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为明确莠去津（ATZ）、乙草胺（ACE）、甲草胺（MET）的环境行为与生物效应机制，研究人员以齐口裂腹鱼（Procypris merus）为对象，探究单 / 联合暴露下 3 种除草剂的转移、富集、消除及代谢。发现肌肉是主要蓄积部位，联合暴露具时间依赖性协同毒性，鳃净化速率最高，还鉴定出多种代谢物。研究为评估其环境与膳食风险提供依据。
研究背景与意义
在农业生产中，除草剂的广泛使用如同双刃剑，在保障作物产量的同时，其残留却悄然成为生态系统的隐忧。莠去津（Atrazine，ATZ）、乙草胺（Acetochlor，ACE）和甲草胺（Metolachlor，MET）作为全球常用的三嗪类和酰胺类除草剂，每年数以万吨计被施用于农田。然而，这些化学物质仅有极小部分作用于目标杂草，大量残留通过径流、渗漏等途径进入水体，造成地表水和地下水的长期污染。美国爱荷华州和伊利诺伊州的监测数据显示，这三种除草剂在河流中的检出率高达 100%，中国吉林农田土壤和地下水中 ATZ 的检出浓度也分别达到 11.1 μg/kg 和 106.8 ng/L。
这些持久性污染物不仅在环境中难降解（半衰期从数周到 2 年不等），更通过生物链富集威胁生态安全与人类健康。ATZ 和 MET 被美国环保署（EPA）列为 C 类致癌物，ACE 则属 B-2 类致癌物，它们可引发内分泌干扰、生殖毒性和免疫毒性等问题。鱼类作为水生生态系统的关键环节，通过鳃和皮肤吸收水中的除草剂，其肌肉、肝脏等组织成为污染物的 “储存库”，进而通过食物链传递至人类餐桌。尽管已有研究检测到鱼类体内的除草剂残留，但关于其在鱼体内的生物富集规律、组织分布差异、代谢转化路径及联合暴露毒性机制仍不明确，这些知识空白制约了对其环境风险的精准评估。
为填补这一研究缺口，广西大学的研究团队以齐口裂腹鱼（Procypris merus）为模型生物，系统开展了 ATZ、ACE 和 MET 在单一及联合暴露条件下的生物富集、组织分布、净化代谢及毒性效应研究。该研究成果发表于《Environmental Research》，为揭示这类除草剂的环境行为与健康风险提供了关键数据支撑。
主要研究方法
研究采用实验室暴露实验结合现代分析技术，具体包括：
- 暴露与采样：将齐口裂腹鱼（体长 12±4 cm，体重 40±8.6 g）在含不同浓度 ATZ（0.1、1 mg/L）、ACE（0.02、0.1 mg/L）、MET（0.02、0.1 mg/L）的水体中进行单一及联合暴露，在不同时间点采集肌肉、肝脏、鳃、肠道等组织样本。
- 富集与净化动力学分析：测定各组织中除草剂的浓度，计算生物富集因子（BCF）、uptake 速率常数（Kup）和消除半衰期（T1/2），分析富集与清除规律。
- 代谢物鉴定：利用超高效液相色谱 - 电喷雾 - 四极杆飞行时间质谱（UPLC-ESI-QTOF-MS/MS）技术，对鱼体代谢产物进行定性分析，解析代谢路径。
- 毒性效应评估：比较单一与联合暴露下的毒性差异，分析组织分布与污染物疏水亲脂性（log Kow）、组织脂质含量的相关性。
研究结果
1. 生物富集与组织分布特征
暴露实验表明，三种除草剂在齐口裂腹鱼体内呈现显著的组织特异性分布。肌肉组织成为最主要的蓄积部位，其蓄积量占总蓄积量的 71%~84%，这与肌肉组织的高脂质含量及污染物的高疏水亲脂性（log Kow）密切相关。肝脏作为解毒器官，虽蓄积量低于肌肉，但在联合暴露时，ATZ 和 ACE 的浓度显著升高，提示肝脏可能承担了更复杂的代谢负荷。此外，鳃和肠道在净化阶段表现出较高的清除效率，其中鳃的净化速率接近肠道和肝脏的两倍，这与其直接接触水体的生理结构有关。
2. 联合暴露的协同毒性效应
与单一暴露相比，三种除草剂的联合暴露表现出时间依赖性协同毒性。例如，ACE 在肌肉组织中的消除半衰期（T1/2）较单一暴露延长 3 倍，表明联合暴露下污染物的代谢清除受阻，导致体内残留量增加。同时，联合暴露显著提高了 ACE 和 MET 的Kup值和 BCF 值，说明多种污染物共存时，鱼体对其吸收速率加快，生物富集能力增强，进一步加剧了毒性风险。
3. 代谢路径与代谢物鉴定
通过质谱分析，研究团队共鉴定出9 种 ATZ 代谢物、11 种 ACE 代谢物和 10 种 MET 代谢物，其中 19 种为首次在鱼类中检测到。主要代谢途径包括脱烷基化、羟基化以及与谷胱甘肽、葡萄糖醛酸的结合反应。值得注意的是，外消旋体rac-MET 表现出明显的立体选择性：肝脏优先富集 1'S, α'R-MET 异构体，这可能与肝脏中特定代谢酶的立体选择性识别有关。
研究结论与讨论
本研究系统揭示了 ATZ、ACE 和 MET 在鱼类中的环境行为与生物效应机制，核心结论包括：
- 肌肉组织的高蓄积性使其成为人类通过膳食暴露的主要风险源，需重点关注鱼类食品中的除草剂残留限量。
- 联合暴露的协同毒性提示环境中多种污染物的复合效应可能被低估，传统单一物质的风险评估模式需修正。
- 代谢路径的多样性与立体选择性为解析除草剂的毒性机制提供了新视角，尤其是代谢产物的毒性潜能需进一步研究。
- 鳃的高效净化能力为水体污染的生物修复提供了潜在靶点，可探索利用鱼类生理特性优化水质净化技术。
这些发现不仅完善了除草剂在水生生态系统中的归趋模型，也为制定农药合理使用规范、保障食品安全和生态健康提供了科学依据。未来研究可进一步拓展至更长时间尺度的慢性暴露效应、代谢产物的毒性评估及不同物种间的代谢差异，以全面揭示这类持久性污染物的环境风险。
