农药污染与生物农药

1、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

2、药污染的分类1.2 农药的发展农药的发展 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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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。19621971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

8、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、DDT 50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0.7210-6和0.4210-6；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

9、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DDT710-1240010-12，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19941998年，渔业水

10、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1/4001/500，某些菊酯类农药稀释倍数也由30005000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23次，每次用药量450毫升/公顷，就可以全

11、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810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710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

12、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。增强病菌、害

13、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。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。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

14、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。有机磷农药；有机氯农药。6、农药对动植物的危害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，甚至死亡燃烧残片会造成二次大气污染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

15、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

16、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

17、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9944%，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多。蓄积的残留农药也能通过母乳排出，或转入卵蛋等组织，影响子代。因此各国对有机氯农药在食品中的残留控制甚严，德意志联邦共和国、日本、美国等不容许在食品中检测出环戊

18、二烯类杀虫剂。 据说，目前日本已加大对受农药污染的冷冻食品的调查力度，警方与分派到包装车间的工人进行面谈审查。据说因食用上述食品而生病的消费者人数已高达1400人。日本负责消费者事务的内阁大臣谴责受污染食品的生产商，称生产商反应迟缓，没有及时让公众给予注意。这家厂商是日本最大的海产品公司丸羽日朗控股公司旗下的子公司。根据共同社周三公布的最新统计数据，全国范围内，至少有1400人在食用涉嫌受污染的食品后身体不适多数人出现呕吐、腹痛和腹泻的轻微症状。丸羽日朗旗下的阿克力食品公司于去年11月13日接到第一批投诉，一名顾客说它生产的冷冻比萨饼闻起来像机油。但公司直到12月29日才宣布召回产品，当时经检

19、测已发现其生产的冷冻食品中含有微量的农药“马拉硫磷”这种化学物通常被当作杀虫剂使用，还能用来治疗头虱。厚生省证实，截至周三已发现1047例因食用受污染食品而导致的食物中毒案例，但地方公共卫生中心和阿克力食品公司还在继续接到此类投诉。日本食品农药污染事件日本食品农药污染事件（2013年年11月）月）农民全副武装狂喷高毒农药。农药残留带来的不仅仅是恐惧和担忧。农民诉说：如果不打农药，我种的菜根本长不成，要想有个好收成，就得不断打农药。农民不容易，为了防治病虫害，使用农药实属无奈之举。果蔬农药残留果蔬农药残留病虫害肆虐，农作物不打农药即绝收，高毒农药正在进入你的口中！可怕的蔬菜病虫害众所周知，农药是

20、毒药，如不慎食入，轻者引发各种疾病，重者致人死亡，而我们每天食用的蔬菜、水果、米豆等绝大部分都有农药残留。关于农药残留事件，媒体相关报道比比皆是，本文不再详尽赘述。我们尤其要让读者明确了解的是，农作物为什么要使用农药？农药残留问题到底有多严重？农药残留对人体健康的危害究竟有多大？有没有真正防止农药残留危害健康的好方法？某蔬菜基地随处可见的某蔬菜基地随处可见的高毒农药瓶高毒农药瓶都是虫子惹的祸所有蔬菜水果无一幸免病虫害随着环境污染的加剧、气候变化的无常，农作物病虫害愈加严重。据我国农业科学研究院数据统计，近年来，蔬菜、水果病虫害多达70余种，包括常见的小菜蛾、菜青虫、蚜虫、菜螟、软腐病、黑腐病、

21、烟粉虱、朱砂叶螨、白粉病、炭疽病、瓜娟螟、霜霉病、棉铃虫、青枯病、甜菜夜蛾等等。这些病虫害如果不加防控，每一种都会造成蔬菜、水果、粮食等农作物绝收！药残留毕竟关乎民生健康，国家有关部门为此明令禁止使用的高毒农药有很多，包括六六六、甲胺磷、甲拌磷等等。尽管如此，因农药残留引发的食品安全事件仍然屡禁不止，诸如毒豆芽、毒韭菜、毒豇豆、毒茶叶、毒生姜等等。更为可怕的是，除了这些典型个案外，很多地区的蔬菜、水果种植户仍在明目张胆地使用高毒农药，而这些带有高毒农药的蔬菜、水果进入市场流通后，极有可能不知不觉的端上你的餐桌，进入你的口中。农药残留可致多病和死亡80余种疾病与农药残留有关据世界卫生组织统计，全

