除草剂磺草酮的光解——主要的光解产物和其毒性

除草剂磺草酮的光解——主要的光解产物和其毒性 除草剂磺草酮的光解——主要的光解产物 和其毒性 第31卷第5期 2009年10月 世界农药 Wor1dPesticides?3l? 除草剂磺草酮的光解——主要的光解产物和其毒性 叶萱编译 (上海市农药研究所,上海200032) 中图分类号:TQ457.2+7文献标志码:A文章编号:1009—6485(2009)05—0031-04 农药登记所要求进行的研究内容越来越全面,要田除草,被作为莠去津的替代物.在1993年磺草酮 满足目前的登记法规就需进行100多项的试验,主要被商品化,但到目前有关其环境归宿的文章很少. 有关农药的使用,毒性,迁移性,持效期和转化产物,已确定它在土壤中的主要转化产物为2一氯.4甲基磺 以此来评估它们的总体风险.例如,要提供母体化合酰基苯甲酸(CMBA)(图1).根据登记研究资料得知 物和降解产物对饮水的潜在影响的试验数据.CMBA也是一个重要的植物代谢产物,也存在于哺 磺草酮(sulcotrione)是三酮类除草剂,用于玉米乳动物的代谢过程中.试验发现它的毒性非常低. B C 磺草酮 A A>300nm c之H. 图1磺草酮的主要光解产物 磺草酮吸收地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面太阳光的光化性部分,而后 直接光降解.它在pH6.5,波长365nIll下的光解量 子产率为4×l0.根据评估 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ,在中欧磺草酮在环 境中的半衰期为2-340d(依季节性光照,水的深度 和pH不同而不同).因此,光降解严重地影响了磺 草酮在地表水中的归宿.然而,磺草酮光解产物的 确定仍是一个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .登记报告中提到磺草酮光解产 生CMBA.另一方面,AlexandraterHalle等发现磺 草酮光解转化发生分子内亲核取代形成环化产物 (CP).最近利用紫外b辐射(UV-B)研究确定了磺草 酮的光解产物为CMBA和另外一个物质. 此研究的主要目的是明确磺草酮在水相中的光 化学反应,特别是确定在相关的环境条件下的主要 光转化产物.其次,评估环化产物的潜在毒性,因 O HO 为还没有人进行过此项工作.以细菌发光菌[Vibrio fischeri(Bejerinck)Lehmann&Neumann1,微藻生物 月芽藻[Pseudokirchneriellasubcapitata)(Korshikor) Hindak]和原生动物梨形四膜虫]Tatrahymenapyriformis (Ehrenberg)Lwoff13个单细胞生物为水生生态体系 的代表,比较了环化产物与磺草酮和CMBA的毒 眭. 1材料和方法 1.1化学物质 从Riede1de—Hahn购买磺草酮[2一(2-氯一4-甲磺酰 苯甲酰环己烷.1,3一二酮,98.7%)和溶剂(梯度级二氯 甲烷和HPLC级乙腈).从ACROSOrganics购买 CMBA(2.氯.4甲磺酰基苯甲酸,95%1.从正规的农业 世界农药第31卷 商店得到300g/L磺草酮(Mikado;拜耳作物科学).磷 酸氢二钠(99.0%)和磷酸二氢钠(99.0%)是从 PROLABO购买的.用MilliporeMilli.O系统 (MilliporeCcQ,电阻率18M~2cm,DOC<0.1mgm) 对水进行纯化. 1.2辐射条件 用pH6.5磷酸缓冲液制备磺草酮水溶液 (104M).辐射体系配备有6个荧光灯管(多色光 300~45011111,菲利普斯热释放计量剂,40W).在 硼硅酸反应器内用配备有空气制冷系统的设备对磺 草酮溶液(15mL)进行辐射. 1.3分析设备 用Carry300Varian分光光度计记录紫外一可见 吸收光谱,在室温下用配备HP1090光电二极管阵 列检测器和反相柱(ColonneZORBAXSB.CN, Agilent,4.6mmx250mill,5gg)的色谱进行HPLC—UV 分析.流动相为乙腈+水(30+70,v/V),用30gm甲酸 调节pH为2.5,流动速度为1mL/min.检测波长为 240nlTl.在pH为2时,CMBA,CP和磺草酮的消光 系数分别为5500L/tool,27300L/mol和12000L/mol. 1.4环化产物的制备 对磺草酮进行辐射制备CP(3,4.二氢.6.甲磺酰 . 1H氧杂葸一1,9一二酮).用商品化的制剂产品代替纯 的活性物质进行光化学反应,不影响反应质量或纯 度.用HNMR和HPLC/UV分析CP的纯度. 