高效氯氰菊酯对小球藻、草履虫的毒性影响及微生物降解

摘要

拟除虫菊酯类农药作为替代高毒农药的重要杀虫剂，农业生产中应用日渐普遍。但是，近年来拟除虫菊酯类农药对非靶生物的毒害及残留导致的环境污染问题已受到国内外的广泛关注。高效氯氰菊酯作为拟除虫菊酯类农药中最具代表性的农药品种，在害虫防治等方面起着重要作用。已有一些研究发现，高效氯氰菊酯对一些有益昆虫和鱼类等水生生物有较高毒性，而且对哺乳动物及人类具有神经毒性、免疫毒性及发育毒性。因此，科学评价高效氯氰菊酯对环境的危害程度及寻求解决农药残留问题变得尤为重要。
　　研究所用小球藻作为水体生态系统的食物链和能量流动的基础，可直接影响水生生态系统的结构和功能，在评价、监测水环境方面，有着独特的优越性。研究采用实验室培养方式，选取6种不同浓度的高效氯氰菊酯(0.8mg/L、2.0mg/L、5.0mg/L、12.0mg/L、30.0mg/L)进行试验探究。在农药胁迫下，藻细胞生长受到抑制，24h后高浓度处理组出现零增长现象。小球藻的96h半数抑制效应浓度(EC50)为4.304mg/L，属于低毒。藻细胞内生理生化指标对高效氯氰菊酯响应迅速，高浓度处理组中叶绿素含量在12h后迅速下降，叶绿素a与b含量的比例失调，且藻细胞膜通透性也明显增加;同时，各处理组可溶性蛋白含量和丙二醛(MDA)含量都呈现先升后降的钟形曲线规律。分析结果表明，高效氯氰菊酯对蛋白核小球藻的毒性效应可能是由代谢酶变化、膜脂质过氧化等作用引起。
　　研究所用草履虫作为水生生态系统食物链的基层，对水环境中的有毒物质反应极其敏感，一直以来是生态毒理学研究的主要实验材料和理想的环境质量评价生物。试验通过用不同浓度的高效氯氰菊酯培养草履虫，观察草履虫的死亡状况及种群增长情况，以及在不同浓度的高效氯氰菊酯农药胁迫下，观察草履虫的细胞长度、宽度及长宽比的变化。结果发现，高效氯氰菊酯对草履虫的1h急性毒性作用LC50为27.536mg/L，95％置信区间为26.290～28.841mg/L。慢性毒性试验表明，低浓度的高效氯氰菊酯促进草履虫种群增长，高浓度又抑制其增长，而且低浓度的高效氯氰菊酯对草履虫可能具有环境类内分泌干扰物的作用。在12.0mg/L、20.0mg/L高效氯氰菊酯的胁迫下，草履虫体长、体宽均有显著改变，而且其形态也出现变短变粗趋势。观察胁迫168h的高浓度组（20.0mg/L）中草履虫，发现变短变粗现象更明显，并形成了一种形似包囊的结构。
　　微生物修复具有安全、高效、无污染等独特优势，是解决农药残留的理想途径。试验按照逐级增加农药浓度的驯化方法，从龙华污水处理厂的活性污泥中分离出一株对高效氯氰菊酯具有较高降解能力的菌株XC-01。通过形态学特征和ITS序列分析，鉴定该菌株为杂色曲霉。利用正交法设计优化试验，最终得到最优水平组合为温度(30℃)、接种量(0.4g/L)及pH(7.0)。在最优条件下，菌株XC-01对100mg/L高效氯氰菊酯的降解率为240h内达到79.63％，与正交试验中方差分析结果(84.07％)相一致。

