农药的毒性

第八章农药的毒性第一节概论我国农药年生产能力约50-60万吨（按有效成分计），但年产量约35万吨，加工制剂80-100万吨。农药有效成分品种有400多个，产品约7000多个，我国农药品种以杀虫剂为主，约占72%，杀菌剂约占11%，除草剂约占15%，每年防治病虫草鼠害面积约44亿亩，可挽回15%左右的农产品损失，因此农药是必不可少的重要农业生产资料。自1990年起我国农药总产量已居世界第二位，每年有40多个品种出口到欧洲、东南亚、中远东、大洋洲及港台地区。同时约有100多个农药品种从国外进口。●定义农药：指人们为杀灭或抑制对农业有害的生物而使用的各种化学药剂。按作用对象分，包括杀虫剂、除草剂、杀细菌剂、杀真菌剂、杀螨剂、杀鼠剂。按化学类群分：无机农药有机金属农药有机农药：有机氯、有机磷、有机氮（氨基甲酸酯类、脒类-R1N=CH-R2、硫脲类-R1R3N-C=S-NR3R4、硫代氨基甲酰、取代脲）、植物性农药（拟除虫菊酯、鱼藤酮、木烟碱与烟碱）●农药的发展第一代农药：无机农药、天然植物及其产品第二代农药：有机农药，1959年缪勒发明DDT开始1983年由国务院发文停止使用六六六和滴滴涕2004年1月1日，中国将开始撤销甲胺磷、久效磷、甲基对硫磷、对硫磷、磷胺5种高毒农药生产、销售、使用的有关证书；2007年1月1日，中国将全面禁止这5种高毒农药的使用。目前5种高毒农药的总产量约为10万吨/年，占农药总量的比例在20%-25%，产值则占总产值的15%左右，约为3亿第三代农药：保幼激素、蜕皮激素及几丁质合成酶抑制剂第四代农药：行为改性药，如信息素、性诱激素及抗进食剂第五代农药：新型天然产物和脑激素拮抗物一、农药在环境中的迁移与分布影响因素:内因：农药的溶解度、挥发性、电荷分布、大小、外因：吸附作用、水及空气流动、光、温度、pH、生物作用（一）农药在土壤中的迁移与分布进入途径：使用农药时黏附在农作物上的占30％，其余落入土壤，而使用除草剂及应用浸种、拌种等方式施药，直接将农药施入土中。此外雨水冲洗也可将农药带入土中。迁移：大量流动与扩散两种作用。大量流动致翻耕、地表径流、土壤水渗滤、淋溶引起，扩散作用与土壤性质有关。影响迁移因素中吸附作用最主要，包括：（1）物理吸附（2）化学吸附（离子吸附、质子化、氢键结合）（3）配位作用转化：非生物降解：化学水解、光化学分解及氧化还原生物降解：细菌、真菌、放线菌、酵母、单细胞藻类等可将农药分解为无机物（二）农药在水体中的迁移与分布污染途径：（1）直接施入水中：污染局限于局部（2）由土壤迁移而来：经地表径流或渗滤至地下水，污染面广（3）农药厂排污：污染集中，浓度高。点源污染。水中最常见的农药是有机氯——DDT、DDE、DDD，其次是狄氏剂、艾氏剂，七氯等。迁移：（1）附于颗粒物沉降于底泥（2）随水流海流迁移（3）被水生生物摄入（三）农药在大气中的迁移与分布污染途径：（1）喷洒过程中部分颗粒进入大气（2）挥发：作物表面或土壤表面（3）废气：农药配制、加工运输、农作物废弃物燃烧迁移：气流作用。农药也可以在大气中消失，其降解途径有部分农药的降解，多数农药可因雨水洗涤及沉降而落入地面和水中。但适当条件下又可由地面挥发或风蚀重返大气。（四）农药在生物间的迁移分布通过食物链转移；生物富集。二、农药的环境污染及对人体健康的影响（一）农药的毒性1、急性中毒包括职业性（工业生产、农业施用）、农药自杀、误服误用引起。引起急性中毒的农药最常见为有机磷杀虫剂，其次为氨基甲酸酯类、有机氯、有机汞。每年因使用不当导致农药中毒的死亡人数达上万人，由此造成的经济损失约10亿元人民币。在全国每年自杀死亡的28.7万人中，农村自杀率是城市的3倍。62%的自杀者是服用农药或鼠药自杀。2、长期的临床效应（1）烷基汞引起运动、感觉与中枢神经系统损害。什么是生产者慢性长期的毒性效应呢？当生产者潜在性地暴露于含苯氧基除草剂和它们的杂质，如二恶英，特别是TCDD时，许多工人会长一种氯痤疮，就是青年人面部的粉刺，这是暴露于较高浓度TCDD中的患病症候，但是未必立即或短期可见大量死亡。