农药与作物安全.ppt

1,农药与作物安全,农药的环境行为与残留毒性,农药对害虫群落的影响及对非靶标生物的毒性,农药的安全评价,农药残留毒性的控制,农药环境毒理概论,2,一、农药的残留毒性问题,农药残留量,田间使用农药后，在动植物体内，土壤和环境中的农药原药、它们的代谢产物、降解转化产物和杂质等总的数量。,农药的残留毒性,人们长期摄食含有农药残留的农畜产品而造成的慢性中毒。,第一节 概论,3,农药的“三致性”：致畸、致癌、致突变,致畸性：基于胚胎、胎儿对化学毒物往往比成年动物更敏感，对成年动物不呈毒性的一定剂量农药，可在母体内对受精卵、胚胎、胎儿发生致毒作用。胚胎毒性致突变性：指引起生物遗传物质性状的改变，即细胞染色体上基因发生变化，引起突变的化学物质称为突变源。致癌性：与致突变性之间存在一定的内在联系，它们的活性形式都是形成亲电子（或缺电子）反应物，作用于信息分子。,4,衡量农药的慢性毒性,“三致”试验结果三代繁殖试验神经毒性试验,5,二、“农药环境毒理”与“农药生态毒理”,农药环境毒理,研究农药进入田间后的环境行为与对非耙标生物的环境毒性，了解农药产生的不良负效应的成因，进而提出控制农药副作用的措施，达到安全使用的目的。,环境毒理,评估和研究农药应用和工业废物排出于环境后，各种化学物对生态系统和非靶标生物（野生动物、鱼类等）的毒杀作用。,6,生物圈,土、岩石/空气/水,人、动植物、微生物,非生物的环境：,生物的环境：,农药生态毒理,从生态学角度研究评估农药进入某一生态系统后的安全性的学科，研究农药对一体化环境中组成生态系的活机体群体（包括人在内的动物、植物和微生物）有毒效应，即对生态系统的影响。,7,（1）研究污染物在物理环境中的释放、分布行为及其与物理、化学环境的相互作用；（2）研究污染物进入生物学环境及其变化情况；（3）污染物在生态系中各种条件下有毒效应的定性、定量研究。,农药生态毒理研究内容：,8,建立起既能防止农药对生态系统中各生物组成成分的有害效应，又能使人类在生物圈中得到最佳的生存条件。,最终研究目的：,意义,9,一、农药的污染二、农药的性质与残留三、农药在自然环境、动物体中的残留动态四、农药在生态系统与环境中的代谢,第二节 农药的环境行为与残留毒性,10,施药后对作物（或食品）直接污染来自作物从污染物中对农药的吸收通过食物链与生物富集,一、农药的污染,释放、排泄、逸失、扩散、质流和渗滤、持留、吸收、蓄积、代谢、降解、聚合和矿化,环境行为：,11,黏附在体表渗透进植物表皮蜡质层或组织内部被作物吸收、输导分布在植物各部分汁液中,（一）农田施药后药剂对作物的直接污染,12,农药的性质：内吸性（甲胺磷、克百威、久效磷）食物中毒（蔬菜）在烟、茶、稻、麦等禁用；对硫磷、氯氰菊酯水稻,与污染的相关因素：,农药的剂型：EC穿透WP，持效期长残留？,农药施用方法：上往下下往上（稻谷）,作物的品种特性：根菜易吸收，叶菜接触面积大（脂溶性强易穿透），果菜污染少！,13,（二）作物对环境中农药的吸收,1、农药的化学性质2、农药的物理性质,农药,1、种类2、结构3、有机物的含量4、酸碱度5、离子交换容量6、微生物的种类和数量,土壤,其他,温度、水分状态、有无栽种作物和其种类、耕作方法,14,农药在土壤中残留时间与下面因子有关：,1.农药的化学性质 不容易被光解、水解、微生物分解的易分解的2.农药的物理性质 挥发性、溶解度小的大的；吸附性强的弱的3.农药的使用情况 用量大的、次数多的用量小的、次数少的 4.