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1、农药环境毒理学,谭辉华,第一章 绪论,1.1 农药发展概况（Survey of the Pesticide Development）何谓农药？美国“经济毒剂”（economic poison），欧洲“农用化学品”（agrochemicals）。“生物合理农药”（biorational pesticides）和“环境和谐农药”（environmental acceptable pesticides and environmental friendly pesticide）根据农药管理条例的定义，农药就是指用于预防、消灭或控制危害农业、林业的病虫草害和其他有害生物，以及有目的地调控植物和昆虫生长的
2、化学合成物，或来源于生物及其他天然物质的一种或几种物质的混合物及其制剂。,1.2 农药发展的三个时代即天然药物时代、无机农药时代和有机合成农药时代。约在19世纪中期，三大杀虫剂植物除虫菊、鱼腾和烟草作为世界性商品开始在市场上销售，这就是所谓的天然药物时代；随后出现无机的砷酸铅、砷酸钙以及硫酸烟碱的工作生产，这标志着农药已成为化工产品的初始阶段。19世纪末，从石灰硫磺合剂的广泛使用起，到法国米拉代尔（P.M.A.Millardet）发明波尔多液，表明农药开始进入科学发展阶段。因此，在20世纪30年代以前，农药仍停留在天然药物与无机农药时代。,20世纪40年代前后，农药进入有机化合物时代，标志性的
3、事件是1939年，瑞士化学家缪勒合成了双对氯苯基三氯乙烷，即滴滴涕（DDT）。70年代农药又全面进入高效化时代。与20世纪4060年代相比，现代农药的品种在不断更新。根据英国著名的农药手册（The Pesticide Manual）收录的商品农药品种统计，1974年为 520种，2000年为812种，扣除淘汰的净增品种为514种。与1974年的520种相比，发展是迅速的;而且新增品种多为新功能、新作用机理、新化学结构(或活性物)、低毒、高活性的，其活性强度比30年前的品种高12个数量级，每亩用量低于10g甚至1g，大大降低了农药的使用量。现在化学合成农药仍是当今农药发展和使用的主流。,1.3
4、农药环境毒理学（Environmental Toxicology of Pesticide）的概念研究农药进入环境后的环境行为和非靶标生物的毒性效应，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。,Crop Removal,Photo-decomposition,Biological degradation,Capillaryflow,Chemicaldecomposition,Metabolism,Leaching,Runoff,Absorption&desorption,Volatilization,Adsorption,Site/Mode of A
5、ction,Drifts,water,Environmental compartments(air,soil water,organisms)Biological processes(absorption,distribution,metabolism elimination,intoxication,bioconcentration,detoxification)Chemical processes(volatilization,adsorption,desorption,hydrolysis,solubilization,photolysis),Ground water,相关学科毒理学 T
6、oxicology环境毒理学 Environmental Toxicology生态毒理学 Ecotoxicology农药毒理学 Toxicology of Pesticides,毒理学：毒理学是研究化学及物理因素对生物有机体的损害作用及其机理的科学。“Toxicity depends on dose”主要研究内容：（1）毒物与机体相互作用的一般规律和有关影响因素；（2）毒物的毒性研究与评价方法；（3）毒物对机体健康的危害及其作用机制；（4）毒物对机体危害的防护措施,1.4 农药与环境(Pesticide and environment)卡逊的寂静的春天一书出版，唤醒了人们的环境保护意识。197
7、0年，美国成立国家环保局(US EPA)，开始对包括农药在内的产品进行全面的环境监测，这就标志着农业与农药的两极关系逐渐演变为农业-农药-环境的三极关系，农药不但要促进农业的发展，还必须符合环境保护的要求。,1.4 农药与环境(Pesticide and environment)这给人们提出了一个不容回避的现实问题，农药在环境各要素中的行为怎样?农药对环境生态与人体健康的危害怎样?如何减少和防止农药对环境的污染危害?农药对环境的危害已成为农业可持续发展中要解决的重要问题之一。,1.4.1 农药对空气的污染 有些农药带有挥发性(如蒸熏剂溴甲烷、1,2-二氯丙烯等)，在喷洒时可随风飘散，落在叶面上
8、可随蒸腾气流进入大气，在土壤表层时也可经日照蒸发到大气 中，大风扬起农田的尘土也带着残留的农药形成大气颗粒物，飘浮在空中。例如，北京地区大气中就检测出挥发性的有机污染物70种，半挥发性的有机污染物60 种，其中农药25种之多，包括艾氏剂、狄氏剂、滴滴涕、氯丹、硫丹、多氯联苯 等。其他南方农业地区因气温高，问题更为严重。,1.4.1 农药对空气的污染 大气中的农药可随风长距离地迁移，由农村到城市，由农业区到非农业区，甚至到无人区。一是通过呼吸影响人体或生物的健康；二是通过干湿沉降，影响地表水体与植物。特别是污染还影响到不使用农药的地区，使得整个地球没有一片净土。,1.4.2 农药对水体的污染 农
