不同类型水溶肥料对小鼠的急性经口毒性比较研究

杨同金　滕晶晶　郑思雨　冯学庆　鲍军辉　王岩

摘要：利用安徽省疾病预防控制中心接收到的水溶性肥料委托样品，按照《肥料登记急性经口毒性试验及评价要求》（NY 1980—2010）进行急性经口毒性试验，比较5种不同类型水溶肥料对小鼠的急性经口毒性，为肥料选择及肥料中毒人员的救治提供依据。结果显示，大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料属实际无毒，中量元素水溶性肥料属实际无毒或低毒，微量元素水溶性肥料属低毒。

关键词：水溶性肥料;急性经口毒性;小鼠

中图分类号：R114         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）03-0067-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.03.013

Comparative study on acute oral toxicity of water-soluble

fertilizers of different types in mice

YANG Tong-jin，TENG Jing-jing，ZHENG Si-yu，FENG Xue-qing，BAO Jun-hui，WANG Yan

（Anhui Provincial Center for Disease Control and Prevention，Hefei 230601，China）

Abstract： Using the commissioned samples of water-soluble fertilizers received by Anhui Provincial Center for Disease Control and Prevention， the acute oral toxicity tests were carried out according to Fertilizer Registration-Determination and Evaluation of Acute Oral Toxicity（NY 1980—2010）， and then the acute oral toxicity of five different types water-soluble fertilizers in mice were compared， so as to provide the basis for fertilizer selection and treatment of fertilizer poisoning personnel. The results showed that the major element water-soluble fertilizers， amino acid water-soluble fertilizers and humic acid water-soluble fertilizers were actually non-toxic， the medium element water-soluble fertilizers were actually non-toxic or low toxicity， and the trace element water-soluble fertilizers belonged to low toxicity.

Key words： water-soluble fertilizer; acute oral toxicity; mice

中國是一个农业大国，耕地总面积较大，农业生产主要依赖粗放型的生产方式，导致生产过程中用水量、用肥量的大量增加。而中国是一个严重缺水的国家，人均水资源拥有量在全球倒数，一直面临着水资源匮乏的问题。水资源的短缺加上农业生产对水资源需求的不断增加，使得合理用水显得尤为重要。中国农村普遍存在大水漫灌、盲目施肥等现象，不仅造成水肥资源的巨大浪费，还带来了水质、土壤污染等问题。喷灌、微喷灌、滴灌等新技术的应用能发挥水、肥的最大效益，在提高农作物产量的同时可保护生态环境。水溶性肥料作为一种可以完全溶于水的多元复合肥料，可应用于喷、滴灌等新技术中，实现水肥一体化，达到省水省肥省工的目的。因此对水溶性肥料的研究成为业内人士的重点项目[1]。

水溶性肥料按照营养成分可大致分为大量元素水溶性肥料、中量元素水溶性肥料、微量元素水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料和含氨基酸水溶性肥料5类[2]。大量元素水溶性肥料指肥料中主要含有碳、氢、氧、氮、磷、钾等元素，其他元素含量较少的肥料;中量元素水溶性肥料指肥料中主要含有钙、镁、硫3种元素，主要包括钙肥、镁肥和硫肥;微量元素水溶性肥料指肥料中主要含有土壤和植物体内含量较低但是必需的营养元素的肥料，这些营养元素主要包括B、Mo、Zn、Mn、Fe、Cu;含腐植酸和含氨基酸水溶性肥料指相应的配方中含有腐植酸或氨基酸成分的水溶性肥料。

水溶性肥料是一种可以完全溶于水的多元复合速效肥料，易被作物吸收，吸收率为普通化肥的2～3倍，营养更全面，不仅能作用于作物的根系，还可以作用于叶面，被叶面直接吸收利用。水溶性肥料具有肥效快、利用率高、养分含量高且全面、配方可灵活调整、施用方便、经济安全、用量少的特点。有研究显示，施用大量元素水溶性肥料较之习惯施肥能使辣椒显著增产[3]，中量元素水溶性肥料在棉花上施用取得了明显的增产效果[4]，微量元素水溶性肥料在小麦上施用亦取得了显著的增产效果[5]。王颖等[6]系统研究了不同水溶性肥料在葡萄上的应用效果，结果显示施用大量元素水溶性肥比施用有机水溶肥或含氨基酸水溶性肥具有更好的增产效果和更高的经济效益。

