全 文 :0 引言
三唑杀菌剂因具有抗菌作用及调节植物生长作用[1-2],
成为公认的最有效和最有前途的杀菌剂之一 [3]。目
前,已广泛应用于防治蔬菜、水果及花卉的病虫害[4-5]。
它大量使用不可避免地随降雨和地表径流进入水体
中,可能会对水生生物产生危害。藻类是水生生态系
统的初级生产者,是反映水体环境质量的重要指标,小
球藻由于其繁殖快,对污染物敏感等特性,国家环保总
局已将小球藻列为化学品风险评价的标准测试生物。
目前,仅有个别单一三唑化合物对藻类生长影响的报
道,如多效唑[6-7]、己唑醇、丙环唑[8]和苯醚甲环唑[9],系
统研究三唑杀菌剂对藻类生长抑制毒性的报道还较
少。因此,笔者以小球藻为对象,通过观测 17种三
唑杀菌剂对小球藻生长抑制作用,评价三唑杀菌剂
的毒性,以期为防止其对水生生态系统的危害提供
科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
试验于2010年1月在天津工业大学进行。
1.2 试验材料
17种三唑类杀菌剂分别为:三唑醇、三唑酮、双苯
三唑醇、多效唑、烯效唑、烯唑醇、戊唑醇、粉唑醇、己唑
第一作者简介:张金洋,女,1980年出生,湖北浠水人,讲师,博士,主要从事环境污染化学、环境毒理学研究。通信地址:641112四川省内江市东桐路
705号内江师范学院地理与资源科学学院,E-mail:goldensea73@163.com。
收稿日期:2013-03-25,修回日期:2013-07-19。
三唑杀菌剂对小球藻急性毒性研究
张金洋 1,郭 晶 2,孙增田 2,3
(1内江师范学院地理与资源科学学院,四川内江 641112;2天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300160;
3重庆市西南医院西南癌症中心,重庆 400038)
摘 要:为了解三唑杀菌剂对水生生态系统的危害情况,以小球藻为模式生物,参照OECD 201的方法,
调查了17种三唑杀菌剂对小球藻的生长抑制作用。结果显示:不同杀菌剂的毒性差异较大。其中,氟
硅唑和腈菌唑的毒性最大,属于剧毒化合物;粉唑醇、环唑醇、三唑醇、三环唑、多效唑、烯效唑和氟环唑
的毒性相对较小,属于有害化合物;其余几种为有毒化合物。本研究结果为三唑杀菌剂的安全应用及对
水生生态系统的风险评价提供科学依据。
关键词:三唑杀菌剂;小球藻;毒性
中图分类号:X592 文献标志码:A 论文编号:2013-0836
The Study of Acute Toxicity of Triazole Fungicides on Chlorella phrenoidosa
Zhang Jinyang1, Guo Jing2, Sun Zengtian2,3
(1School of Geography and Resource Science, Neijiang Normal College, Neijiang Sichuan 641112;
2School of Environmental and Chemical Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160;
3Southwest Cancer Center, Southwest Hospital, Chongqing 400038)
Abstract: To understand the hazards of triazole fungicides on aquatic ecosystems, the author investigated the
growth inhibition of 17 kinds of triazole fungicides on Chlorella phrenoidosa according to the OECD 201
method. The results showed that: the toxicity of different fungicides was quite different. Flusilazole and
myclobutanil were very toxic compounds with the highest toxicity to Chlorella phrenoidosa. Flutriafol,
cyproconazole, triadimenol, tricyclazole, poclobutrazol, uniconazole and epoxiconazole were harmful
compounds with the lower toxicity. Other triazole fungicides were toxic compounds. The results of this study
provided the scientific basis for security applications and risk assessment of triazole fungicides.