农药的剂型 药剂消失一般以颗粒剂、乳剂、可湿性粉剂、粉剂的顺序而变快，因此残留性能也以此顺序而变弱,15,5.土壤的类型 药剂在黏土中沙土中6.土壤中有机质含量 含量多的少的7.土壤酸度 一般酸性碱性8.土壤中的金属离子 含量少的多的9.土壤中的水分含量 干燥的湿润的10.土壤的通气性 一般在好气条件下嫌气条件（如灌水情况下）11.气候条件 低温低湿高温高湿 12.土壤表层的植被情况 茂密稀疏13.土壤中对药剂分解有关微生物种类和数量 少的多的14.灌水情况 农药一般在旱地中的残留性淹水状态,16,也称生物浓集（Bioconcentration），是指生物体从环境中能不断吸收低剂量的农药，并逐渐在其体内积累的能力。,（三）生物富集与食物链,生物富集,食物链,动物体吞食有残留农药的作物或生物后，农药在生物体间转移的现象。,17,1、有机氯农药 有机氯农药主要有六六六和滴滴涕，广泛使用。高度稳定性，半衰期达数年，极难分解。脂溶性强，经单纯的洗涤不能去除，在人体内蓄积，污染食品。慢性毒性作用，主要表现在侵害肝、肾及神经系统，动物实验证实有致畸、致癌作用。在很多国家已相继被禁用，我国1983年停止生产，1984年停止使用这类农药。,几种常用农药的污染,18,2、有机磷农药 广泛使用，目前至少有60余种，使用的多为高效低毒低残留的品种如：乐果、敌百虫、杀螟松、倍硫磷，还有毒性极低的马拉硫磷、双硫磷、氯硫磷、锌硫磷、碘硫磷、地亚农、灭蜈松等，但如甲拌磷、内吸磷等毒性较高的品种因效果好也在个别地区使用。不稳定，易分解，残留短，慢性毒性少见，以急性毒为主。神经中毒症状，如出汗、震颤、供给失调、精神错乱、语言失常等。,19,3、有机汞农药 多为杀菌剂，土中半衰期为1030年。常用的有西力生(氯化乙基汞)、赛力散(醋酸苯汞)、富民隆(磺胺汞)和谷仁乐生(磷酸乙基汞)。进入土壤后被分解为无机汞，可保留多年，转化甲基汞被植物再吸收。急性中毒，可在人体内蓄积，引起慢性中毒。侵犯神经系统和肝脏，急性汞中毒的主要症状为口内金属味、烦渴、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等，慢性汞中毒以头痛、失眠、恶梦等神经系统的症状为主。在食品中的汞90%以上是以甲基汞的形式存在。我国已于1971年规定有机汞农药不生产、不进口、不使用。,20,4、氨基甲酸酯类农药 氨基甲酸酯类是一种高效、低毒、低残留的农药，有西维因、杀灭威、速灭威、叶蝉散等，除草剂如敌草隆、敌稗也属于这类农药。其毒性与有机磷类似，与胆碱酯酶形成的疏松复合体能迅速分解，而使胆碱酯酶恢复活性，因此中毒症状消失快，无迟发性神经毒性。,21,5、除草剂 使用广泛，品种增多，目前有2，4-滴(苯氧羧酸类)、除草醚(二苯醚类)、敌稗(酰胺类)、氟乐灵(二硝基苯胺类)、西玛津(均三氮苯类)。多数除草剂急性毒性较低，但某些品种喂饲动物产生甲状腺肿瘤和其他肿瘤，杀草快可引起动物白内障，百草枯可引起人肺部的病理变化。除草剂主要通过植物吸收，蓄积，造成对食品的污染。,22,二、农药的性质与残留,具有残留性是农药的特点。,23,含有铅、汞等重金属元素的有机或无机农药,含砷的农药,有机氯杀虫剂（丙体快，乙体积累强）,不稳定,水解光解氧化分解代谢降解,较稳定,24,三、农药在自然环境、动物体中的残留动态,（一）对环境的污染 主要污染大气、水系和土壤。,防治作物、森林和卫生害虫时，药剂的微粒在空中漂浮所致。大气传带是农药在环境中传播与转移的主要途径之一。,大气污染:,25,主要原因是农田用药时散落在田地里的农药随灌溉水或雨水冲刷流入江河湖泊，最后归入大海。