NY∕T 3148-2017 农药室外模拟水生态系统(中宇宙)试验准则(农业).pdf
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1、ICS 65.020.01 B 15 NY 中华人民共和国农业行业标准NY/T 3148-2017 农药室外模拟水生态系统(中宇宙)试验准则Guideline on outdoor simulated aquatic ecosystem (mesocosm) test for pesticides 2017 -12-22发布2018-06-01实施中华人民共和国农业部发布NY/T 3148-2017 目。吕本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准的技术性内容等效采用了经济合作与发展组织(OECD)测试指导文件NO.53(2006年)(模拟静态淡水田间试验(室外微字窗和中字窗)
2、(英文版)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任.本标准由农业部种植业管理司提出并归口。本标准起草单位:农业部农药检定所、沈阳化工研究院安全评价中心。本标准主要起草人:陈朗、曲甏苦苦、赵输、林荣华、杨海荣、姜辉、丁琦.I NY/T 3148-2017 农药室外模拟水生态系统(中宇宙)试验准则1 范围本标准规定了农药室外模拟水生态系统(中字窗)试验材料与条件、试验设计与操作、质量控制、数据处理、试验报告等环节的基本要求。本标准适用于室外静态淡水生态(中字实验室微宇宙,以及流动系统。2 规范性引用文件Y/ T 3151 3 术语和定义3. 2 注:3.3 无
3、可见效应浓度(在一定暴露期内,NOEC表示。注:单位为毫克有效成分每升(3.4 无可观察生态不良效应浓度对不同在中宇宙研究中不会观测到持久不良生态效应的最高浓度,用NOEAEC表示。供试物在该浓度水平下对中宇宙水生态系统中的生物产生了短期显著效应,但总影响时间小于8周。注:单位为毫克有效成分每升(mga. i. /L). 3.5 无灰干重ash fr回dryweight 又称为干有机质,其值为干重减去灰分。灰分指经高温灼烧(500.C-600.C)至恒重后的残留物重量,用AFDW表示。注:单位为克(g) 1 NY/T 3148-2017 3.6 丰度richn幽物种的丰度(丰富度),指生物群落
4、中物种的数量。3. 7 多度abundance 某一物种在某个生物群落内的个体数量。4 试验概述4. 1 中宇宙系统在模拟水生态系统的人工水槽、池塘,或自然静态水域的封闭围隔中添加适当的水生生物,以建立中宇宙试验体系。该水生态系统包含本土底泥和适宜的生物,如浮游动植物、中上层无脊椎动物、大型底栖元脊椎动物、大型水生植物等。也可适当添加外源生物,特别是一些分布能力低的元脊椎生物(如腹足软体动物、大型甲壳类)。4.2 试验原理通过采样分析确认中宇宙系统适于开展试验后,将供试物添加至中宇宙系统中。试验期间定期采样,对中宇宙系统中的相关结构性测试端点和功能性测试端点进行调查。结构性测试端点主要指种群丰
5、度、生物量及其空间分布、生物学分类和营养层级。功能性测试端点主要指受结构影响的所有非生物指标,如营养盐水平、氧含量、呼吸率、矿物质浓度、pH、电导率和有机质含量等。在非除草剂类农药的中宇宙试验中,功能性指标也可作为测试条件而非测试端点。试验通常至少需持续到最后一次施用供试物8周后。基于各生物种群测试指标、生物群落结构指标、功能性指标/水质条件等测试端点随着时间变化对供试物的响应情况,确定每个采样日的N0 Ec,.,.,.,、NOEC等,如可能,依据生物种群恢复情况,确定NOEAEC.5 试验方法5. 1 试验条件与材料5. 1. 1 中宇宙系统的建立室外中字窗试验研究可采用人工水槽或池塘进行,
