综述：揭示常见系统性杀虫剂在两栖动物体内的暴露途径及毒性机制

《Journal of Hazardous Materials》：Unraveling the Exposure Pathways and Toxicity Mechanisms of Representative Systemic Insecticides in Amphibians

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摘要

目前，系统性杀虫剂（包括新烟碱类、有机磷类、苯吡唑类（如氟吡虫啉）和苯胺二酰胺类）在全球杀虫剂使用中占据主导地位。这些杀虫剂具有高水溶性，并能系统性地在植物体内扩散，因此会进入稻田、湿地和农业水道，同时在土壤和沉积物中持续存在，而这些 lugar正是两栖动物赖以生存的环境。由于两栖动物具有通透的皮肤、以鳃为主要呼吸器官的特性以及必须在水环境中发育的幼体阶段，它们特别容易受到这些杀虫剂的影响。然而，将野外暴露与体内毒性联系起来的研究仍较为有限。本文综合了103篇经过同行评审的研究（2005-2025年发表），探讨了这些杀虫剂在环境中的存在情况、毒代动力学、亚致死效应及毒性机制。尽管在不同生物体内的浓度差异很大，但只有部分化合物的存在阈值得到了具体研究；不同化合物在组织积累、代谢激活和清除方面的毒代动力学特征也有所不同。亚致死效应表明，在环境相关浓度下，这些杀虫剂会导致神经行为障碍、发育紊乱、内分泌干扰以及多器官组织病理变化，且剂量-反应关系并非单调，且不同物种和发育阶段的敏感性也存在差异。氧化应激在这些杀虫剂的作用机制中普遍存在；钙离子调节异常被认为是它们作用机制的共同下游途径，但这主要基于跨类群的推断。该领域的主要局限性不在于研究数量，而在于未经过验证的机制推断以及暴露效应之间的对应关系。

引言

两栖动物种群在全球范围内持续减少，约48%的物种面临种群减少或灭绝的风险[1][2]，农业活动被认为是最主要的原因之一，直接影响了近77%的两栖动物物种[3]。在这些导致危机的因素中，系统性杀虫剂（新烟碱类、有机磷类、苯吡唑类（如氟吡虫啉）和苯胺二酰胺类）引起了日益严重的生态毒性问题。虽然这四类杀虫剂在植物体内的系统性扩散程度不同，但由于其高水溶性和扩散效率，它们在现代农业中被广泛使用[4][5]，而这些特性也使得它们通过径流和渗漏进入稻田、湿地和农业水道[6][7]——而这些地方正是两栖动物繁殖和幼体发育所依赖的环境。

两栖动物高度通透的皮肤、必须在水中发育的幼体阶段以及复杂的变态过程使其对水溶性污染物格外敏感[8][9][10]，依赖水生环境的两栖动物在种群和物种层面都面临更高的灭绝风险[11]。越来越多的证据表明，系统性杀虫剂暴露与神经毒性、内分泌紊乱、发育异常和氧化应激有关[12][13]，因此它们成为评估水生生态风险的高敏感指示生物。

然而，将环境中的存在情况、毒代动力学、亚致死效应和这些杀虫剂的毒性机制结合起来进行全面研究的案例仍然很少。现有的研究往往侧重于单一杀虫剂类别或孤立的毒理学指标。此外，毒性评估主要依赖于鱼类模型进行推断，尽管鱼类与两栖动物在暴露途径、皮肤渗透性和代谢生理机能方面存在根本差异，这大大限制了这些推断的生态相关性[14]。因此，野外暴露浓度与体内毒性机制之间的联系尚未得到充分理解，系统性杀虫剂对两栖动物的实际生态风险也尚未完全阐明。

