读书笔记——农药

[1]《农药残留风险评估与毒理学应用基础》（主要说对人和环境生物的影响）

现代农药毒理学研究已逐步明确建立起系统的评价理论体系，通过系统的试验评价可以明确每种试验农药的毒理学特性，如：①农药对机体可能诱发的毒性（急性、慢性、致突变、致畸变、致癌变等）；②在空气、水、土壤、食物、职业和居住生活环境中农药对人群健康的影响；③农药对试验动物和人的毒性作用；④农药进入机体的途径、代谢过程、引发毒性的机制及风险评价；⑤农药中毒的诊断、治疗机预防的原则和措施等。【前言】

1.2 农药毒理学与农药环境毒理学

农药毒理学是研究农药对生物（人、动物、植物）有害作用的应用科学，是毒理学的一个分支。农药毒理学评价是将试验动物暴露于不同水平的农药，经不同时程（数小时至数年）和生命过程，同时将特定的细胞、细胞系暴露于不同浓度的农药，经较短的时程（数小时至数天），通过农药毒性试验评价短期暴露是否产生急性效应（如眼与皮肤刺激、死亡）和长期暴露是否产生慢性效应（如肝功能异常、生殖缺陷、癌），并根据结果进一步研究农药与生物系统的相互作用，了解产生毒性的的机制，以便毒理学家与风险评估人员做出风险评估，即预告人群暴露于农药的风险，从而为农药研发机构、企业和政府部门决策提供科学依据

农药进入自然界后会发生渗透、滞留、扩散、逸失等移动行为，蓄积、富集等吸收行为，代谢、消解等演变行为以及循环、解吸、轭合、结合、矿化和聚合等多种行为。滞留性农药，尤其是那些长期滞留的化学农药（如有机氯、有机汞农药），进入自然界后，以种种运动形式污染环境。同时，也必然对环境中的生物体（人类和非靶标体，如水生生物、野生动物、有益的微生物类以及植物体等）产生一定的不良影响。研究农药进入田间后的环境行为和非靶标生物的的毒性是“农药环境毒理学”的领域与任务，目的是了解农药产生负面效应的成因，进而提出控制农药污染的措施，达到保护环境可持续发展的目的。农药毒理学和农药环境毒理学是保护人群健康和环境分工协作的两门学科。【3，4】

1.4.1 农药对生态环境的影响【10~12】

（1）农药的环境行为。农药的环境行为是农药在环境中发生的各种物理和化学现象的通称，包括农药在环境中的化学行为与物理行为。化学行为主要是指农药在环境中的残留性，及其降解与代谢过程；物理行为是指农药在环境中的移动性，及其迁移扩散规律。

（2）农药的残留性。农药的残留性是指农药施用后在环境及生物体内残存时间与数量的行为特征，它主要决定于农药的降解性能，但也与农药的物理行为移动性有一定关系。农药残留期的长短一般用降解半衰期或消解半衰期表示。降解半衰期是农药在环境中受生物或化学、物理等因素的影响，分子结构遭受破坏，有半数的农药分子已改变了原有分子状态所需的时间；消解半衰期是除农药的降解作用外，还包括农药在环境中通过扩散移动，离开了原施药区在内的，农药的降解和移动总消失量达到一半的时间。农药的降解又分生物降解与非生物讲解两大类。在生物酶作用下，农药在动植物体内或微生物体内外的降解属生物降解；农药在环境中受光、热及化学因子作用引起的降解现象，称为非生物降解。农药在环境中的降解方式有多种，主要有氧化作用、还原作用、水解作用、裂解作用等。农药在降解过程中可产生一系列的降解产物，在一般情况下，降解产物的活性与毒性逐渐降低消失，但也有些农药降解产物的毒性与母体化合物相似或更高，如涕灭威的降解产物涕灭威亚砜和涕灭威砜的毒性都很大，而且在环境中稳定性比母体化合物更长；又如杀虫脒在农药毒性分类中属中等毒性，但其代谢产物4-氯邻甲基苯胺的致癌性比母体化合物还高10倍，两者的致癌无作用剂量分别为2mg/kg和20mg/kg，在慢性毒性试验中能使小鼠体内组织患恶性血管瘤。杀虫脒现已停止使用。

