胞外聚合物和腐殖质对毒死蜱于摇蚊属生物利用率的影响

胞外聚合物和腐殖质对毒死蜱于摇蚊属生物利用率的影响

Anna Lundqvist1，Stefan Bertilsson1，Willem Goedkoop1 著

张义超2 周霞萍2 译

（1 瑞典农业科学院水科学与评估系 乌普萨拉 75007

2 乌普萨拉大学生态与进化系 乌普萨拉 75007

3 华东理工大学资源与环境工程学院 上海 200237）

摘  要：以4类有机物考察毒死蜱对摇蚊幼虫生物利用率的影响：(1) 购买的胞外聚合物(EPS)，(2) 由沉积微生物制取的EPS，(3) 购买的腐殖质，(4) 从北方湖泊里提取的腐殖质。每种有机物以3种浓度，采用14C同位素示踪法确定摇蚊幼虫对毒死蜱的摄取量。幼虫对毒死蜱的常规摄取量随胞外聚合物和腐殖质的增加而减少。而胞外聚合物对幼虫摄取毒死蜱的量又比腐殖质少得多：其中，幼虫于毒死蜱对购买的EPS摄取量减少了94%，对制备的EPS摄取量减少了88%，对购买的腐殖质摄取量减少了59%，对制备的腐殖质摄取量减少了57%。研究发现：沉积物浓度，制备方法，分子质量对应的生态毒理学，对摇蚊幼虫于毒死蜱摄取量的差异较小；死亡摇蚊幼虫的被动摄取量(吸附溶解)占活的摇蚊幼虫食用摄取量的40%，这对研究了解摇蚊幼虫对毒死蜱的摄取机制是重要的。结果表明，胞外聚合物和腐殖质对毒死蜱生物利用的影响是负面的，因此可用来调节水生环境中有机污染物的生物利用率。

关键词：有机物 胞外聚合物 腐殖质 有机磷杀虫剂 无脊椎动物 沉积物

Effects of Extracellular Polymeric and Humic Substances

on Chlorpyrifos Bioavailability to Chironomus Riparius

Anna Lundqvist1, Stefan Bertilsson2, Willem Goedkoop1 write

Zhang Yichao3, Zhou Xiaping3 translate

(1 Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, 75007

2 Department of Ecology and Evolution, Limnology, Uppsala University, Uppsala, 751 23

3 College of Resources and Environment Engineering, East China University of Science

and Technology, Shanghai, 200237 )

Abstract: The role of sediment organic matter quality andquantity for chlorpyrifos bioavailability was studied inexperiments with Chironomus riparius larvae and with fourtypes of organic matter; The effects of each type of organic matter were assessed at three concentrations. We used a 14C-tracer approach to quantify uptake of chlorpyrifos in the larvae, and the partitioning of the insecticide within the microcosm. We also found differences in chlorpyrifos uptake, and sediment concentrations between treatments with commercially available and complex polymers, suggesting that minor differences in the quality of relatively simple organic molecules can affect contaminant behaviour in ecotoxicological studies. Passive uptake in dead controls was 40% of that in living larvae. Therefore, both passive and digestive uptake were important processes for chlorpyrifos uptake bylarvae. Our results show that both EPS and humic substances affect chlorpyrifos bioavailability to sediment biota negatively and contribute to the understanding of the processes that regulate organic contaminant bioavailability in aquatic environments.

Key words: organic matter; extracellular polymeric substances(EPS); humic substances; organophosphorous pesticide; invertebrates; sediments

疏水有机污染物能够吸收水面上沉积的细小有机组分，产生比在水中浓度高的沉积物，导致暴露于水面的沉积污染物数量增加。换言之，水生生物群吸取污染物受食物摄取量的支配。污染物的转移建立在无脊椎动物喂食基础上。吸附溶解有机质(DOM)是影响污染物生物利用率的一个重要因素，由此产生的有机污染物分散在生物膜上的可能性极大。通过饮食摄取的量不仅取决于沉积的有机污染物浓度，还取决于与污染物有关联的有机物类型，粒子的消化性，以及无脊椎动物的取食选择。例如，对沉积物中有机微粒而言，底栖无脊椎动物通过增加饮食摄取有机污染物。因此，疏水污染物是首先被吸附在沉积物细小颗粒上的。

