中国环境科学
CHINA ENVIRONMENTAL SCIENCE
1998年 第18卷 第4期 No.4 Vol.18 1998
科技期刊

有机磷农药污染对金龟子幼虫呼吸强度的影响* 
李忠武　王振中　邢协加　张友梅　向昌国　李文芳　（湖南师范大学资源与环境学系，长沙 410081）
文　摘　有机磷农药对金龟子幼虫呼吸强度影响的实验研究表明，金龟子幼虫对有机磷农药污染的反应十分敏感，4种有机磷农药处理组动物呼吸强度均明显大于对照组，并且由于不同种农药的毒性不同，对呼吸强度影响的程度也明显不同，其中以甲胺磷影响最大，灭杀毙最小，呼吸强度分别为4.9528mL/g*h和2.1557mL/g*h。染毒历时和农药浓度的影响则表现为随染毒时间的延长和农药浓度的降低,动物呼吸强度逐渐减弱。
关键词　有机磷农药　呼吸强度　染毒历时

The effect of organophosphorus pesticides pollution on respiration intensity of scarabaediae. Li Zhongwu, Wang Zhenzhong, Xing Xiejia, Zhang Youmei, Xiang Changguo, Li Wenfang (Department of Resource and Environment, Hunan Normal University, Changsha 410081).China Environmental Science.1998,18(4):364～367
Abstract—The test of organophosphorus pesticides on respiration intensity of scarabaediae shows that the animal is sensitive to organophosphorus pesticide pollution；the respiration intensities of different group animals treated by four kinds of pesticides are bigger than those of control group animals;as different pesticide has different toxicity, the affecting degree is different also,in which mathamidophos is the biggest, malathion is the smallest with the respiration intensities of 4.9528mL/g*h and 2.1557mL/g*h respectively. In the meantime, the respiration intensity of animal decreases with the poisoning time prolonging and the pesticide concentration decreasing.
Key words:organophosphorus pesticide　respiration intensity　poisoning time
　　有机磷农药是目前世界使用最广泛的杀虫剂，尽管其具有降解快、残毒低的特点，但同时也给环境带来了不可估量的影响。对有机磷农药毒性的生物学效应的研究，国内外曾有一些报道，汝少国等根据10种有机磷农药对扁藻的EC50的值，将其划分为不同的毒性等级〔1〕 ；关于农药污染对土壤动物影响的研究，Katherin M. Slimak〔2〕进行的蚯蚓急性毒性试验结果表明，由于农药浓度的增加，蚯蚓对农药的反应程度急剧增强；Fred Heimbach〔3〕的研究表明，农药污染可导致土壤中蚯蚓丰度明显减小；陈国定等人〔4〕对甲螨的研究认为，甲螨可以作为农药污染的一种重要监测生物。作者多年的研究工作主要集中于农药污染对土壤动物群落的特征、细胞形态、同工酶活性影响的研究〔5～8〕，而对呼吸代谢方面的研究工作则很少涉及〔9〕。本研究通过对4种有机磷农药的染毒实验，研究农药污染对典型土壤动物金龟子幼虫呼吸强度的影响，初步研究表明，土壤动物呼吸强度可以作为农药污染的一个重要生物指标，故深入开展这方面的研究工作对于农业环境保护和土壤污染监测具有重要的参考价值。
1　材料与方法
1.1　实验材料
1.1.1　供试农药品种　甲胺磷(湖南农药厂出品,纯度50%)；敌敌畏(湖南农药厂出品，纯度80%)；乐果(湖南常德化工厂出品，纯度40%)，灭杀毙(湖南利丰农药厂,纯度21%)。
1.1.2　实验动物　金龟甲科(Scarabaediae)幼虫，采自张家界森林土壤。
1.2　实验方法
1.2.1　实验仪器　5B/10B型耗氧量检测仪(日产)。
1.2.2　染毒处理方法　将野外采集的金龟子幼虫于室内洗净，均分为5个组（包括一个对照），每组生物量用天平称重。农药的配制：甲胺磷、敌敌畏、乐果、灭杀毙4种农药分别用蒸馏水配制成5.6mL/L的浓度，并设一个对照，每种农药溶液用移液管取2mL，放入50mL的烧杯中，立即将已分组称重的动物放入烧杯，将烧杯移入仪器培养瓶中，定时进行呼吸强度的测定。
1.2.3　呼吸强度的测定　将仪器温度控制在
26℃，对4种农药处理组和对照动物进行平行测定，每隔10min记录一次耗氧量，直至动物窒息死亡，然后计算呼吸强度。
2　结果与讨论
2.1　有机磷农药种类对金龟子幼虫呼吸强度的影响
　　呼吸强度是指生物在一定的环境条件下和一定时间内CO2的释放量或O2的消耗量，它是生物生理代谢的一个重要特征，故常用呼吸强度作为环境变化对生物影响的重要指标。实验从目前农田常用的有机磷农药系列中选择了甲胺磷(mathamidophos)、乐果(dichlorphos)、敌敌畏(dimethoate)、灭杀毙(malathion)，通过染毒实验测定4种农药对金龟子幼虫呼吸强度的影响。
　　实验结果表明，在染毒历时为10min时，4种农药对金龟子幼虫呼吸强度均有明显的影响，其中对照组幼虫呼吸强度为4.588mL/g*h，4种农药染毒实验组则分别为14.717、10.286、9.692和6.467mL/g*h，均高于对照组（表1）。这说明金龟子幼虫对农药污染的影响十分敏感，致使动物呼吸强度在短时间内骤增，其原因可能是由于在农药染毒后，动物必须靠大量消耗氧气来维持处于损伤状态的肌体的生理代谢。
　　从4种有机磷农药对幼虫呼吸强度的影响大小来看，以甲胺磷农药最为明显，在染毒历时为10min，其呼吸强度为14.717mL/g*h时，分别为乐果、敌敌畏、灭杀毙组动物呼吸强度的1.43，1.52和2.28倍；同时由表1也可看出，不同农药处理组的金龟子幼虫，在不同染毒时间内呼吸强度的变化幅度也不相同，其中以甲胺磷农药组的变化幅度最大，历时从10min到20min时，呼吸强度降低了89.9%，而乐果、敌敌畏、灭杀毙的变化幅度依次减少，分别为：84.3%、76.2%和78.7%；若从各组动物总的呼吸强度来看，也表现出同样的变化趋势，即从甲胺磷至灭杀毙逐渐降低（图1），分别为4.953、3.321、3.462和2.156mL/g*h，故可以很清楚地看出4种供试农药相对毒性的大小，即甲胺磷＞乐果＞敌敌畏＞灭杀毙，这与汝少国等的研究报道基本一致。
表1　有机磷农药种类与金龟子幼虫呼吸强度
的关系（浓度5.6mL/L)
Table 1　The relation between organophosphorus pesticide 
kind and respiration intensity of scarabaediae 

