土壤中典型新烟碱类杀虫剂与重金属对蚯蚓的联合毒性及致毒机制

Pesticides and heavy metals are frequently occurring simultaneously in soil. Neonicotinoids, broad-spectrum systemic insecticides, are the fastest growing class of insecticides worldwide. In particular, neonicotinoids are easy to combine with metals and may present as an urgent case for disrupting the functionality of organisms. In this project, we propose to focus on the heavily used neonicotinoids (imidacloprid, thiamethoxam and dinotefuran) and heavy metals (Cd、Cu、Zn) and study their joint toxicity on soil earthworms using uniform design. We propose to characterize the effects of the contaminants on the growth, reproduction, biochemical responses and genic expression of earthworms, and develop methods to understand the bioavailability of antibiotics for elucidating the combined toxicological interactions among the organic and inorganic contaminants. Findings from this project are expected to provide novel information and methodology for developing biological diagnostic tools valuable for environment risk assessment.

土壤中农药和重金属是经常共存且广泛分布的典型土壤环境污染物。新烟碱类杀虫剂是全球范围使用量增加最快的杀虫剂，这类杀虫剂分子结构中具有较多的孤对电子容易和金属离子空轨道结合形成稳定的配合物，从而改变化合物的生物效应。本课题以典型新烟碱类杀虫剂（吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺）和重金属（Cd、Cu、Zn）作为污染物，以陆生无脊椎动物蚯蚓为模式生物，采用均匀设计试验，开展这6种化合物对蚯蚓生长和繁殖、氧化胁迫和细胞损伤、基因和基因表达毒性等方面的影响，结合化合物的有效性衰减特征和生物可利用性特点，揭示农药-重金属复合污染的联合毒性效应的作用模式和致毒机制。为建立土壤复合污染生物诊断指标体系和环境风险评价提供科学依据。

土壤中农药和重金属是经常共存且广泛分布的典型土壤环境污染物。新烟碱类杀虫剂是全球范围使用量增加最快的杀虫剂，这类杀虫剂分子结构中具有较多的孤对电子容易和金属离子空轨道结合形成稳定的配合物，从而改变化合物的生物效应。本课题以典型新烟碱类杀虫剂（吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺）和重金属（Cd、Cu、Zn）作为污染物，以陆生无脊椎动物蚯蚓为模式生物，采用均匀设计试验，开展这6种化合物对蚯蚓生长和繁殖、氧化胁迫和细胞损伤、基因和基因表达毒性等方面的影响，结果表明蚯蚓的体重、繁殖率、体表和中肠结构、储精囊超微结构、抗氧化酶系统均不同程度受到复合污染物的影响，而且污染物能够一定程度上对蚯蚓体腔细胞造成损伤，并且对关键基因的表达具有显著的毒性效应；特别值得关注的是，多种污染物之间存在显著的交互作用，甚至具有协同作用，在所有的处理中，吡虫啉作为主要因子，与多种污染物的交互作用显著。本研究结果可以为建立土壤复合污染生物诊断指标体系和环境风险评价提供科学依据。