Key words: triazole fungicides; Chlorella phrenoidosa; toxicity
中国农学通报 2013,29(23):6-9
Chinese Agricultural Science Bulletin
张金洋等:三唑杀菌剂对小球藻急性毒性研究
醇、环唑醇、丙环唑、戊菌唑、噁醚唑、腈菌唑、氟环唑、
氟硅唑和三环唑,购于天津津北精细化工有限公
司[10]。小球藻(C. pyrenoidosa)藻种由南开大学环境科
学与工程学院环境生态实验室提供。
1.3 试验方法
1.3.1 试验设计 所有实验方法和操作均按照OECD 201
的要求进行。采用生物显微镜计数,先通过预试验分
别找到24、48、72 h抑制率为0%~100%的浓度范围,然
后开始正式试验。即在抑制率为 0%~100%的浓度范
围内,设 6个浓度梯度,见表 1,以丙酮和水为对照
(CK),平行3次。
根据OECD标准方法[11],通过计算小球藻 72 h生
名称
三环唑
多效唑
丙环唑
腈菌唑
烯效唑
硅唑
噁醚唑
氟环唑
戊菌唑
三唑酮
三唑醇
戊唑醇
环唑醇
烯唑醇
己唑醇
粉唑醇
双苯三唑醇
试验浓度
11.20
10.77
2.34
0.22
13.86
0.24
2.01
11.67
3.60
4.80
17.67
2.90
18.59
2.50
4.42
24.27
1.73
13.69
13.22
2.88
0.28
14.68
0.28
2.15
12.95
4.04
5.39
19.60
3.13
20.72
3.03
5.07
26.96
1.94
15.29
16.22
3.54
0.31
15.55
0.33
2.31
14.36
4.63
6.05
21.74
3.39
23.09
3.66
5.82
30.00
2.19
17.86
19.91
4.36
0.42
16.47
0.38
2.47
15.93
5.08
6.78
24.12
3.66
25.73
4.44
6.69
33.35
2.46
20.86
24.44
5.36
0.52
17.45
0.45
2.65
17.67
5.70
7.61
26.73
3.96
28.67
5.37
7.67
37.08
2.77
24.37
30.00
6.60
0.63
18.48
0.52
2.84
19.60
6.40
8.54
29.67
4.29
32.39
6.50
8.81
41.22
3.11
表1 待测农药对小球藻急性生长抑制毒性试验浓度 mg/L
长曲线以下的面积(A),计算得到 17种杀菌剂对小球
藻的半数抑制浓度(IC50)。见公式(1)。
A = N1 -N0
2
t0 ´ N1 +N0 - 2N02 ´(t2 - t1)+
+ Nn - 1 +Nn - 2N0
2
´(tn - tn - 1)
式中:N0为 t0时小球藻浓度(个/mL),N1为 t1时小
球藻的浓度(个/mL),Nn为 tn时小球藻浓度(个/mL),t1
为第1次计数时间(h),tn为第n次计数时间(h)。
细胞生长抑制率 IA的计算,见公式(2)。
IA = Ac -AtAc ´ 100% …………………………… (2)
式中:Ac为对照组生长曲线以下包围的面
积(cm2),At为不同浓度杀菌剂作用下小球藻生长曲线
以下包围的面积(cm2)。
1.3.2 试验仪器 万分之一电子分析天平(FA2004,天
津天马仪器厂);高压灭菌锅(YXQG03型,山东新华
安得医疗用品有限公司);超净工作台(SW-CJ-1F型,
苏州安泰技术有限公司);移液枪(Y73521,上海雷勃
分析仪器有限公司);生物显微镜(SMART-TR型,重
庆奥特光学仪器有限公司)。
1.3.3 统计分析 试验结果采用 SPSS 16.0软件中
Probit分析三唑杀菌剂对小球藻急性生长抑制率,得
到其 IC50(72 h)值和相应的 95%置信区间;并采用
One-Way ANOVA进行显著性分析,P<0.05表示具有
显著性差异。
2 结果与分析
欧洲化学品管理局(ECB)[12]和经济合作发展组织
(OECD)[13]将污染物对藻类急性毒性均分成 3级,且标
准一致,只是名称不同,分别为:10 mg/L<72 h IC50≤
100 mg/L 为有害 (Harmful, ECB)或 1 级 (Acute Ⅰ,
OECD);1 mg/L
ECB)或3级(AcuteⅢ,OECD)。17种三唑杀菌剂对小
球藻的72 h IC50值及其分级结果,见表2。氟硅唑和腈
………………… (1)
·· 7
