全 文 ：此文于 1997 年 11 月 3 日收到。
几种淡水动植物对14C2毒死蜱
的吸收、分布和消长的研究
陈舜华 钟创光 赵小奎
(中山大学生命科学学院 广州 510275)
应用14C2毒死蜱研究了 5 种淡水水生物对毒死蜱 (14C2chlorpyrifos)的吸收、分布、消
长的规律。结果表明 :5 种生物在14 C2毒死蜱的水溶液中暴露 4h ,均能迅速吸收14C2毒
死蜱 ,经过 24h ,5 种生物对14C2毒死蜱的 CF(浓集系数) 从高至低的顺序为 :食蚊鱼 >
石螺 > 扁卷螺 > 浮萍 > 西洋菜。当暴露 24 或 48h ,3 种试验动物对14 C2毒死蜱吸收
的量已达高峰。食蚊鱼、石螺和扁卷螺的 CF 分别为 375、249169 和 30。两种植物对
14C2毒死蜱的吸收高峰是在暴露 4 和 24h。浮萍和西洋菜的 CF 分别为 28154 和
7178。不论动物或植物种类 ,当 CF 达高峰后 ,其比活度均随时间的延长而下降。
本生态系统各种生物对试验水溶液中14 C2毒死蜱吸收 4h 后 ,水中14 C 的放射性
活度迅速降低为原来的 67 % ,24h 后降低为原来的一半 ,在第 4d 以后 ,由于试验生物
排出含有14C 的排泄物 ,因而水中14C 放射性活度略有升高。
关键词 :14C2毒死蜱 水生生物 浓集系数 浓集 分布
前 言
毒死蜱的化学名称为 O ,O2二乙基2O2(3 ,5 ,62三氯222吡啶基) 硫逐磷酸酯 ,化学结构式
为[1 ,2 ] :
NCl
Cl Cl
O P
S OC2 H5
OC2 H5
毒死蜱具有触杀、胃毒和熏蒸作用 ,是一种广谱高效杀虫和杀螨剂 ,也是我国目前要推广的 19
种农药之一。按我国农药毒性分级标准 ,毒死蜱属中等毒性杀虫剂。
本文在以往的工作基础上 ,设计了一个淡水水生态模拟试验系统 ,研究 5 种淡水生物对毒
死蜱的吸收、分布和消长的动态过程 ,为毒死蜱的推广应用提供科学依据。
材 料 与 方 法
试验材料 试验生物 :食蚊鱼 ( Gam busia af f i nis) :购自广州市农贸市场。石螺 ( Bel2
682 核 农 学 报 1998 ,12 (5) :286～292
Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
larnya purif icata) :购自广州市农贸市场 ,洗刷螺壳表面污物。扁卷螺 ( Planorbis sp . ) :采自西
洋菜田水面 ,略加清洗。西洋菜 ( N ast urti um of f ici nales) :购自广州市凤凰新村菜田 ,轻轻洗
去田泥。浮萍 ( L enna polyrrhiz a)采自西洋菜田水面 ,略加清洗。试验生物经驯养 ,挑选大小
均匀健康个体。
试验试剂 14C2毒死蜱 (14 C2chlorpyrifos) 由国际原子能机构国际海洋环境科学实验室提
供 ,比活度为 : 11106MBq/ mg。消化液 :高氯酸、过氧化氢、辛醇。闪烁液 : PPO、Triton X -
100 ,甲苯。
图 1 模拟实验系统的示意图
Fig. 1 Schematic drawing of simulation
testing system
测量仪器 液体闪烁谱仪为 Packard Tri2Carb
2000 CA/ LL 。
试验方法 试验设计 :如图 1 所示 ,在 1 个 50
×50 ×30cm 的玻璃水族箱中引入自来水配制的14
C2毒死蜱试验液 ,其放射性活度为 1185 ×104Bq/ L
水 , (毒死蜱的浓度为 1617μg/ L) 共 20L ,水族箱中
的玻璃管和玻璃架均在试验前置于箱内合适的位
置 ,溶液配制完毕 ,充分搅拌并进行微通气 ,24h 后
取 1ml 的14 C2毒死蜱水溶液于玻璃闪烁瓶 (3 个重
复)测量放射性 ,此为 0h 水中14 C2毒死蜱放射性比
活度 (dpm/ ml) ,然后依次投入各种试验生物 ,包括
石螺 35 只 (平均 1173g/ 只) ,食蚊鱼 30 尾 (平均
0147g/ 尾) ,扁卷螺 120 只 (平均 45～50mg/ 只) ,西
洋菜 18 株 (平均 21840g/ 株) ,浮萍 (共 11149g) ,继
续进行微通气。
试验生物在小水生环境中暴露 4、24h ,并于 2、
4、6、10d 后取样 ,另外还于 16、20、25d 对石螺、扁卷螺和浮萍继续取样。
水中14C 放射性活度的测定 按上述取样时间取水样品 ,每次取 1ml 3 个平行样品分别置
