农药环境毒理学课程论文

1、2012-2013学年年第1学期农药环境毒理学课程论文有机磷农药的毒性作用及其环境毒理学机理研究XXX河南农业大学植物保护学院10级制药工程专业二班 学号：1007xxxxxx摘要：有机磷农药是我国目前使用范围最广、用量最大的农药。与其他种类农药相比，具有杀虫谱广、残效期短、价格低廉及抗药性不显著等特点，被广泛用于家庭和农业的防虫抗害中。正因为如此，使得有机磷农药残留成为我国食物中农药残留最突出的问题,人群普遍同时或连续暴露在有机磷农药混合物中，其对健康产生的联合风险有待评估。本文研究了有机磷农药正常功能表达影响等几个方面，探讨了有机磷农药对机体的损伤作用，阐明有机磷农药混和物的危害效应和中毒

2、作用机理及其对环境的影响，为完善有机磷农药混合物的风险评估提供理论依据。关键词：有机磷农药；毒性作用；毒理学；生态环境工业和农业迅猛发展，使得地球上化学物数量不断增加，越来越多的污染物，尤其是人工合成的各种有机污染物通过各种途径进入并且存在于环境中，人类在生产条件和生活环境中不可避免的同时接触或相继暴露在两种及两种以上化学物中。化学物之间在机体内可能会产生相互作用，引起与各种物质单独作用时完全不同的毒性效应，给人类健康造成更为严重的影响。为了保障人群的健康，对人群暴露的联合化学物进行正确的风险评估，制定有毒物质在环境和食物中的限量标准以及预防和治疗化学物联合毒性导致的疾病，化学物的联合毒性作用

3、成为各国学者越来越关注的焦点，各国政府、国际组织、科学团体、化工行业以及公众事业单位均成立研究与咨询委员会对其进行了大量的研究。1.有机磷农药的研究任务及内容1.1 研究任务ß研究农药对人体的损害作用及其机理，探索环境污染物对人体健康损害的早期检测指标和生物标记物，从而为制定环境卫生标准和有效防治环境污染对人体健康的危害提供理论依据； 此外，对其他生物(包括动物、植物、微生物等)个体、种群及生态系统的危害，甚至在特定环境中对整个生物社会的危害，研究其损害作用及其机理、早期损害指标及防治理论和措施；最终任务是保护包括人类在内的各种生物的生存和持续健康的发展。1.2 研究内容农药的品种繁

4、多，理化性质各不相同，防治对象和使用方法也有差异，因此在环境中的行为和对生态系统的影响是很复杂的。为了减少农药所带来的负面影响，对农药进行环境毒理学的研究是很有必要的。其主要内容包括：一是农药施用后在环境中的物理、化学变化和归趋。二是农药及其代谢物对环境和非靶标生物群体的影响。研究目标是研究农药进入田间后的环境行为与对非靶标生物的环境毒性是目前农药环境毒理学的研究范畴。对农药环境毒理学的研究，其目的是了解农药产生的不良副效应的成因，进而提出控制农药副作用的措施，达到安全使用的目的。研究的三个层次分别是对个体的损害作用及其机理，对种群的损害作用及防治措施，对生态系统的影响与防护。2.有机磷农药的

5、作用机理2.1 化学结构大多属于磷酸脂类或硫代磷酸脂类，其通式为R1R2PXY，其中R1、R2碱基集团，X为氧或硫原子，Y为各种不同的酸性基团。有机磷农药毒性大小和X、Y、R基团有关。R为乙基毒性最大，X为氧原子时较硫原子毒性大，Y为强酸根时毒性较强。有机磷农药除少数品种（敌百虫）外，多为淡黄色或棕色油状液体，具有类似大蒜样的特殊臭味。一般不溶于水，只溶于有机溶剂及动、植物油中。 有机磷农药对光、热、氧较稳定，遇碱易分解。2.2 毒性作用有机磷农药的吸收主要通过消化道（被污染的食物和水）、呼吸道（被污染的空气）和皮肤（直接接触）进入有机体。分布主要通过血液和淋巴输送到全身，其中以肝脏含量最多，