流行病学调查表明：在总人口中农药生产者比例不大，而且在调查的期间内人员有所流动，有时候不能查到有害影响的足够证据，也难以查到在被调查人群中癌发生的概率。对接触苯氧基除草剂的工人调查发现工人患软组织肉瘤的情况比平常人要多。还有调查发现常接触对位联吡啶(一种生产百草枯过程的中间产物)的工人，易患恶性的皮肤损伤。有些工人长期接触有机氯农药，如氯丹，七氯，异狄氏剂，艾氏剂，狄氏剂和滴滴涕)，但未发现患癌风险在增加。因此，许多人认为有机氯农药对生产者的健康影响仅有急性毒性影响，不表现出长期效应。长期接触开蓬的工人会影响到他的生殖系统功能，表现为精子数量的暂时减少。长期接触无机砷农药的工人患肝癌的风险在增加。长期接触有机磷农药的工人血相会发生变化，还会使血液的生化指标出现异常，表观症状尚不清。致癌目前认为与长期接触农药有关的癌症中，证据最多的是淋巴癌，骨髓瘤，白血病和软组织肉瘤。但是也有证据表明：长期接触农药的农民也能患其它种类的癌。有两项流行病学调查显示长期接触农药的农民肝癌发生率明显地高。还表明这种风险增加与调查对像是否吸烟无关，吸烟因素可以排除。接触农药历史愈长的愈易于长肝癌说明农药和消化系统及泌尿系统癌的因果关系的证据还不多。有案例表明：长期接触农药的农民结肠癌的发生风险略有增加，但不具有统计显著性。然而另一案例却发现时不时接触二恶英的人患胃癌较多。有案例报导：有很长接触橙试剂历史的人患肾癌死亡的居多。还有案例报导：长期使用杀菌剂安妥与其易患膀胱癌有联系，因此目前已很少使用安妥了。总之，目前的流行病学调查尚不足以说明许多农药和癌之间存在完全确切的因果关系。生殖毒性：二溴代氯丙烷是一种农药，用于熏蒸土壤，杀灭线虫等害虫，但该农药对人体也有削弱生殖能力的作用。流行病学调查表明：几乎一半长期接触该农药的农民精子数量比正常人要少，约少于正常人精子数的10%。进一步流行病学调查证实：暴露于该农药的时间长短和暴露的程度直接关系到精子数量减少。第二节几种重要的农药及其毒理一、有机氯农药分为两大类：（1）氯化苯类：DDT、六六六（六氯环己烷C6H6Cl6）、氯杀螨、五氯硝基苯等（2）多环氯代脂肪烃类：七氯、狄氏剂、艾氏剂——环戊二烯作原料，是杀虫剂中使用量最大的农药，主要成分是氯代碳氢化合物。过去我国使用农药中60％是有机氯。白色或淡黄色结晶，少数为粘稠液体，化学性质稳定，光、高温均不易分解，不溶于水，在土壤中消失95％要几到几十年。（一）有机氯农药的毒性作用1、代谢：可经消化道、呼吸道、皮肤进入机体，挥发性低。主要经消化道进入机体，吸收后主要蓄积在脂肪组织以及脂质含量较高的组织器官如大网膜、肾周围组织等，其次是骨髓、肾上腺、卵巢、脑、肝、肾。代谢后经尿、粪、乳汁排出，还可经胎盘传递给胎儿。有机氯农药在机体内的主要代谢方式是脱HCl、脱氯和氧化反应。ClCClClClClCHClCClClClCClOHClCClClClCHClCClClClC。DDT进入人体后仅有1％原形由尿排出，约有47－65%出现在乳糜。DDT在哺乳动物肝脏中可转化为DDE、DDD、DDA。DDE可长期蓄积，DDT和DDA均可从尿、粪中排出。人体主要以DDT和DDE形式蓄积。六六六：主要蓄积在脂肪中。体内代谢以丙体最快，乙体最慢。丙体即林丹（γ－BHC）。六六六原药中含有甲乙丙体等异构体，其中丙体为有效成分，其余均无效且污染环境，经分离提纯得到丙体含量99％以上的六六六为林丹，目前仍在使用。ClClClClClClClClCl+GSH2、急性毒性主要表现为对中枢神经系统的作用。大剂量接触后轻者头昏、头痛、恶心、呕吐，重者发生抽搐、昏迷，最后可由于全身麻痹死亡。DDT口服致死量150mg/kg，六六六28g/50kg3、慢性毒性作用——神经及实质脏器毒物主要表现为对肝、肾的损害，有机氯农药对脂肪和类脂质有特殊亲和力，蓄积在实质脏器的脂肪组织内，能影响这些器官组织的细胞氧化磷酸化过程，引起肝脏等营养失调，发生变性或坏死。