1.5毒性测定 用以下方法测定了磺草酮,CP和CMBA的潜 在毒性. 1.5.1以发光菌为试材进行原核试验 应用AzurEnvironmental公司的Microtox系统, 此系统包含冰冻干燥的细菌发光菌试剂盒,重组试 剂盒和Model500毒性分析仪.氯化钠溶液f2% Microtox稀释液)为稀释液.制备所有的溶液时用磷 酸缓冲溶液(10之M)和二甲亚砜(DMSO,5mL/L)来分 别调节pH为7和确保测试的物质分子具有较好的 稳定性.以EC50表示毒性的大小,即细菌被培养5,15 和30min后,用软件(版本7.82)来计算.报告值为 4,11个重复的平均值. 1.5.2以微藻生物月芽藻为试材进行静态生长抑制 试验 对试验菌株进行无菌培养,试验参照OECD试 验指南(OECD201,1984:藻类,生长抑制试验).在锥 形烧瓶(250mL)中装入一定浓度的要测试的物质和 月芽藻,然后在(22+2)?和持续光照(8000勒克司) 下在摇床上培养.起始细胞浓度为l0q细胞/L,pH 为7.培养24,48和72h后用配有Malassez计数 池的显微镜测量月芽藻的生长情况.试验重复3次, 对每个烧瓶中的月芽藻计数3次.根据生长曲线下 面的面积计算藻的生长情况.由线性回归拟合优度 评估50%生长抑制浓度[EbC50(0~72)]. 1.5-3以梨形四膜虫为试材进行原生动物试验 进行了二乙酸荧光素酯酶活性测定和种群生长 抑制试验.梨形四膜虫无小核体菌株GL是从The BiologyInstituteoftheCarlsbergFoundation得到.在 28?,在月示蛋白胨.酵母盐复合培养基(pH=6.8,7.0, 含有0.75%月示蛋白胨,0.75%酵母膏和无机盐)上 无菌培养梨形四膜虫.由于在无荧光底物中二乙酸 荧光素的酶促水解,所以通过测定荧光产物的形成 来测定活体原生生物细胞中酶的活性.按Bonnet等 人方法培养梨形四膜虫和测定酶的活性.先在无光 3I](28~1)?条件下在不同浓度的污染物中培养梨形 四膜虫细胞1h,再培养30min后用配有485nm激 发滤片和510nm发射滤片的荧光阅读器测定样品 的荧光浓度,然后和未处理对照进行比较.同样也 按Bonnet等人方法测定梨形四膜虫种群生长受抑制 情况.在不同浓度的试验化合物存在下培养指数生 长期细胞(管法)9h.此培养时间约为对照培养3代 所需的时间.用光度分析示值确定梨形四膜虫生长 动态学.用DrLangeLP1w光度阅读器在535nnl 测定每个管的光密度,1h测定一次. 通过测定测试物质的抑制浓度,分别抑制酯酶 活性和种群生长50%的浓度,即IC5of0~lh十30,和 ICs0fo~9h1来定量测试物质的相对毒性.每个化合物的 毒性测定试验重复4次.在测定试验中用DMSO增 加受试物质的溶解度,使它们的最终浓度为5mL/L. 2结果和讨论 2.1磺草酮光解 用类似太阳光的复色光照射磺草酮的水溶液. 图2A为被光照射溶液的高效液相色谱图.通过注 入商品化的CMBA,进行高效液相色谱.质谱f质谱 特征:ESI—m/z=235.233)分析确定了磺草酮光解产物 CMBA的存在.通过分子的分离和H和?CNMR 对结构的确定,以及HPLC/MS(ESI+m/z=293; ESI—m/z=291)确定了光解产物环化物质的存在. Chaabane等人最近的研究结果与本文间的差异 第5期叶萱:除草剂磺草酮的光解——主要的光解产物和其毒性 可以用波长的影响来解释,因为前者的磺草酮暴露 在波长范围为280,320nn]UB—B光下,在此条件下 CP很易光解而无法被检测到.而地表面的太阳光波 (A)80 6o 譬40 2O 0 51O15 时间/min 长大约为295nlTl.所以没有被过滤短波(280~295nlTl 的uV—B不被推荐用于环境的研究试验中. 图2(A)光照射磺草酮溶液的高效液相色谱图(240nm);(B)水中吸收谱 图3A为典型的辐射试验(300~450nm)图.图 3B为用反应因子定量表示磺草酮和光解产物的试 验值. 转化产物的化学产率是对一个农药分子进行环 境评价的重要因子,转化产物的化学产率为: 产率(尸)=[尸]c/【0X100 (A)1.Ox10' 8.OxlO'5 6OxlO'0 蛏 4.Ox1 2.Oxl0'5 0O O5oO0150200 照射对问/h [尸]为反应时间为t时,光解产物的摩尔浓度, [.为磺草酮的起始摩尔浓度.根据登记指南 (SANCO3268/2001),在试验中转化产物的化学产 率只要达到10%就被认为是主要的代谢产物,而应 对此产物进行进一步的毒性评估. 《B》20 '5 褂 10 扑 5 O 05010015020025O 照射时问/h 图3(A)磺草酮,cP和CMBA辐射试验图;(B)3种物质的化学产率和照射时间的关 系 因为在光解试验中CP在较长的时间内其化学 产率为14%(相当于磺草酮25%~60%的转化率),高 于10%,因此CP应被作为磺草酮的一个主要代谢 产物.