6、肾、脾、骨中次之，肌肉和脑组织中最少。有机磷农药从体内排出较快，主要随尿排泄，少量随粪便和呼吸气排出。有机磷农药比较容易水解，进入体内，易于分解排泄。因此，有机磷农药的毒性残留时间短，大部分表现为急性中毒，慢性中毒较为少见。抑制胆碱酰酶使其失去分解乙酰胆碱的作用，导致乙酰胆碱体内蓄积，刺激胆碱能神经系统，产生毒性。2.2.1 M样症状（毒蕈碱样症状）M样症状起因是外周M受体过度兴奋使有关效应器功能失常；其症状是恶心、呕吐、腹泻、大小便失禁、瞳孔缩小、视物模糊、流涎、出汗、心率减慢、呼吸困难、紫绀等。2.2.2 N样症状（烟碱样症状） N样症状起因：外周N受体过度兴奋，引起植物神经节兴奋、肾上腺

7、髓质分泌增多及骨骼肌兴奋；其症状是血压升高、心率较快、肌肉震颤和抽搐等。2.2.3 中枢神经症状中枢神经症状的起因是乙酰胆碱蓄积使胆碱受体过度兴奋；其症状为躁动不安、谵妄、惊厥、昏迷、血压下降、呼吸中枢麻痹；其中毒特征是血液中胆碱酯酶活性下降，引起神经系统机能失调，导致受神经系统支配的心脏、支气管、肠、胃等器官发生功能异常。3.有机磷农药的使用与污染自二十世纪三十年代，德国GSchradev首先发现有机磷后，已经历了六十余年的历史。几十年来，由于此类农药相对而言具有药效较高、使用方便、不少产品具有内吸作用、易在自然条件下降解等特点，无论从品种与产量使其成为了各类农药及杀虫剂之首，并在杀菌剂、除

8、草剂、植物生长调节剂等其他农药领域中也涌现了不少产品。2002年，全国农药需求量为257万吨，甲胺磷、敌敌畏、杀虫双等品种需求量在万吨以上；敌百虫、氧化乐果需求量在8000吨以上，对硫磷、辛硫磷、乐果、杀虫单等需求量为5000吨(汤亚飞等，2004)。据国家统计局最新统计，我国2007年，农药原药产量达1731万吨，我国杀虫剂产量达到60万吨，有机磷农药达42万吨。根据全国30个省级植保植检站统计预测初步分析，2007年全国农业病虫害防治需要农药总量(有效含量)将达2972万吨，全国需求量在1万吨以上的品种包括乐果、敌敌畏、乙草胺等(高艳卫，2007)。可见有机磷农药仍然是主要的农药品种。随着

9、对抗虫要求的提高，为了增强药效，克服抗性，混配形式的有机磷农药越来越广泛的应用在农业上，这也使人们暴露在多种有机磷农药中的几率大幅度增加，同时增加了对人体健康不良影响的风险(杨向黎等，2001：何风生，1997)。随着人们物质生活水平的不断提高和我国加入世界贸易组织，农产品的质量和安全问题越来越受到关注，尤其是农产品中的农药残留问题，不但会影响到我国农产品出口，而且更重要是关系到消费者的身体健康(陈晓琴，2004)。3.1 有机磷农药对食物的污染有机磷农药在生产和使用过程中，可经呼吸道及皮肤侵入机体。而非职业接触农药的人群主要是通过食品污染进入人体(肖颖，2005)，有机磷农药对食品的污染途径

10、概括如下几个方面：(1)对作物的直接污染，农田施用后，作物上附着了农药。农药对作物的污染程度，取决于农药品种、浓度、剂型、施药方式和次数以及土壤和气象条件等。在作物不同部位和不同时期内残留形式和残留量有所不同。(2)来自环境污染。在农田喷洒农药时，大部分农药散落在土壤中，又被作物吸收。不同种类作物从土壤中吸收农药能力不同。部分进入大气中的农药，降落于江河湖海和附近作物上。(3)通过生物富集和食物链造成水产品、畜禽肉、乳、蛋中某些稳定性农药蓄积。(4)在贮存、运输过程中，为了粮食防虫和蔬菜、水果保鲜，使用杀虫剂、杀菌剂。它们在食品上的残留与消失与该药性质、用药方法及气温与通风条件等因素有关(卢敏