胞外聚合物(EPS)和腐殖质是淡水沉积物中重要的有机组分。很多微生物群会分泌EPS，EPS主要由高分子多糖组成，且包含蛋白质、核酸和其他有机聚合物。以EPS为主要成分的模型物(聚合物)，被细菌、藻细胞、带沉积物颗粒的生物膜以及水生环境下的土壤基质所包围。EPS可作用于不同吸附溶解物的吸附配位体，无论是稠环的，或是胶体的有机质。同样的，EPS可以作为有机污染物和金属物载体。因此，作为水生无脊椎动物容易食用的EPS，对于颗粒状污染物的流动性和生物利用率起着关键作用。

腐殖质被认为是难降解的，且会降低污染物对沉积有机质的生物利用率。在湖泊和河流中，尤其是在北部地区，DOM主要由腐殖质以及少量的氨基酸、糖类和低分子量的有机酸类组成，其依赖于区域性动植物对于DOM的贡献以及有机质的成岩变化。水溶液中的腐殖质有疏水性腐植酸和亲水性黄腐酸。高浓度DOM的水中一般有较高含量的疏水性酸，而亲水性黄腐酸在低浓度DOM水中占有较大优势。Kukkonen和Oikari(1991)的研究显示：购买(例如，Sigma Aldrich公司的腐植酸)和提取的腐殖质中都含有吸附疏水性有机污染物的腐植酸和黄腐酸，可降低毒死蜱对水生生物的利用率。Landrum等人(1985)的研究也显示：不少有机污染物对腐殖质的吸附作用，降低了毒死蜱的生物利用率。通常，从天然地表水分离的腐殖质，含有50%～75%的疏水性酸，购买的腐殖质100%的由疏水性酸组成。因此，后者能更有效地捕捉有机污染物。

本研究通过湖中沉积物、生物膜以及溶解2种有机物质的量来考察农药(毒死蜱)对摇蚊幼虫生物利用率的影响。更具体地说，通过修饰购买的腐殖质和EPS，考察难分解的有机物对下层硅石颗粒中摇蚊幼虫对毒死蜱的吸收规律。这种惰性基质对测试不同有机物对农药生物利用率的影响是有利的。

1  材料与方法

1.1 模型物及生物测试

毒死蜱[O,O-diethyl O-(3,5,6-trichloro-2-pyrdiol)-phosphorothioate]即有机磷杀虫剂。因当前世界上有100多个国家在农业和城市防治病虫害中使用，而被选为疏水模型物。毒死蜱的辛醇-水分配系数的对数值为4.7～5.3，它能与水生环境中的有机粒子相连。毒死蜱通过抑制乙酰胆碱酯酶而影响神经系统，导致幼虫被麻痹，最终死亡。毒死蜱对水生无脊椎动物和鱼类是有毒的，通过丙酮中标记14C同位素显示：它在水生环境中的作用是温和且持久的。

摇蚊幼虫是一种具有四个明显(卵、幼虫、蛹及成虫)生命周期的非刺入蚊属。幼虫生存在沉积物内由颗粒组成的管道中，普遍以表层沉积物为食。摇蚊幼虫在全球均有分布，生活在与沉积物相关的环境中，且对水生生态系统有机物质的循环起着关键作用。在标准化毒性试验中，幼虫常被用来测试泥沙沉积物中有机污染物的化学毒性。本研究使用自行培养的第四期幼虫。

1.2 腐殖质和EPS的提取

从瑞典韦斯喀湖(北纬60.17度；东经17.52度)水中提取的腐殖质，总有机物含量为28.7±1.1 mg/L(2000-2006年)。腐殖质首先吸附二乙氨基乙基纤维素(含纤维的二乙氨基纤维素)，根据Miles等人的方法，采用超纯水冲洗，分别在0.3 mol NaOH和0.3 mol HCl中活化(1983)。50 g二乙氨基乙基纤维素(DEAE-纤维素)与50 L湖水混合后，保持悬浮状态30 min。静置1h后弃去悬浮物，加入150 mL 0.3 mol/L NaOH，用DEAE-纤维素分离出腐殖质。加入HCl迅速将pH降到6.3并将洗提液在4 ℃、暗处保存过夜。因为DEAE-纤维素可以分离自然界中的复杂酸，根据Thurman和Malcolm研究表明，腐植酸和黄腐酸可以通过XAD-树脂来萃取(1981)。将预先处理的XAD-树脂装入(Φ55×3 cm)圆型柱中，并通过蠕动泵将酸化的DEAE-纤维素(pH=3)抽提液通入到XAD-树脂。当用0.1 mol/L NaOH洗提液冲洗树脂时，腐植酸和黄腐酸会被分离出来。XAD-树脂柱与连有Biorad 50W-X8型号的阴离子交换树脂(H+型)柱相连，以除去腐植酸盐和黄腐酸盐。同时测定洗提液的电导率，收集部分电导率＞700μs/m的洗提液，经过冻干，保存于室温、暗光的干燥器中。本试验制备的取自天然水中的腐植酸和黄腐酸提取物，也可作为今后其他腐殖质制备研究的参考。

