)分别为436.3和392.4μg·g~(-1),2种多环麝香皆属低毒物质。HHCB对蚯蚓的急性毒性大于AHTN,但2种毒性测定方法中不同的染毒介质和毒性作用途径使AHTN和HHCB的急性毒性等级的界定有所差异。AHTN和HHCB对蚯蚓繁殖率的抑制作用较对生长速率更为明显,2种多环麝香对蚯蚓繁殖率的无可见效应浓度(NOEC)均为30μg·g~(-1),最低可见效应浓度(LOEC)均为50μg·g~(-1)。研究表明,蚯蚓繁殖率可作为一种潜在的生物标志物,用于监测或表征土壤中多环麝香的污染水平及其亚急性毒性效应。     

绿麦隆、阿特拉津单一与复合污染对蚯蚓的毒性效应研究

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、阿特拉津对蚯蚓的单一和复合毒性效应。单一毒性实验表明,绿麦隆与阿特拉津单独存在时,均对赤子爱胜蚓产生毒性。阿特拉津对蚯蚓的毒性大于绿麦隆,绿麦隆和阿特拉津48h的半致死质量浓度分别为189.64和43.33mg·L-1。复合毒性实验表明,绿麦隆与30mg·L-1和40mg·L-1的阿特拉津复合,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具有明显的协同作用,而这种协同作用与污染物的质量浓度有关。     

一种基于蚯蚓学习行为的神经毒性实验方法研究

土壤生物的学习行为是一种综合性的神经高级活动,对土壤中的神经毒性污染物生态风险监测具有重要价值.本研究设计了一套试验装置,基于蚯蚓对白光刺激的厌恶本性,通过振动-白光配对刺激,对蚯蚓进行学习训练,使蚯蚓领会借助加速移动阻止白光刺激的策略,通过蚯蚓到达移动位移阈值的时间测定,对蚯蚓的学习行为进行测试,建立了蚯蚓的学习行为...     

呋喃丹、杀虫双对蚯蚓(Eisenia foetida)的单一和复合毒性

利用滤纸接触法对赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)进行染毒,研究20℃时呋喃丹和杀虫双对蚯蚓的单一及复合急性毒性。试验发现,蚯蚓在这2种农药作用下表现出不同的中毒症状和死亡情况,杀虫双对蚯蚓的毒性大于呋喃丹,48h时杀虫双和呋喃丹的半致死量分别为17.19和54.06μg·cm-2。无论是杀虫双(15.73μg·cm-2)与0～62.90μg·cm-2范围内呋喃丹复合,还是呋喃丹(94.35μg·cm-2)与0～25.16μg·cm-2范围内杀虫双复合,蚯蚓均表现呋喃丹中毒症状;与单一农药相比,复合农药对蚯蚓的致死毒性有高有低,但复合农药剂量变化对蚯蚓死亡率变化的影响小于相应剂量下单一农药对蚯蚓死亡率变化的影响。     

全氟辛酸(PFOA)对蚯蚓的毒性作用

为考察全氟化合物的土壤生态毒性,以赤子爱胜蚓为模式生物,通过人工土壤染毒方法研究全氟辛酸(PFOA)对蚯蚓急性毒性、回避行为和SOD、CAT等抗氧化酶活性的影响。结果表明,PFOA对蚯蚓的急性毒性作用与染毒时间和染毒浓度相关,实验求得PFOA对蚯蚓毒性作用7和14d的LC50值分别为816.58和792.50mg·kg-1;蚯蚓在160mg·kg-1PFOA暴露浓度下表现出明显的回避反应。在10～120mg·kg-1PFOA长时间暴露下,蚯蚓体内SOD出现"低促高抑"的变化趋势,而GSH-Px则总体上被PFOA所抑制。     

蚯蚓顶体效应及其在土壤健康质量诊断中的应用研究

蚯蚓在评价土壤生态环境污染方面起着重要作用,但目前与生殖毒性相关的蚯蚓生物标志物中缺乏可以灵敏和快速对污染物生殖毒性进行诊断的生物标志物.本研究采用考马斯亮蓝法对蚯蚓精子顶体反应进行检测;采用响应面分析法优化苯甲酰精氨酸乙酯/乙醇脱氢酶(BAEE/ADH)联合测定法,以建立蚯蚓精子顶体酶活性测定法.结果表明,蚯蚓精子顶体率为(47.67±3.87)% ,最优测定条件为洗涤2次,抽提时间24 h,ADH浓度1.8 mg·mL-1 ,氧化型辅酶Ⅰ(NAD)浓度12 mg·mL-1 .为考察方法的可靠性,采用醋酸棉酚污染土壤暴露实验进行方法学考察.数据表明,醋酸棉酚污染土壤暴露3d后,检测出顶体酶活性变化,且与精子密度具有一定的相关性(r=0.9908).建立的蚯蚓顶体酶活性测定方法可以快速和有效的检测醋酸棉酚的生殖毒性变化,蚯蚓顶体酶活性有望作为生物标志物应用于土壤污染的生态毒理学快速诊断中.     