随着水溶性肥料使用量的不断增加，人群暴露于水溶性肥料中的机会也越来越多，更有一些群众有意或者无意直接食用了水溶性肥料，因此对于水溶性肥料急性毒性的研究就显得更加重要。本试验对5种类型水溶性肥料的小鼠急性经口毒性进行了系统的比较研究。

1  材料与方法

1.1  受试水溶性肥料

31份水溶性肥料样品为安徽省疾病预防控制中心2016—2017年接收的委托检测样品，其中大量元素水溶性肥料10份，中量元素水溶性肥料4份，微量元素水溶性肥料3份，含氨基酸水溶性肥料6份，含腐植酸水溶性肥料8份。从剂型上分类，固体颗粒或粉末共15份，液体共16份，用去离子水按照设定剂量配制成所需浓度供试。

1.2  试验动物

1.2.1  动物来源  SPF级健康成年昆明种小鼠（雌、雄各半），体重18～22 g，皆为有资质的试验动物中心提供，所有批次试验动物皆有生产许可证号和动物质量合格证号，确认健康后进行试验，对于患病小鼠及时剔除。

1.2.2  饲养条件  试验动物使用许可证编号为SYXK（皖）2013-006。小鼠饲养于SPF环境，动物饲养环境温度为20～25 ℃、湿度为40%～70%。所有动物试验前进行适应性饲养3～7 d，自由饮水、摄食（试验前受试动物隔夜禁食）。饲料由江苏协同医药生物工程有限责任公司提供，审查合格证明编号为苏饲审（2008）01008。试验前及正式试验观察过程中按照每笼5只，预试验按照不同剂量和性别分笼饲养。

1.3  试验方法

根据受试物的性质和相关文献及资料，分别采用限量法或霍恩氏法进行试验。限量法预试验和正式试验均以5 000 mg/kg b.wt.剂量一次灌胃染毒;霍恩氏法预试验设3个剂量组（每组3只动物，均有雌、雄性），根据染毒后24 h中毒表现及死亡情况确定正式试验剂量，一般设4个剂量组。动物分组、观察周期和指标、试验记录内容及结果评定等所有操作均按照相关《肥料登记急性经口毒性试验及评价要求》（NY 1980—2010）[7]和笔者所在试验室相关标准作业程序（SOP）执行。

2  结果与分析

2.1  样品性状分析

31份肥料从剂型分为固体15份和液体16份，但是不同种类肥料之间剂型差别较大，其中大量元素水溶性肥料以固体为主，而含氨基酸和含腐植酸水溶性肥料则以液体为主，中量元素和微量元素水溶性肥料在剂型上差别不大，各种类型肥料的剂型分布情况详见表1。

2.2  小鼠中毒表现及大体解剖观察

2.2.1  大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料  10份大量元素水溶性肥料、6份含氨基酸水溶性肥料和8份含腐植酸水溶性肥料均采用限量法以5 000 mg/kg b.wt.对小鼠染毒，受试小鼠染毒后均未见明显中毒表现，观察期内无受试动物死亡，观察期结束处死动物大体解剖肉眼观察未见异常病理改变。

2.2.2  中量元素水溶性肥料  中量元素水溶性肥料1、中量元素水溶性肥料2采用限量法以5 000 mg/kg b.wt.劑量对小鼠染毒，受试动物染毒后均未见明显中毒表现，观察期内无受试动物死亡，观察期结束处死动物大体解剖肉眼观察亦未见异常病理改变。

