新型農(nóng)藥的應(yīng)用正在快速推進(jìn)，其生態(tài)安全性評價卻相對滯后。以往開展農(nóng)藥的環(huán)境安全評價通常關(guān)注其在環(huán)境中的殘留、移動、富集及其對陸地生物(一般是動物)的毒性與危害。然而，農(nóng)藥釋放進(jìn)入土壤后，對土壤微生物群落和生態(tài)功能產(chǎn)生何種影響，卻一直未能得到足夠的重視和清楚的認(rèn)識，這影響了農(nóng)藥的生態(tài)安全性科學(xué)評價。以土壤微生物作為敏感指標(biāo)，研究新型農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境的影響將對正確理解新型農(nóng)藥的環(huán)境行為及科學(xué)評價其生態(tài)安全性具有重要意義。

中國科學(xué)院南京土壤研究所研究員李忠佩團隊圍繞新型農(nóng)藥-氯蟲苯甲酰胺(CAP)的生態(tài)安全影響問題開展了系列研究工作。研究人員選取我國亞熱帶三種母質(zhì)發(fā)育的典型水稻土，設(shè)置不同施藥水平，觀測了CAP在不同土壤中的降解動力學(xué)特征，分析了其降解過程對土壤微生物群落和活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，較低施藥量下(1mg/kg)，降解初期，CAP會抑制土壤基礎(chǔ)呼吸、微生物代謝熵、酸性磷酸酶和蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性，并且對土壤微生物碳源代謝活性和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響;降解后期，土壤微生物群落、活性和功能會逐漸恢復(fù)(EcotoxicologyandEnvironmentalSafety，2017)。然而，高施藥量(10mg/kg)下，CAP對土壤微生物碳源代謝和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大和較長時間的影響，難以恢復(fù)(ScienceofTheTotalEnvironment，2018)。

上述研究雖然明確了CAP本身對土壤微生物群落的影響，但仍缺乏CAP降解產(chǎn)物影響的了解。對此，研究人員首先通過HPLC確定了CAP降解過程中的兩個主要轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，并通過半制備色譜分離純化得到兩個轉(zhuǎn)化產(chǎn)物Z1、Z2，然后通過H-NMR、113C-NMR、HRMS等譜圖解析了其化學(xué)結(jié)構(gòu)。隨后，通過培養(yǎng)試驗，比較了CAP、Z1、和Z2對土壤微生物群落的影響。研究發(fā)現(xiàn)，三者對土壤微生物群落均有潛在危害，但其對土壤微生物的α-多樣性、β-多樣性、微生物共存網(wǎng)絡(luò)的影響大小不同。其中，Z2對土壤微生物的影響更大，要大于CAP本身;Z1的影響小于CAP。因此，對新型農(nóng)藥的土壤生態(tài)安全評價不能忽視降解轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的影響。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在JournalofHazardousMaterials(2021)上。

以上系列研究論文均以副研究員吳萌為上述系列研究論文的第一作者，李忠佩為論文的通訊作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金面上項目和青年基金項目的資助。

氯蟲苯甲酰胺及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的風(fēng)險評價