22、世界每年至少发生50万例农药中毒事件，死亡11.5万人，85%以上的癌症、80余种疾病与农药残留有关。在我国许多大城市中，蔬菜水果农药残留超标率高达47%。目前使用最多的农药为磷类与酯类农药，磷与酯皆可对人体机理产生损害。有机磷农药有着“神经毒剂”的称号，分为高毒、中毒、低毒三类，可抑制胆碱酯酶活性，破坏神经系统的正常功能，使中枢神经系统及胆碱能神经过度兴奋，最后转入抑制和衰竭。相关研究证明，各类癌症、白血病、乳腺癌、儿童及智力低下以及记忆力差、脑膜炎、复合性疾病等很多疾病，源头直追农药残留。经常接触农药的人患帕金森病的几率高达90%，此外还可导致心脑血管疾病、糖尿病、不孕不育等。食入带有残留

23、农药的水果、蔬菜，急性中毒者可出现头痛、头晕、呕吐、腹痛、腹泻等症状，慢性中毒除了可导致多种疾病外，农药残留物在人体内积累1520年后，可发生无药可治的致死性疾病（癌症）。 3、生物农药生物农药是指利用生物活体（真菌，细菌，昆虫病毒，转基因生物，天敌等）或其代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸钠，2，4-D等）针对农业有害生物进行杀灭或抑制的制剂。又称天然农药，系指非化学合成，来自天然的化学物质或生命体，而具有杀菌农药和杀虫农药的作用。生物农药包括虫生病原性线虫、细菌和病毒等微生物，植物衍生物和昆虫费洛蒙等。生物农药在有机农业使用的整合害虫管理系统(IPM)中扮演重要的角色。3.1 生物农药的定义

24、生物农药的定义生物农药是指利用生物活体或其代谢产物对害虫、病菌、杂草、线虫、鼠类等有害生物进行防治的一类农药制剂，或者是通过仿生合成具有特异作用的农药制剂。关于生物农药的范畴，国内外尚无十分准确统一的界定。按照联合国粮农组织的标准，生物农药一般是天然化合物或遗传基因修饰剂，主要包括生物化学农药(信息素、激素、植物调节剂、昆虫生长调节剂)和微生物农药(真菌、细菌、昆虫病毒、原生动物，或经遗传改造的微生物)两个部分，农用抗生素制剂不包括在内。我国生物农药按照其成分和来源可分为微生物活体农药、微生物代谢产物农药、植物源农药、动物源农药四个部分。按照防治对象可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂、杀鼠剂

25、、植物生长调节剂等。就其利用对象而言，生物农药一般分为直接利用生物活体和利用源于生物的生理活性物质两大类，前者包括细菌、真菌、线虫、病毒及拮抗微生物等，后者包括农用抗生素、植物生长调节剂、性信息素、摄食抑制剂、保幼激素和源于植物的生理活性物质等。但是，在我国农业生产实际应用中，生物农药一般主要泛指可以进行大规模工业化生产的微生物源农药。3.2 生物农药的发展点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本第一代的生物农药包含尼古丁，生物碱，鱼藤酮类，除虫菊类和一些植物油等，在人类历史上已有相当的使用时间。在1690年，烟草的水溶性成份就用于对抗谷类的害虫。除虫菊也是常见的蚊香的主要成份。生物农