农药种类生物量
(g)不同历时(min)影响下金龟子幼虫呼吸强度
(mL/g*h)
102030405060
甲胺磷 1.06 14.7172.830 1.698 0.556
乐果　1.40 10.286 1.7140.857 0.429
敌敌畏 1.30 9.692 2.308 1.385 0.462
灭杀毙 1.67 6.467 1.4370.359 0.359 0.359
对照　1.36 4.588 1.765 1.324 0.883 0.883 0.442


图1　农药种类与呼吸强度关系
Fig.1　The relation between pesticide kind 
and respiration intensity
2.2　农药染毒历时对金龟子幼虫呼吸强度的影响
　　染毒历时的长短对金龟子幼虫呼吸强度影响十分明显，4个农药处理组中，金龟子幼虫呼吸强度均随染毒历时的延长而减弱，甲胺磷组，10min时为14.717 mL/g*h，40min时减弱到0.556mL/g*h，相差达26.5倍；乐果农药组则从10min时的10.286mL/g*h减弱到40min的0.429 mL/g*h，相差也有21倍多；其它两种农药组亦有同样的变化趋势，可能是由于这4种有机磷农药均为杀虫剂，有很强的触杀作用，又由于染毒采用接触滤纸法，不加入任何媒介物起缓冲作用，使动物直接与药液接触，故幼虫在短时间内急性中毒反应极其剧烈，大量消耗培养瓶中氧气，因而短时间内染毒组动物呼吸强度增强，而随着培养瓶中氧气浓度的降低，动物生理代谢由于毒害而急剧减弱，呼吸作用被抑制，直至动物因缺氧而窒息死亡。郭永灿等报道〔6〕，由于农药污染的影响，使蚯蚓胃肠粘膜上皮细胞中的线粒体凝缩，而在线粒体中，含有大量与生物呼吸作用有关的酶类，是生物呼吸作用的重要场所，线粒体的凝缩，使其表面积缩小，故生物在短时间内必须有充分的氧气消耗来满足内部的生理代谢作用，同时，由于污染历时的延长，线粒体双膜结构的损伤破坏，使得其呼吸作用受到抑制，从而减弱及至停止。
2.3　农药浓度对金龟子幼虫呼吸强度的影响
　　乐果农药是一种典型的有机磷杀虫剂，具有较强的触杀和胃毒作用。实验共设置4个浓度梯度：1、1.8、3.2、5.6mL/L和一个对照，用接触滤纸法进行染毒处理。实验表明，乐果农药的不同浓度对金龟子幼虫呼吸强度的影响显著，表现出一定的规律性，即随着染毒浓度的提高，幼虫的呼吸强度逐渐递增。在历时为10min即由低浓度组（1.0mL/L）的7.000mL/g*h上升到高浓度组（5.6mL/L）的12.308mL/g*h，相差近1倍；从各个浓度组在60min时总呼吸强度的变化趋势来看，亦从低浓度（1.0mL/L）的2.333mL/g*h增加到高浓度(5.6mL/L)的3.162mL/g*h，表现出随浓度升高而呼吸强度递增的趋势（表2）；由于高浓度组呼吸强度较大，单位时间耗氧量增加，而培养瓶中氧气量一定，故动物在高浓度组存活时间明显短于低浓度组及对照组，而对照组呼吸强度变化则表现比较平缓，无死亡现象出现（图2）；这说明金龟子幼虫对农药浓度的变化反应极为敏感，高浓度组在短时间内对动物呼吸强度有明显的促进作用，并导致动物窒息死亡，低浓度组则是在较长时间才出现动物的死亡现象，故在农田喷施农药时，一定要进行浓度的合理配制，以达到消灭作物害虫和保护农田土壤生态系统平衡的目的。
表2　不同乐果溶液浓度与金龟子幼虫呼吸强度
的关系(60min)
Table 2　The relation between different of dichlorphos solution
concentration and respiration intensity of scanabaediae 