农药在环境中残留期的长短，受农药性质、环境条件与施药方式三种因素共同作用的影响。农药的化学结构、分子大小、功能团类型及结合方式等都会影响农药在环境中的稳定性，如带有一个取代基的苯类化合物，土壤微生物对其降解的难易程度与取代基种类有关，降解所需时间依次为：-NO2(>60d)>-SO3H(16d)>-OCH3(8d)>-NH2(4d)>-COOH、-OH(1d)；在苯环上带有两个取代基的化合物，土壤微生物对它降解难易程度，与取代基种类及其位置有关。不同的农药品种在环境中的稳定性差异很大。有机磷类、氨基甲酸酯类与拟除虫酯类农药属低残留或中残留类农药，残留期一般只有几天活数星期不等。

农药的降解与气候、土壤条件密切相关，通常在高温、多雨、有机质含量高、微生物活性强、偏碱性的土壤中容易降解。在初次施用农药的地区，有些农药在土壤中的降解作用较慢，有一个滞后期，经过多次施用，当土壤中的微生物适应了施药环境，体内形成了分解农药的酶类以后，其降解速率可明显加快这种现象称为富化作用。如在种植马铃薯的土地中，因长期施用克百威克百威在土壤中的残留期缩短，因此影响治虫效果。

施药方式和农药剂型对残留性的影响，通常为地面喷施、撒施，比在土壤中条施或穴施易于降解；颗粒剂在土壤中的残留期比粉剂和乳剂长；一次性高剂量施用，比分次施用易于在土壤中残留；在高温多雨季节施用比在严寒季节施用易于降解。

残留农药通常是指用常规方法可检测到的，残留于环境或生物体内的农药及其有毒的降解产物。然而有部分农药进入环境与生物体内后，与其所在介质中的某些物质紧密结合或为结合残留，在环境中的残留期更长。结合残留农药不能用常规方法测定，只有用同位素的方法才能检测出来，不同农药品种在土壤中的结合残留量占农药总残留量的百分之几到百分之几十之间。在一般情况下，结合残留农药已失去了生物活性与毒性，但在一定条件下结合残留农药可再度释放出来，因此不能忽视其对环境的潜在危害性。

农药残留期的长短，是评价农药对环境影响的重要指标，残留期愈长危害性愈大。但要有效地防治病虫草害，又要求有一定的残留期，两者必须兼得，理想农药的半衰期以半个月到1个月为宜。

（3）农药的移动与扩散。农药的移动与扩散是指农药从防治区向周围环境扩散的物理行为。施用农药一般都有明确的防治对象与特定的施药地区，然而农药进入农田后，将不断地从施药区向四周扩散，从而导致对附近水体、大气及生物的污染与危害。一些持久性的农药，如滴滴涕、六六六甚至会通过扩散、移动影响全球环境。影响农药移动的因子主要取决于农药的理化性质与环境条件，两者具有相互制约的分配平衡关系。

农药在环境中的移动性与农药的水溶性（S）和蒸汽压（p）的大小关系最为密切。不同农药品种，在水中的溶解度差异很大，疏水性的有机氯农药和拟除虫菊酯类农药，在水中的溶解度只有几微克/升，而一些亲水性的农药，如涕灭威在水中的溶解度高达6000mg/L以上。水溶性大的农药易随水移动，流入江河、湖泊或被渗入地下水中，一些水溶性小的农药，虽随水移动性弱，但它可吸附在土壤颗粒表面，伴随着泥沙，随地表径流流入江河湖海。

农药的挥发性与农药的蒸汽压关系密切，农药的挥发作用是导致农药从水、土和植物表面损失的主要途径之一。农药施用时药粒的扩散飘移作用，影响临近环境的安全。

水汽的流动，是导致农药在环境中迁移的动力，而土壤的吸附作用，是制约农药移动的主要因素。土壤吸附作用对农药在环境中再分配过程影响很大，土壤吸附能力的强弱，用吸附系数（或称吸附常数）Koc表示，土壤的吸附系数愈大，对农药的吸附能力愈强。农药的土壤吸附系数Koc的大小与农药的分配系数Kow呈正相关，与农药的水溶性S呈负相关。土壤的质地状况、黏土矿物组成及有机质含量等均会影响土壤对农药的吸附性与移动性。

1.4.2 农药的生态效应【12~14】

农药的生态效应研究环境中的残留农药对各种环境生物影响的剂量关系，及其对生态系统的影响。保护的重点是一些有益的昆虫与一些具有经济价值的生物，如天敌、鸟类、鱼类、蜜蜂、家蚕、蚯蚓和土壤微生物等，以及一些国家重点保护的濒危珍稀生物。保护环境中有益生物的安全，是农药使用中一项十分重要的任务。

