农药污染与生物农药.

41113105生物工程钟超群农药污染及生物农药生物农药农药污染造成的危害农药污染的分类根据原料来源可分为有机农药、无机农药、植物性农药、微生物农药。此外，还有昆虫激素。根据加工剂型可分为粉剂、可湿性粉剂、可溶性粉剂、乳剂、乳油、浓乳剂、乳膏、糊剂、胶体剂、熏烟剂、熏蒸剂、烟雾剂、油剂、颗粒剂和微粒剂等。大多数是液体或固体，少数是气体。根据防治对象，可分为杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀鼠剂、除草剂、脱叶剂、植物生长调节剂等。根据加工剂型可分为可湿性粉剂、可溶性粉剂、乳剂、乳油、浓乳剂、乳膏、糊剂、胶体剂、熏烟剂、熏蒸剂、烟雾剂、油剂、颗粒剂、微粒剂等。1.1农药的分类1、农药污染的分类1.2农药的发展农药广义的定义是指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节、控制、影响植物和有害生物代谢、生长、发育、繁殖过程的化学合成或者来源于生物、其他天然产物及应用生物技术产生的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。是指在农业生产中，为保障、促进植物和农作物的成长，所施用的杀虫、杀菌、杀灭有害动物（或杂草）的一类药物统称。特指在农业上用于防治病虫以及调节植物生长、除草等药剂。人类从40年代起开始使用农药除虫除草，每年挽回农业总产量15%左右的损失。但是，由于长期滥用农药，使环境中的有害物质大大增加，危害到生态和人类，形成农药污染。造成污染的农药主要是有机氯农药，含铅、砷、汞等物质的金属制剂，以及某些特异性除草剂。1.3农药的危害金属制剂的危险性也很大。喷洒过汞制剂的粮食、水果、蔬菜中都含有汞，可直接引起食物中毒。除草剂和杀菌剂本身的毒性往往不大，但它们分解后的产物有剧毒，因此危害也相当严重。多数农药对人和动物有毒害，大量接触以及误食后会造成急性中毒和死亡。据世界卫生组织报道，发展中国家的农民由于缺乏科学知识和安全措施，每年有200万人农药中毒，其中有4万人死亡，平均每10分钟有28人中毒，每17分钟有1人死亡！而这还不包括因农药污染而导致死胎、致癌、流产的受害者。根据对68个国家的调查，急性中毒的人有93%是由有机氯、有机磷和汞制剂等农药所引起。少量农药在人体内的积累引起的慢性中毒也不可忽视。农药污染已在许多国家造成公害。许多国家已禁止使用DDT、狄氏剂、氯制剂等农药，并积极研制和生产低毒高效农药，同时讲究农药使用的科学性，大力提倡生物防治，保护益鸟、益虫，做到“以鸟治虫”、“以虫治虫”。有机氯农药，如六六六、DDT等，稳定性强，不易分解，大量使用不仅直接造成对农作物的污染，同时农药残留在水、土中，通过食物进入人体，危害健康。有机氯农药的化学性质非常稳定，在生物体内不易分解，它通过食物链进入人体后，在人体中日积月累，而人体又不能通过新陈代谢把它排出体外，因此，人体的有机氯农药含量会越来越高，达到一定程度就会发生中毒。有机氯农药由于具有不易分解的稳定性，已经污染了地球上的每一个角落，连南极大陆的企鹅体内也已发现有机氯农药。农药对于农业是十分重要的。由于病、虫、草害，全世界每年损失的粮食约占总产量的一半，使用农药可以挽回总产量的15%左右。世界上化学农药年产量已达数百万吨，品种超过1000种，常用的有250种左右。最早使用的农药为无机化合物。在1940年前后开始使用DDT和六六六等有机氯化合物农药，由于它们价格便宜，并具有长效杀虫能力，因而很快推广，成为最主要的农药品种。有机氯农药有积累性，不易降解，从60年代起许多国家开始禁止或限制使用，逐渐为50年代出现的有机磷农药所取代。但有些学者认为有机氯农药的毒性尚不能定论，有机氯除草剂还有应用。各类农药并非都有残留毒性问题，同一类型不同品种的农药对环境的危害也不一样。农药的不同加工形式对农药在作物表面上的铺展和覆盖能力，对喷出的药液（或药粉）能否稳定地粘着在作物表面上，以及对农药能否穿透植物表面角质层又不致很快散失等都会产生影响，从而使农药对作物污染的程度产生差异。