26、药的市场占有率仍然相当有限，在1995年，生物农药占世界农药总销售量的1.3%。许多因素限制了生物农药的成长：生物农药通常不具广效性，和化学农药相比效果较为缓慢，有效期限较短而成本较高。然而，相对于化学农药在许多国家的市场需求停滞不前或减退，生物农药具有良好的发展前景。在未来数年内，化学农药的预估市场成长率约为2%，生物农药则为10-15%。日益成长的有机农业，使得生物农药的需求逐渐上扬。另一方面，生物农药也应该像化学农药一样，接受其对健康，食物，生态系统和环境安全的审慎评估。生物农药是天然存在的或者经过基因修饰的药剂，与常规农药的区别在于其独特的作用方式、低使用剂量和靶标种类的专一性。随着科

27、学技术的迅速发展，生物农药的范畴不断扩大，涉及到动物、植物、微生物中的许多种类及多种与生物有关的具有农药功能的物质，如植物源物质、转基因抗有害生物作物、天然产物的仿生合成或修饰合成化合物、人工繁育的有害生物的拮抗生物、信息素等。我国是最早应用杀虫剂、杀菌剂防治植物病虫害的国家之一，早在1800年前就已应用了汞剂、砷剂和藜芦等。直到20世纪40年代初，植物性农药和无机农药仍是防治病害虫的有利武器。20世纪40年代发明有机化学农药之后，极大地增强了人类控制病虫危害的能力，为我们挽回农作物产量损失作出了重大的贡献。但是，长期依赖和大量使用有机合成化学农药，已经带来了众所周知的环境污染、生态平衡破坏和

28、食品安全等一系列问题，对推动农业经济实现持续发展带来许多不利的影响。生物农药的出现和发展是和生物防治研究的发展及化学农药的使用分不开的，经历了曲折的过程。化学农药发展到20世纪60年代，“农药公害”问题日趋严重，在国际上引起了震动，使农药发展发生了转折，引出了生物农药。1972年，我国规定了新农药的发展方向：发展低毒高效的化学农药，逐步发展生物农药。7080年代，我国生物农药的发展呈现出蓬勃发展的景象。但是，由于化学农药高效快速，人们仍寄希望于化学农药防治病虫害，对生物农药的研制和应用曾一度漠视忽略。进入20世纪90年代，随着科学技术不断发展进步，减少使用化学农药，保护人类生存环境的呼声日益高

29、涨，研究开发利用生物农药防治农作物病虫害，发展成为国内外植物保护科学工作者的重要研究课题之一。生物农药具有安全、有效、无污染等特点，与保护生态环境和社会协调发展的要求相吻合。因此，我国生物农药的研究开发也开始呈现出新的局面，已发展成为具有几十个品种、几百个生产厂家的队伍。生物农药在病虫害综合防治中的地位和作用显得愈来愈重要。动物源农药主要包括动物毒素，如蜘蛛毒素、黄蜂毒素、沙蚕毒素等。昆虫病毒杀虫剂在美国、英国、法国、俄罗斯、日本及印度等国已大量施用，国际上己有40多种昆虫病毒杀虫剂注册、生产和应用。微生物源农药是利用微生物或其代谢物作为防治农业有害物质的生物制剂。其中，苏云金菌属于芽杆菌类，

30、是目前世界上用途最广、开发时间最长、产量最大、应用最成功的生物杀虫剂；昆虫病源真菌属于真菌类农药，对防治松毛虫和水稻黑尾叶病有特效；根据真菌农药沙蚕素的化学结构衍生合成的杀虫剂巴丹或杀暝丹等品种，已大量用于实际生产中。植物源农药凭借在自然环境中易降解、无公害的优势，现已成为绿色生物农药首选之一，主要包括植物源杀虫剂、植物源杀菌剂、植物源除草剂及植物光活化霉毒等。自然界已发现的具有农药活性的植物源杀虫剂有杨林股份生产的博落回杀虫杀菌系列、除虫菊素、烟碱和鱼藤酮等。3.3 生物农药的分类3、诱发害虫患病一些生物农药品种(昆虫病原真菌、昆虫病毒、昆虫微孢子虫、昆虫病原线虫等)，具有在害虫群体中的水平或经卵垂直传播能力，在野外一定的条件之下，