农药对饲料的污染

学习任务3.4 农药对饲料的污染,中华人民共和国农药管理条例规定，农药是指用于防治、消灭或控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的调节植物、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几种物质的混合物及其制剂。人类对粮食的需求，推动了农药生产和使用的迅速发展。迄今为止，在世界各国注册的农药品种近2000种，其中常用的有500种。农药的分类方法很多，但以防治对象进行分类最为广泛，即分为杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀鼠剂、除草剂和植物生长调节剂。,农药施用后，一部分附着于植物体上，或渗入植株体内残留下来，使粮、菜、水果等受到污染；另一部分散落在土壤中（有时则是直接施于土壤中）或蒸发、散逸到空气中，或随雨水及农田排水流入河湖，污染水体和水生生物。农产品的残留农药通过饲料，污染畜禽产品。因此，农药残留通过大气、水体、土壤、食品，最终进入人体，引起各种慢性或急性疾病。而且，易造成环境污染及危害较大的农药，主要是性质稳定、在环境或生物体内不易降解转化，而又有一定毒性的品种，如滴滴涕（DDT）等持久性高残留农药。为此，研究筛选高效、低毒、低残留和高选择性（即非广谱的）新型农药，已成为当今的重要课题。,一、杀虫剂,从生产和使用历史来看，一般认为，我国农药杀虫剂第一代为有机氯农药，第二代为有机磷农药，第三代为氨基甲酸酯类农药，第四代为拟除虫菊酯类农药。,（一）有机氯杀虫剂,有机氯杀虫剂化学性质稳定，不易分解，在环境中的残留期长，可在动物体内长时间蓄积。以有机氯杀虫剂湿性粉剂的水悬液喷洒农作物，一般情况下412周后方可消失。动物性饲料中有机氯农药的残留量高于植物性饲料，谷物种子中的残留量比粗饲料少。,有机氯杀虫剂经口摄入被肠道吸收，除部分经粪、尿和乳汁排出外，主要蓄积于脂肪组织，其次为肝、肾、脾及脑组织。蓄积在脂肪组织中的有机氯杀虫剂不影响脂肪代谢，但仍保持其毒性，在饥饿、疾病造成动物体重下降时，脂肪中的农药可被动员出来，产生毒性作用；蓄积在实质脏器的脂肪组织中，能影响组织细胞的氧化磷酸化过程，尤其对肝脏有较大的损害，可引起肝脏营养性失调，发生变性甚至坏死。,有机氯杀虫剂对动物的急性毒性为中等毒性，属神经毒和细胞毒，可以通过血脑屏障侵入大脑和通过胎盘传递给胚胎，主要损害中枢神经系统的运动中枢、小脑、脑干和肝、肾、生殖系统。很多国家由于长期和大量使用这种农药，已造成环境、食品与饲料的污染，在动物和人体内有较多的蓄积，农畜产品受污染而影响了食品出口。我国已于1983年停止生产，从1984年开始停止使用有机氯杀虫剂。,（二）有机磷杀虫剂,有机磷杀虫剂是我国目前使用最广泛的杀虫剂。尤其是停止使用有机氯杀虫剂以后，有机磷杀虫剂成为最主要的农药。 有机磷杀虫剂的化学性质较不稳定，在外界环境和动、植物组织中能迅速进行氧化分解，故残留时间比有机氯杀虫剂短。但多数有机磷杀虫剂对哺乳动物的急性毒性较强，污染饲料后易引起急性中毒。,1在农作物中的残留,与有机氯杀虫剂相比，有机磷杀虫剂在农作物中的残留甚微，残留时间也较短。因品种不同，有机磷杀虫剂在农作物上的残留时间差异甚大，有的施药后数小时至23d可完全分解失效，如辛硫酸等。而内吸性农药品种，由于对作物的穿透性强，易产生残留，可维持较长时间的药效，有的甚至能达12个月以上，如甲拌磷。,有机磷杀虫剂在室温下的半减期一般为710d，低温时分解较为缓慢。作物水分含量较高，农药也易于降解。