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我国大量生产和使用各种有机农药如有机磷农药,由于施用量大,使用频繁,造成环境水体尤其是饮用水的严重污染,直接威协到人类的健康。对单个农药化合物引起的毒性已经进行了比较详尽的研究,然而在大多数情况下,各种有机农药总是以混合物的形式存在而不是单独存在,已经在各种水体中检测到多种低浓度农药混合物,尽管单个农药在环境中的残留浓度不超过其安全控制标准,但是多种低浓度有机农药混合物潜在的联合毒性越来越引起人们的关注。
本文利用本实验室建立的微板毒性分析方法,选择6种结构相似的有机磷杀虫剂和15种不同结构的农药分别测定了单个有机农药及其混合物对淡水发光菌—青海弧菌Vibrio—qinghaiensis sp.Nov—Q67(Q67)的发光抑制毒性。为了系统地探讨农药混合物在整个三维浓度空间内的混合物毒性变化规律,本文采用均匀试验设计(uniform experimental design,UD),对农药混合物组分浓度配比进行合理设计,用较少的实验工作量探讨了农药混合物毒性。为了比较,也采用混合物毒性研究中常用的等效应浓度比方法设计了混合物。主要研究内容与结果如下:
以单个有机磷化合物的效应浓度负对数pEC50为毒性等级标准,6种有机磷杀虫剂对青海弧菌Q67的毒性大小顺序为:氨磺磷>杀螟松>甲基马拉硫磷>异氯硫磷>马拉硫磷>氯甲硫磷。以单个农药的最佳拟合浓度—效应曲线(CRC)为基础,应用基于作用机制相似的化学物质的混合物毒性的浓度加和(Concentration Addition,简称CA)模型和基于作用机制相异的化学物质的混合物毒性的独立作用(Independent Action,简称IA)模型评估不同浓度配比的农药混合物毒性。发现:CA模型能有效地估计有机磷混合物毒性。IA模型预测结果与CA无显著性差异,特别是对U4-Mix,U6-Mix,EC10-Mix,EC5—Mix和Equi—V等5个混合物,两个模型预测结果几乎等同。在50%效应水平上,CA并IA两个模型预测的混合物毒性偏差的最大比例为1.20,在5%低效应水平下两个模型预测毒性偏差的最大比例为1.29。因此,CA模型和IA模型都可以对水中有机磷农药的联合毒性提供有效地评估和预测。
以15种不同结构有机农药的pEC50为毒性等级标准,则对青海弧菌Q67的毒性大小顺序为:啶虫脒>西草净>吡虫啉>除草定>敌敌畏>抗蚜威>环嗪酮=磷胺>涕天威>敌草快>乐果>磺草灵>草甘磷>敌百虫>久效磷。虽然CA模型对混合物Mix—U13,Mix—U7,Mix—U10和Mix—EC50其CA预测CRC曲线与实验CRC有一定偏离,但对其它所有混合物的毒性CA模型都能有效地预测。CA预测的混合物效应浓度EC50mix与观测值的最大偏差的比例因子为1.96,没有超过文献中规定的因子2,即IA模型对15种农药混合物的预测毒性与CA模型无大的差异。CA和IA两个模型都可以对本实验中所研究的15种不同结构农药的混合物毒性提供有效地评估和预测。为了进一步探讨CA和IA两个模型的定量关系,按照单个农药的浓度—效应曲线(CRC)用Weibull函数描述时的斜率参数β把15种不同类型农药分为A、B两组,A组农药化合物的β值大于2.3,B组农药化合物的β值小于2.3,测试了对青海弧菌Q67的混合物毒性,初步探讨了CA模型和IA模型对多组分混合物CRC曲线预测的定量关系。结果表明,当单个混合物组分用Weibull函数描述的斜率参数β值均大于2.3,CA模型预测的混合物CRC曲线位于IA模型预测的CRC曲线上方,而单个混合物组分的Weibull函数的斜率参数β值均小于2.3,CA模型预测的混合物CRC曲线则位于IA模型预测的CRC曲线下方。对A组混合物,CA模型和IA模型预测的混合物毒性相差不大,均可有效地预测混合物的毒性。对B组混合物,不同混合物浓度比例的混合物毒性分别可以用CA模型和IA模型有效地预测。