6、也可通过在已有静态水域中设置封闭围隔进行。宜构建一个或多个供体池塘,作为中宇宙系统中底泥、水和生物的共同来源。建设中宇宙系统既可使用自然基质,也可使用惰性材料,如混凝土适当封闭)、纤维类、树脂玻璃或不锈钢.中宇宙系统还可内衬惰性塑料,以防止中宇宙系统与周围环境之间发生水交换。应避免增塑剂进入试验水体,必要时可使用环氧油漆。试验体系上空应覆盖防护网,避免大型禽类的干扰。也可将小型试验系统部分埋于地下或浸入池塘以缓冲日温波动。关于中宇宙系统的规模参见附录A。关于试验体系中各组成要素(底泥、试验用水和生物)的详细描述,见5 .1.3.1-5.1.3.3.5. 1.2 中宇宙系统的再利用中宇宙系统如何
7、再次利用取决于前一试验中供试物的化学特性(尤其是持久性)和系统中的生物状况。对于非持久性物质,如已证明在水体和底泥中检出限内无前供试物残留、且试验体系各水槽/池中的生物易于恢复到彼此非常接近的状态,此时中宇宙系统可重新利用。否则,应将中宇宙系统中的水排干,空置一段时间;或清除原系统并重新植入新的底泥。5. 1. 3 中宇宙系统的培养5. 1. 3. 1 底泥底泥可从供体池塘中采集,也可从自然系统中采集。采自清洁地区的底泥通常已包含丰富的植2 NY/T 3148-2017 物群和动物群,这些固有生物可用于建立池搪水生态系统。底泥应进行化学残留分析(包括重金属分析)、粒径分布与有机质含量分析,如可
8、能,进一步分析氮/磷含量、阳离子交换量、pH等。将底泥充分混匀后加至中宇宙系统中,然后加水。底泥厚度应大于5cm. 5. 1. 3. 2 试验用水试验用水应进行化学残留、营养盐水平、pH、硬度、溶解氧含量及浊度分析等。试验开始前,不同水槽/池间可适当进行水循环,但至少应在试验前l周停止,以保证试验体系相对稳定。施药后不再进行水交换。试验期间及时补水,使中宇宙系统中水位变化范围保持在初始水位的20%以内。在多雨季节,为防止水从中字窗系统中溢出,可采取遮盖措施画监水画出.如果在施药后将水画出,应估算移走的药量(依据画出的5. 1. 3. 3 生物中宇宙型水生植物、宇宙试验通的详细要求,参见5. 1
9、. 6 试验周期根据试验目的物开始,试验持续时5. 2 试验设计5.2. 1 处理组与重复物、细菌/真菌、大人外源生物。中中宇宙系统中供试除对照组外最好设置5河监!可渭南耻之手捕事衍生组呈少2个重复(对照组至少3个)。在此原则下,浓度数和罩wi.据试验目的做适当撞撞Gl:验目的为获得NOEC时,可减少浓度数而增加重复数,以更好地应用现啊何l试端点。例如,设置3个处理组,每个处理组3个重复。当试验目的为考察生物种群恢复、获得NOEAEC时,可设置5个处理组,每个处理组2个重复(对照组重复数应至少3个)。对某个变量的试验设计不一定适合于其他变量,应重点关注关键的测试端点。5.2.2 浓度水平根据已
10、有试验及评估结果选择合适的试验浓度,通常需包括可能产生影响的浓度,如可能,还应包括最大预测环境浓度(PEC).浓度设定至少应包含一个不会产生明显生态效应的浓度和一个会产生明显生态效应的浓度。5. 2. 3 暴露方案3 NY/T 3148-2017 根据供试物的化学性质、施用方式、暴露途径以及试验目的等选择合适的暴露方案,包括载荷(添加的供试物量、施药频率等。施药次数的选择与浓度表征方法参见附录c.5.2.4 采样方案采样方案取决于试验目的、农药性质及其在中宇宙系统中的预测分布情况等。基于初级阶段试验所获得的核心物种生态毒性数据,以及其他高级阶段的研究结果(如扩展的单一物种测试、种群水平的研究、
11、室内多物种测试等),确定采样的目标生物、样本量大小和采样方法。例如,水生生物物种敏感度分析有助于确定需进行相对详细调查的种群和群落。中宇窗试验中代表性测试项目与测试频率参见附录D.根据供试物的类型,可对某些参数的采样频率进行适当调整。所有样品包括化学分析样品、浮游植物/浮游动物/底栖无脊椎动物样品的采样时间应尽可能彼此接近,以加强对这些变量的关联预测分析。5.2.5 种群恢复评估敏感生物的种群恢复速度与程度时,应综合考虑和了解该生物的生活史、扩散机制及其与暴露方式、中宇宙系统之间的相互作用。例如,当在某些羽化生物(如某些野螃物种)的主要繁殖期或繁殖期后进行施药时,或者正常的季节性变化导致受影响