在辐射120h后,CP的化学产率降低了,这 表明它可能发生了进一步的光转化反应.CMBA为 次级光代谢产物,其产生的量较CP少,但随着时 间的推延在溶液中积累,在240h的光照射后化学 产率约为1O%. 此前人们把CMBA作为一个主要的代谢物质, 已对其毒性进行过评估,但从未对CP的潜在毒性 进行过评估. 2.2毒性试验 ?34?世界农药第31卷 已有的文献对磺草酮光产物毒性的评估主要集中于 CMBA.研究发现CMBA的毒性低.最近Chaabane 等人对磺草酮的光照溶液的潜在毒性进行了研究, 他们以异养性海洋细菌(Vibrioangustum和Deleya aquamarina)~[1蓝藻f集胞藻,Synechocystissp.)为试 材,试验发现磺草酮f0,100gg/L)~M其光照射溶液不 能显着地减少试验菌的种群生长.然而,此试验是 在UB—B照射下进行的,这与实际环境条件不同. 在此条件下,不能形成CP. 此研究的目的是评估CP的潜在毒性,其试验 结果与磺草酮和CMBA的进行相比.以3个水生生 物为试材,它们分别为细菌f发光菌1,微藻生物月芽 藻和原生动物梨形四膜虫,化合物对不同生物的毒 性有很大的变化(表1). 2.2.1对微藻生物的毒性 以微藻生物月芽藻为靶标,对磺草酮,CMBA 和CP的毒性进行了测定.此绿藻被广泛地用作生 测生物,已是水生生态毒性测定中的一个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的工 具,被用于OECD测定(OECD2011. 试验结果表明磺草酮对月芽藻有很大的影响, 它对微藻生物生长抑制作用可能是由磺草酮的除草 活性所致.2个光解产物对此微生物的毒性较低, CP和CMBA的EbC5o与磺草酮的相比分别降低了 14和2l.这2个光解产物的产生使磺草酮的除草活 性显着降低f表11. 根据全球协同系统标准(GloballyHarmonized SystemCriteria,GHSC),磺草酮可被分为第二类, 即EC5o为1,10mg/L,对水生生物有毒.另一方面, 光产物CP和CMBA的EC5n为10,100mg/L,它们 对水生生物有害(GHS第3类1. 2.2.2对细菌的毒性 本试验中选择发光细菌作为原核生物的代表进 行研究,此试验对溶液的pH非常敏感,因此试验 在pH7的去离子水缓冲液中进行.3个物质对细菌 的毒性较低,相比较CP对细菌的毒害作用较大, 其EC5o值分别是磺草酮和CMBA的9倍和7倍. 2.2_3对原生动物的毒性 此抑制试验可以确定化合物对食物链的初级消 费者——非靶标真核微生物潜在的毒性. 试验发现梨形四膜虫的非特异性酯酶与发光细 菌的酯酶的敏感性相似.CP的毒性是磺草酮和 CMBA的3.5倍以上.对暴露于测试化合物的纤毛 虫的荧光的减少可能是由于纤毛虫酶活性直接受到 抑制,影响了细胞的代谢和物理状态所致.然而, 纤毛虫的生长看上去对磺草酮和CMBA不敏感,这 表明它们对此真核微生物没有杀生作用.试验仅测 试了CP的潜在毒性.CP在最大的测试浓度125mgm (有限的溶剂度)时对细胞的生长抑制率为35%,IC5o 的推定值为229mg/L. 表1磺草酮,CP和CMBA对3种水生生物的毒性 来源于磺草草案评估报告. 估计值f见2.2-3). 3结论 此研究涉及了磺草酮2个不同方面的环境评估. 从光化学方面来看,磺草酮水溶液能够直接光 解,同时也讨论了本文与文献不同结果的原因.也明确环化产物是光解形成的主要产物. 从毒理学角度看,评估了主要光解产物的潜在 毒性.CP对靶标水生微生物的有害性低于母体化合 物.磺草酮,CP和CMBA对细菌和原生动物的毒 性低,其中CP的毒性较高.本文只是对主要光解 产物的毒性进行了初步的研究,还不能用于评估此 代谢产物对生态系统的风险. (上接第24页) 气相色谱法,氢火焰检测器.毛细管色谱柱:0-3u?卜 Hydrodex一13-6TBDM,25mx0.25mm(i.d)熔融石英柱,柱 温:初始120?持续20rain,以l~C/min速度程序升温 到140?持续15min,以1~C/min速度程序升温到145 ?持续10min,以l~C/rain速度程序升温到160?持 续10miI1,注射温度:200?,检测温度:220?;分流: 75mL/min,载气H:100kPa,空气300mL/min,氢气 30mL/min,补充氮气30mL/min;进样量:1此;保留 时问:1R.顺式异构体68.0lffln,1顺式68.5min,1R. 反式异构体75-3nim,1S-反式异构体76.3nfm. 注:R/S.tranS=99.2:0.18,其中cis异 构体主要是.异构体.