（1）农药对天敌的影响。在自然环境中，害虫与天敌（如天敌昆虫、蛙类、蛇害、鸟类等）之间保持着一种生态平衡关系，使用农药对害虫与天敌都有不同程度的杀伤作用，在农田中，当农药使用以后，残存的害虫仍可依赖作物为食料，重新迅速繁衍起来，而以捕食害虫为生的天敌，在施药后，当害虫未大量繁殖恢复以前，由于食物短缺，生长受到抑制，因此在施药后的一段时期内，在天敌与害虫之间未建立新的生态平衡之前，有可能发生害虫的再猖獗。如使用对硫磷防治蚜虫时，食虫瓢虫、草蛉、食蚜蝇等大量被杀死，这些有益昆虫恢复生长的时间比蚜虫来得晚，可能引起施药后蚜虫的再次大发生，因此使用农药要注意保护天敌，维护生态平衡。

（2）农药对土壤生物的影响。土壤微生物和土壤动物是调节土壤肥力的重要因素，农药的使用对土壤生物会有一定的影响。农田施药时，掉落在地表更层中的农药量通常只有几毫克/千克，在此浓度下对一般土壤微生物影响不大，或是只有短暂的影响；但一些熏蒸剂如溴甲烷等施用后对土壤中的一些有益微生物如硝化菌、固氮菌、根瘤菌等都有严重的抑制作用，而且抑制时间较长，因此施用这类熏蒸剂进行土壤消毒时，应相应采取恢复有益微生物的措施。

多数农药在正常用量下对蚯蚓的危害不大，但有一些有机氯类、有机磷类和氨基甲酸酯类农药对蚯蚓的毒性很大，而且有些农药在蚯蚓体内还有蓄积作用。蚯蚓是鸟类和小型兽类的食物来源之一，在土壤生物与陆生生物之间起传递农药的桥梁作用，它可能通过食物链传递，进一步对鸟类和兽类产生危害影响。

（3）农药对蜜蜂的毒害作用。蜜蜂不仅会酿蜜，而且能起传粉作用，有助于作物的增产。农药的使用对蜜蜂有很大的危害影响，其危害途径分接触危害与摄入危害两种。接触危害是指农田喷施时药物直接喷洒在蜂体上，或蜜蜂接触到喷洒在作物植株上的药物造成的致害作用；摄入危害是指农田喷药后，蜜蜂采集了受污染的花粉造成的危害。另外在蜂巢中治蜂螨时，如用药不当也会造成蜂蜜的污染，以往用杀虫脒治蜂螨时，曾一度造成蜂蜜的污染。

在现有使用的农药中，有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类农药对蜜蜂都有一定的毒性……高毒农药在施药后数天内都不能进入施药区放蜂，中毒类农药施药时不能在施药区放蜂，低毒类农药只要按规定方法用药，对蜜蜂无危害影响。

（4）农药对家蚕的影响。桑蚕种养业是我国传统的名特产业，家蚕书鳞翅目昆虫，杀虫剂对家蚕都有毒性。桑树栽培，一般都与农田毗邻，因此在大量使用农药的农业区内从事桑蚕种养业，随时都有遭受农药危害的危险。农药对家蚕的危害分直接危害与间接危害两种，直接危害是指在蚕室内误用农药，或因农田施用农药药粒的飘移污染了附近桑园，家蚕食用了污染的桑叶所造成的危害。因此在桑园附近农田施用农药时，不仅要注意选择好农药品种，而且要注意施药时的条件。

（5）农药对鸟类的影响。鸟类是生态系统中的重要成员，也是有害昆虫的天敌，一只小鸟一年可捕食几万只害虫。很多农药对鸟类都有毒性，鸟类在施药地区无视了露于地面的药粒、毒饵或觅食了因农药中毒死亡的昆虫或受农药污染的鱼类、蚯蚓等都可导致对鸟类的危害。早期使用的有机氯农药对鸟类的危害性很大，随后使用的一些高毒的杀虫剂与杀鼠剂，同样对鸟类有危害影响。1992年美国EPA对全球99中农药颗粒剂进行了对鸟类危害性鉴定，之后于1994年10月31日发布了对其中12中有高毒的颗粒剂农药防止对鸟类危害的行动计划报告，要求各有关的农药厂家采取降低其危害的措施。这12种农药是：地亚农、毒死蜱、灭多威、地虫磷、乙拌磷、噁虫磷、涕灭威、灭克磷、甲拌磷、特丁磷、异丙胺磷、苯胺磷。另有两种在美国已取消登记（乙基对硫磷）和即将取消登记（呋喃丹颗粒剂）的品种未列入名单之中。随后美国与加拿大与1998年8月31日全部禁止呋喃丹颗粒剂的使用，保留呋喃丹胶悬剂的使用。