于闪烁瓶中 ,所有水样品均加 5ml 闪烁液 ,充分摇匀 ,备测量。
生物样品的解剖和制样 生物样品先在自来水中充分冲洗 ,吸干表面水分 ,对石螺和西洋
菜进行解剖 ,或分离各种器官组织 ,其余种类均取整体。石螺的解剖 :小心地敲破外壳 ,分离各
种部位 ,包括外壳、厣、腹足 (含头部、外套膜在内的肌肉) 、内脏团。西洋菜分离为叶、茎、根。
每种生物取 3 个个体或 3 组 (个体)平行样品称湿重后 ,直接置于闪烁瓶中 ,按瓶内样品重量加
入适量的高氯酸、过氧化氢和 1 滴辛醇 ,然后加盖 (内盖和外盖) ,在 60 ℃中进行消化 (约 2～
5h) ,冷却后加入闪烁液。
样品的放射性测量 对试验的水样品和生物样品 ,根据对14C 所选定的测量条件 ,在液体
闪烁计数器中测量样品的放射性活度。
按下述公式计算生物富集系数 :
CF = dpm/ g 生物样品dpm/ ml 水样品
782 5 期 几种淡水动植物对14C2毒死蜱的吸收、分布和消长的研究
结 果 与 讨 论
(一)食蚊鱼对水中14C2毒死蜱的吸收、富集与排出
从图 2 可见 ,当食蚊鱼接触14C2毒死蜱水溶液 4h 后 ,在鱼的整体中测量出14 C 的放射性比
活度已相当高 ,在接触第 2d ,其 CF 升至 375 的高峰 ,此值为石螺整体 (腹足和内脏)的 115 倍 ,
扁卷螺的 28196 倍 ,西洋菜的 80112 倍 ,浮萍的 34103 倍 ,接触第 4d 后 ,其体内14C 含量迅速下
降 ,这时 CF 降为高峰期的 45135 % ,以后随着时间的延长而下降 ,至第 10d ,CF 仅为高峰期的
12183 % ,在试验的整个取样过程中 ,CF 无论升高或降低 ,其数值都高于此小水生环境中其余
4 种生物的 CF。
图 2 5 种水生生物对14C2毒死蜱的积累
Fig. 2 Accumulation of 14C2
chlorpyrifos in five organisms
图 3 吸收试验中14C2毒死蜱在石螺器官中的分布
Fig. 3 Distribution of 14C2chlorpyrifos by
various organs of B . purif icata
食蚊鱼是小型鱼类 ,用于本试验的鱼体重平均仅有 01478g/ 尾 ,而其内脏中细小的胆囊对
14C2毒死蜱有高度的富集作用 ,我们曾在试验的第 2d ,随机取出两尾鱼分离胆囊 ,经测定 ,其放
射性比活度为鱼其余部分的 58128 和 40189 倍 ,虽是单次的结果 ,但与我们曾报道[3 ,4 ]罗非鱼
的胆囊对14C2杀灭菊酯和14C2DD T 有高度的富集作用的结果相近似。这可进一步说明食蚊鱼
882 核 农 学 报 12 卷
胆囊对14C2毒死蜱的高度富集作用 ,因而对鱼整体的 CF 有很大的贡献 ,居于其他生物的首位。
14C2毒死蜱在食蚊鱼体内的消长过程 ,说明14 C 标记物被食蚊鱼快速吸收和富集 ,同时排出体
外也非常迅速。
(二)石螺对水中14C2毒死蜱的吸收、富集与排出
在图 2 可见 ,石螺对14C 标记物的吸收、富集和排出的规律与食蚊鱼十分相似 ,但石螺整
体的 CF 低于食蚊鱼 ,居第 2 位 ,其高峰期也出现在吸收试验的第 2d ,其峰值 (CF) 为 249169 ,
至第 4d ,CF 开始下降 ,第 20d 又稍微上升。图 3 表明 :石螺接触14 C2毒死蜱 4h ,在厣、腹足、内
脏团、外壳均能检测到一定水平的放射性 ,从 4h 至 25d ,各时间点样品的14 C 比活度 (dpm/ g)
从高至低的顺序为 :内脏团 > 腹足 > 厣 > 外壳。
石螺属底栖淡水腹足类 ,舐食性生物 ,在试验的中后期又吃进了其他生物的排泄物或浮萍
碎屑等 ,所以在试验后期整体 CF 又稍微上升。石螺贝壳的14C2毒死蜱的放射性是各器官组织
最低的一个部位 ,看来主要是表面吸附的结果。
(三)扁卷螺对水中14C2毒死蜱的吸收、富集与排出
扁卷螺是一种附生于浮萍和西洋菜的淡水小型腹足类 ,壳薄 ,体重平均为 45～50mg/ 只 ,
由于不易去壳 ,故取整体 (连壳)进行消化测量 ,因此 ,其 CF 也许受外壳的影响而稍为偏低 ,尽
管螺体小 ,但在接触14C2毒死蜱 4h 便能检测到相当高的放射性 ,其 CF 为 16162 ,吸收、富集的
高峰出现在第 2d ,扁卷螺的 CF 值远低于石螺和食蚊鱼的 CF 值 ,与这两种动物高峰点的 CF
相比 ,石螺为扁卷螺的 8132 倍 ,食蚊鱼为 1215 倍。扁卷螺对14 C2毒死蜱的吸收和富集达高峰