,水污染,主要原因是田间施药时大部分农药落入土中，同时附着在作物上的农药有些也因风吹雨淋落入土中。,土壤污染,农药在土壤中的残留也与土壤的各种因子有关，如有机质含量，有无植被等。,26,（二）对自然界动物相的污染,1.对水系动物的影响,鱼类对农药很敏感，而甲壳类如虾则更敏感。,2.对禽兽的影响,飞禽体内农药的积累起因于取食含有农药污染的作物种子和谷物，或取食经过生物富集和食物链的鱼类与无脊椎小动物。,3.对食品的污染,农药对农副产品与乳肉制品的污染？,4.对人体的污染,不正确地使用农药必然会污染环境、作物、水产、禽兽等，同时通过食品、饮料、呼吸等渠道又会使残留农药进入人体。在这些途径中，从食物摄入是最主要的。,27,经呼吸道、皮肤和食物进入人体（占90%），其主要途径有：1、喷洒作物：残留受农药的品种、浓度、剂型、施用次数、施药的方法、施药的时间、气象条件、植物的品种以及生长发育阶段等多种因素的影响。2、植物根部吸收：4060%的农药降落在土壤中，通过根系吸收转移至植物组织内部和食物中，还受植物的品种、根系分布等多种因素的影响。,农药污染食品的途径,28,3、空中随雨雪降落：极细的微粒漂浮于大气中，随雨雪降落，造成污染。4、食物链富集：污染水体，水生生物吸收，食物链浓缩（有机氯和有机汞）。可使水体中微小的污染导致食物的严重污染。5、运输和贮存中混放：食品在运输中，与农药混运。另外粮仓使用的熏蒸剂没有按规定存放，则也可导致污染。,29,四、农药在生态系统与环境中的代谢,（一）农药在自然界与生物体中的变化,变化的形式,1.衍生2.异构化3.光化4.裂解5.轭合,30,两种可能引起农药的残毒：,农药母体本身所造成农药亲体与它的某些代谢产物共同造成,“农药残留”一词也应包括那些有毒理学意义的特殊衍生物，诸如降解或转化产物、代谢物、反应产物以及杂质。,1975（FAO/WHO）联席会议的报告：,31,（二）农药在自然环境中和动植物体内的代谢特点与残毒的关系,有机汞,性质较稳定，代谢后仍残留在环境中或生物体上。另外汞发生甲基化，进一步引起残毒。,有机氟,“氟乙酰胺”，杀鼠剂，高毒内吸杀虫剂，在植物体内稳定。代谢产物氟乙酸对温血动物剧毒，残留突出。,32,有机氯,较稳定，消失缓慢，代谢产物与亲体化合物接近。有些毒性更强，残留毒性问题仍然存在。例如滴滴涕的代谢产物DDE、DDD、DBP、DDCN、FW152都具有对二氯苯环基团。六六六在动物体中主要是脱氯化氢后形成多种氯代苯酚和氯代环己烯醇等，在植物体内可形成一些氯代苯酚、氯代苯和一些极性化合物。,33,易受外界环境因子的影响（如光解、碱分解、水解等）或容易被生物体内有关酶系分解，大多数品种性质不象有机氯农药那样稳定急性毒性。内吸剂；氧化：亚砜、砜类,有机磷,有机氮、氨基甲酸酯,34,第三节 农药对害虫群落的影响及对非靶标生物的毒性,一、对有害生物群落的影响二、对陆生有益生物的影响三、对水生生物的影响四、对土壤生物的影响五、对蛙类等生物的影响六、化学防治与生物防治的协调,35,使用某些农药后，害虫密度在短时期内有所降低，但很快出现比未施药的对照区增大的现象。,一、农药对有害生物群落的影响,一)害虫的再猖獗,天敌区系的破坏；杀虫剂残留或者是代谢物对害虫的繁殖有直接刺激作用；化学药剂改变了寄主植物的营养成分；或是上述因素综合作用的结果。,原因：,36,二)次要害虫上升 次要害虫上升是指使用某些农药后，农田生物群落中原来占次要地位的害虫，由原来的少数上升为多数，变为为害严重的害虫。如水稻黑尾叶蝉、北方的叶螨。