两类典型农药对蛋白核小球藻的联合毒性作用特征及机制研究

来源 :安徽建筑大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:qq_13439718
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氨基甲酸酯类农药和有机磷农药是农业生产上应用较为广泛的两类农药,很可能伴随径流进入水体从而造成水体污染。如今,有很多研究发现此两类农药具有较强的毒性作用。因此,本文以5种氨基甲酸酯类农药:残杀威(baygon,BAY)、灭多威(methomyl,MET)、抗蚜威(pirimicarb,PIR)、涕灭威(aldicarb,ALD)和呋喃丹(carbofuron,CAR)和3种有机磷类农药:乙酰甲胺磷(acephate,ACE)、敌百虫(trichlorfon,TRI)和草甘膦(glyphosate,GLY)作为研究对象,蛋白核小球藻(C.pyrenoidos)作为指示生物,应用时间毒性微板分析法(t-MTA)分析氨基甲酸酯类农药及其多元混合物、有机磷类农药及其多元混合物和两类农药八元混合物,在不同暴露时间内(12、24、48、72和96 h)对蛋白核小球藻的生长抑制作用,应用浓度加和(CA)模型分析多元混合物组分间的毒性相互作用,并通过研究不同农药及其混合物在不同暴露时间内(24、48、72和96 h)对蛋白核小球藻的叶绿素含量、蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脂质过氧化物丙二醛(MDA)含量的影响,以及96 h的藻细胞结构变化来确定其毒性机制。论文研究结果如下:(1)8种农药对C.pyrenoidosa的毒性均有明显的时间-浓度-效应关系。抗蚜威在中低浓度促进绿藻生长,呈现非单调J型浓度-效应曲线(CRC)特征,其余7种农药为毒性抑制作用,CRC呈现经典S型。8种农药的毒性大小各不相同,随着暴露时间的延长而改变。以半数效应浓度(EC50)的负对数(pEC50)为毒性指标,8种农药的96 h毒性顺序为:CAR(pEC50=3.43)>BAY(pEC50=2.76)>GLY(pEC50=2.595)>PIR(pEC50=2.12)>MET(pEC50=2.11)>ALD((pEC50=1.89)>TRI(pEC50=1.62)>ACE(pEC50=0.226)。(2)5种氨基甲酸类农药混合物、3种有机磷类农药混合物和八元混合物在不同暴露时间内对C.pyrenoidosa均有明显的时间依赖特征,且CRC在96 h时存在明显差异,混合物组分的改变会使低浓度区域会产生毒性刺激作用。(3)氨基甲酸类农药混合物、有机磷类农药混合物和两类农药的八元混合物联合毒性相互作用受暴露时间、组分浓度比、浓度区域的因素影响;如在96 h,混合物的组分浓度比与pEC50间的线性关系不仅影响混合物的毒性效应,还与混相互作用有关联,即当毒性较大的组分浓度比与pEC50为负线性关系,其它组分浓度比与pEC50为正线性关系或无明显关联时,混合物的相互作用基本为拮抗作用;而当毒性较大的组分浓度比与pEC50为正线性关系,其它组分浓度比与pEC50为负线性关系或无明显关联时,混合物的相互作用基本为协同作用。(4)5种氨基甲酸酯类农药及其混合物、3种有机磷类农药及其混合物在抑制作用浓度范围时,藻细胞内叶绿素、蛋白质和SOD活性不断减少,MDA含量增加,藻细胞结构破坏,细胞结构断裂和变形,且叶绿体被破坏和基质变暗。在刺激作用浓度时,藻细胞内叶绿素、蛋白质和SOD活性不断增大,MDA含量降低,藻细胞结构基本完整,且细胞壁变薄外凸,叶绿体结构完整,基质变绿,拟核与蛋白核结构未被破坏且清晰可见。(5)在3种有机磷类农药及其混合物抑制浓度作用下,藻细胞的叶绿素、蛋白质含量以及SOD酶活性降低甚至死亡,其中叶绿素、蛋白质含量的减少率明显大于毒性抑制率,尤其是蛋白质含量,可能是有机磷类农药的急毒性作用强,致使叶绿素和蛋白质结构严重破坏,最终导致不可逆现象。(6)在八元混合物抑制浓度作用下,藻细胞内的叶绿素含量、蛋白质含量和SOD酶活性均会不断减少,MDA含量增加。说明八元混合物毒性作用同单个农药毒性作用一样,也是通过破坏细胞结构。(7)5种氨基甲酸酯类农药和3种有机磷农药及其混合物对C.pyrenoidosa的制毒机理:首先污染物穿过细胞膜,在生物体内富集,然后抑制或促进藻细胞内的叶绿素、蛋白质和酶的活性变化,进而影响或破坏细胞结构引起细胞变形,最终表现出毒性抑制和毒性刺激效应。
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