（6）农药对鱼类的影响。水域中的农药多数是通过地表径流、漂移或地下水渗漏从农田进入水体的，也有一部分来自于工厂排放的农药污水，或因卫生需要直接喷洒于水域的农药。水体中的农药含量，一般都在微克/升水平，由于有些农药对水生生物毒性很高，如溴氰菊酯农药对鲤鱼的毒性（很高），甲壳类生物对农药更为敏感，因此一些高毒农药一旦流入水体，就会造成对水生生物的急性危害。鱼类长期生活在水体中，如果水体存在有一些脂溶性强的农药，即使含量很微，它也会逐步在鱼体内富集，造成对水产品的污染，甚至会导致鱼类因慢性中毒而死亡。在水网地区的稻田中施用农药时，特别应注意保护水生生物的安全。

（7）生物富集。生物从环境介质或从食物中不断吸收低剂量的有毒物质，逐渐在体内积累浓缩的过程成为生物富集，也称生物浓缩。富集能力的大小，常用生物富集系数BCF表示：

BCF=生物体内的农药含量/环境介质中的农药含量

农药富集系数的大小，一般与农药的分配系数Kow的值呈正相关，与农药水溶解度值S呈负相关。在一般情况下，水溶解度值在500~50mg/L之间的农药不会在生物体内富集；水溶解度值在50~5.0mg/L之间的农药在生物体内可能被富集；水溶解度值＜0.5mg/L的动摇容易在生物体内富集。影响生物富集的另一种因素是生物种的特性，凡含脂肪高与对摄入体内农药代谢能力弱的生物或其体内组织，易于富集。相反如其脂溶性高，但其在生物体内易于代谢的农药，不容易在生物体内富集。在整个生态体系中，农药不断地通过生物富集与食物链的传递，且逐级浓缩，人类处于食物链的最高位，受害最为严重。

（8）除草剂对后茬作物的影响。在做无语杂草共存的生态环境中，除草剂使用稍有不当，就会危及作物的安全。特别是近年来高效、超高效除草剂的不断出现，虽然用量少，但因其生物活性很高，不同作物对他的敏感性又有很大的差异，这些超高效除草剂在使用中，常因土壤中的残留农药，造成对后茬作物的危害影响。因此在新农药开发中，必须要加强对一些高效、超高效除草剂对生态环境影响研究。必须搞清楚这些除草剂对各种作物的敏感性与危害剂量，及其在土壤中的降解规律与在下茬作物种植前土壤中的残留剂量，再结合各地的耕作制度，研究其对各类非靶标作物的危害影响及安全使用条件。

在人类生存的环境中，到处都用农药的残留物，且不断地通过各种途径对整个生态系统产生各种各样的危害影响。在人类的生活中，又需要有农药来消灭病、虫、草害，以保证获取生活所必需的食物来源。因此，当今的任务是，只有努力加强对农药环境毒理学的研究与加强农药的环境管理力求在农药研制到农药的生产和使用的全过程中，尽力将农药的危害性压低到人们可接受的最低水平，以达到保护生态环境安全性的目的。

第三章 农药的毒性作用与代谢【54,55】

农药在20世纪40年代被广泛推广应用以来，这类化学物质使世界农业迅速向前推进了一大步，构成了继19世纪60年代蒸汽拖拉机开始应用以后的第二次现代农业革命。但随着农药使用时间的推移，到20世纪50年代人们就开始发现农药引起了“死鸟事件”，接着又发现农药残留“沿食物链选择性浓缩”“病虫害耐药性进化”现象。近年来，随着人民生活水平、健康意识的日益提高，以及世界贸易一体化的深入，农产品质量安全问题，尤其是农药残留问题，日益成为社会各界关注的焦点。农作物病、虫、草害等是农业生产的重要生物灾害。据资料记载中国有害生物为2300多种，这些有害生物不仅种类多、分布广泛，而且成灾条件复杂，发生频繁。如不进行防治，每年将损失粮食总产量l5%、棉花20%—25%、蔬菜25%以上。我国农药每年实际产量居世界第一位，年用量也居世界前列。我国作为世界上的人口大国，要用占世界7%的耕地，供养占世界22%的人口，农药在国民经济中的重要性更为明显。国内某省植保部门调查生产过程中农药使用情况见表3-1。