农药完全分解所需的时间，一般触杀性农药为23周，内吸性农药需34个月。,某些有机磷杀虫剂，尤其是含硫醚基的内吸性杀虫剂，进入植物体后有一转毒过程。例如，内吸磷的两种异构体（硫酮式和硫醇式）被植物吸收后，先氧化为相应的亚砜、砜和磷酸酯，以后逐渐水解为二乙基磷酸，最终水解为磷酸。其中，硫醇式代谢物（如硫醇式亚砜、硫醇式砜等）对哺乳动物经口急性毒性比母体化合物还大。因此，内吸磷施用作物后，其残留性比一般有机磷长得多，内吸磷的一些类似物如甲拌磷、乙拌磷、甲基内吸磷、异吸磷、二甲硫吸磷等的代谢情况也是如此。这种现象对评价饲料中农药残留的毒性有重要意义。对这类农药，在选用残留分析方法、对检测结果的表示及制订施药的安全间隔期时，都要考虑其降解代谢产物的这一特性。,有机磷杀虫剂在作物不同部位的残留情况有所差异，如在根类或块茎类作物比在叶菜类或豆类的豆荚部分的残留时间长。,与有机氯杀虫剂相似，有机磷杀虫剂主要残留在谷粒和叶菜类的外皮部分。因此，粮食经加工后，残留农药可大幅度下降。叶菜类经过洗涤、块根块茎类经过削皮，都能减少残留的有机磷农药。一般来说，除内吸性很强的有机磷杀虫剂外，饲料经过洗涤、加工等处理，其中残留的农药都在不同程度上有所减少。,2对动物的毒性,有机磷杀虫剂被动物机体吸收后，经血液循环运输到全身各组织器官，其分布以肝脏最多，其次为肾、肺、骨等。排泄以肾脏为主，少量可随粪便排出。 有机磷杀虫剂的主要毒作用为与体内的胆碱酯酶结合，形成不易水解的磷酰化胆碱酯酶，使胆碱酯酶活性受抑制，降低或丧失其分解乙酰胆碱的能力，以致胆碱能神经末梢所释放的乙酰胆碱在体内大量蓄积，从而出现与胆碱能神经功能亢进相似的一系列中毒症状。因而通常将有机磷杀虫剂归属于神经毒。,有机磷杀虫剂中毒的临床表现有三类：毒蕈碱样症状，即瞳孔缩小，流涎，出汗，呼吸困难，肺水肿，呕吐，腹痛、腹泻，尿失禁等；烟碱样症状，即肌肉纤维颤动，痉挛，四肢僵硬等；乙酰胆碱在脑内积累而表现的中枢神经系统症状，即乏力，不安，先兴奋后抑制，重者发生昏迷。 有机磷杀虫剂中毒后，体内的磷酰化胆碱酯酶可自行水解，脱下磷酰基部分，恢复胆碱酯酶的活性，但这种自然水解的速率非常缓慢，必须应用胆碱酯酶复活剂。肟类化合物如解磷定（又称碘磷定，PAM）、氯磷定、双复磷、双解磷等胆碱酯酶复活剂，能从磷酰化胆碱酯酶的活性中心夺取磷酰基团，从而解除有机磷对胆碱酯酶的抑制作用，恢复其活性。有机磷杀虫剂中毒时，除应用上述特效解毒剂外，还可应用生理解毒剂或称生理拮抗剂，如阿托品。阿托品是型胆碱受体（毒蕈碱样受体）阻断剂，与乙酰胆碱竞争受体，从而阻断乙酰胆碱的作用并且还有兴奋呼吸中枢的作用，故可解除中毒时的症状。,某些有机磷杀虫剂，如马拉硫磷、苯硫磷、三硫磷、皮蝇磷、丙氨氟磷等有迟发性神经毒性，即在急性中毒过程结束后815d，又可出现神经中毒症状，主要表现为后肢软弱无力和共济失调，进一步发展为后肢麻痹，在病理组织学上表现为神经脱髓鞘变化。这种现象称为迟发性神经中毒症。鸡对迟发性神经毒性最为敏感，牛、羊、鸭、猪、兔等都可出现这种现象。此毒性与胆碱酯酶无关，用阿托品治疗亦无效。对新的有机磷农药进行毒性评价时，应包括迟发性神经毒性试验。世界卫生组织已建议将迟发性神经毒性作为有机磷农药中毒的鉴定指标之一。 有些有机磷杀虫剂如敌敌畏和马拉硫磷，对雄性大鼠精子的发生有损害作用；敌百虫和甲基对硫磷可降低大鼠的受孕率；内吸磷和二嗪农等对实验动物有轻度致畸作用。,（三）氨基甲酸酯类杀虫剂,氨基甲酸酯类杀虫剂是继有机氯、有机磷农药之后应用越来越广泛的一类农药，具有选择性杀虫效力强、作用迅速、易分解等特点。不同品种的氨基甲酸酯类杀虫剂的急性毒性悬殊很大，一般多属中等毒或低毒类。