此外，农药的不同剂型在土壤中流失、渗漏和吸附的物理性质并不相同，因而它们在土壤中的残留能力也有差异。农药污染主要是有机氯农药污染、有机磷农药污染和有机氮农药污染。人从环境中摄入农药主要是通过饮食。植物性食品中含有农药的原因，一是药剂的直接沾污，二是作物从周围环境中吸收药剂。动物性食品中含有农药是动物通过食物链或直接从水体中摄入的。环境中农药的残留浓度一般是很低的，但通过食物链和生物浓缩可使生物体内的农药浓度提高至几千倍，甚至几万倍。1.4农药污染的分类由于农药的大量、大面积使用，不当滥用，以及农药的不可降解性，已对地球造成严重的污染，并由此威胁着人类的安全。1962～1971年，在越南战争中，美国向越南喷洒了6434升落叶剂—2,4-D（2,4-二氯苯氧基乙酸）和2,4,5-T(2,4,5-三氯苯氧基乙酸)。在2,4-D和2,4,5-T中还含有剧毒的副产物二恶英类化合物。其结果是造成大批越南人患肝癌、孕妇流产和新生儿畸形。这证明了有机氯农药有严重的毒害作用。此后，美国和其他西方国家便陆续禁止在本国使用有机氯农药，中国也在1983年禁止有机氯农药的生产和使用。据统计，中国每年农药使用面积达1.8亿公顷次，50年代以来使用的666达到400万吨、DDT50多万吨，受污染的农田1330万公顷。农田耕作层中666、DDT的残留量分别为0.72×10-6和0.42×10-6；土壤中累积的DDT总量约为8万吨。粮食中有机氯的检出率为100%，小麦中666含量超标率为95%。20世纪80年代禁止生产和使用有机氯农药后，代之以有机磷、氨基甲酸酯类农药，但其中一些品种比有机氯的毒性大10倍甚至100倍，农药对环境的排毒系数比1983年还高，而且，这些农药虽然低残留，但有一部分与土壤形成结合残留物，虽然可暂时避免分解或矿化，但一旦由于微生物或土壤动物活动而释放，将产生难以估计的祸害。土壤污染由于农药的施用通常采用喷雾的方式，农药中的有机溶剂和部分农药漂浮在空气中，污染大气；农田被雨水冲刷，农药则进入江河，进而污染海洋。这样，农药就由气流和水流带到世界各地，残留土壤中的农药则可通过渗透作用到达地层深处，从而污染地下水。据世界卫生组织报道，伦敦上空1吨空气中约含10微克DDT，雨水中含DDT7×10-12～400×10-12，全世界生产了约1500万吨DDT，其中约100万吨仍残留在海水中。中国南方某省1994～1998年，渔业水域受污染面积达45万多公顷，污染事故800多起。水域中的农药通过浮游植物--浮游动物--小鱼--大鱼的食物链传递、浓缩，最终到达人类，在人体中累积。环境污染农药的不当滥用，导致害虫、病菌的抗药性。据统计，世界上产生抗药性的害虫从1991年的15种增加到的800多种，中国也至少有50多种害虫产生抗药性。抗药性的产生造成用药量的增加，乐果、敌敌畏等常用农药的稀释浓度已由常规的1/1000提高到1/400～1/500，某些菊酯类农药稀释倍数也由3000～5000倍提高到1000倍左右。20世纪80年代初，中国各地防治棉田的棉铃虫和棉蚜只需用除虫菊类杀虫剂防治2～3次，每次用药量450毫升/公顷，就可以全生长季控制为害；到了90年代，棉蚜对这类杀虫剂的抗药性已超过1万倍，防治已无效果，棉铃虫也对其产生几百倍到上千倍的抗药性，防治8～10次，甚至超过20次、每次用750毫升/公顷，防治效果仍大大低于80年代初。生态破坏大量和高浓度使用杀虫剂、杀菌剂的同时，杀伤了许多害虫天敌，破坏了自然界的生态平衡，使过去未构成严重危害的病虫害大量发生，如红蜘蛛、介壳虫、叶蝉及各种土传病害。此外，农药也可以直接造成害虫迅速繁殖，80年代后期，湖北使用甲胺磷、三唑磷治稻飞虱，结果刺激稻飞虱产卵量增加50%以上，用药7～10天即引起稻飞虱再猖獗。这种使用农药的恶性循环，不仅使防治成本增高、效益降低，更严重的是造成人畜中毒事故增加。长期大量使用化学农药不仅误杀了害虫天敌，还杀伤了对人类无害的昆虫，影响了以昆虫为生的鸟、鱼、蛙等生物；在农药生产、施用量较大的地区，鸟、兽、鱼、蚕等非靶生物伤亡事件也时有发生。