EPS提取，采用取样器从富营养化的埃克恩湖(北纬59.47度，东经17.37度)16 m深处提取沉积物于容器中，保存在恒温实验室中。同时使容器中沉积物上部的水层暴露于空气中，通过将温度从14 ℃逐渐增加到20 ℃，考察容器沉积物的变化情况。经过2 d覆水倾析，过滤并充气驯化直到获得培养好的EPS。根据Mermillod-Blondin等(2001)介绍的方法，收集顶部2 cm的沉积层，可萃取到培养的微生物。简而言之，就是将20 mL焦磷酸盐缓冲液(0.1%)加入盛有10 g(n=4)沉积物的50 mL聚四氟管中(Oakridge, Nalgene, Rochester, NY, USA)，转动20 min，用离心机在1700×g，20 ℃下将样品离心5 min，过滤上清液除去较大颗粒。这样可以在缩微溶液中制备少量的EPS，其中包含100 mL过滤湖水和1 ml含有0.22μm无菌滤液的葡萄糖溶液(0.2 g/mL)。在上面的缩微液中加入4mL微生物提取物，然后将该溶液在暗处20 ℃下驯化，以制备EPS微生物。6 d后温和地离心驯化后的缩微溶液(1700×g，20 ℃，15 min)，之后移除60 ml的上清液。搅拌剩下的溶液，将丸型的微生物和悬浮的EPS转移到50 ml聚四氟管中，在1700×g，20℃离心30 min，合并悬浮液，将其在白色含纤维的基质上冻干，使用之前保存在-20 ℃。这些提取物主要是由高分子聚合物组成(例如，多糖)，但也含有低分子量物质，在本实验中，命名为制备的EPS。

1.3 实验装置

本实验中使用的底部培养基是5 g含水硅胶颗粒。硅胶的大小是40～60 μm，可以覆盖摇蚊幼虫获取食物的粒度范围。将硅胶颗粒至于在摇床上振荡(250 rpm，2 h)，然后在去离子水中使之充分吸水，保持过夜并将上覆水弃去。这个过程形成了一个多孔基质，摇蚊幼虫可以容易地穿透该基质。

将这个基质用4种类型的有机物处理：(1) 购买的EPS(德国Sigma Aldrich公司的褐藻酸钠盐)，之后一律称为购买的EPS；(2) 制备的EPS(也称复杂的EFS)；(3) 购买的腐殖质(德国Sigma˜Aldrich公司的腐植酸钠盐)，之后统称为购买的腐殖质；(4) 上述方法制备的腐殖质(分低，中，高，n=4)。换言之，仅考察含有硅胶颗粒和M7-介质的，不包括其他有机添加剂(n=4)。另外，还分别考察了未添加毒死蜱的空白溶液，以及添加量最高的有机添加剂。将每一种有机物分别与硅胶颗粒混合。据报道，EPS的含量(0.1 mg/g，0.5 mg/g，1.0 mg/g沉积物)与在营养缺乏的湖、河口和潮间带发现的胶状EPS浓聚物类似，而腐殖质含量(0.1 mg/g，0.2 mg/g，0.3 mg/g沉积物)与微乳化水中总的有机碳浓度(5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L)相符。应用标准分析方法对4种有机物进行总碳和总氮浓度的分析。向硅胶颗粒加入EPS和腐殖质后，向微乳化液中加入100 mL人工淡水。微乳化溶液在20 ℃阴暗处恒温过夜。