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
菌唑的急性毒性最大,72 h半数抑制浓度分别为
0.37 mg/L和 0.44 mg/L,属于剧毒类;其次是三唑酮、
己唑醇、戊菌唑、烯唑醇、丙环唑、戊唑醇、双苯三唑醇
和恶醚唑,72 h IC50值在1~10 mg/L之间,属于有毒类;
而粉唑醇、环唑醇、三唑醇、三环唑、多效唑、烯效唑和
氟环唑的毒性相对较小,属于有害类。
显著性分析结果显示:不同三唑杀菌剂对小球藻
的毒性存在显著性差异,虽然毒性分级只有3级,但显
著差异可分为11组(A~K)。其中,粉唑醇毒性最小,其
72 h半数抑制浓度为 33.49 mg/L,明显低于其他 16种
化合物,差异显著(P<0.05);环唑醇和三唑醇之间无明
显的差异(P>0.05);此外,三唑酮和己唑醇,戊菌唑、烯
唑醇和丙环唑,双苯三唑醇和噁醚唑,腈菌唑和氟硅唑
这几组内均无明显的差异(P>0.05)。
金洪钧等[7]研究了多效唑对斜生栅藻的毒性,其
96 h半数抑制浓度为 20.62 mg/L,与本研究中多效唑
对小球藻72 h半数抑制浓度(20.74 mg/L)接近。
3 结论
17种三唑杀菌剂中存在对小球藻的生长具有有
毒或剧毒作用化合物,因而,在使用过程中应尽可能选
择环境危害较小的杀菌剂,并且小球藻的72 h半数抑
制浓度可作为水环境中三唑杀菌剂污染程度的响应指
标,从而为预防和控制三唑杀菌剂对水生生态系统的
危害提供科学依据。
4 讨论
McFarland[14]研究结果显示,有机物导致毒性作用
主要包括2个过程:(1)有机物穿过生物膜进入生物体
内部的过程;(2)进入后有机物与生物体内的作用位点
之间发生反应。因此,不同三唑杀菌剂对小球藻的毒
性差异可能与其穿过生物膜的过程及在体内与生物分
子之间的作用大小有关,这与不同杀菌剂的结构特性
有关,如脂水分配系数、直径大小、亲电性能等。脂水
分配系数越大、分子直径越小可能越容易进入生物体
内,亲电性强的化合物可能更容易与生物分子之间发
生电子交换。此外,可能还会形成氢键或配位键,从而
破坏生物分子正常的生理反应,产生毒性作用。
本研究的 17种三唑杀菌剂中,有些结构类似,但
对小球藻的毒性差异较大,如三唑醇和三唑酮结构相
似,毒性存在显著性差异(P<0.05),三唑醇属于有害化
合物,而三唑酮则属于有毒化合物。其原因可能是由
于 2种化合物中氧原子的取代基不同,从而导致其具
有不同的毒性。此外,粉唑醇与氟硅唑也具有类似的
结构,粉唑醇对小球藻具有最小的毒性,而氟硅唑却具
有最大的毒性,可能是由于粉唑醇中氟在苯环上邻位
取代,羟基与碳相连,而氟硅唑中氟在对位取代,甲基
与硅相连,从而导致其作为位点不同。在三唑杀菌剂
对斑马鱼的急性毒性研究中也有类似的现象[15]。关于
三唑杀菌剂的结构与毒性作用关系还需要进一步的研
究,确定其可能的致毒作用位点。
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名称
粉唑醇
环唑醇
三唑醇
三环唑
多效唑
烯效唑
氟环唑
三唑酮
己唑醇
IC50(72 h)/(mg/L)
33.49A
24.76B
24.49B
21.72C
20.74D
16.48E
15.50F
6.70G
6.38 G
95%置信区间
32.80~34.17
22.15~27.36
24.00~25.01
20.83~22.61
17.73~23.74
16.04~16.91
12.85~18.15
6.60~6.80
6.17~6.58
毒性分级
有害
有害
有害
有害
有害
有害
有害
有毒
有毒
名称
戊菌唑
烯唑醇
丙环唑
戊唑醇
双苯三唑醇
噁醚唑
腈菌唑
氟硅唑
—
IC50(72 h)/(mg/L)
5.09H
4.92H
4.72H
3.64I
2.63J
2.60J
0.44K
0.37K
—
95%置信区间
4.89~5.29
4.38~5.46
3.93~5.52
3.58~3.71
2.28~3.00
2.38~2.82
0.43~0.45
0.35~0.38
—
毒性分级
有毒
有毒
有毒
有毒
有毒
有毒
剧毒
剧毒
—
表2 三唑杀菌剂对小球藻急性生长抑制毒性及毒性分级
注:不同大写字母表示不同杀菌剂之间存在显著性差异(P<0.05)。
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张金洋等:三唑杀菌剂对小球藻急性毒性研究
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