后 ,随时间的延长而降低 ,与石螺的富集规律相类似的是在富集第 25d ,其 CF 稍微上升 ,这与
水中含14C 的排泄物增加以及食进了受标记的浮萍有关。在试验后期 ,我们发现水中有 5～
6mg/ 只的小螺 ,有的已成长为 20～25mg/ 只的中螺 , (这些幼体也许当初被浮萍携带进来) 从
测量 3 种不同大小个体的14C 比活度 (dpm/ g)结果显示 :小螺 > 中螺 > 大螺。这与我们前所报
道[5 ]的瓣鳃类翡翠贻贝 ( Perna vi ri dis)个体大小对放射性碘富集的大小规律是一致的。
(四)西洋菜对水中14C2毒死蜱的吸收、富集与排出
表1显示 :在吸收富集 4h ,西洋菜叶、茎、根、整株的 CF 为 4139 ,4129 ,33131 和 7178 ;至
表 1 14C2毒死蜱在西洋菜各个部分的分布及其富集系数
Table 1 The Distribution and concentration factor of 14C2chlorpyrifos in
various parts of N ast uriti um of f ici nales .
时间
Time (h)
4
dpm/ g CF
24
dpm/ g CF
48
dpm/ g CF
96
dpm/ g CF
144
dpm/ g CF
240
dpm/ g CF
叶 1256 414 1882 910 1069 513 1236 514 877 318 241 110
Leaf
茎 1227 413 808 318 263 113 49 012 393 117 75 013
Stem
根 9526 3313 8715 4113 3043 1511 1412 612 1744 715 1052 415
Root
整株 2225 718 2026 916 946 417 779 314 735 312 264 111
Whole plant
水 286 211 202 227 232 223
Water
(dpm/ ml)
第 1d ,对14C2毒死蜱的吸收、富集达高峰 ,整株的 CF 上升为 9160 ,而根的 CF 高达 41130 ;根的
982 5 期 几种淡水动植物对14C2毒死蜱的吸收、分布和消长的研究
14C2比活度最高 ,其次为叶 ,茎最低 ,至第 10d ,各部分的14C2比活度已下降至较低水平 ,远低于
试验系统中其他生物。追究其原因 ,可能与西洋菜原先生长在水田 ,根长在泥浆里 ,而在本试
验系统中 ,由于与其他生物混养而没有使用植物营养液 ,因而试验后期其代谢受到一定的影
响 ,后期其14 C2比活度比较低 ,这与植物的生理状态有一定关系 ,另一方面也说明 ,14 C2毒死蜱
在西洋菜中的残留时间不太长 ,吸收量不高 ,排出也比较快。
(五)浮萍对14C2毒死蜱的吸收与排出
浮萍的根和叶背面都泡在水面 ,吸收 14 C2毒死蜱非常迅速 ,接触 4h 已达高峰 , CF 为
28154 ,高于西洋菜整株的 CF 近 4 倍 ,以后随着时间的延长而下降 ,至第 10d ,其 CF 高于西洋
菜的一半。
(六) 14C2毒死蜱在水及生物中的分布动态
从表 2 可见 ,在投放入各种生物之前 ,水中的14C2毒死蜱总活度为 815 ×106dpm ,投入各
表 2 14C2毒死蜱在水及生物中的分布动态
Table 2 Dynamics of dist ribution of 14C2chlorpyrifos in water and organisms
时间
Time (h)
4
总活度 比活度
Total Specific
activity activity
(dpm) (dpm/ g)
24
总活度 比活度
Total Specific
activity activity
(dpm) (dpm/ g)
48
总活度 比活度
Total Specific
activity activity
(dpm) (dpm/ g)
96
总活度 比活度
Total Specific
activity activity
(dpm) (dpm/ g)
240
总活度 比活度
Total Specific
activity activity
(dpm) (dpm/ g)
石螺 354322 5844 913184 16569 965921 19541 474822 10745 90012 2656
Bellarnya
purif ilata
扁卷螺 22244 4753 26514 6331 9478 2616 9098 2905 2601 1272
Planorbis sp.