氟虫双酰胺对蚯蚓的生化毒性与细胞毒性研究

双酰胺类杀虫剂已成为全世界第4大类最常用的杀虫剂,具有非常广阔的应用前景。然而,目前关于双酰胺类杀虫剂生态毒性评估方面的研究还比较少。为探究双酰胺类杀虫剂对非靶标生物的毒性作用,选取赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,研究了典型双酰胺类杀虫剂氟虫双酰胺对非靶标动物蚯蚓的生化毒性和细胞毒性以及其在人工土和蚯蚓体内的浓度变化情况。结果表明,氟虫双酰胺在人工土壤中十分稳定,在整个暴露期间氟虫双酰胺的浓度变化不超过20%。氟虫双酰胺在蚯蚓体内的含量随染毒浓度的升高和暴露时间的推移而增加,呈明显的时间和剂量-效应关系;在染毒浓度为0.1和1.0 mg·kg-1的处理组中,氟虫双酰胺未对蚯蚓产生明显的氧化胁迫效应。在染毒浓度为5.0和10.0 mg·kg-1的处理组中,蚯蚓体内活性氧(ROS)含量显著高于其他处理组,过量的ROS诱导蚯蚓体内各种抗氧化酶活性发生异常变化,并在蚯蚓体内造成了脂质过氧化、蛋白质羰基化和DNA损伤。研究表明,当土壤中氟虫双酰胺的浓度为5.0和10.0 mg·kg-1时可能会对蚯蚓产生很高的风险。此外,彗星实验对氟虫双酰胺诱导的氧化胁迫较为敏感,可以作为敏感生物标志物对氟虫双酰胺造成的土壤污染进行预警。     

氯丹和灭蚁灵污染场地土壤对陆生生物的毒性效应

为向污染土壤的监测、生态毒理诊断及修复提供方法和数据,以氯丹、灭蚁灵污染场地土壤为供试土壤,测定了氯丹、灭蚁灵复合污染对蚯蚓的急性毒性效应以及对小麦、小白菜、玉米和水稻4种植物种子发芽率和根伸长抑制率的影响.结果表明,蚯蚓对本场地污染响应十分敏感,处理d 3高浓度组开始出现死亡,此后死亡率随污染物浓度增大而上升,d 14部分高浓度组死亡率达到100%;同一浓度下,氯丹和灭蚁灵对4种植物种子根伸长抑制率均显著大于对种子发芽的抑制率,植物的根生长比种子发芽对有机污染物的毒性更为敏感.4种植物种子对污染场地土壤的敏感性为小麦>小白菜>水稻>玉米.氯丹和灭蚁灵对蚯蚓的毒性要大于对这几种植物的毒性,蚯蚓对氯丹和灭蚁灵的响应更加敏感.因此,蚯蚓作为指示生物,其急性毒性试验可作为氯丹和灭蚁灵污染场地的诊断指标,诊断周期以14 d为宜.     

10种常用农药对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)的急性毒性效应

为了评价农药对土壤无脊椎动物种群的生态风险,采用OECD标准滤纸法和人工土壤法测定了10种常用农药对蚯蚓(Eisenia foetida)的急性毒性效应。采用滤纸法,48h测定结果表明,4种氨基甲酸酯类(异丙威、甲萘威、速灭威和丁硫克百威)和2种有机磷类(毒死蜱和哒嗪硫磷)农药对蚯蚓的急性毒性(其LC50值为3.50(2.77～4.44)～72.42(59.58～88.05)μg·cm-2)明显高于3种昆虫生长调节剂(噻嗪酮、虫酰肼和呋喃虫酰肼)和吡蚜酮对蚯蚓的急性毒性(其LC50值>629.1μg·cm-2)。采用人工土壤法,14d测定结果表明,上述4种氨基甲酸酯类农药对蚯蚓的急性毒性(其LC50值为59.61(55.13～64.44)～134.1(127.0～141.5)mg·kg-1)明显高于上述2种有机磷类农药和其他农药对蚯蚓的急性毒性(其LC50值为193.0(180.1～206.8)～386.4(359.7～414.2)mg·kg-1)。上述结果表明,不同类型的农药对蚯蚓的毒性存在较大差异,且同一类型的不同农药品种对蚯蚓的毒性也存在较大差异。总体来看,氨基甲酸酯类农药比其他类型的农药对蚯蚓具有更高的毒性。根据《化学农药环境安全评价试验准则》,本研究采用人工土壤法测定的所有农药对蚯蚓均为低毒级。     

不同类型土壤中外源镍对赤子爱胜蚓的急性毒性

按照国际标准化组织(ISO)颁布的蚯蚓毒性试验方法,研究了镍离子在我国13种典型土壤中对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性,发现镍离子在不同类型土壤中对蚯蚓的半数致死浓度(LC50)变化范围为243.8-1970.6 mg·kg-1,镍离子在不同土壤中的毒性大小顺序为:湖南红壤＞重庆紫壤＞江西红壤＞河...     