中量元素水溶性肥料3和中量元素水溶性肥料4采用霍恩氏法分别以10 000、4 640、2 150、1 000 mg/kg b.wt.剂量和4 640、2 150、1 000、464 mg/kg b.wt.剂量对小鼠染毒，中、高剂量组均于染毒后不久出现萎靡、少动、伏卧等症状并出现死亡，存活小鼠分别于24、48 h后恢复正常;低剂量组小鼠均未见明显中毒症状，无死亡。中毒死亡动物大体解剖肉眼检查主要脏器均未发现有明显异常。

2.2.3  微量元素水溶性肥料  3份微量元素水溶性肥料均采用霍恩氏法以10 000、4 640、2 150、1 000 mg/kg b.wt.剂量对小鼠染毒。10 000、4 640 mg/kg b.wt.组动物均于染毒后10～20 min后出现少动、震颤、竖毛等中毒表现，并进一步出现倒伏、抽搐、口鼻出血等体征，多数动物在2～4 h后出现死亡;2 150 mg/kg b.wt.组动物出现中毒表现时间较迟，死亡数量较少;1 000 mg/kg b.wt.组动物均未见中毒表现，无死亡。中毒死亡小鼠大体解剖肉眼观察可见消化道出血及肺脏、肝脏淤血等病理改变。

2.3  急性经口LD50及毒性分级

2.3.1  大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料  共24份样品对小鼠急性经口LD50雌、雄性均大于5 000 mg/kg b.wt.，均属实际无毒。

2.3.2  中量元素水溶性肥料  中量元素水溶性肥料1、中量元素水溶性肥料2及中量元素水溶性肥料3对小鼠急性经口LD50雌、雄性均大于5 000 mg/kg b.wt.，属实际无毒;中量元素水溶性肥料4对小鼠急性经口LD50雌、雄性分别为1 470、2 000 mg/kg b.wt.，属低毒（表2）。

2.3.3  微量元素水溶性肥料  3份微量元素水溶性肥料对小鼠急性经口LD50雌、雄性均小于5 000 mg/kg b.wt.、大于500 mg/kg b.wt.，属低毒（表3）。

3  讨论

根据农业部的相关规定，肥料在正式投产之前需要在农业相关管理部门进行登记备案，就需要提交毒性检测报告。《肥料登记急性经口毒性试验及评价要求（NY 1980—2010）》于2011年2月1日正式实施，所有在中国境内登记的肥料和土壤调理剂均需按此标准进行毒性检测，对于检测项目、试验动物、试验方法及分级标准进行了详细的规定，并将急性经口毒性评价分为符合和基本符合两级。

本试验按照规范方法并结合2年多的实际工作情况，对于5种不同类型的水溶性肥料进行了系统的比较，从剂型上来说，大量元素水溶性肥料以颗粒或粉末状固体为主，而含氨基酸和含腐植酸肥料则以液体为主，这可能是由于不同肥料的生产工艺要求不同所致。水溶性肥料的生产工艺主要包括物理混配型和化学合成型，前者的优点是工艺简单，缺点是肥料纯度不足，杂质相对较多;后者纯度高、外观好，缺点是生产工艺复杂[8]。

对小鼠经口急性毒性以微量元素水溶性肥料毒性最大，为低毒类;大多数中量元素水溶性肥料属实际无毒，另有小部分中量元素水溶性肥料属低毒;大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐殖酸水溶性肥料3类肥料均属实际无毒。不同类型肥料的毒性机理有很多，可能是由于不同元素对细胞的毒性不同，比如铜离子有较强的细胞毒性;也可能与不同肥料中的重金属含量不同有关系，还可能与生产过程中掺入的杂质的多少有关。闫湘等[9]以5种水溶性肥料为研究对象，采用原子荧光光谱法和原子吸收分光光度法检测了As、Hg和Pb、Cd、Cr含量，结果显示不同种类肥料中重金属含量差别很大，但具体是哪一种重金属或哪几种重金属是导致急性中毒的主要因素还有待于进一步研究。

