氟啶虫胺腈是美国陶氏益农公司研发,登记用于水稻飞虱防治的第四代新烟碱农药,本课题开展了氟啶虫胺腈的环境行为、氟啶虫胺腈对两栖类模式动物非洲爪蟾蝌蚪的毒性效应以及主要代谢物的代谢水平研究,以期为氟啶虫胺腈在两栖动物的毒理学安全评价提供科学依据。本论文具体开展了以下研究工作:基于JMPR的研究结果,合成鉴定了氟啶虫胺腈的5个主要代谢物,并建立了水、土壤以及非洲爪蟾蝌蚪中的分析方法;研究氟啶虫胺腈的水解、光解以及土壤降解等环境行为;开展非洲爪蟾蝌蚪的急性毒性、亚慢毒试验,研究了氟啶虫胺腈对非洲爪蟾蝌蚪的毒性效应和生物富集行为。取得如下研究结果1、设计并合成了氟啶虫胺腈5个主要代谢物:以1-三氟甲基吡啶-4-乙酸合成X11718922;以X11718922经硼氢化钠还原合成X11721061;以X11718922合成X11821639;以X11721061合成X11519540;以3-氯-2-三氟甲基吡啶合成X11596066。经HRMS、¹H NMR和¹³C NHMR验证合理。2、建立了氟啶虫胺腈及其5个代谢物在水、土壤和蝌蚪组织中的检测方法,结果表明在线性范围内,氟啶虫胺腈及其代谢物的浓度与峰面积呈良好的线性关系,相关系数R²>0.99,在3种基质中氟啶虫胺腈及其代谢物的平均回收率在90.19%-107.64%,RSD为1.22%-6.06%。方法的稳定性、灵敏度、准确度和精密度均符合检测要求。3、水解和土壤降解的结果表明,氟啶虫胺腈在不同温度和不同p H下难发生水解;土壤含水量和氟啶虫胺腈在土壤中的含量是氟啶虫胺腈降解的因素,氟啶虫胺腈含量越小,含水量增加,降解越快。在水解和土壤降解中检测到较低浓度的降解产物X11519540和X11821639。光解试验表明氟啶虫胺腈的光解速率和初始浓度、缓冲溶液p H值,光照强度有关,缓冲溶液p H越大、光照强度越强,氟啶虫胺腈的光解速率越快,氙灯的降解速率小于汞灯,并初始浓度最大时降解的越慢。光解过程中产生3种代谢物,分别是X11721061、X11519540、X11718922,其中X11721061、X11718922为主要光解产物,另X11519540含量较低。X11721061和X11718922光解到达阈值时发生光解。4、急性毒性试验表明,氟啶虫胺腈对非洲爪蟾蝌蚪为低毒,96 h内,无明显LC₅₀剂量-效应关系。5、亚慢毒性实验表明,氟啶虫胺腈对非洲爪蟾蝌蚪的形态、抗氧化系和内源氨基酸产生了以下影响:1)对发育期在46-50期的非洲爪蟾蝌蚪的体重、体积、尾肌高和低浓度下鼻间距的发育产生了抑制作用;2)生理试验表明氟啶虫胺腈影响了非洲爪蟾蝌蚪的抗氧化酶活性,在II相通过GST和GR的酶活性水平的升高来解毒,在I相通过代谢物之间的生物转化进行解毒;3)富集-降解研究表明氟啶虫胺腈影响了氟啶虫胺腈可能影响了Cys、Try、Thr在蝌蚪体内的代谢,中毒症状和解毒机制与氨基酸代谢有关。6、氟啶虫胺腈在非洲爪蟾蝌蚪富集过程中呈现先升高后降低的趋势,降解过程中氟啶虫胺腈被快速消除,半衰期小于1 d。BCF分别为0.0743和0.0352,表明非洲爪蟾蝌蚪对氟啶虫胺腈有较弱的富集行为,蝌蚪组织中的氟啶虫胺腈在清水中被迅速消除,富集行为可能有浓度依赖性。富集过程中各代谢物在非洲爪蟾蝌蚪体内均被检测到,含量小于0.82mg/kg,降解过程中未观察到所合成的代谢物。7、研究了氟啶虫胺腈及其代谢物—这六个化合物在非洲爪蟾蝌蚪中的代谢,结果发现,氟啶虫胺腈在不同的时间里可以产生这5种代谢物,而对这5个化合物单独用药后,在不同的时间里能产生其余化合物,代谢物之间存在一定的转化关系,代谢物X11519540的毒性可能较高,氟啶虫胺腈和化合物X11721061、X11596066、X11718922在组织中的转化速度较快,X11519540的转化速度较慢。