11、等，2007)。3.2 有机磷农药对水体污染施用的有机磷农药会随地表径流进入地表水，造成水体污染。李红莉等测定海河流域柳林、二岔口和三岔1213个点位的水样，结果表明，3个点位均有敌敌畏检出，检出浓度分别为柳林868tgL、二岔121265#gL和Z岔121204,gL，说明海河流域存在着有机磷农药的污染(李红莉等，2001)。徐炜采用高效液相色谱，直接进水检测5份水样中的8种有机磷农药，检出乐果和甲基对硫磷，春兰河水样浓度最高，达0235mgL(乐果)，0133ragL(甲基对硫磷)，根据GB38382002规定集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值，甲基对硫磷(限值0002mgL)超标

12、(徐炜，2000)土壤中的残留农药是农作物体内积累的主要来源，同时也会随雨水或灌溉水下渗，污染地下水。美国EPA统计了19711999年间所报道的有关地下水农药监测资料(Jack E Barbash，1996)。有机磷农药共监测了72种，检出的有17种，均为用量大、使用广泛的品种，如乐果、对硫磷、甲基对硫磷、马拉硫磷、甲胺磷、久效磷、敌百虫等。在我国，有关有机磷农药对地下水的污染监测研究报道不多。湖北省天门市产棉区大量施用农药，致使当地饮用水受到污染，据魏子昌报道E605含量最高达1125mgL，DDT044mgL，个别村镇井水已完全不能饮用(魏子昌，1998)。尹明泉研究了德州市农药对地下水

13、污染，检测四个井水的DDVP、乐果、4049、E605质量浓度，结果表明有机磷农药对监测区地下水的污染很普遍，最高质量浓度分别为DDVPl3比gL；乐果22augL,对硫磷118ugL,40496比gL(尹明泉，1992)。近年来，由于地表水受农药污染现象比较普遍，将地下水作为饮用水有逐年增长的趋势。由于地下水生物量少、浓度低，无光解作用，一旦污染，极难治理，对人民的健康造成极大的威胁。4.有机磷农药联合毒性研究进展有机磷化合物作为杀虫剂开发应用已经半个多世纪了，由于其品种繁多，杀虫效果好，至今仍被广泛的应用在农业生产、家庭杀虫上(李钦云，2005)。它的使用有效地提高了农作物的产量和控制了人

14、类疾病的传播，但也造成了不同程度的环境污染，使空气、水源、食物中有较高的有机磷农药残留量，人群不可避免的同时或先后暴露在多种有机磷农药(QuandtSA et口L 2004)，产生不同于单个有机磷农药毒性的联合作用，严重地影响和威胁着人们的健康。为了保护人群健康，降低人体接触农药混合物时产生的危害，世界各国都强调对农药联合暴露进行风险评价和管理。1996年，美国国会通过食品质量保护条例，要求美国环境保护总署(EPA)对有相同毒性机制的外源物质进行累积风险评价，有机磷农药被定为首批进行联合暴露风险评估的外源化学物质(SubramanyaKaranth et al，2001；KaranthS，et

15、al，2001)。中国也在“九五”计划期间进行安全的研究了混配农药(有机磷农药和拟除虫菊酯类农药)的毒性作用和机理的研究(何凤生等，2002)，在当前常用农药(有机磷农药和氨基甲酸酯)的联合毒性、联合作用模式(协同、相加、拮抗)被认为是食品安全性评价的重要研究内容。开展有机磷农药联合毒性及作用机制的研究，可为食品中多种有机磷农药残留的安全性评价及制定相关农药混合物的残留限量标准提供理论基础。目前已有大量的人群流行病学调查和动物实验报道了各种单个有机磷农药的毒性效应和机制，但对有机磷类农药混合物的联合毒性和机制研究较少(徐培渝，吴德生，2004)。本文综述了近年来有机磷农药混合物对人群健康产生不

16、良影响的流行病学调查和产生联合毒性机制的研究，以期为今后在有机磷农药联合暴露的健康调查和风险性评价中提供相应的毒理性资料依据。4.1 对人体健康危害的联合作用有机磷农药主要由三种途径进入人体内：一是偶然人量接触，如误食；二是K期接触一定量的农药，如农药厂的+人和农药使用者；三是日常生活接触环境和食品中农药的残留，这是人群遭受农药污染的主要原因(陈晓琴，2004)。农药经口、皮肤、呼吸道进入体内，高剂量短期作用于人体会产生急性中毒，严重时甚至导致死亡。而长期接触或食用含有有机磷农药残留的物质，会引起许多慢性的不良影响，引发癌症、导致神经系统失调、出生缺陷、生殖毒性等。我国每年农药中毒人数高达数万