,三)对杂草群落的影响 麦田用2，4D丁酯控制刺儿菜，但不敏感的麦瓶草却发展起来。,37,二、农药对陆生有益生物的影响,苦楝油对稻螟赤眼蜂成蜂的毒性很小，LC50高达7187.01mg/L，多菌灵的毒性也较低，为314.76mg/L,而甲基一六0五对成蜂的LC50仅为0.0445mg/L。,一)对寄生性天敌昆虫的影响,农药对寄生性天敌昆虫的毒性随药剂品种、天敌种类及其发育阶段而有相当大的差异。,38,二)对捕食性天敌昆虫的影响,瓢虫：根据浸渍法测定，对七星瓢虫成虫和卵的毒性，溴氰菊酯氯氰菊酯氯菊酯氰戊菊酯。黑肩绿盲蝽：吡虫啉、锐劲特、甲胺磷草蛉：有机磷菊酯（中华草蛉幼虫）有机磷菊酯（叶色草蛉卵）灭幼脲对天敌较安全,39,三）对蜘蛛和捕食螨的影响,农田蜘蛛：甲胺磷、毒死蜱、喹硫磷、锐劲特捕食螨：马拉硫磷、敌敌畏、乐果、溴氰菊酯、代森锌等,40,四)农药对蜜蜂的影响及防救措施,1 农药对蜜蜂的毒性,高毒：LD50：头(菊酯、锐劲特、甲基对硫磷、敌敌畏、甲胺磷、西维因，数天不能接触)中毒：LD50：2.0-10.99 ug/头（丁醚脲、内吸磷、硫丹，不能直接接触）低毒：LD50：大于11.0 ug/头（灭幼脲、克螨特、敌百虫、抗蚜威、烟碱、鱼藤酮、克百威、bt等）,传粉、增产；加州蜜蜂一年损失7万多损失1.3亿$,41,1)选择合适的施药时间。2)选择合适的药剂种类和施药方式。3)在喷洒农药期间，养蜂场可采取将蜂群暂时迁移或幽闭、覆盖等方式预防中毒。4)在不影响药效和不损害农作物的前提下，在农药内添加适量石炭酸、煤焦油等作驱避剂。5)发现蜜蜂农药中毒时，首先将蜂群撤离毒物区，同时清除混有毒物的饲料，并立即用1：1的糖浆和甘草水进行补充伺喂。,2 防治农药对蜜蜂中毒的措施,42,五)农药对家蚕的影响及防救措施,甲基对硫磷、敌百虫、久效磷、西维因等对家蚕毒性强，对硫磷、杀螟硫磷等残毒期长，而敌敌畏、害扑危则较短，消失快。沙蚕毒素类和拟除虫菊酯类药剂对家蚕毒性很大，在许多水稻与桑树混栽区，喷洒这类药剂后，往往使家蚕严重受害。鱼藤酮、烟碱高毒，合理使用。IGR药剂注意安全使用。波尔多液、硫磺残毒期长。除草剂毒性低，但注意对桑树的影响。,1 农药对家蚕的毒性,43,1)充分了解药剂的残留特性2)在桑园内和附近禁止喷洒沙蚕毒素类、拟除虫菊酯类杀虫剂。3)在桑园防治病虫害时，应选用速效、持效期短、对家蚕安全的药剂，浓度配置准确，选择无风和喷药后不会降雨的天气施药，以防药液漂移和流失。4)家蚕农药中毒时，应立即通风换气，排除农药残留气味，并加网喂新鲜无毒桑叶，除砂隔离毒源。,2 防止家蚕农药中毒的措施,44,三、农药对水生生物的影响,（一）农药对鱼、贝类的影响,水体中的农药通过呼吸（鳃）、食物链（浮游生物、泥土有机物）和体表（无鳞鱼）三个途径进入鱼、贝体内。,1.农药对水质的污染和进入鱼、贝体内的途径,45,（1）对鱼类的急性毒性 通常是用致死中浓度（LC50）或忍受极限中浓度（TLm）表示的。,对鲤鱼（48h）,低毒：TLm10mg/L中毒：TLm：1 10mg/L高毒：TLm 1 mg/L,2.农药对鱼类的毒性,菊酯、鱼藤酮、毒死蜱、克百威；稻丰散、马拉硫磷（尼罗非鱼）福美类（锌、双）、三氯甲硫基（克菌丹、百菌清）以及五氯酚钠、丁草胺,46,（2）对鱼类的慢性毒性,1）抑制生长，身体变形（有机磷）2）引起贫血症（禾草特）3）二次中毒（敌百虫-黄鳝）4）破坏栖息和回游（嘧啶氧磷-白鲢、草鱼）,47,（二）农药对甲壳类动物、藻类的影响,如对斜生栅藻（Scendesmusobliqnus）的毒性：溴氰菊酯氟氰菊酯克百威氰戊菊酯甲基对硫磷敌稗,不同农药对不同藻类的毒性不一样。