目录

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 拟除虫菊酯类农药概述

1．1．1 天然除虫菊酯的研究

1．1．2 拟除虫菊酯类农药的发展简史

1．1．3 拟除虫菊酯类农药的生产使用

1．1．4 拟除虫菊酯类农药的残留危害

1．1．5 拟除虫菊酯类农药的毒性机理

1．1．6 高效氯氰菊酯简介

1．2 拟除虫菊酯类农药对藻类的毒性影响

1．2．1 藻类对拟除虫菊酯的敏感度

1．2．2 农药对藻类的毒性作用机理

1．2．3 藻类在环境监测中的指示意义

1．2．4 小球藻简介

1．3 拟除虫菊酯类农药对原生动物的毒性研究

1．3．1 原生动物对拟除虫菊酯的敏感度

1．3．2 农药对原生动物的毒性作用机理

1．3．3 原生动物在环境临测中的指示意义

1．3．4 草履虫简介

1．4 微生物降解拟除虫菊酯类农药研究概砂‘

1．4．1 微生物修复

1．4．2 降解拟除虫菊酯的微生物凶株

1．4．3 高效氯氰菊酯的降解机理

1．5 研究目的、意义和主要内容

1．5．1 研究目的和意义

1．5．2 研究的主要内容

第二章 材料和方法

2．1 试验利料

2．1．1 农药米源

2．1．2 小球藻来源

2．1．3 草履虫来源

2．1．4 菌种来源

2．1．5 培养基配制

2．1．6 主要的试剂

2．1．7 主要的仪器与设备

2．2 高效氯氰菊酯对小球藻的毒性研究方法

2．2．1 小球藻的预培养

2．2．2 藻细胞密度的测定

2．2．3 农药胁迫下的生长曲线和96hEC50的测定

2．2．4 叶绿素含量的测定

2．2．5 可溶性蛋白含量的测定

2．2．6 MDA含量的测定

2．2．7 细胞膜通透性的测定

2．3 高效氯氰菊酯对草履虫的毒性研究方法

2．3．1 草履虫的纯化培养与计数

2．3．2 逼近试验

2．3．3 急性毒性试验

2．3．4 慢性毒性试验

2．3．5 农药胁迫下细胞形态测定

2．4 微生物降解高效氯氰菊酯的研究方法

2．4．1 降解菌株的筛选与分离

2．4．2 降解菌株的形态学特征

2．4．3 降解菌株的ITS序列分析

2．4．4 高效氯氰菊酯的色谱图和标准曲线测定

2．4．5 残留检测的前处理与回收率

2．4．6 降解牢的测定与计算

2．4．7 菌株降解条件的优化

2．4．8 菌株生长与降解性能

第三章 结果与讨论

3．1 高效氯氰菊酯对小球藻的毒性试验结果

3．1．1 小球藻细胞浓度与吸光度之间的相关性

3．1．2 高效氯氰菊酯对小球藻生长的影响

3．1．3 高效氯氰菊酯对小球藻的96hEC50

3．1．4 高效氯氰菊酯对小球藻叶绿素含量的影响

3．1．5 高效氯氰菊酯对小球藻的可溶性坐白含媾影响

3．1．6 高效氯氰菊酯对小球藻的丙二醛(MDA)含量影响

3．1．7 高效氯氰菊酯对小球藻细胞膜通透性的影响

3．1．8 小结与讨论

3．2 高效氯氰菊酯对草履虫的毒性试验结果

3．2．1 急性毒性试验结果

3．2．2 慢性毒性试验结果

3．2．3 高效氯氰菊酯对草履虫的个体形态影响

3．2．4 小结与时论

3．3 微生物降解高效氯氰菊酯的试验结果

3．3．1 高效氯氰菊酯的色谱图及标准曲线

3．3．2 回收率的测定结果

3．3．3 高效氯氰菊酯降解菌的筛选结果

3．3．4 菌株的鉴定结果

3．3．5 降解条件的优化结果

3．3．6 菌株生长与降解高效氯氰菊酯的关系结果

第四章 论文的主要结论和创新之处

4．1 论文的上要结论

4．2 论文的创新之处

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

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