论文部分内容阅读
近年来,手性农药在农业上应用广泛。然而,大多数手性农药是以外消旋体形式生产和使用。手性农药施用后进入环境,对映体间在富集、代谢、生物活性、生态毒性及环境行为上往往存在差异。传统的手性农药安全性评价通常不区分对映体间的差异,致使风险评估结果往往不可靠,给人类健康和生态安全带来了隐患。本课题以果园常用的手性农药---乙螨唑为研究对象,从对映体水平开展了生物活性、生态毒性、果园中环境行为和生物富集研究,以期为乙螨唑更准确的风险评估提供科学依据,取得进展如下:第一,建立了超高效液相色谱串联质谱法(UPLC-MS/MS)和超临界流体色谱串联质谱法(SFC-MS/MS)两种乙螨唑对映体分离分析方法。经过系统优化手性固定相、有机改性剂、流动相比例、流速、系统背压及柱温等手性分离参数实现了乙螨唑对映体的基线分离。在UPLC-MS/MS系统中,两个对映体的保留时间分别为2.06 min和2.54 min,分离度(Rs)为1.51。在SFC-MS/MS系统中,两个对映体的保留时间分别为0.47 min和0.81 min,分离度(Rs)为5.81。另外,利用在线旋光检测仪确定了乙螨唑对映体的绝对构型及在不同色谱条件下的流出顺序。第二,开展了乙螨唑对映体在果园3种水果和土壤中的立体选择性降解研究。结果表明,乙螨唑在果园水果及土壤中存在对映选择性降解,在设施葡萄和草莓中(+)-S-乙螨唑相对于(-)-R-乙螨唑优先降解,在果园苹果和土壤中(-)-R-乙螨唑相对于(+)-S-乙螨唑优先降解。第三,评价了乙螨唑对映体对两种靶标生物二斑叶螨和朱砂叶螨的杀卵活性差异。结果表明,乙螨唑外消旋体及对映体间生物活性存在显著差异,对两种靶标生物的活性顺序均表现为(+)-S-乙螨唑>Rac-乙螨唑>(-)-R-乙螨唑,其中,(+)-S-乙螨唑对二斑叶螨和朱砂叶螨的杀卵活性比(-)-R-乙螨唑分别高16和24倍。第四,开展了乙螨唑对映体对非靶标生物大型溞和斑马鱼的急性毒性差异研究。结果表明,乙螨唑及其对映体对两种非靶标生物的急性毒性存在显著差异,但毒性顺序不一致。在大型溞中,毒性顺序表现为(+)-S-乙螨唑>Rac-乙螨唑>(-)-R-乙螨唑,(+)-S-乙螨唑对大型溞的急性毒性比(-)-R-乙螨唑高8.7倍;在斑马鱼中,毒性顺序表现为(-)-R-乙螨唑>(+)-S-乙螨唑>Rac-乙螨唑,(-)-R-乙螨唑对斑马鱼的急性毒性比(+)-S-乙螨唑高4.5倍。第五,利用SFC-MS/MS结合优化的QuEChERS前处理方法,建立了乙螨唑对映体在斑马鱼和水样中的分析方法,同时开展了乙螨唑在斑马鱼中的立体选择性生物富集研究。结果表明,乙螨唑在斑马鱼中的生物富集具有立体选择性,(-)-R-乙螨唑相对于(+)-S-乙螨唑优先富集。第六,以抗氧化酶活性为生物指标,初步探究了乙螨唑对斑马鱼的毒性机制。结果显示,乙螨唑对斑马鱼肝脏的抗氧化酶SOD、GST活性及MDA含量均产生了不同程度的影响。乙螨唑对斑马鱼肝脏造成了一定程度的氧化损伤进而导致了体内的氧化应激反应。综上所述,本课题为手性杀螨剂乙螨唑的果园环境风险评估提供了重要的科学依据,开发(+)-S-乙螨唑取代其消旋体有助于推进农药减量并减少环境压力。