第二天，取27 μL浓度为2.74 ng/μL的毒死蜱原液加入到微乳化的上层水中，这样会形成少量浓度为0.74 μg/L的毒死蜱液。根据初步研究，这个浓度可以使摇蚊幼虫致死，通过闪烁测量法确定毒死蜱的添加量，然后对微乳化液进行轻微的漩涡式搅拌，使微量沉积物悬浮于顶部，从而有利于毒死蜱的吸附。分散在溶液中的毒死蜱，用瓶塞密封，于暗处、20 ℃下培养24 h。在10组实验中，第四龄的摇蚊幼虫全部饿死在含有饱和氧水溶液的7 mL玻璃闪烁管中。加入幼虫之前，将0.5 mL水样转移到闪烁管，以确定毒死蜱的初始浓度。将装有幼虫的6个小瓶随机分配，用于幼虫的体重估计。经过短暂通风后将幼虫在恒温室放置24～26 h(20 ℃，16/8：光照/阴暗)。研究表明，经过24 h放置之后，幼虫的摄取量会达到稳定状态。在放置期间不对微乳化溶液充气，以免通过挥发导致测试物(如毒死蜱)的损失。为说明被动吸收，另选4个条件考察，并进行平行驯化试验，每个实验都包含5个用福尔马林(4%)毒死的幼虫。

放置24～26 h后，用手术钳轻柔地将幼虫从微乳化溶液中移出来。每一份微乳化溶液中50%的幼虫被用来进行毒死蜱吸收的量化实验。用蒸馏水漂洗幼虫，将其在过饱和苏打水中麻醉，在棉纸上慢慢干燥后转移到闪烁管中，最后在50 ℃下1mL的纤维增溶剂中消化过夜。将0.5 mL的上覆水水样转移到闪烁管中，用来进行恒温室放置后的毒死蜱量化研究，同时收集30 mL子样本进行总有机碳的分析。移除剩余的上覆水，将剩余微乳化溶液覆盖上铝箔并在4 ℃保存较长一段时间，用小铲将硅胶充分混合并将0.5 g子样本转移到闪烁管中进行毒死蜱的量化测定。硅胶的含水量可通过测定湿重和在105 ℃下干燥过夜后的干重确定。

剩下的5只幼虫用蒸馏水缓慢冲洗，并转移到净化的微乳化液中，其中包含5 g泥沙，100 mL充入二氧化碳的M-7介质和5 mg的Tetraphyll，用以确定毒死蜱的积累量。沉积物的颗粒粒度>200 μm，这是摇蚊幼虫可吞咽的最大粒度范围。对幼虫进行喂养并净化24 h(两倍于消解时间)，然后，根据上面介绍的方法对幼虫进行处理。

通过液体闪烁计数法来确定毒死蜱在上覆水(恒温放置前后的平均浓度)、底部培养基(硅胶颗粒)和幼虫(吸收和积累量)中的浓度。向每个样品中加入10 mL闪烁混合液，在第二天，通过液体闪烁计数法，在Tri-Carb 2100 TR型液体闪烁分析器中测试10 min后确定14 C的活性。以内部标准进行淬灭校正。样品的崩解速率通过空白试验得到的背景值进行校正。

1.4 数据处理和统计分析

幼虫(mg/g)对毒死蜱的摄取可以作为经过不同处理的硅胶底层中碳量为标准。在统计分析之前，除了死亡率转化为正弦形式，其他所有数据转化成对数形式。应用JMP 7.0.1型橡皮布，协方差分析分别测定有机物的质量和数量对幼虫摄取、毒死蜱水溶液和沉积物浓度的效果。在对(毒死蜱)摄取和沉积物中毒死蜱的浓度分析中，加入的有机物数量为自变量，而总有机碳浓度对毒死蜱水质浓度效果的分析中为因变量。由于在不同处理中用的是微量的有机物(表1)，幼虫中毒死蜱的浓度可以用C-线性回归法分析，并可以与方差分析法比较。在对比中使用Tukey Kramer硬件安全测试方法，所有统计分析中α均设为0.05。

表1 添加的有机物(OM)EPS和腐殖质的量以及相应的碳含量、氮含量和碳氮比(C/N)
Tab.1 Qualities and quantities (mg/g d.w. of silica particles) of added organic matter (OM), extracellular polymeric substances (EPS) and humic substances, their carbon (C) and nitrogen (N) content (mean ± SE, mg/g d.w. of OM), and carbon-to-nitrogen ratio (mean ± SE, C/N)