17、人，其中7096以上是有机磷农药中毒(黄金详，2002)。4.1.1 对神经系统的影响农药生产者和农民以及生活在农村的其他敏感人群(儿童和孕妇等)由于同有机磷农药接触途径多，接触时间长，能引发不同症状的神经毒性。1997年，陈署肠等(陈署肠等，2001)对江苏、山东两省喷洒混配农药的人群进行流行病学调查，在307例混配农药中毒病历中，杀虫剂混配中毒有201例，其中杀虫剂中有机磷与有机磷混配为81例，病人中毒的表现为有机磷中毒症状，以神经系统临床表现为主。2005年，Young JC研究了381名来自加利福尼亚州农村的两个月大婴儿的神经发育与暴露有机磷农药之间的关系，测定出新生儿的尿样中含有有机

18、磷化合物的代谢产物(二甲基或者二乙基磷酸盐)，用Brazeltors新生儿行为评价模式来测量新生儿的神经功能，随着有机磷农药暴露量增加，其中的反射指标得分值降低，表明有机磷农药的暴露可能影响新生儿的神经功能(Young JC2005)。4.1.2 致癌作用农药作为潜在的化学致癌物可能参与癌症的发生。经流行病学调查发现：非霍奇金淋巴瘤(NHL)、白血病、前列腺癌的发生同接触有机磷农药混合物有密切的关系。在农药与癌症的关系研究中，NnL是研究的最多的一种，大量的流行病学研究发现，NHL的发生与农业种植和家庭杀虫所使用农药量之间有相关性，但是相对危险度(OR)<2(Michael CR et

19、a12004)。Blaird通过问卷调查的方式对美国某农场工人进行调查，发现NHL的发病率高于普通人群(没有接触有机磷农药的人群)(Blair A et al，1995)，也有许多关于农药联合暴露与儿童癌症关系的流行病学研究。Lowengart等报道，妊娠期间经常在家中(OR=38)或庭院(OR=65)接触农药者所生子女患白血病的危险增加；Buckley等发现儿童时期在家中接触农药的次数越多，剂量一反应关系越明显。总之，来自白血病研究的结果表明：家中杀虫剂和农药的频繁使用可能与儿童白血病发病率呈强相关(JLDanielsetal，1997)。5.有机磷农药累积风险评估多年以来，对农药残留的风险

20、评估都是一个一个地进行，事实上食品上的残留几乎都是多种农药的残留。例如葡萄王国意大利，有201种农药经登记允许施用于葡萄。在一个地区内，葡萄中检测出农药残留种类最多达40种。美国华盛顿州的苹果含有4种以上禁用的农药(甲基对硫磷、毒死蜱、谷硫磷)。这些农药的单个残留量均不超过食品中农药最大残留限量(MRL)，但其混合物的风险却有待评估(陈炳卿等，2002)。美国EPA近年来采纳了科学界提出的“累积性风险评估”新概念。“累积性风险评估”(cumulative risk assessment)是指对有共同毒性机制并且在人体内引起同样的生物学效应的多种化学物的风险评估。有机磷类农药被认为具有共同的毒性

21、机制(也是主要毒性机制)是抑制胆碱酯酶，胆碱酯酶的抑制常常被作为有机磷毒理学试验的毒性终点。EPA使用危险度杯(risk cup)概念来表示一个人从不同途径暴露于有机磷农药的最大安全暴露量。例如危险度超量，从杯中溢出，EPA将取消或限制该农药的某些用途。这儿的不同暴露途径指膳食的、居住的、饮水的；不同暴露方式指经皮、吸入以及食物。累计风险评估的实施将对农药生产企业、农业生产、食品农残管理以及食品贸易产生深远的影响。根据美国农业的经验，果树种植首当其冲，苹果尤其如此。对食品安全来说，如果我国有机磷残留量标准不下调，果农不减少用药量，延长安全间隔期，那么市场上进口水果将越来越多。6.总结及今后研究方向长期以来，对有机磷农药毒性的研究多集中于单一的有机磷化合物，已知有机磷农药单剂对人体具有神经毒性、遗传毒性、生殖发育毒性。现有的农药残留限量标准和农作物允许施用标准等均是基于单个化学品的毒性效应制定，由于存在联合作用，单一化学品的毒性效应无法反映环境、食品中多种有机