,48,（三）防止农药对水生生物中毒的措施,1.污染水质的农药不能在禁止使用的地带施用。2.施用对鱼类高毒的农药时，不要使药液漂移或流入鱼塘。3.施药后剩余的药液及空药瓶或空药袋不得直接到入或丢入渠道、池塘、河流、湖泊内，必须埋入地下。4.在养鱼稻田中施药防治病虫害时，应预先加灌46cm深的水层，药液尽量喷、撒在稻茎、叶上，减少落到稻田水体中。,49,四、农药对土壤生物的影响,一般杀虫剂在推荐用量下，影响不大有的还使与土壤肥力有关的微生物区系集团的成分增加，有益于作物的生长,（一）农药对土壤微生物的影响 1.农药对土壤微生物区系的影响,杀菌剂和熏蒸剂影响最大,大量和长期施用,杀线虫剂大部分都有弱的杀菌性,50,硝化作用是土壤中最重要也是对农业影响最大的生物反应。,2.农药对土壤微生物活性的影响,硝化氨化固氮,一般来说，杀虫剂和除草剂对氨化作用无影响，二甲四氯、茅草枯、碘苯腈等即使施用田间常规用量的10100倍，也不会影响土壤中的氨化过程。,51,3.土壤微生物对农药的分解作用,（1）氧化（2）还原（3）水解（4）缩合，脱氯化氢（5）脱羧，异构化等途径,土壤微生物分解农药的途径有：,52,（二）农药对土壤动物的影响,昆虫、螨类、多足类、线虫类杀死有害的靶标生物的同时，也对非靶标生物产生不良影响，严重影响土壤动物群落结构。,53,五、农药对蛙类等生物的影响,杀菌剂大部分品种对泽蛙蝌蚪的毒性小或比较小,以杀虫剂的影响较大,杀虫剂中，氨基甲酸酯类、杀虫双、杀虫单和大部分的有机磷杀虫剂对青蛙的毒性小或比较小。剂型不同对青蛙的毒性也不同。乳油对青蛙的毒性最大，可湿性粉剂次之，粉剂、颗粒剂毒性最小。,54,六、化学防治与生物防治的协调,1.当靶标生物达到经济危害限阈时进行化防，并允许一定量的靶标生物存在（天敌生存、作物补偿）；2.其它方法不能有效抑制靶标有害生物种群时采用化学防治（农业、生物、化防）。,（一）根据天敌作用，适当调整防治阈值和防治指标,55,（三）培育和利用抗药性天敌,（二）充分利用农药的选择性选用对害虫高效而对天敌安全的选择性农药及剂型选用准确的施药量或浓度选用合适的施药方法选择适宜的施药时期,56,第四节农药的安全性评价,预告危害所需的基础资料：,（1）有效成分结构式（根据IUPAC命名法的化学名称）（2）理化性质熔点、沸点、蒸气压；水中溶解度；分配系数；化学稳定性（氧化、还原水解速率、光解）；物理态；电离势；吸收光谱等（3）工业品的组成异构体、杂质和其它副产品的性质和数量等,（一）农药方面,57,（4）制剂的性质剂型、有效成分含量；各种组分的含量和性质；贮藏稳定性；密度；酸碱度。（5）生物活性活性谱（包括对植物的药害）（6）代谢与残留研究在植物、土壤和水中的降解率和残留水平；主要代谢物；土壤中渗透的实验室数据（7）对哺乳动物的毒理急性毒性，亚急性毒性；代谢研究（吸收、分布和排泄）；繁殖研究；致毒机理（8）对其他动物的毒理学资料对鸟类经口LC50；对鱼类急性LC50；对鱼类食料的水生动物 的急性LC50；对蜜蜂的急性经口LC50接触毒性,58,（二）施用方面,（1）剂型 不同剂型常影响农药的持久性和药效，但也增加对环境的潜在危险。（2）施药方法 将对污染范围、污染程度产生影响。（3）施药部位与施药时间 调节不同施药部位（地上部或地下部）和施药时间往往可以避免对某些有益生物（如天敌、蜜蜂等）的有害影响。（4）施药量与施药规模 施药量对环境影响显然是很明显的。