结合农业部相关标准，本研究结果认为微量元素水溶性肥料基本符合肥料登记急性毒性评价要求;大多数的中量元素水溶性肥料符合肥料登记急性毒性评价要求，另有小部分中量元素水溶性肥料基本符合肥料登记急性毒性评价要求;大量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐殖酸水溶性肥料3种肥料符合肥料登记急性毒性评价要求。目前国内对于肥料的研究多集中在生产工艺的改善和肥料增产效能的提高等方面，对于肥料对人和动物的急性毒性及慢性毒性则研究较少，尽管在肥料登记时需要提供相应的毒性检测报告，但是尚无学者在此方面进行系统的分析和比较。于长青等[10]研究了矿源性黄腐酸（腐殖酸的一种）的急性毒性和遗传毒性，结果表明矿源性黄腐酸对大、小鼠LD50均大于 5 000 mg/kg b.wt.，且微核试验和精子畸形试验皆为阴性，这一结果与本研究结果较为一致。吴争等[11]研究了一种新型含腐殖酸水溶性肥料的经口急性毒性，结果显示该含腐殖酸水溶性肥料的毒性分级为低毒，这与本研究结果有一定出入，其原因可能是厂家的生产工艺不同，其在生产过程中带入了有毒杂质，导致肥料的毒性增强。

本研究首次对5种类型水溶性肥料的急性经口毒性进行了系统的研究与分析，分析结果可以为农业生产者和从事肥料生产的一线工人的自我保护提供理论依据，还可以为临床医生救治因误食肥料或因职业而中毒的病人提供重要的参考信息。广大普通群众及农业工作者在肥料的选用时应尽量选择大量元素和中量元素水溶性肥料，确实因土壤条件需要而施用微量元素水溶性肥料时要注意个人防护。农业人员在施肥过程中要穿工作服，带防护手套，在喷洒叶面肥时一定要戴口罩，作业人员要位于上风口，且要确保下风口近距离没有人畜的存在。施肥时要严格按照肥料说明书要求进行稀释和施肥，以免对农作物造成损害，施肥结束要做好自我清洁，剩余肥料要妥善保存，以免误食。施肥过程中或施肥后有任何不适感要及时就医，并告知医生所施用的肥料名称及施肥的具体过程，以利于医生的诊断和治疗。

参考文献：

[1] 刘  鹏.水溶性肥料的发展研究进展[J].现代农业科技，2013（13）：243-244.

[2] 金丽华.水溶肥料的种类、特点和使用方法[J].北京农业，2014（6）：109.

[3] 郭继潮.大量元素水溶肥在辣椒上施用肥效试验[J].农村科技，2018（11）：28-29.

[4] 李传龙.中量元素水溶肥料在棉花上施用肥效试验总结[J].新疆农业科技，2016（2）：46-48.

[5] 陈杰英.微量元素水溶肥料在小麦上的影响[J].化工设计通讯， 2018，44（12）：14.

[6] 王  颖，周坚兵.不同水溶肥料在葡萄上的应用效果[J].中国农技推广，2018，34（7）：51-53.

[7] NY 1980—2010，肥料登记急性经口毒性试验及评价要求[S].

[8] 张  强，付强强，陈宏坤，等.我国水溶性肥料的发展现状及前景[J].山东化工，2017（12）：87-90.

[9] 闫  湘，王  旭，李秀英，等.水溶肥料重金属含量与安全评价[J].土壤通报，2015，46（5）：1264-1271.

[10] 于長青，唐树生，魏传玉，等.矿源黄腐酸的急性毒性试验和遗传毒性试验研究[J].中国畜牧杂志，2013（3）：77-80.

[11] 吴  争，丁  晟，夏芝璐.一种含腐殖酸水溶肥料的经口急性毒性评价[J].实验与检验医学，2014（6）：686-687.

收稿日期：2019-07-15

作者简介：杨同金（1982-），男，安徽淮南人，主管技师，硕士，主要从事毒理学研究工作，（电话）0551-63674886（电子信箱）270811832@qq.com。