重金属对蚯蚓的毒性毒理研究

通过室内模拟实验以及对株洲市重金属污染区农田土壤中采样，进行了重金属对蚯蚓的毒性毒理研究．毒性实验表明，各重金属元素４８ｈ的ＬＤ５０分别为：Ｃｄ１０００ｍｇ／ｋｇ，Ｐｂ８１２ｍｇ／ｋｇ，Ｃｕ６３３ｍｇ／ｋｇ，Ｈｇ３０４ｍｇ／ｋｇ，Ｚｎ５２８ｍｇ／ｋｇ，Ｃｒ４２８ｍｇ／ｋｇ．对蚯蚓毒理研究证明，重金属对蚯蚓酯酶同工酶有抑活作用，而重金属对蚯蚓过氧化物酶同工酶有激活作用．在光镜下观察，可见重金属污染可引起蚯蚓的体表溃疡及产生肿瘤，可使胃肠道粘膜层出血、背血管肿胀，同时可引起胃肠道粘膜上皮细胞产生萎缩或溃疡灶．蚯蚓特有的黄色细胞团污染程度不同而显示出消长规律．在电镜下可见到在重污染区的蚯蚓胃肠道粘膜上皮细胞中的ｒＥＲ肿胀、高尔基体膨大，线粒体嵴消失，甚至空泡化或解体．另可见细胞核膜间隙肿胀、断裂、核质外溢，胞质自溶．蚯蚓以上病变的大小是随土壤重金属污染区的污染级别而定；各病理变化指标均能定性地反映土壤重金属污染状况．     

邻苯二甲酸酯类塑化剂的土壤生态毒理学研究进展

邻苯二甲酸酯类(PAEs)化合物的生产量和使用量不断增加,导致土壤环境的PAEs污染问题日益突显。一些种类PAEs具有雌激素效应和"三致"效应,因此,PAEs化合物对土壤生态系统各类生物体的生态毒性已引起广泛关注。文章在国内外现有文献研究基础上,综合论述PAEs的土壤污染现状及其对高等植物、土壤微生物和土壤无脊椎动物等的生态毒性研究进展,以期为PAEs污染土壤的生态毒理学深入研究和发展提供参考。研究发现,中国许多地区的农业土壤中均有PAEs被检出,部分土壤中PAEs总量可高达几十mg·kg~(-1),一些PAEs单体含量超出了美国环保局土壤PAEs控制标准。PAEs对植物体在个体、生理、细胞及分子水平上均具有生态毒性效应;PAEs对土壤微生物的群落结构、种群数量和活性均可产生影响,进而影响土壤的正常功能;PAEs对土壤无脊椎动物蚯蚓的生态毒性效应研究则刚刚起步,高浓度的PAEs对蚯蚓具有急性毒性和繁殖毒性,蚯蚓分子及基因水平毒理学指标研究有望为低浓度PAEs的生态毒性效应研究提供新的敏感的生物标记物。     

磷酸三正丁酯对蚯蚓的生态毒性效应

有机磷酸酯(OPEs)作为一种新型的阻燃剂和增塑剂,在环境中普遍存在,尤其在土壤中常被检出,因此其环境和健康风险亟待评估.为探究OPEs对土壤生物的毒性效应,选取磷酸三正丁酯(TnBP)作为受试物,以赤子爱胜蚓( Eisenia fetida)为指示生物,采用人工土壤法研究不同浓度TnBP对蚯蚓生长、抗氧化酶系统、乙酰胆碱酯酶(AChE)活性、体腔细胞DNA损伤及8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)含量的影响.结果表明,TnBP暴露对蚯蚓生长无明显抑制作用,但TnBP胁迫可引起蚯蚓体内抗氧化酶活性增强,脂质过氧化产物丙二醛含量显著上升,表明蚯蚓受到氧化损伤;彗星试验结果显示,彗尾DNA含量和Olive尾矩均显著上升,表明TnBP暴露能够引起蚯蚓体腔细胞DNA损伤;8-OHdG含量也显著增加,其水平与暴露浓度存在明显的剂量-效应关系,提示TnBP暴露可引起蚯蚓体腔细胞氧化性DNA损伤;AChE活性受到的影响则较为微弱.综上,本研究阐明了TnBP暴露对蚯蚓的毒性效应并为进一步研究OPEs对土壤的生态风险评估提供科学依据.     