9、药水污染有以下几种途径:近水道农药喷洒，下水道排水；来自使用农药区域的径流;不规范的处理农药容器;在田间渗水坑处理废农药不得当;清洗喷洒和贮存农药的设备或被农药污染的设备;农药泄漏;农药污染的土壤淋溶;大气污染物的干湿沉降等。水体产生农药污染，最终通过生物链影响人类。,1.4.2 农药对水体的污染 另外，有些农 药，如合成拟除虫菊醋对水中的无脊椎动物毒性较大，如浮游动物、甲壳动物等，是水生生态系统的重要一环。它们从生物群和非生命物质开始，经过消化和排泄，再循环基本的营养物；同时本身又变成了其他鱼类的食物。如果水生生态系统中没有了它们，将对水生生态系统的结构和功能有深刻的影响。,饮用水中的农药水
10、平是居民饮用水的质量控制指标。饮用水中，国际公认的单个农药最大可容许浓度(MAC)为0.1gL-1，总农药最大可容许浓度(MAC)为0.5g L-1。国外农药污染比我国轻，但是也有许多水源是不合格的。例如英国就有298个水源，遍布全国，水体农药浓度超过了单一农药的MAC标准，有76 个水源违背了总农药的MAC标准。1983年，我国虽然已经停止使用了有机氯农药，但是20世纪90年代末期，仍然可从长江南京段水域检出有机氯农药六六六、滴滴涕、五氯酚、多氯苯等，其水平保持在ng L-1数量级。,近几年，江苏省内13个省辖市25个饮用水源和25个饮用水厂 水共检出有机污染物504种，能确切定性的213种
11、，其中农药10种以上。北京重要水源官厅水库近年来污染严重，共检出有机氯农药(六六六、DDT等)、多氯联苯及氯代烷类等污染物数十种，其挥发性有机物总含量为19.4101gL-1，污染严重，不能作为水源使用。,1.4.3 农药对土攘的污染 土壤是污染物的汇，也是污染物的源。农药土壤污染是农药污染最典型的例子之一。农药的理化特性决定了它在土壤中的分布、降解速率及对环境的影响。农药在土壤中经土壤微生物作用，可以迁移、转化直至矿化。影响这个过程的因素很多，包括土壤类型（如黏土含量、pH值和水含量等）、农药本身的物理化学特性等。,1.4.3 农药对土攘的污染 土壤污染了，土壤上所生长的作物和所结出的果实也
12、会吸收污染物质。一种简单的植物物种，吸收也是多种多样的，植物根系可以吸收土壤水溶液中的农药，土壤中固体颗粒也能吸附土壤水溶液中的农药。有些农药易蒸发，植物的叶子可以吸收空气中的农药蒸气；而根又能吸收土壤中的农药，再从叶面上蒸发出它，过程相当复杂。植物根茎叶吸收农药后，继而在植物体内提升，最后可残留在植物体内，人们食用该食物可直接摄入农药。,1.4.4 农药对人体健康的不利影响（农药的急、慢性毒性）使用农药对人体健康有不利影响：遭遇农药泄漏事故，或误服农药，或在浓度很高的农药生产车间工作，或分装和喷洒农药误操作，都可能对人体产生急性中毒甚至死亡。,1.4.4 农药对人体健康的不利影响（农药的急、
13、慢性毒性）使用农药将会污染空气、水体、土壤及食物，以致在饮用水和食物中含有低剂量的农药。人们日常生活长期摄入低剂量的农药会引起许多慢性的不良影响，如致癌、致畸和致突变，神经系统失调等。,农药环境毒理学的研究目的：评价农药对生态环境的安全性，为农药的合理使用，防治农药的污染和指导新农药的开发提供科学依据。,农药环境毒理学的研究内容：1、环境行为：农药在环境中发生的各种物理和化学行为。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、生态效应：研究环境中的农药对各种生物影响的剂量效应关系，及其对生态系统的影响3、对人畜的毒性：包括急性毒性
14、、慢性毒性、三致作用、激素作用等。,参考书及专业期刊：刘维屏 编，农药环境化学，化学工业出版社，2006；蔡道基 编，农药环境毒理学研究，中国环境科学出版社，1999；周启星等编，生态毒理学，科学出版社，2004；Wayland J.Hayes,Jr.(冯致远等译）Toxicology of Pesticides,2、文献来源农药学学报、农药、世界农药、农药科学与管理Environmental Science&Technology，（ACS）Journal of Agricultural and Food Chemistry，（ACS）Environmental Toxicology and
15、ChemistryJournal of pesticidesciencePesticidesciencePesticidebiochemistryand physiology AnnualReviewof Entomology Residue reviewsChemical abstracts,CAPesticides abstracts,有关数据库、网站Elsevier电子期刊全文数据库：提供1600余种电子期刊的全文数据ProQuest全文数据：系美国公司最新推出的农业期刊全文光盘数据库,该数据库提供160种世界权威性农业期刊的文本格式全文及PDF全文,数据从1998年开始至今Springer电子期刊数据库Agricola 数据库：为美国农业图书馆编制的农业文献联机存取书目数据库。该库为世界上报道农业文献的重要数据库之一,John Wiley 全文数据库：目前John Wiley电子期刊共有超过386种，学科涉及：生命科学与医学、数学统计学、物理、化学、地球科学等SCIRUS科学搜索引擎：是目前互联网上最全面、综合性最强的科技文献门户网站之一，信息源主要是两部分：网页和期刊中国农药信息网：农业部农药检定所,
