多组分神经靶向杀虫剂对水生生物影响的“鸡尾酒”效应研究

The environmental risk posed by single pesticide active ingredients has been widely studied. However, the “cocktail” effect caused by the successive use of single pesticide or the use of “mixed” pesticides to non-target environmental beneficial organisms is often neglected, which has become a very common and hidden ecological problem. This project aims to study the “cocktail” effect of multi-component nerve-targeting pesticide on aquatic organisms, including Daphnia magna acute and chronic toxic effects, sub-lethal physiological/ biochemical effects and long-term effects on populations/ communities in model ecosystem (microcosm). Based on the eco-toxicity data to be obtained and by using the compound interaction models, the combination action mode and mechanism of typical multi-component nerve-targeting pesticides in aquatic environment will be discussed on individual, population and community level, respectively. The purpose of this study is to clarify the “cocktail” effect of multi-component nerve-targeting pesticides on the beneficial organisms in the environment, and to provide scientific basis for the use of "green” mixed pesticides. In addition, it provides ideas and means for accurately predicting and evaluating the environmental risk of pesticide mixtures.

农药单独使用的环境风险已被广泛重视，但农药多组分混配使用或分别使用后对环境有益生物造成的“鸡尾酒”混合效应常被忽视，成为非常普遍和隐蔽的生态问题。本研究拟以多组分神经靶向杀虫剂和水生生物为研究对象，通过溞类急慢性毒性效应、生理生化水平的亚致死效应，以及模拟水生态系统（微宇宙）毒性效应等研究，结合化合物联合作用模型，阐明典型多组分神经靶向农药在水体中对环境有益生物个体、种群、群落水平上的联合作用方式与作用机理。一方面旨在明确多组分神经靶向农药对环境中有益生物的“鸡尾酒”混合效应，为农药的“绿色混配”使用提供科学依据；另一方面为准确预测和评估农药混配使用的环境风险提供思路和手段。

为科学评估农药多组分混配使用后对水生生物造成的“鸡尾酒”混合效应，本项目从大量神经靶向杀虫剂复配组合中筛选出2个组合分别开展在环境相关浓度下对大型溞和斑马鱼的急慢性联合毒性效应、机制与风险评估，并研究了一个典型制剂配方在模拟水生生态系统中的行为与影响。研究结果表明，毒死蜱、高效氯氰菊酯在环境相关低浓度水平下，浓度比介于18:1~26:1之间时，可能对斑马鱼产生氧化应激相关的协同增毒效应（MDR=21.6），且对胚胎及幼鱼的慢性发育毒性（NOEC=0.18 μg/L）远高于急性毒性（LC50=4.0 μg/L）。考虑二者的交互作用，急性、慢性风险RQ分别为75~386和33~404，分别比仅考虑二者单独作用的风险之和高6~14倍和22~27倍。乙酰胆碱酯酶和抗氧化酶活性可分别作为该两个有效成分单一污染和复合污染条件下的生物标记物。而吡蚜酮和呋虫胺按照4:1混配对大型溞的急性与慢性繁殖毒性效应均表现为相加作用(MDR=0.94)。四氯虫酰胺典型配方在实际使用过程中，10 µg/L有效成分暴露水平下不会对水生无脊椎动物种群及群落产生不可恢复的负面效应。研究结果揭示了农药混配制剂环境风险评估中需关注的关键因子：有效成分暴露于水体时的环境相关浓度及其浓度比例、长期暴露影响（即慢性毒性）、数学模型、数据来源等。在此基础上，本项目提出了适合于我国现行农药监管背景的农药混配制剂对水生生态系统的风险评估框架与方法。本项目探明了典型神经靶向杀虫剂对水生脊椎动物、无脊椎动物的联合作用机制与风险，包括在模拟水生生态系统中的定量风险，对提高多组分农药对水生生态系统风险评估的科学性、准确性和高效性具有重要参考意义。