世界野生动物基金会1998年发表报告说，若以1970年地球生物指数为100，则1995年已下降到68，在短短的25年中，地球上32%的生物被毁灭。在此期间，海洋生物指数下降30%。2、农药污染造成的危害⒊杀伤有益生物绝大多数农药是无选择地杀伤各种生物的，其中包括对人们有益的生物，如青蛙、蜜蜂、鸟类和蚯蚓等。这些益虫、益鸟的减少或灭绝，实际上减少了害虫的天敌，会导致害虫数量的增加．而影响农业生产。⒉增强病菌、害虫对农药的抗药性长时间使用同一种农药，最终会增强病菌、害虫的抗药性。以后对同种病菌、害虫的防治必须不断加大农药的用药量．不然不能达到消灭病菌、害虫的目的。形成恶性循环。⒈污染大气、水环境，造成土壤板结。流失到环境中的农药通过蒸发、蒸腾，飘到大气之中，飘动的农药又被空气中的尘埃吸附住。并随风扩散。造成大气环境的污染。大气中的农药，又通过降雨，这些农药又流入水里，从而造成水环境的污染，对人、畜，特别是水生生物（如鱼、虾）造成危害。同时，流失到土壤中的农药，也会造成土壤板结。⒋野生生物和畜禽中毒野生生物及畜禽吃了沾有农药的食物，会造成它们急性或慢性中毒。最主要的是农药影响生物的生殖能力，如很多鸟类和家禽由于受到农药的影响，产蛋的重量减轻和蛋壳变薄，容易破碎。许多野生生物的灭绝与农药的污染有直接关系。5、农药对人体健康的危害人工合成的化学农药约500余种，这些农药的广泛使用，不仅造成环境的污染，同时对人体健康造成危害。⑴有机磷农药；⑵有机氯农药。6、农药对动植物的危害⑴阻碍作物根系的深孔和对土壤的水分吸收．造成弱苗、死苗、倒伏和减产⑵残留碎片还会随着农作物的桔秆和饲料进入牛、羊等家禽的食物之中，家畜误服残膜碎片后，可导致家畜的肠、胃功能失调、膘情下跌，甚至死亡⑶燃烧残片会造成二次大气污染⑷有些残膜被吹到田边地角、水沟、池塘、河流中，或挂到树上，造成环境公害。我国有机氯农药污染事件以苯为原料的有机氯农药包括使用最早、应用最广的杀虫剂DDT和六六六,以及六六六的高丙体制品林丹、DDT的类似物甲氧DDT、乙滴涕,也包括从DDT结构衍生而来、生产吨位小、品种繁多的杀螨剂，如三氯杀螨砜、三氯杀螨醇、杀螨酯等。另外还包括一些杀菌剂，如五氯硝基苯、百菌清、稻丰宁等。以环戊二烯为原料的有机氯农药包括作为杀虫剂的氯丹、七氯、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、硫丹、碳氯特灵等。此外以松节油为原料的莰烯类杀虫剂、毒杀芬和以萜烯为原料的冰片基氯也属有机氯农药。自20世纪40年代开始使用DDT、六六六两种有机氯化合物杀虫药，由于它们防治面广，药效比当时的其他农药好，还由于它们的急性毒性低，而且残留毒性尚未被发现，因而被广泛用于防治作物、森林和牲畜的害虫。环戊二烯类杀虫剂虽然发现稍迟，但由于药效稳定持久，防治面广，在许多国家也得到较多的应用。随着这些农药残毒的发现，它们在环境中的迁移与归宿引起人们的关切。有机氯农药是中国最早大规模使用的农药，八十年代初达到顶峰。1983年我国才开始禁止生产HCH、DDT等有机氯农药。虽然在中国有机氯农药被禁用了二十多年，但食品中仍然能检测出有机氯农药残留，且平均值远远高于其它发达国家。1992年卫生部食品卫生监督检验所对全国食品中有机氯农药进行的大规模调查是国内最近的一次大规模调查。以黑龙江省、北京市、四川省、浙江省和广东省为检测点，分别代表东北、华北、西南、华东和华南地区，选择最能代表中国人群基本膳食的8大类食品：粮食、蔬菜、水果、肉禽、水产、植物油、蛋、乳，在市场上采集样品355件。355件样品中有2件HCH含量超出中国残留限量标准，合格率99．44%，DDT合格率I00%。但相当数量样品仍检出HCH和DDT残留，HCH检出率69％，DDT检出率42%，动物性食品中HCH、DDT残留量显著高于植物性食品。有机氯农药通过食物链进入人体和动物体，能在肝、肾、心脏等组织中蓄积，由于这类农药脂溶性大，所以在脂肪中蓄积最