2  结果

在所有类型的有机物处理中，EPS和腐殖质都很大程度地降低了幼虫对毒死蜱的摄取和沉积物中毒死蜱的浓度(表2)。这些结果分别由有机物质量和数量对幼虫摄取的影响，以及有机物质量对沉积物中毒死蜱浓度的影响而产生。相反，幼虫对毒死蜱的摄取与EPS和腐殖质的共同数量有关(协方差分析方法，对于4种处理方法，F＞ 7.238，P＜0.025)。在购买和制备的EPS的梯度实验中，幼虫摄取量分别下降了94%和88%[图1(a)]。例如，用购买的EPS，从高添加量到低添加量，幼虫对毒死蜱摄取量从13.0±4.4降低到0.82±0.25 mg。在腐殖质的梯度试验中，幼虫摄取量的减少较小，对于购买的腐殖质和制备的腐殖质，(摄取量)分别下降了59%和57%[图1(b)]。相比之下，不管是在质量还是数量上，有机物对水中的毒死蜱浓度影响不大(表2)。

表2 协方差分析中添加的有机物(购买EPS、制备EPS、购买腐殖质或制备腐殖质)质量和数量对存在于幼虫、水中和沉积物中毒死蜱(Chp)标准C摄取量的影响
Tab.2 ANCOVA statistics of the effects of organic matter quality(commercial extracellular polymeric substances(EPS) complex EPS,commercial humic substances or complex humic substances) and quantity of added organic matter on carbon-normalised uptake of chlorpyrifos (Chp) in larvae (mg/g C), concentrations in water (lg/L), and sediment (ng/g)

图1 幼虫对毒死蜱标准碳摄取量(平均值±1标准误差，mg Chp/g C)
Fig.1 Carbon-normalised larval uptake of chlorpyrifos (mean±1 standard error, mg Chp/g C)

注：图(A)为不同量的购买EPS(黑色)和制备的EPS(白色)处理；图(B)为不同量的购买腐殖质(黑色)和制备腐殖质(白色)处理。不同处理的字母显示表示差异性显著(检验α=0.05)。

购买的EPS和腐殖质的交叉试验处理表明，在中等添加量时幼虫摄取量存在差异(t检验，P=0.004)，在高添加量时，幼虫摄取量明显(t检验，P=0.047)，但差异较小。在中等添加量时，对购买的腐殖质改性处理，幼虫摄取量为4.8±0.27 mg/g C(使用标准误差)，而用购买EPS的处理时，幼虫摄取量为2.0±0.21 mg/g C。EPS和腐殖质的交叉试验处理显示，只有在高添加量时，摄取量才有差异(t检验，P=0.001)。此时，对于EPS和腐殖质来说，幼虫对毒死蜱的摄取量分别为0.56±0.19和2.9±0.39 mg/g C。

净化作用后，毒死蜱组织浓度都接近0。净化作用后的所有处理结果都有标准误差，很大程度上与处理中初始浓度的消解速率(每分钟)有关。死亡条件下，死亡幼虫对毒死蜱的被动摄取量为236±18 ng/g幼虫，在前述条件的控制下，占活幼虫对毒死蜱摄取量(588±59 ng/g幼虫)的40%。条件控制和死亡条件控制的数据记录按碳线性回归法进行。毒死蜱平均浓度从0.45±0.02 μg/L变为0.56±0.04 μg/L(表3)，在EPS和腐殖质的梯度实验中没有什么差异，不管是购买的EPS还是制备的EPS(方差分析法，P≥0.102)。然而，与制备的腐殖质处理相比，购买的EPS处理中的水质浓度一直较高(方差分析法，F=3.09，P=0.035)，在恒温放置前，随着时间的延长，水质浓度从0.50±0.02～0.61±0.02 μg/L的一系列浓度降低到暴露之后的0.4 μg/L。

表3 不同有机物处理下，毒死蜱在水中和沉积物中的浓度(平均值±标准误差)
Tab.3 Chlorpyrifos concentrations(mean±SE) in water and sediment in treatments with different organic matter