食蚊鱼 963078 67966 900616 67070 876946 75729 407592 38660 86363 11216
Gambusia
af f inis
西洋菜 120150 2225 94331 2026 37925 946 23440 779 1654 264
N ashurtum
off icimcles. R.B. r.
浮 萍 93796 8163 61442 5652 22327 2226 13852 1685 2281 507
L enna
polyrrhiz a
水 5172 ×106 4122 ×106 4104 ×106 4154 ×106 4166 ×106
Water
生物残留率 2114 3211 3211 1710 318
Residue rate
in organism( %) 3
水中残留率 7816 6719 6719 8310 9612
Residue rate
in water ( %) 3
系统总残留率 8515 7311 7010 6414 5710
Total residue rate
in system ( %) 3 3
损失率 1415 2619 3010 3517 4310
Loss rate ( %)
3 指生物样品总 dpm 值 (或水中总 dpm 值)与系统总残留量 (生物样品总 dpm 值 +水中总 dpm 值)的比例
3 3 指系统总残留活度 (生物样品总 dpm 值 +水中总 dpm 值)与原始放射性活度 (815 ×106dpm)的比值
3 Total dpm value in organism sample (or total dpm value in water) / total residue in system (total dpm in organism sample + total dpm in water)
3 3 Total residue activity in system (total dpm in organism sample + total dpm in water) / initial radioactivit y (815 ×106dpm)
092 核 农 学 报 12 卷
种生物 4h 之后 ,水中14C2毒死蜱的总活度迅速下降 ,各种生物在 4h 的短时间内 ,已能迅速吸
收14C2毒死蜱 ,若以 0h 水的总活度为 100 % ,则此时水及各种生物的总活度之和为 0h 水的总
活度的 8515 % ,至试验第 10d ,这种比值下降为 5710 % ,当吸收 4h ,试验系统中的14C2毒死蜱的
损失百分比为 1415 % ,并随时间的延长而增大 ,水中的总活度在 24h 降为原始放射性活度的
一半 ,随着生物排泄物的增加 ,第 4d 后 ,水中放射性活度略有上升 ,直至第 25d ,放射性活度仍
保持这个水平。生物中的14C 总活度以 24h 和 48h 最高 ,与各种生物对14 C2毒死蜱吸收的高峰
期相一致。
由于本试验是在微通气条件下进行的 ,试验期间水族箱不加盖 ,试验过程中水分会有极小
量损失 ,而14C2毒死蜱总活度在水中迅速下降的重要原因是 :生物表面的吸附作用、14 C2毒死蜱
在生物体内的代谢、降解 ,在水中的降解和挥发等作用 ,以及产生14 CO2 逸出。Race 等报
道[6 ,7 ] ,毒死蜱在土壤中降解的途径包括化学和微生物两种过程 ,其降解的主要产物已鉴定为
水解产物 TCP(3 ,5 ,62三氯2二吡啶) ,第 2 种代谢产物 TCMP (3 ,5 ,62三氯2二甲基吡啶) ,由芳
(香)环的矿化作用 (mineralization)最后生成 CO2 ,不同的土壤使用毒死蜱时 ,其生物半衰期在
10～120d 之间 ,钟创光等报道[8 ] ,14 C2毒死蜱在微型模拟生态系统中有挥发物和14 CO2 逸出。
至于14C2毒死蜱在淡水中生物体内的降解过程、芳环的矿化作用而生成14 CO2 逸出的比例等问
题 ,尚待进一步研究。
结 语
11 淡水生态系中的 5 种动、植物对14 C2毒死蜱能较快的吸收富集 ,排出也比较快 ,3 种试
验动物对14C 标记物的吸收富集高峰出现在第 1d 和第 2d ,两种植物则出现在吸收 4h 和 24h ,
无论动物和植物 ,吸收14C2毒死蜱的高峰到达后 ,其富集系数迅速下降。
21 在本系统中 ,西洋菜和浮萍对14 C2毒死蜱吸收得快 ,排出也快 ,其富集系数远低于食蚊
鱼和石螺 ,无特殊的富集能力。
31 14C2毒死蜱在水和生物中的分布动态的数据表明 :投入各种生物之后 4h ,水及生物的
总活度为 0h 水总活度的 8515 % ,其损失率达 1415 % ,并随时间的延长而逐步增加 ,出现这种
现象的原因 ,我们推测与14 C2毒死蜱的降解、挥发等有关。14 C2毒死蜱在水生态系及生物的降
解和降解途径等问题 ,很值得进一步研究。
参 考 文 献
1 徐振元 ,许丹倩 1 毒死蜱合成研究 1 农药 ,1998 ,37 (1) :15～17
2 农业部农药检定所 1 新编农药手册 1 北京 :农业出版社 ,1993 :62～63
3 陈舜华 ,赵小奎 ,钟创光 1 14C2杀灭菊酯在罗非鱼和石螺体内消长动态的研究 ,中山大学学报自然科学版论丛 ,1990 ,9
(2) :47～51