施药规模不仅与对环境的影响有关，频繁地使用，促使病虫产生抗性，又会影响施药量。（5）气候和地理位置 气候和地理位置对农药的危害环境程度有重要影响。,59,第五节 农药残留毒性的控制,一、控制措施,1）有的放矢使用农药；2）掌握正确的施药量；3）改进农药性能，提高药效，降低用量；4）合理混用；5）农药销售部门，根据当地病虫草发生实情，科学地作出农药的合理调配。,（一）农药的合理使用,60,（二）农药的安全使用 制订一些安全用药的规章制度是防止农药残毒发生的重要措施。（三）进行受污作物（或产品）的去污处理，或用微生物去除土、水中的残存农药（四）采用避毒措施 在遭受农药污染的地区，在一定期限内不栽种易吸收的作物，或者改变栽培制度，减少农药的污染。（五）发展高效低毒、低残留的农药,61,二、农药的安全使用问题,制订安全用药的规章制度：,（一）通过对作物、食品、自然环境中农药残留情况的普查，通过农药对人、畜慢性毒性的研究，制定出农药的允许应用范围。,62,（二）了解农药对人畜生理毒害的特点，制定各种农药的每日允许摄入量（Acceptable Daily Intake，简写为ADI），并根据人们的取食习惯，制定出各种作物与食品中的农药最大残留允许量。,即一生中每日可摄取对人体无害的农药数量，以毫克/公斤体重.天来表示。,每日允许摄入量（ADI）,最大残留允许量=（ADI值人体标准体重）/食品系数人体标准体重：我国按55kg计算,供消费食品中可允许的最大限度的农药残留浓度。,最大残留允许量,63,（三）了解农药在作物上的降解、持留、代谢制定出施药的安全等待期。,安全等待期：,即最后一次施药离作物收割的间隔天数，常称安全等待期（安全间隔期）。,64,三、今后农药发展与应用的展望,高效、低毒、低残留！,65,安徽农业大学农药残留检测中心安徽化工研究院化工部农药工程技术中心中国农业大学理学院中国科学院动物研究所中国科学院生态环境研究中心中国农业科学院植物保护研究所北京市农林科学院植物保护环境保护研究所北京化工研究院环境保护研究所北京市农药检定所福建省农药检定所广东省农业科学院植物保护研究所广东省农药检定所华南农业大学华南植物性农药研究中心广西壮族自治区农业科学院应用农药研究中心贵州大学精细化工研究开发中心,2003年批准54个单位为农药登记残留试验认证单位,66,中国热带农业科学院分析测试中心河北省农林科学院遗传生理研究所河北省农药检定所河南省农药检定所湖北省农业科学院农业测试与科技信息中心湖北省农药检定管理所湖南省农药检定所湖南农业大学农业环境保护研究所国家环境保护总局南京环境科学研究所江苏省农药研究所江苏省农产品质量检验测试中心江苏省农业科学院农药残留检测实验室吉林农业大学资源与环境学院 吉林省农药检定所江西省农药检定管理所化学工业农药安全评价质量监督检验中心 辽宁省农药检定站山东省农业科学院植物保护研究所,67,山东省农业科学院中心实验室中国农业科学院烟草研究所农业部农业环境质量监督检验测试中心（济南）山东省农药检定所山西省农业科学院植物保护研究所 山西省农药检定所陕西省农药管理检定所上海市农科院植保所 上海市农药检定所 中国科学院上海昆虫研究所四川省农药检定所天津市农业科学院中心实验室 农业部环境保护科研监测所（天津）天津市农药检定所 南开大学元素有机化学研究所云南省农业科学院植物保护研究所 云南省农药检定所,68,浙江省农业科学院农产品质量标准研究所 浙江省农药检定管理所 中国农业科学院茶叶研究所 浙江大学农药与环境毒理研究所,69,See you！,