农药在保障农业生产的同时，其残留对环境和人类健康的潜在威胁日益凸显。乙虫腈作为一种广泛使用的吡唑类手性杀虫剂，易通过径流进入水生系统并在沉积物中累积。其对映体虽理化性质相同，但生物活性和环境行为可能显著差异。目前，多数手性农药以消旋体形式使用，其对非靶标生物和人体的毒性机制尚不明确。本研究旨在填补这一空白，通过模拟真实环境，探究乙虫腈对映体在沉积物中的立体选择性降解行为、对水生浮萍的生理抑制以及对人类细胞的毒性响应。研究支持未来农药开发应优先考虑单一活性对映体，以减少生态和健康风险。

重庆大学新污染物环境与健康风险评价研究组聚焦于手性农药乙虫腈（ethiprole）的对映选择性行为，系统评估了其在不同环境介质（沉积物、水生植物）和人类细胞模型中的降解动力学、毒性效应及潜在风险。文章通过多维度实验设计，揭示了乙虫腈对映体（R-型和S-型）在环境中的选择性降解规律及其生物毒性差异，强调了手性因素在污染物风险评估中的关键作用。在沉积物中，S-乙虫腈降解速率显著快于R-乙虫腈（半衰期分别为4.2天 和 11.7天），EF值从0.5降至0.33，微生物驱动产生对映选择性降解。浮萍叶绿素b含量在S-乙虫腈处理中降至0.20 mg/g，较R-乙虫腈（0.42 mg/g）降低近2倍。这表明S-对映体通过破坏光合作用机制（叶绿体结构），引发植物氧化应激，S-乙虫腈对浮萍的毒性强于R-型和外消旋体。HeLa细胞毒性测试显示，S-乙虫腈的毒性最强（EC₅₀ = 246.3 μM），约为外消旋体（EC₅₀ = 432.5 μM）的2倍和R-乙虫腈（EC₅₀ = 645.7 μM）的3倍。S-乙虫腈显著上调凋亡标志物caspase-3活性（较对照增加6.9倍），并引发氧化应激（CAT和SOD表达升高），表明细胞凋亡和氧化损伤是其主要毒性通路。研究结果表明，微生物驱动的选择性降解可能改变污染物归趋，但残留的R-对映体因持久性而长期累积，增加水生食物链风险（如通过沉积物-浮萍-鱼类传递），S-乙虫腈对人类细胞的高毒性（与ROS介导的凋亡相关）警示其通过水生污染物的潜在人体暴露危害。本研究不仅为乙虫腈的风险管控提供依据，也为环境中其它新兴手性污染物的评价框架树立范例。

该研究结果发表在期刊Emerging Contaminants上。

文章信息  Emerging Contaminants

Evaluate the enantioselective behavior of ethiprole: Implications for aquatic systems health and human safety

Chao Zhu, Mingyue Pang, Wenwen Gong, Hengming Pang, Han Qu.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.emcon.2024.100460

期刊简介 Emerging Contaminants