4 Zhong Chuangguang et al. Studies on the accumulation , distribution and degradation of 14C2DDT in Tilapia sp . 中山大学学报
(自然科学版) ,1998 ,36 增刊 (2) :52～57
5 陈舜华 ,石琼 ,赵小奎等 1 125 I 在翡翠贻贝体内浓集与分布 1 热带海洋 ,1994 ,13 (3) :62～66
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1990 , 38 ,1430～1436
192 5 期 几种淡水动植物对14C2毒死蜱的吸收、分布和消长的研究
7 Y¨ucel U¨ et al. Degradation of chlorpyrifos in Turkish soil In IAEA (ed. ) , Environmental behaviour of crop pratection chemi2
cals. Vienna IAEA , 1997 :171～178
8 Zhong Chuangguang et . al. A mini model ecosystem about the fate of labeled pesticides. 中山大学学报 (自然科学版) ,1998 ,37
(1) :93～97
ABSORPTION, DISTRIBUTION,DYNAMICS OF
14C2CHLORPYRIFOS IN SEVERAL KINDS OF
ANIMALS AND PLANTS IN FRESH WATER
ECOSYSTEM
Chen Shunhua Zhong Chuangguang Zhao Xiaokui
( L aboratory of Isotope , School of lif e Sciences , Zhongshan U niversity , Guangz hou 510275)
ABSTRACT
The absorption , distribution , dynamics of chlorpyrifos in f ive fresh water organisms were
studied. The results showed that all organisms tested absorbed 14 C2chlorpyrifos rapidly in si2
mulation ecosystem for 4 h of exposure. The concentration factors ( CF) of 14 C2chlorpyrifos in
the organisms were in order of Gambusia af f inis > Bella rnya purif icata > Planorbis sp. >
Lenna polyr rhiza > Naslurtium of f icincles on the 2nd day of the experiment.
The absorption of 14C2chlorpyrifos by three kinds of animals showed that the 14 C2radioac2
tivity reached peaks after 24 h or 48 h of exposure to the pesticide. The concentration factors of
Gambusia af f inis ( 48 h) , Bella rnya purif icata ( 48 h) and Planorbis sp. ( 24 h) were 375 ,
249169 and 30 respectively. The absorption peaks expressed in concentration factors in Lenna
polyr rhiza and Naslurtium of f icincles , were 28154 and 7178 at 4 and 24h respectively. After
the absorption peaks , the radioactivity in all experimental animals and plants decreased with in2
crease of time.
After 4 h , the radioactivity in water rapidly decreased to 67 % of the original and it de2
creased to about one half of the original after 24 h. Then the radioactivity of 14C in water sl ight2
ly increased due to the excreta of the organisms.
Key words :14 C2chlorpyifos , aquatic organisms , concentration factors , accumulation , dist ri2
bution
292 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1998 ,12 (5) :286～292