商业制剂形式戊唑醇在一年期中宇宙系统中的浓度依赖性归趋及转化产物鉴定

《Science of The Total Environment》：Concentration dependent fate of tebuconazole applied as a commercial formulation and identification of transformation products in a one-year mesocosm study

　　

确定植物保护产品和杀菌剂的半衰期对于评估其环境持久性和监管风险至关重要，但目前尚无标准化方法规定应考虑多少数据集，或是否必须纳入物质浓度等影响因素。对于主要经微生物降解的农药，浓度会显著影响降解速率，高浓度可能因对微生物产生毒性而减缓降解。戊唑醇作为一种具有广谱活性（包括抗微生物毒性）的杀菌剂即属此类。研究人员在一项综合中宇宙研究中考察了商业戊唑醇制剂的浓度依赖性降解：建立八个含流通区与滞水区的淡水溪-塘中宇宙系统，一次性投加0、5、50、100、500、1000和5000 μg/L戊唑醇，历时一年用气相色谱-串联质谱(GC–MS/MS)监测各系统水体及选定处理沉积物层中浓度。采用新开发的分层动力学模型（将浓度作为协变量）结合标准降解模型与不同误差模型，计算水体、沉积物及整体系统的消散时间。观察到明确浓度依赖性：消散时间从最低浓度下的176天增至最高浓度下的1079天；向沉积物转移极少（一年内<5%）；通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)在水体中检出并部分定量相关转化产物，但其低丰度使之被排除于动力学建模之外。

研究背景与立项依据

戊唑醇（tebuconazole, TBZ）是三唑类广谱杀菌剂，在德国仍为销量第二的三唑类品种，兼具植物保护产品(PPPs)与生物杀灭剂用途。其光解与水解稳定（pH 5–9，25 °C），主要经生物转化降解，且本身抑制真菌细胞色素P450 14α-脱甲基酶，可能扰动水生微生物组进而反作用于自身降解。既有文献报道水体及水-沉积物系统中TBZ的消散半衰期(DT₅₀)从约50天到>1年不等，差异巨大，且监管框架未规范应纳入多少数据集、是否考虑浓度这一协变量。研究人员指出，对以微生物降解为主却又具抗微生物毒性的物质，暴露浓度可经抑制微生物活性而延长持久性，因此需在近自然条件下以多浓度梯度量化该浓度依赖效应，并为商业制剂（含助剂N,N-二甲基癸酰胺）而非纯品提供归趋数据。

研究总体设计

论文发表于《Science of The Total Environment》。研究人员在德国环境署(UBA)人工溪-塘设施中运行八套limnetic中宇宙（溪道流通段+池塘滞水段，含沉积物、大型植物、周丛生物、浮游生物、真菌与底栖动物），先经历4个月定殖期；其中2套为对照，6套一次性投加Folicur?制剂使初始水体浓度达5、50、100、500、1000、5000 μg/L TBZ。连续监测物理化学参数，水体按1天–1周–月尺度采样至52周，沉积物仅对50/100/500 μg/L处理取芯分层（0–7.5 cm）测TBZ；同期用发光细菌Photobacterium leiognathi测试TBZ制剂的剂量-响应，并用溶解有机碳(DOC)/总有机碳(TOC)排查碳源干扰。

主要关键技术方法（≤250字）

研究人员采用八套溪-塘中宇宙系统（两套对照、六套浓度梯度5–5000 μg/L），水体与沉积物分别经固相萃取(SPE)与QuEChERS-柠檬酸盐缓冲法前处理，水体TBZ用GC–MS/MS（MRM，内标TBZ-D6）定量，转化产物(TPs)用LC-MS/MS（电喷雾正离子，内标1,2,4-三唑-¹³C₂与TBZ-d9）筛查；沉积物同法测TBZ。降解动力学在R语言mkin包中拟合单一级(SFO)、双平行一级(DFOP)、一级多室(FOMC)、曲棍球棒(HS)、单一级可逆结合(SFORB)五类模型及cv/tc/obs误差结构；进一步用非线性分层模型(NLHM, saemix包，SAEM算法)将“对数浓度”作为协变量整合全部浓度数据集估计DT₅₀；温度按Q₁₀=2.58归一化至12 °C与20 °C。并行用发光细菌法测EC_10/20/50，用TOC/DOC排除外加碳源促进微生物生长的可能混淆。

研究结果

3.1 戊唑醇消散

一年末残留比例随初始浓度升高而升高：5 μg/L剩11%，5000 μg/L剩77%。SFORB-cv为各浓度最佳拟合；慢相DT₅₀（DT_50(slow)）实测温度均值14.2 °C下从5 μg/L的176天升至5000 μg/L的1079天。NLHM整合全浓度得慢相中位DT₅₀ 409天（12 °C归一470天，20 °C归一216天）；仅取5–500 μg/L环境相关区间则322天。沉积物吸附弱，364天上层7.5 cm仅截留初始量<5%，系统级DT₅₀比水体级长50–100天，沉积物内DT₅₀不可预测或远高于水体。

3.2 转化产物形成

在50/100/500 μg/L处理水样中共辨九种TPs，总量全程<母药5%（摩尔比），故未纳入动力学模型。可定量者：1,2,4-三唑（tp1，5月后检出）、tbz-内酯（tp2，1月后持续升）、tbz-1-羟基（tp5，1周后出现并平稳）；tp3（戊酸）、tp4（m-羟基）仅在500 μg l后期痕量；未知tp7 8>

3.3 实验假象排查-细菌毒性与有机碳

P. leiognathi发光抑制EC₁₀ 650 μg/L、EC₅₀ 3720 μg/L，表明≥500 μg/L方显细菌毒性；5000与1000 μg/L处理因制剂带入二甲酰癸酰胺使DOC增加6.7与1.4 mg/L，低浓度处理无显著碳增量；沉积物TOC 0.29%±0.04%无变化，实测log K_oc由1.6升至2.7。

讨论部分总结

研究人员讨论指出，中宇宙设置覆盖了FOCUS高阶水生试验建议（多浓度、充足采样、温周期、多室采样），其DT₅₀跨度证实了忽略浓度协变量会严重误导风险评价；NLHM相较单数据集SFO/DFOP能显式量化“浓度↑→k_TBZ↓”的协变量效应，解释文献中50天至>1年的离散。沉积物低截留归因于砂质低TOC（0.2–0.3%），对天然低有机质沉积物具外推意义。TPs总量<5%支持不建模决定，但与土壤/地表水已知主TPs（三唑、内酯、戊酸、多羟基物）一致，TP8酮式与Fu等2025谱图吻合。细菌毒性仅在高位浓度显现，低位浓度降解放缓仍由“亚致死微生物群落重构”而非碳源刺激解释。相较于二十余种市售三唑类，TBZ在水中半衰期最长，属极持久(vP)类。

结论部分翻译

非线性分层模型(NLHM)工具证明对本品有价值：它揭示了待测戊唑醇消散时间存在明确浓度依赖性，其优势在于识别影响性协变量并在自异质数据集推导动力学参数时予以整合，特别适用于“主经微生物降解但又对微生物组有毒”的物质。中宇宙近自然模拟为研究潜在毒性物质归趋提供优于标准实验室测试的补充，亦揭示转化与代谢物稳定性；建议扩展同类研究以持续改进风险评价。研究人员强调，对以微生物降解为主且具微生物毒性的物质，浓度依赖消散率可被NLHM合理计入监管半衰期计算。