12、的生物(如浮游植物)从对照组和处理组消失时,可通过功能参数(如生产力)、种群/群落在胁迫下可能产生的适应性与耐受力增加等辅助了解恢复情况。有时还需进-步开展特定试验以确定其是否具有恢复潜力。例如,将中宇宙系统中的水和底泥带回实验室进行生物测试;将生物装进笼子放入中宇窗系统中,以测试生态系统何时适于该生物生存、生长和繁殖等。5. 2. 6 化学分析根据农药理化性质和环境归趋特征(例如,溶解度、蒸气压、正辛醇/水分配系数、吸附系数、水解和光解速率、生物降解性等),结合生态效应信息,确定化学分析样品的采集时间。必要时,可利用化学物质输入与归趋模型或田间试验结果,预测供试物加载浓度及其在不同介质/分层
13、中的暴露浓度。试验前,应建立分析方法并进行方法验证/确认,按NY/T3151的规定执行。5. 3 试验操作5.3. 1 供试物施用根据试验前采样调查结果(各水槽/池之间生物/非生物测试指标的均一性),对中宇宙系统进行完全随机分配或者限制性的随机分配。根据试验目的选择供试物施用方法,主要包括以下2种:a) 与毒理学试验方法相类似,直接将供试物添加到水中,通过混合使供试物达到均匀分布。暴露浓度以供试物在水中的浓度来表示。b) 模拟供试农药在农业实践活动中进入水体的途径。例如,通过表面喷雾模拟漂移,通过水下注射模拟径流/排水,或者利用泥水悬浮液模拟侵蚀径流。暴露浓度以单位面积或体积中添加的农药量(荷
14、载浓度)表示。5.3.2 难溶性物质的施用当供试物难溶于水、需使用助溶剂时,各处理组和对照组中助溶剂的使用量应一致。5.3.3 样品采集与测定5. 3. 3. 1 采样位点当试验中需同时测定多个测试项目,应分类安置特定的采样与测试位点,以避免交叉影响或相互干扰。对于浮游生物、着生生物、大型元脊椎动物等在中宇宙系统中可能不会均匀分布的测试端点,建议从多个位点采集样品。*样采集应确保不会明显改变中宇宙系统的体积,生物样品采集应不会导致其生物量明显降低一个数量级水平或者改变中宇宙系统中的食物链营养关系。5.3.3.2 浮游植物和浮游动物的测定浮游生物样品采集可使用柱状采样器。小型系统中,也可使用泵或
15、者浮游生物过滤网。用泵采集4 NY/T 3148-2017 浮游动物样品时,应确保浮游动物(尤其是较大型浮游动物)不会避开泵进水口。当中宇宙系统中存在大型水生植物时,应采用特定技术采集浮游动物。采集时,需整合不同深度的水样,或确保各重复之间的采样时间、采样深度一致。采集的样品可用于色素组成测定,或者物种分类与细胞计数。种群密度单位为个(或生物盘每单位体积个(或生物量)/单位体积。如可能,成年浮游动物可分类鉴定到种,其丰度单位为个每升(个/L)。5.3.3.3 着生生物的测定着生生物测定一般采用色素法(主要是叶绿素a、无灰干重)替代生物量/生产力测定方法。采集植在了军12211罩在纽幽zzz;号
16、;23132;析、色素含量或元灰干重测定基质可视需要分批!iX:军精系:hJ剧d眼窍-监量基质(如玻璃载玻样品计。昆虫5.3.3.7 鱼的测定试验用鱼(驯养时,应每天观察,亡的鱼。试验结束时,收集所有的鱼,集几次样品,进行生长指标测定,目的,试验期间也可采当试验目的为研究鱼类早期生活阶段发育毒性时,可从鱼受精卵或者幼鱼阶段开始试验。试验周期要综合考虑鱼的生物量承载力以及特定试验目的(例如,考察供试物施用引起的鱼类对浮游动物的摄食反应、捕食转换、竞争行为引发的改变。当试验目的为观察繁殖效应时,可加入低承载量的成鱼,使其产卵并收集后代。5. 3. 3. 8 原位测试原位测试指在水生中宇宙试验现场,
17、在不破坏、不扰动或少扰动试验体系原有状态的情况下,通过试验手段测定特定的参数。原位生物测试既可反映供试物暴露带来的直接效应,也可反映间接效应(如装在笼中的鱼),还可用于比较相同物种在实验室测试和中宇宙测试中对农药的响应情况。进行原位测NY/T 3148-2017 试的生物不应在中字窗系统中占优势地位。5. 3. 4 分析测试5. 3. 4. 1 水质分析试验期间应进行水质分析(包括溶解氧、pH、浊度等)和营养盐测定,以测定中宇宙系统中的生态系统功能。至少每2周测试一次。5.3.4.2 化学分析5. 3. 4. 2. 1 分析样品采集方法试验期间,根据试验目的及供试物的环境归趋特点适当采集水体样