与有机磷农药相比，毒性一般较低。氨基甲酸酯类杀虫剂在体内易分解，排泄较快。一部分经水解、氧化或与葡萄糖醛结合而解毒，一部分以还原或代谢物形式迅速经肾排出。代谢产物的毒性一般较母体化合物小。,氨基甲酸酯类杀虫剂的毒作用与有机磷杀虫剂相似，即抑制胆碱酯酶活性，造成乙酰胆碱在体内积聚，出现类似胆碱能神经功能亢进的症状，症状与酶的抑制程度平行。但是，此种抑制作用与有机磷杀虫剂不同，氨基甲酸酯类的作用在于此类化合物在立体构型上与乙酰胆碱相似，可与胆碱酯酶活性中心的负矩部位和酯解部位结合，形成复合物进一步成为氨基甲酰化酶，使其失去水解乙酰胆碱的活性。大多数氨基甲酰化酶较磷酰化胆碱酯酶易水解，胆碱酯酶很快（一般经数小时左右）恢复原有活性，因此，这类农药属可逆性胆碱酯酶抑制剂。由于其对胆碱酯酶的抑制速度及复能速度几乎接近，而复能速度较磷酰化胆碱酯酶快，故与有机磷杀虫剂中毒相比，其临床症状较轻，消失亦较快。,过去认为氨基甲酸酯类杀虫剂的残留毒性问题不大，但近年研究认为，它是否存在严重的残毒问题还有待探索。据研究资料，氨基甲酸酯类因含氨基，随饲料进入哺乳动物胃内，在酸性条件下易与饲料中亚硝酸盐类反应生成亚硝基化合物。后者酷似亚硝胺，具有极强诱变性。例如，西维因在胃内酸性条件下与饲料中亚硝酸基团起反应，形成亚硝基西维因。亚硝基西维因是一种碱基取代性诱变物，在某些诱变实验中呈阳性反应，也是一个弱致畸物。据报道，用西维因和亚硝酸钠一起喂饲小鼠可致癌。这些问题尚待进一步研究。,（四）拟除虫菊酯类杀虫剂,拟除虫菊酯类杀虫剂是20世纪80年代兴起的一类杀虫剂，目前应用仅次于有机磷、氨基甲酸酯类杀虫剂，约占杀虫剂的20%。拟除虫菊酯杀虫剂的开发应用被认为是杀虫剂历史上的第三个里程碑。,二、杀菌剂,（一）有机硫杀菌剂,有机硫杀菌剂对人、畜毒性低。但家畜偶然大量偷食施用过有机硫杀菌剂不久的作物，也可引起中毒。中毒后主要侵害神经系统，先兴奋，后转为抑制，重者可发生呼吸和循环衰竭。此外，对肝、肾等组织也有一定的损害。动物试验提示此类农药的某些代谢产物有致癌和致畸作用，但所需剂量都很大，可认为没有实际意义。,（二）有机汞杀菌剂,有机汞杀菌剂在外界环境中残留时间长，且易在体内蓄积，毒性大。因此，20世纪70年代后，世界各国都已禁止或限制使用。我国自1972年起已禁止生产、进口和使用。但是，高效的有机汞拌种剂的禁用，对一些由种子传染的病害（如麦类黑穗病等）的防治造成很大的困难。因此，1979年我国政府有关部门根据生产的实际情况，已对有机汞杀菌剂的使用问题重新加以考虑并作了新的规定，不再全面禁用，可限制使用。事实上有不少国家仍在使用有机汞杀菌剂，不过大多限制用作种子消毒剂。,有机汞杀菌剂属剧毒类。有机汞化合物进入机体后，主要蓄积在肾、肝、脑等组织，排泄缓慢，每天仅排出贮存总量的1%左右。有机汞可通过胎盘进入胎儿体内，引起先天性有机汞中毒。也可通过乳汁危害幼畜。有机汞化合物易溶于脂质和类脂中，因此可通过胞膜进入细胞内，与蛋白质或其它活性物质中的巯基结合，抑制各种含巯基的酶，导致许多功能障碍和广泛病变。有机汞的毒理作用与无机汞基本相同，但对神经系统有更明显的毒害作用。,（三）有机砷杀菌剂,有机砷杀菌剂主要用于防治水稻纹枯病。当农田使用砷过多或次数频繁时，易造成水稻药害及土壤、稻谷中砷残留量增加，影响人、畜安全。砷主要残留在稻谷外壳和糠麸中，经加工后可去除大部分。有机砷杀菌剂属中等毒或低毒类。有机砷化合物被动物吸收后，需经转化为无机的三价砷及其衍生物而起作用。有机砷在体内转化缓慢，毒性较无机的三氧化二砷小，临床中毒程度一般较轻。其作用机理与砷的无机化合物相同。