为填补这一空白，本文系统性地梳理并综合了2005年至2025年间发表在Web of Science Core Collection、PubMed和Scopus上的103篇经过同行评审的研究，涵盖了新烟碱类、有机磷类、苯吡唑类和苯胺二酰胺类杀虫剂，文献筛选遵循PRISMA框架[15]。我们将现有证据从四个维度进行综合分析：环境中的存在情况、毒代动力学、亚致死效应和毒性机制。但在过去二十年积累的证据中，真正基于对两栖动物本身直接测量的数据有多少？野外检测到的暴露浓度是否与两栖动物特有的效应阈值相符，还是仅仅是一个未经充分验证的假设？本文以这两个问题为标准，依次考察了所有四个维度的证据。

章节摘录

文献检索

文献检索来自Web of Science Core Collection、PubMed和Scopus。检索时间为2026年6月30日，仅筛选2005年至2025年间发表的论文，未设置语言限制。检索词组包括“两栖动物”以及四种目标杀虫剂类别（新烟碱类、有机磷类、苯吡唑类和苯胺二酰胺类）的相关术语。

系统性杀虫剂在两栖动物栖息地中的环境存在情况

这四种杀虫剂都具有高水溶性和系统性扩散的特性，这使得它们在施用后能够通过径流和渗漏广泛扩散到稻田、湿地和农业水道，而这些地方正是两栖动物繁殖和幼体发育所需的栖息地。本节总结了这些化合物在两栖动物栖息地中的分布情况。

系统性杀虫剂在两栖动物体内的毒代动力学

化合物的毒代动力学（包括吸收、分布、代谢和消除）决定了其对靶器官的作用强度和持续时间。所研究的四种杀虫剂在水溶性、亲脂性（log K_ow）和生物转化潜力方面存在显著差异，从而导致其在两栖动物体内的毒代动力学特征不同。

系统性杀虫剂对两栖动物的毒性效应

除了环境中的存在情况和毒代动力学外，系统性杀虫剂的实际风险还取决于其所造成的生物扰动的性质和程度。两栖动物因其高度通透的皮肤、依赖于水陆两种环境的特性以及变态过程中发生的深刻生理变化而特别脆弱[10][41]。本章从六个效应维度（存活率和致死性、生长和发育、变态）探讨了这些杀虫剂的毒性后果。

系统性杀虫剂在两栖动物体内毒性的机制机制

第5章中提到的效应已经相当复杂：同一种杀虫剂在不同物种间会产生相反的作用方向，同一物种在不同测试指标下的敏感性也可能不一致。这种复杂性自然引出了一个问题：如果在分子机制层面能够找到一个共同的途径，是否可以解释这种多样性？神经毒性和氧化应激可能是其中的关键机制。

局限性与未来展望

本文综合了103项关于系统性杀虫剂对两栖动物毒性的研究。研究发现，在不同证据链中存在具体缺陷。基于此分析，本文指出了四个方面的结构性不足。

环境影响

在新烟碱类、有机磷类、氟吡虫啉和苯胺二酰胺类杀虫剂中，检测到的浓度范围很广，且这些化合物的浓度与两栖动物的水生幼体阶段重叠。综合103项相关研究，发现这些杀虫剂在环境相关浓度下会引起神经行为、发育、内分泌和组织病理变化，且不同物种和组织间的积累和代谢转化过程也存在显著差异。

CRediT作者贡献声明

胡宗琪：撰写——初稿、研究设计、数据分析。 Mou蔡昊：撰写——审稿与编辑、验证、研究设计。卢圆媛：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、监督、研究设计、数据分析。王一新：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、研究设计、数据分析。张嘉琪：撰写——审稿与编辑。张全：撰写——审稿与编辑、监督、概念框架构建。王崔：

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本项工作得到了浙江省自然科学基金（LRG25B070001）、国家重点实验室绿色化学合成与转化研究项目（SKLGSC-ZZ-202617）、国家自然科学基金（22276173和22476182）以及浙江省属高校基本科研经费（RF-C2024004）的支持。

卢圆媛 | 王一新 | 胡宗琪 | 姜蔡昊 | 张嘉琪 | 赵梅蓉 | 张全浙江工业大学绿色化学合成与转化国家重点实验室，杭州，310014，中国