有机氯的毒组作用机理，有人认为在于氯化烃的脱氯反应，当有机氯农药进入血液循环后，与基质中的氧活性原子作用，发生去氯的链式反应，产生不稳定的氧化产物，强烈作用于周围组织。（1）对神经系统的影响a、抑制Na＋－K＋－ATPase，改变神经细胞的功能。DDT使Na＋－K＋泵活性下降，K通透性下降。b、阻断神经轴突的传导作用于神经类脂膜上的胆固醇，降低膜对钙离子的渗透性，干扰轴突膜去极化后恢复正常电位所需的表面重新钙化——DDTc、可刺激突触前膜，增加乙酰胆碱释放。如六六六、狄氏剂、艾氏剂、氯丹。（2）对酶活性的影响：可诱导肝脏微粒体细胞色素P450酶活力；六六六可诱导ALA合成酶，促进卟啉合成。（3）对类固醇激素代谢的影响。可改变雌雄激素及肾上腺激素的代谢，影响各种类固醇激素水平。（4）对生殖机能的影响：DDT可与雌激素受体结合，产生雌激素样作用，对雌性动物的生殖毒性比雄性大的多。可表现为性周期障碍，胚胎宫内发育障碍、子代死亡或发育不良。对鱼类、鸟类、哺乳动物都有影响。一定浓度下，鳟鱼生殖机能明显下降，鱼卵发育不良，鸟类产蛋下降，蛋壳变薄，胚胎不易发育。（5）三致作用：动物实验表明有致癌致畸作用，但对人类来说，尚未有充分证据证明有机氯与肿瘤发病和畸形有关。二、有机磷农药R3R2R1PX有机磷酸酯类化合物，R1R2为碱性取代基团，R3为酸性取代基团，X为O或S，多为油状或晶体，具大蒜臭味，挥发性强，难溶于水，对光、热、氧稳定，遇碱迅速分解。（一）有机磷农药的代谢与毒作用1、代谢可经消化道、呼吸道和皮肤吸收。大多数化合物皮肤吸收快而且完全。吸收后迅速分布全身，尤其是肝、肾、肺中含量较高。大多数有机磷可通过血脑屏障，体内代谢较快，一般无明显蓄积作用。代谢过程可归纳为两种类型：（1）氧化作用a、氧化脱硫：(C2H5O)2——P——O——NO2S(C2H5O)2——P——O——ONO2对硫磷对氧磷毒性增加。乐果氧化为氧化乐果毒性也增加，因氧的电负性大于S，更易于与胆碱酯酶活性中心结合。B、O－脱烷基反应PCH3OCH3OSONO2PCH3OSONO2HO+HCHO二甲基对硫磷甲基对硫磷脱下的烷基可与血清中含-SH蛋白结合。C、S-氧化反应硫醚基－C－S－C－转化为亚砜或砜，毒性增加5-10倍PC2H5OC2H5OSCH2CH2SCH2CH3PC2H5OC2H5OSCH2CH2SCH2CH3OPC2H5OC2H5OSCH2CH2CH2CH3OSO内吸磷（2）水解作用a、磷酸酶：可使磷酸酯和硫代磷酸酯类发生水解，生成烷基磷酸或烷基硫代磷酸。PC2H5OC2H5OOONO2PC2H5OC2H5OOOH+HONO2对氧磷二乙基磷酸对硝基酚二乙基磷酸可与胆碱酯酶结合，仍有一定毒性。B、羧基酯酶PCH3OCH3OSSCCH2COOC2H5HCOOC2H5PCH3OCH3OSSCCH2COOHHCOOH+C2H5OH2马拉硫磷c、酰胺酶：水解分子结构中含有酰胺键（－CO－NH－）的有机磷农药。PCH3OCH3OSSCH2CONHCH3PCH3OCH3OSSCH2COOH+H2NCH3乐果乐果酸甲胺2、毒性作用（1）急性毒性表现为头痛、恶心、呕吐、乏力、食欲不振，重者伴有心律加快、血压升高、呼吸困难、震颤，进一步可出现惊厥昏迷、循环衰竭，可因昏迷和呼吸衰竭而死亡。主要是对乙酰胆碱酯酶的抑制。胆碱酯酶被抑制后，乙酰胆碱不被水解而积聚，使神经元持续兴奋。乙酰胆碱过量本身也能抑制乙酰胆碱酯酶，使病情加剧，最后效应器官过度兴奋而转入抑制。（2）迟发性神经毒性溴苯磷、苯硫磷具有迟发性神经毒作用，即在引起急性中毒之后8-14天，又出现某种神经中毒症状如下肢共济失调、肌无力，直至下肢麻痹。（3）慢性毒性常见于从事生产、使用的工人中，主要症状是血胆碱酯酶活力持久而明显下降及植物性神经调节障碍。（4）三致作用致突变：某些农药具有致突变作用，