注：数值上的不同字母代表显著性差异(Tukey-kramer检验，α=0.05)。

对于EPS和腐殖质处理的体系中，硅胶颗粒添加到聚合物中，导致水中的TOC浓度增加(方差分析，对于3种处理方法，F=75.27-140.8，P＜0.0001)(图2)。在低添加量和高添加量的制备EPS处理中，TOC的浓度由5.8±0.06 mg/L增加到15.4±0.32 mg/L。出人意料的是，在购买腐殖质处理时TOC浓度并没有受到影响。在中等添加量和高添加量时，TOC平均浓度比用腐殖质处理时TOC的平均浓度高了1.5和2.2倍。在无有机物添加剂情况下，TOC平均浓度为5.6±0.25 mg/L。

图2 水中总有机碳浓度
Fig.2 Total organic carbon, TOC

注：图(A)为购买的不同量的EPS(黑色)和制备的EPS(白色)；图(B)为购买的不同量的腐殖质(黑色)和制备的腐殖质(白色)。不同处理方法的文字显示条有明显的区别(α=0.05)。

在各种处理方法中，沉积物中毒死蜱浓度都很接近，浓度范围为3.64±0.23～4.49±0.23 ng/g(表3)。除了在中等浓度时，用EPS处理的(沉积物中毒死蜱)浓度比用腐殖质处理高16%之外，用不同浓度的购买ESP和制备ESP处理(沉积物中毒死蜱)并没有什么差异(方差分析法，F=3.09，P=0.035)。沉积物中毒死蜱的浓度用不同的处理方法的比较显示：不管是用制备的EPS还是用购买的腐殖质处理，其浓度都没有什么差异。但用制备的腐殖质处理时，发现其对沉积物中毒死蜱浓度是有影响的(方差分析法，F=6.588，P=0.012)。

在用高添加量EPS和腐殖质的微乳化液中，上层液(暴露)的含氧范围分别为7.3±0.38和8.1±0.13 mg/L。这些都是最高氧消耗率处理的，最低浓度以同样的方式可以预算出来。在实验中，总平均死亡量小于10%，且与处理方式无关(方差分析法，F=0.973，P=0.430)。另外，在处理方法中也没有发现聚合物添加量对死亡量的影响(方差分析法，对所有方法，F＜1.54，P＞0.256)。

3  讨论

在EPS和腐殖质处理中，幼虫对毒死蜱生物利用率下降。但在有机物梯度实验中，EPS添加量导致的幼虫摄取量的下降程度(购买EPS和制备EPS分别下降了94%和88%)大于腐殖质添加量的幼虫摄取量的下降(约60%)，因此可以认为，从腐殖质与毒死蜱的结合程度来看，EPS是一种更好的食物来源，而且与毒死蜱的结合较弱。早期研究指出，与多细胞动物沉积物关联的污染物摄取中，EPS可作为一种重要的食物来源和载体。与早期研究相冲突的是，在中等添加量和高添加量的EPS购买物以及最高添加量的EPS制备物中，将与EPS关联的普通杀虫剂与腐殖质相比，幼虫对其的生物利用率较低。然而，这个发现也可能与幼虫对EPS和腐殖物的进食率有关，或与EPS和腐殖物的不同质量有关。栖息于沉积物中的生物对于高质量的食物有较高的进食率，本实验中腐殖物的氮含量比EPS相对较高(表1)，这是高有机物质量的标志。因此可以得出，研究中幼虫对腐殖物较高的进食率影响幼虫对毒死蜱的摄取量。结果表明，相对分子质量较小的简单有机分子，即使有微小的差异也会在毒理学研究中对污染物的行为产生影响。

此外，除了幼虫进食率的差异之外，EPS处理方法中，有机物释放速率高也会影响幼虫对毒死蜱摄取量，比腐殖质处理方法中幼虫对毒死蜱摄取量低。一般说来，有机物添加量在EPS处理中比在腐殖质处理中高些(表1)。同时，Balance等(2001)发现，在EPS存在时，污染物的释放定律也支持这一结果。在腐殖质梯度实验中，毒死蜱摄取量的下降可能是由于有机物释放，尽管释放速率未像相关的EPS处理中那么明显，这可能是有机物资源的质量差异所致(可参考上文)。

有趣的是，与制备的聚合物相比，对2种购买的聚合物进行梯度实验中，幼虫摄取量比制备的聚合物实验中下降了很多(图3)。

图3 不同有机物碳添加量对幼虫摄取毒死蜱标准碳量的线性回归图
Fig.3 Linear regression of carbon-normalised uptake of chlorpyrifos (Chp) in larvae on added amount of carbon