三唑磷和氯氟氰菊酯对蚯蚓的联合毒性效应

近年来农药复配使用成为普遍现象,它对生态的危害是否有别于农药单独使用?采用OECD人工土壤法,通过急性毒性、回避行为及抗氧化酶(CAT、POD、SOD)活性3个生态响应水平,研究三唑磷和氯氟氰菊酯对蚯蚓的联合毒性效应。结果表明:三唑磷对蚯蚓7 d和14 d的半数致死浓度(LC50)分别为331.1 mg·kg~(-1)和122.0 mg·kg~(-1);氯氟氰菊酯对蚯蚓7 d LC50和14 d LC50分别为897.9 mg·kg~(-1)和656.7 mg·kg~(-1)。2种农药按毒性比1:1复配,表现为协同作用。三唑磷和氯氟氰菊酯对蚯蚓48 h的半数回避浓度(AC50)分别是41.6 mg·kg~(-1)和6.0 mg·kg~(-1),两者亦表现为协同作用。经2种农药单独处理,蚯蚓体内CAT活性呈现轻微上升后下降,而POD和SOD活性无明显变化;复配导致POD活力显著上升,而CAT和SOD活力则显著下降。研究表明:三唑磷和氯氟氰菊酯复配呈现协同作用,增强彼此对蚯蚓的毒性作用,增大土壤生态危害风险;联合效应的产生与其阻断神经传导这一共同靶标有关。     

砷与农药草甘膦、敌敌畏对秀丽隐杆线虫的联合毒性

农田常遭受砷和农药污染,这2种污染会产生联合毒性,影响生物体健康。利用野生型秀丽隐杆线虫进行砷、草甘膦和敌敌畏的24h单一毒性和联合毒性实验。结果表明,砷、草甘膦和敌敌畏对秀丽隐杆线虫24h-LC50分别为130.5mg·L-1、18.5mg·L-1、3.3μL·L-1;通过等效毒性相加法实验,发现砷与草甘膦对秀丽隐杆线虫的联合毒性为协同作用,砷与敌敌畏对秀丽隐杆线虫的联合毒性为拮抗作用。     

菲、芘、1,2,4-三氯苯对蚯蚓的急性毒性效应

测定了草甸棕壤条件下 ,菲、芘和 1,2 ,4-三氯苯单一与复合污染对蚯蚓的急性致死及亚致死效应。结果表明 ,3种化学品的浓度与蚯蚓死亡率显著相关 (α =0 .0 5 ,r菲 =0 .87,r芘 =0 .85 ,r三氯苯 =0 .95 ) ,与蚯蚓亚致死效应的相关性稍低 (α =0 .0 5 ,r菲 =0 .75 ,r芘 =0 .72 ,r三氯苯 =0 .85 )。蚯蚓个体对 3种有机物毒性的耐受程度差别较大。引起蚯蚓死亡的毒性阈值浓度菲和 1,2 ,4-三氯苯均为 2 0mg·kg-1,芘为 2 0 0 0mg·kg-1;引起蚯蚓体重增长率下降的亚急性毒性阈值浓度分别为菲 2 0mg·kg-1、1,2 ,4-三氯苯 3 0 0mg·kg-1、芘 10 0 0mg·kg-1;LC10 0 分别为菲 10 0mg·kg-1,1,2 ,4-三氯苯 3 5 0mg·kg-1。由于芘的低水溶性和低毒性 ,无法计算LC10 0 。实验还表明 ,复合污染主要表现为协同和拮抗作用     

贵州省典型矿区土壤重金属污染对蚯蚓的毒性效应评估

选取我国贵州省某矿区典型的重金属复合污染土壤开展28 d慢性毒性暴露试验,以蚯蚓体内2种抗氧化酶活性——过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)、8-羟基脱氧鸟苷(8-ODHG)和金属硫蛋白(MT)含量为生物指标,评估了以上生物指标与土壤重金属含量的相关性,探讨该研究方法用于矿区土壤重金属生态风险评估的可行性。结果表明,CAT和SOD在暴露周期内均出现先诱导后抑制的动态响应过程,表明蚯蚓通过提高CAT和SOD的活性来清除机体因污染胁迫而产生的自由基,以适应环境变化,在毒性缓解后,蚯蚓体内代谢产物的积累抑制了抗氧化氢酶活性,CAT和SOD活性下降并趋于稳定。暴露于重金属污染亚致死浓度时,蚯蚓体内的8-OHDG含量随着暴露时间的延长显著降低,随着暴露浓度的增加,损伤存在由低到高的转变。在28 d暴露周期内,蚯蚓体内MT在重金属胁迫下发挥了解毒作用,MT含量在蚯蚓暴露后第7天增加,随后逐渐降低。本文基于生物毒性试验综合评估了矿区典型重金属污染土壤的生态风险,研究结果对指导重金属复合污染土壤的修复与再利用具有重要意义。