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噻虫嗪和呋虫胺水生生态风险评估及其对摇蚊毒性效应研究

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目前新烟碱类杀虫剂已在我国广泛的应用,然而其有着挥发性低、在水中溶解度高和土壤半衰期较长的特点,使得其极易通过喷雾漂移、拌种和径流等方式直接进入到土壤和水体,对其造成严重污染。本文为明确新烟碱类杀虫剂在农业生产中对水生生态的风险,选取噻虫嗪和呋虫胺两种典型杀虫剂作为研究对象,首先对其开展暴露评估、效应评估和风险表征。其次,以花翅摇蚊为试验对象,研究了噻虫嗪和呋虫胺的急性毒性效应,以及噻虫嗪的慢性毒性效应、生理生化和分子毒性效应。主要研究结果如下: 1.通过查询中国农药信息网,得到了不同剂型产品的推荐剂量,并将其分为两组施药方法:低浓度长时间间隔施药和高浓度短时间间隔施药;然后采用Top-rice模型模拟对连平和南昌两个场景的水稻分蘖期至开花期进行稻飞虱防治施药,得出在场景相同的情况时,早稻施药的风险大于晚稻,在分蘖期施药的风险高于拔节期至开花期施药。通过计算得出噻虫嗪和呋虫胺三种制剂对初级生产者及脊椎动物的急性和慢性风险均可接受。噻虫嗪除水分散粒剂以外,其他的剂型(可湿性粉剂和悬浮剂)在分蘖期施药,高浓度短时间间隔的施药方式都会对无脊椎动物产生威胁;呋虫胺无论是哪种施药方式、施药时期和剂型均对无脊椎动物有不可接受的风险。 2.急性试验结果表明噻虫嗪和呋虫胺对花翅摇蚊都属于高毒,呋虫胺的毒性高于噻虫嗪,两种杀虫剂不同制剂中悬浮剂的毒性都高于其他制剂(水分散粒剂和可湿性粉剂),这两种杀虫剂的三种制剂死亡率与浓度都呈现明显的剂量效应关系。慢性试验结果表明噻虫嗪对花翅摇蚊羽化率LC50和LC10值为分别为12.71和0.36μg/L,发育率EC50和EC10分别为7.04和6.11μg/L,14d噻虫嗪对花翅摇蚊体长、湿重、干重LC10分别为3.32、0.75和0.04μg/L,LC50分别为3.94、1.43和3.60μg/L,但是对雌雄比例没有影响。表明噻虫嗪对摇蚊的生长、发育和羽化有一定的影响,并且在14d时对干重的相应指标影响最为显著。噻虫嗪对花翅摇蚊的风险评估结果表明,对于急性毒性风险,连平地区三种制剂所有RQ值均gt;1,南昌地区悬浮剂均gt;1,水分散粒剂、可湿性粉剂gt;1的占比分别为96.7%、97.8%;对于可湿性粉剂的慢性风险,其RQ均>1。表明噻虫嗪的施用会对花翅摇蚊产生一定的威胁。 3.通过研究暴露在噻虫嗪的花翅摇蚊的酶活力改变及相关基因的表达量改变,结果表明噻虫嗪会抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)、过氧化氢酶(CAT)的活力,并且使羧酸酯酶(CarE)、谷胱甘肽-s-转移酶(GST)、超氧化脱氢酶(SOD)活力及丙二醛(MDA)含量升高,相关基因也表现出了一定程度的上调及下调,其中关于合成20-羟基蜕皮素(20-E)昆虫激素的相关基因,在第5d时昆虫蜕皮激素受体(ECR)出现了显著下调(plt;0.05),表明噻虫嗪对花翅摇蚊的解毒代谢、氧化应激、激素合成及神经系统都会造成一定的损伤,并表明噻虫嗪会从不同作用途径对花翅摇蚊产生一定的毒性。 综上所述,急性和慢性风险评估表明噻虫嗪和呋虫胺对水生无脊椎动物风险较高;毒性效应结果显示噻虫嗪会显著的抑制摇蚊的生长、发育及羽化,并影响生理生化指标,改变多个作用途径的相关基因表达。该研究结果为噻虫嗪和呋虫胺的科学用药及安全管理提供了科学依据,对生产实践具有指导意义。

马瑞沔

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噻虫嗪 呋虫胺 花翅摇蚊 毒性效应 风险评估

硕士

资源利用与植物保护

尹晓辉

2024

浙江农林大学

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