土壤污染是全球性生态环境问题之一,尤以农药与重金属污染最为严重。蚯蚓作为土壤动物区系的代表类群,已日益成为生态毒理学研究的载体。近年来,蚯蚓生态毒理学试验已广泛应用于土壤环境污染的生态毒理学诊断,其试验方法与评价指标也日趋完善。目前常用农药中有四分之一是手性化合物,其各个对映体在体内活性、代谢、毒性及在环境中的持久性上都存在着差异。甲霜灵(Metalaxyl)是当前广泛使用的一种杀菌剂,其R构型比外消旋体具有更高的杀菌活性。精甲霜灵(Metalaxyl-M)是Novartis公司开发面市的首个光活性杀菌剂,主要是甲霜灵中的R构型。目前以外消旋体“rac-甲霜灵”销售的商品已逐步被“精甲霜灵”(R-甲霜灵)所取代,但其生态安全评价多数仍采用以往rac-甲霜灵的数据。因此本文以rac-甲霜灵及其R型对映体精甲霜灵为研究对象,研究了两种农药对蚯蚓(赤子爱胜蚓)急性毒性、亚急性毒性与回避反应的差异,旨在从对映体水平上为农药rac-甲霜灵、R-甲霜灵的生态安全评价提供更多的依据。联合污染是生态毒理学研究的新热点,国内外有关重金属与农药联合污染生态毒理研究尚不多见。本论文选择土壤中常见的具有代表性的重金属污染物镉(Cd)与农药rac-甲霜灵为研究对象,就Cd与rac-甲霜灵单一、联合污染对蚯蚓的急性毒性及体内各种酶的影响进行了初步研究,旨在为Cd、rac-甲霜灵联合环境污染的评价和控制提供依据,也为其他重金属、农药联合污染的生态毒理学研究提供了方法学上的参考。一、研究方法:1.滤纸接触法、人工土壤法和自然土壤法测定rac-甲霜灵与R-甲霜灵对蚯蚓的急性毒性;人工土壤法测定Cd与rac-甲霜灵单一及联合污染对蚯蚓的急性毒性。2.应用两室型蚯蚓回避试验装置测定蚯蚓在rac-甲霜灵与R-甲霜灵污染土壤中的回避率与回避行为。以蚯蚓的体重变化为测试终点测定蚯蚓在rac-甲霜灵与R-甲霜灵污染土壤中的亚急性毒性。3. CMC糖化法、紫外分光光度法、黄嘌呤氧化酶法测定Cd与rac-甲霜灵单一及联合污染土壤中蚯蚓体内纤维素酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶的活性。二、结果:1.滤纸接触法试验测得rac-甲霜灵、R-甲霜灵对蚯蚓的48h LC50为107.41μg·mm-2和98.97μg·mm-2 ;人工土壤法测得rac-甲霜灵、R-甲霜灵对蚯蚓的14d LC50为178.56 mg·kg-1和158.67mg·kg-1 ;自然土壤法测得rac-甲霜灵、R-甲霜灵对蚯蚓的14d LC50为134.99 mg·kg-1和110.86 mg·kg-1。2.人工土壤法测得Cd对蚯蚓14d LC50为908.58 mg·kg-1。低、中、高浓度Cd与rac-甲霜灵联合染毒对蚯蚓14d LC50分别为203.85 mg·kg-1、289.64mg·kg-1、220.69 mg·kg-1;低、中、高浓度的rac-甲霜灵与Cd联合染毒对蚯蚓14d LC50分别为1072.78 mg·kg-1、1261.77 mg·kg-1、588.68 mg·kg-1。3.蚯蚓回避试验表明:人工土壤与自然土壤中,R-甲霜灵处理组中蚯蚓的回避率均明显大于相同浓度的rac-甲霜灵,田间使用浓度下( rac-甲霜灵与R-甲霜灵< 5 mg·kg-1 ),蚯蚓无回避行为。4.蚯蚓亚急性毒性试验表明:人工土壤与自然土壤中,蚯蚓体重的增长率随着rac-甲霜灵与R-甲霜灵浓度的升高而明显下降,R-甲霜灵中蚯蚓的增长率明显小于rac-甲霜灵。自然土壤中,所有浓度组rac-甲霜灵与R-甲霜灵蚯蚓的体重增长率都明显低于人工土壤中。5. Cd、rac-甲霜灵单一污染均能引起蚯蚓体内各种酶活性的变化,其中纤维素酶活性与对照组差异最为显著。各处理组与对照组的酶活性变化趋势各不相同,其中CAT变化规律不明显,SOD、纤维素酶则均具有先升高后降低的变化趋势。联合污染中,SOD联合污染较单一污染表现出激活作用,而纤维素酶联合污染较单一污染则表现出抑制作用。三、结论:三种试验方法结果显示,rac-甲霜灵与R-甲霜灵对蚯蚓的半致死浓度差异不大,两种农药均属于低毒级农药。镉在各浓度下与甲霜灵联合污染,对蚯蚓毒性都起拮抗作用。甲霜灵在中低浓度下与镉联合污染,对蚯蚓产生相似的拮抗作用,在高浓度时则产生轻微的联合作用。从体重变化这个参数来看,rac-甲霜灵的毒性小于R-甲霜灵。自然土壤中rac-甲霜灵与R-甲霜灵对蚯蚓的回避行为与体重的影响均大于人工土壤中。Cd、rac-甲霜灵单一污染中CAT并未呈现出明显规律性变化,SOD、纤维素酶则均具有先升高后降低的趋势;联合污染中纤维素酶较单一污染表现出抑制作用,而SOD则表现出激活作用。