表3-1表明，在农药使用上，种植者大量使用农药的现象非常普遍。生产中大量使用农药造成的农药中毒和农药残留，一直是我国农药使用和生产中存在的一个突出问题。我国卫生部农药中毒报告统计中，将农药中毒分为生产性农药中毒和生活性农药中毒。生产性农药中毒指在农业生产中因农药污染而引起的中毒，生活性农药中毒指口服农药自杀、误服、投毒等。我国20世纪80年代每年发生农药中毒10余万人，病死率近20%。1992—1996年据26省、市的不完全统计，5年间全国共报告农药中毒247349例，年均病死率9.95%，其中生产性中毒61102例，占24.7%，生产性中毒患者89.5%是因使用杀虫剂引起的，又以高毒类有机磷杀虫剂甲基对硫磷和甲胺磷为主。1997—2003年全国共报告农药中毒108372例，其中生产性农药中毒27511例，生活性中毒80861例，分别占总中毒例数的25.39%和74.61%，总的病死率为6.86%。

3.1.1我国农药中毒的农药类别分布特点【56,57】

表3—2显示，农药中毒中杀虫剂中毒占86.02%，其中的86.06％是有机磷杀虫剂中毒，以甲胺磷、对硫磷和氧乐果3种高毒类有机磷中毒为主；杀鼠剂中毒仅占4. 88%，其中97. 92%是生活性中毒所致，且1/4患者是0—14岁儿童，中毒原因为意外接触。

农药剂型值得关注的是混配农药的使用。自20世纪90代以来，我国使用混配农药的比例越来越大，因混配农药引起中毒的人数也在增加，由于救治困难，病死率也较高。1999年我国批准市场供应的杀虫剂共1712种，其中，混配剂占61.41%。混剂以拟除虫菊酯与有机磷、有机磷与有机磷的二元混剂最多，其次为拟除虫菊酯与氢基甲酸酯的二元混剂。三元混剂以三种拟除虫菊酯为最多，在进口杀虫剂中混配剂仅占17. 05%。我国农民使用的混配农药有两类，一类由工厂生产，将2种或2种以上的农药（原药或制剂）的有效成分与各种助剂、添加剂等按一定比例的混配制剂，如26%甲·辛乳油，就是由甲胺磷与辛硫磷混配而成的。这种混剂必须取得农药登记号方能投人生产和使用。另一类是农民自行在田间将2种或2种以上农药单剂或混剂混合使用。混配农药的使用增加了中毒的危险性。通过采取整群抽样的方法，比较研究组（施药员使用有机磷与菊酯类的混配农药）和对照组（施药员使用单一有机磷农药）的中毒发生率，结果表明，在调整其他中毒危险因素后，使用混配农药的中毒风险是单一农药的3.45倍。

[2]《农药污染与防治》

1 绪论【1】

按《中华人民共和国农药管理条例》，农药是指用于防治、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植物、昆虫生长的化学合成的或者来源于生物、其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。目前，“农药”一同的含义在同际上也大体趋于一致。然而在某些国家，农药的含义已超出了上述范围。例如，在日本把天敌生物商品也包括在农药范围之内，称为“天敌农药”；再如美国环保局于1994年甚至把抗病、虫、草的转基冈作物也列入农药范畴，称为“植物农药”。此外，传统上把防治蚊、蝇、蜚蠊和鼠的药也归入农药之列，有的称为“卫生农药”。

农药和化肥是保证农作物取得高产的重要农业生产资料。据调查统计，全世界危害农作物的害虫有10000多种，病原菌8000多种，线虫1500多种，杂草也有2000多种。由于它们的危害，农作物的产量损失是惊人的，严重时造成绝产。据Cerke l994年的估计，在农业生产中如果不实施植物保护，即不进行病虫草害防治，农作物产量仅为30％．经保护后农作物产量仍要损失42％，其中草害损失13．2％，虫害损失15.6％和病害损失13．3％。实施病虫革害防治可挽回产量损失28％，其中除草剂挽间16．4％，杀虫剂7．1％和杀菌剂4．2％。由此可见进行病虫草害防治在农业生产中的特殊作用。

因历史和技术的原因，化学防治至今仍是病虫草鼠害防治的主要手段。日的，我国农作物播种面积近2亿公顷，病虫害发生面积2．2亿公顷次，防治面积近27亿公顷次，化学除草面积达0．4亿公顷次。据农业部门统计，1995年通过化学防治，我国挽回粮食损失54Mt，减少直接经济损失600多亿元，每使用l元农药，农业可获益8~16元。

参考文献

1. 李 倩. 农药残留风险评估与毒理学应用基础. 北京: 化学工业出版社; 2015:前言,1,3,4,10~14,54~58.

2. Zhang D, Zhang X. Nong Yao Wu Ran Yu Fang Zhi. Beijing Shi: Hua xue gong ye chu ban she; 2001.