18、品进行供试物浓度分析。当供试物在水一沉积物系统中的分配系数较高、沉积物中降解较慢或者可能对底栖生物产生毒性时,应对底泥中的供试物浓度进行分析。通常在施药几小时内进行供试物浓度分析。应采集足够的垂直高度水体样品,混合后进行浓度分析,计算水体平均浓度。在不同位置采集足够底泥样品,混合后进行浓度分析,以消除供试物在底泥中的空间分布差异性。5.3.4.2.2 样品采集频率在供试物的1个2个半衰期内至少采集3次4次样品,且在供试物消散达到90%之前至少测定5次样品,以保证至少有5个点的数据绘制供试物消解曲线。之后,可降低样品采集频率。5.3. 4. 2. 3 样品前处理供试物在水样中降解较快时,应立即提
19、取或冷藏保存。底泥样品不能立即提取分析时,应尽快冷冻保存(-lSOC)。在清洁水样和底泥样品中添加供试物,测定回收率。同时,采用相同的存储与分析方法进行储存稳定性分析。5. 4 试验有效性评估试验有效性评估主要从以下几方面进行:一一测试项目应包括初级或其他高级阶段试验中已到别的具有潜在风险的生物。一一研究剂量效应关系时,对于敏感生物,应至少包括一个产生明显生态效应的浓度和一个未产生明显生态效应的浓度(基于对生态系统功能的影响和恢复情况判断)。一一各重复间变异系数应尽可能小。判断某一处理组中关键生物种群恢复至对照组水平的基本要求为:连续2个采样日该处理组与对照组之间均无统计学显著差异。一一分析测
20、定供试物施用量、暴露开始时(t=O)水体中的供试物浓度及其他介质中的供试物浓度(根据试验目的而定)。一一试验周期应考虑所关注生物的生命周期,考察生物恢复时应满足种群恢复周期的时间要求。5. 5 数据处理与统计分析5.5. 1 单个测试项目数据分析当试验目的为获得NOEC/NOEAEC时,对于每个采样日每个测试项目(单个物种/生物种类测试指标以及各类功能参数、水质指标等)的测试结果,应进行单变量统计分析,如单因素方差分析ANOVA、Williams检验等。通过比较各处理组与对照组间之间的差异(应给出显著性水平值),获得每个采样日的NOEC,进而估计NOEAEC值。5. 5. 2 生物群落数据分析
21、5.5.2. 1 概述中宇宙试验中宜采用单变量、多变量分析方法分别评价种群水平和群落水平上的生态毒性效应。生物群落效应分析可采用多元分析或多样性/相似性指数计算等方法,得到对生物群落产生影响的浓度和未产生影响的浓度,同时给出假设检验中的显著性水平值。当某一或几个物种的N0 Ec.,.,.,低于生物群落的NOEC时,应综合考虑这个(些物种的生态作用和具体特点,以及其他相关物种,确定总体的NOEC值。6 NY/T 3148-2017 5. 5. 2. 2 多元分析方法多元分析方法可用于描述群落水平的效应、指示敏感生物种类(为明确单变量分析范围提供依据)。常用方法为主响应曲线法。通过绘制生物随时间变
22、化的典范系数Ccanonicalcoefficients)获得处理效应评价图,并结合蒙特卡罗置换检验进行差异显著性统计分析,获得NOEC脚值。5.5.2.3 多样性/相似性指数计算法多样性/相似性指数,如将时间效应和处理效应分开的布雷一柯蒂斯相似性指数,可等同于5.5.2.2所述图形评估和蒙特卡罗置换检验。: 56 毒性分级根据单个物种/生物种类测试指标以及各类功能参数数据统计分析结果,确定每个采样日的NOECpopu、NOEC阳回,并报告NOEAEC。按NY/T2882.2的规定进行毒性终点分级。6 试验报告最终报告应全面、完整地描述试验目的、试验设计、试验结果,以及相应的化学分析与统计方法
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