杀菌剂多菌灵对摇蚊（Chironomus riparius）两个连续世代的毒性效应及变态后体内负荷的检测

《Environmental Pollution》：Toxic effects of the fungicide carbendazim on the midge Chironomus riparius in two consecutive generations and the detection of body burden after metamorphosis

　　

全球环境污染持续威胁生物多样性，其中农药贡献显著。微污染物可通过径流或废水排放进入敏感且受威胁的水生生态系统。杀菌剂多菌灵（carbendazim, CBZ）被用作室外涂料中的杀生物剂及系统性广谱植物保护产品。为评估CBZ对水生生物的毒性效应，研究人员依据OECD 233指南，采用加标沉积物生命周期试验，以摇蚊Chironomus riparius为受试生物。设置了6个浓度，范围从0.25 μg/g至8 μg/g沉积物。摇蚊被允许繁殖，其幼虫暴露于与亲代相同的CBZ浓度。第二代（EC50 = 2.39 ± 0.24 μg/g）的毒性效应显著强于第一代（EC50= 3.13 ± 0.29 μg/g）。在第二代中，羽化延迟且种群增长率下降。研究人员采用新建立的提取方法，对3-6个个体合并样本分析了摇蚊体内的CBZ累积量。除对照组外，所有处理组的成年摇蚊中均检测到CBZ。仅在第一代观察到CBZ累积呈浓度依赖性增加，但两个世代的组织浓度均与死亡率相关。研究人员描述了在环境相关浓度下CBZ对摇蚊的毒性效应，并结合了CBZ组织浓度。研究结果进一步表明，由于组织累积，CBZ可在不同环境介质中扩散，并可能导致取食物种中的生物放大作用。

农药污染是导致全球生物多样性危机的主要因素之一，尤其在水生生态系统中，半水生昆虫如摇蚊（Chironomus riparius）作为连接水陆食物网的关键环节，其污染物累积与传递效应备受关注。杀菌剂多菌灵（carbendazim, CBZ）虽在欧盟禁用，但仍在全球广泛用于农业与建材涂料，并通过径流进入水体，沉积物中最高浓度可达1.06 μg/g。然而，针对CBZ对水生昆虫的毒性效应，尤其是多世代连续暴露研究极为匮乏。为此，研究人员依据OECD 233指南，采用加标沉积物生命周期试验，对C. riparius两个连续世代进行暴露，旨在评估CBZ在环境相关浓度下的毒性及其在成虫体内累积情况，并探讨其向陆生食物链转移的潜在风险。该研究发表于《Environmental Pollution》。

研究方法方面，主要关键技术包括：1）依据OECD 233指南的加标沉积物生命周期试验，设置6个浓度（0.25至8 μg/g沉积物）及溶剂对照与阴性对照，每个处理6个重复，每重复20只一龄幼虫。2）采用高效液相色谱-串联高分辨质谱（HPLC-MS）测定沉积物与水体中CBZ的实际浓度。3）使用糖水异丙醇乙腈提取技术（SWIEET）提取成虫体内CBZ，该方法为QuEChERS的改进版，适用于微小样本，检测限（LOD）平均80 ng/L，定量限（LOQ）平均250 ng/L。4）通过非线性回归计算半数效应浓度（EC50）及10%效应浓度（EC10），并分析羽化时间（EmT50）与种群增长率（PGR）。研究未涉及特定样本队列来源，所有摇蚊为实验室培养。

研究结果如下：

**3.1 死亡率**：随CBZ沉积物浓度升高，两世代幼虫死亡率均上升。第二代EC50为2.39 μg/g，显著低于第一代的3.13 μg/g（95%置信区间不重叠）；第二代EC10也降低但未达显著水平。最低可观察效应浓度（LOEC）在第一代为2.79 μg/g，在第二代为0.33 μg/g，表明第二代对CBZ更敏感。基于第一代无效应浓度（NOEC）计算出的预测无效应浓度（PNEC）为0.0139 μg/g，若以第二代EC10替代，则PNEC降至0.0048 μg/g。

**3.2 羽化**：第一代羽化时间（EmT50）在处理间无差异；第二代除最低浓度外，所有处理EmT50均显著高于对照组（p<0.05），暴露的摇蚊羽化延迟（从18天增至20天以上）。雌雄羽化均受影响，但最两高浓度因幼虫死亡率过高无法计算EmT50。

**3.3 繁殖与种群增长率**：第二代种群增长率（PGR）随CBZ浓度增加下降更显著，最高暴露组（名义浓度2 μg/g）PGR显著低于对照组（p<0.05），而第一代无显著差异。每卵绳卵数略降但无统计意义；最高暴露组繁殖力与受精率降低，但因仅两个重复笼无法统计检验。

**3.4 成虫体内负荷**：CBZ在所有暴露组成虫中均被检出。第一代雄性与雌性成虫体内CBZ浓度随暴露浓度上升而增加（雄性1.31–7.61 ng/g，雌性2.25–4.9 ng/g），第二代无此趋势（雄性1.5–4.38 ng/g，雌性1.55–1.99 ng/g）。组织浓度与存活个体数的非线性回归显示：第一代雌性（R2=0.311, p<0.05）及第二代雄性（R2=0.474, p<0.01）的存活率随组织浓度升高显著下降。第二代雄性组织浓度与繁殖力（R2=0.575, p<0.05）和受精率（R2=0.486）呈负相关，但雌性无此关联。

讨论部分指出，CBZ对C. riparius的毒性在第二代显著增强，表现为EC值降低、羽化延迟及PGR下降，这与已有污染物（如镉、三丁基锡）研究中的典型毒性效应一致，但此类效应仅在第二代出现，提示可能涉及母体转移或累积暴露。CBZ在成虫中持续存在，表明其未在变态过程中完全代谢或消除；但第二代体负荷与暴露浓度间关系消失，暗示解毒机制可能被激活。第二代雄性组织浓度与死亡率及繁殖参数的相关性比雌性更强，进一步提示性别差异在解毒或清除策略上的不同，例如雌性可能通过产卵排出部分污染物。从生态角度，本研究的效应浓度（如EC10及PNEC）已接近或低于部分环境报告值（如德国易北河口1.06 μg/g、法国溪流0.28 μg/L），说明CBZ可能对本地摇蚊种群构成风险。此外，摇蚊作为鱼类（如虹鳟Oncorhynchus mykiss）及鸟类（如树燕）的食物来源，其体内CBZ的累积可通过食物链传递，尽管本研究的生物-沉积物累积因子（BSAF）极低（约0.00016–0.00017），但低浓度持续暴露仍可能对高营养级生物产生危害。研究结论（翻译自原文第5节）如下：本研究通过加标沉积物试验评估了CBZ对C. riparius两个世代的浓度依赖性毒性效应。幼虫暴露导致死亡率升高、发育延迟及繁殖降低，尤其在第二代中更为显著。效应浓度处于环境沉积物浓度范围内，尤其是在应用适当安全因子时。因此，CBZ的全球使用可能对当地摇蚊种群构成风险。在成虫中检测到CBZ，提示了生物浓缩的可能性，需进一步研究。该杀菌剂预计将以低浓度扩散至更高营养级及陆生生态系统。