项　　目不同乐果农药浓度(mL/L)
01.01.83.25.6
生物量(g)　　　　　1.361.201.151.121.17
总耗氧量(mL)　　　2.32.83.13.33.7
总呼吸强度(mL/g*h)　1.691　2.333　2.696　2.946　3.162


图2　农药浓度与呼吸强度关系
Fig.2　The relation between pesticide concentration 
and respiration intensity
3　小结
3.1　有机磷农药具有强烈的触杀作用，实验结果表明，有机磷农药对金龟子幼虫呼吸强度有明显的影响，4个农药处理组中，甲胺磷农药影响最大，呼吸强度为4.953mL/g*h，乐果为3.321mL/g*h，敌敌畏为3.462mL/g*h，灭杀毙为2.156mL/g*h。
3.2　农药染毒历时对金龟子幼虫呼吸强度的影响，表现为随农药染毒时间的延长，动物呼吸强度逐渐减弱，及至40min或50min时，动物窒息死亡，对照组则呼吸正常。
3.3　农药浓度对金龟子幼虫呼吸强度也有明显影响，表现为随农药浓度的提高，呼吸强度逐渐降低，从高浓度的3.162mL/g*h减少到低浓度的2.333mL/g*h。

参考文献
1　汝少国，李永祺，敬永畅.10种有机磷农药对扁藻的毒性.环境科学学报,1996,16(3):337～341
2　Katherin M Slimak. Avoidance response as a sublethal effect of pesticides on lumbricus terrestris. Soil Biol. and Biochem.，1997,29:713～715
3　Fred Heimbach. Field tests on the side effects of pesticides on earthworms: Influence of plotsize and cultivation practices. Soil Biol. and Biochem.，1997,29:571～576
4　陈国定，朱　文，黎明达等.应用甲螨监测土壤污染研究.中国环境科学，1991,11(2):100～103
5　王振中，张友海，郭永灿等.有机磷农药对土壤动物群落结构的影响研究.生态学报，1996,16(4):357～366
6　郭永灿，赖　勤，颜亨梅等.农药污染对蚯蚓的群落结构与超微结构影响的研究.中国环境科学，1997,17(1):67～71
7　颜亨梅,王振中，张友梅等.农药污染对蜘蛛中肠粘膜损伤的扫描电镜观察.激光生物学,1995,4(2):654～658
8　张友梅,王振中，邢协加等.土壤污染对蚯蚓的影响.湖南师范大学学报，1996,19(3):84～90
9　夏卫生,王振中.甲胺磷影响蚯蚓呼吸强度的模拟研究.湖南师范大学学报，1994,17(3):77～81

作者简介
李忠武　男，1972年8月生。现为湖南师范大学资源与环境学系理学硕士。主要从事土壤动物生态和环境毒理学研究工作。参加国家自然科学基金重点项目“中国典型地带土壤动物研究”，湖南省自然科学基金项目“土壤动物在环境保护中的应用及生态毒理学研究”等研究工作。发表论文3篇。
收稿日期：1997-10-18
* 国家自然科学基金(39230070)和湖南省自然科学基金资助项目