注：(1) 回归线的斜率±标准误差为购买EPS：-9.45±7.73，制备EPS：-2.38±1.10，购买HS：-9.49±4.41和制备HS：-7.41±3.72。(2) 在图中，不同处理方法的显著性差异用括号内不同字母来表示(t检验，α=0.05)。

图中，购买的EPS回归斜率比制备的EPS回归斜率大了近四倍(t检验，P＜0.05)。在2种腐殖质处理中，尽管有明显差异(t检验，P＜0.05)，但对毒死蜱摄取量的下降影响却是较小的。回归分析显示，购买腐殖质处理中幼虫摄取量的回归斜率，比制备的腐殖质的回归斜率大了1.3倍(t检验，P＜0.05)。这表明，购买的聚合物与本文提取的聚合物相比，在很大程度上降低了杀虫剂的生物利用度。这些结果表明，购买的聚合物比制备的聚合物，以及天然聚合物能更有效地吸附在疏水污染物上。这些应用类似于天然的有机物，可能导致生物利用率潜在的不足。因此，研究认为在毒理学研究中应该避免购买EPS和腐殖质。

有研究指出，来自孔隙水和上覆水中微乳化的少量污染物，通过皮肤/角质层和呼吸器官的扩散被动摄取，可以作为重要的定量摄取途径。研究得出，被动摄取占总摄取量的40%。被动摄取是通过过饱和的苏打水麻醉幼虫，结果显示，生理状态的幼虫和用福尔马林处理的幼虫都不影响其被动摄取量。结果表明，被动摄取和消化摄取对幼虫对毒死蜱的总摄取量都很重要。像Landrum等人(1996)描述的一样，有机污染物与较大聚合物的连结可能会使分子量太大或过度极化以至于二者都不能通过生物膜。因此，对杀虫剂的低生物利用率，在一定程度上可以用毒死蜱的被动摄取来解释。

净化作用效率较高，在所有处理方法中，幼虫组织中的毒死蜱浓度几乎下降到0，这可能与快速的肠道净空有关。被动摄取量占总摄取量的40%，由此推测大部分的剩余幼虫毒死蜱与消化道内的物质有关，这些物质在24h的净化中，很容易被清除。也就是说，毒死蜱很可能与消化物有密切的关联，如腐殖物或EPS物，都有一个较高的分配系数logKow。而摇蚊种属的幼虫在12 h，24 h的净化作用中，消化道内包含的毒死蜱污染物约有10%的排泄。

毒死蜱污染物的生物利用率和毒死蜱污染物与有机基质的结合时间呈负相关，最终导致化合物的化石化。然而，目前包含毒死蜱类的杀虫剂都具有相对较短的水解半衰期。在对水生沉积物中现代杀虫剂的形成和分类的研究中，结合时间不会超过它们的水解半衰期。在目前的研究中，与3.5～20 d的水解半周期相比，毒死蜱可能会在48 h内和沉积物起化学反应。这个时间段的稳定范围也被Lydy等人证实，他们指出在20 ℃下，充气的淡水沉积物中，96 h后，母体化合物有85%的恢复率。同样地，Bondarenko和Gan(2004)也指出，在20 ℃下，充气的淡水沉积物中，72 h后，有90%的复原率。考虑到本研究相对简单的测试系统(硅胶颗粒和有机聚合物)和较短的培养时间(24 h)，且采用的是缺少完整微生物成分的人工沉积物，故可假定毒死蜱的生物降解作用是次要的。同时，摇蚊幼虫组织中毒死蜱的生物转化不能作为重要参考数据，因为Lydy等人的研究表明，经过较长时间(96 h)的恒温放置之后，摇蚊幼虫中60%的母体化合物可以复原。这些比较，在本研究中，主要由14C-标记的毒死蜱来表征。

本研究发现：通过EPS和腐殖质作用，摇蚊幼虫对毒死蜱的摄取量大大减少了，这主要是由于有机物质量的差异。饮食摄取和被动摄取对摇蚊幼虫摄取杀虫剂都很重要。研究发现，有机配合物对毒死蜱生物利用度影响是负作用，这对于了解并控制水生环境中有机污染物的生物利用率是很有帮助的。

致谢和参考文献(略)

译自：Ecotoxicology，2010，19:614～622。