有機農藥

有機農藥，指利用生物活體或其代謝產物對害蟲、病菌、雜草、線蟲、鼠類等有害生物進行防治的一類農藥製劑，或者是通過仿生合成具有特異作用的農藥製劑。有機生物農藥還要通過有機認證，可以用於相關有機標準的加工、生產的生物農藥。

基本介紹

• 中文名：有機農藥
• 外文名：organic pesticide
• 定義：生物活體或其代謝產物作為農藥
• 要求：需通過有機認證

介紹

20世紀30年代末有機農藥開始逐漸取代無機農藥，因其殺蟲效率高，使世界糧食大幅度增產，但同時有機農藥有一定毒性， 長期積累，給人類健康和環境生態帶來了極大危害。

農藥中屬於有機化合物的品種總稱，是以有機氯、有機磷、有機氟、有機硫、有機銅等化合物為有效成分的一類農藥。英文名稱organic pesticide。

有機化學農藥及其分類

有機農藥是農藥中屬於有機化合物的品種總稱。按其化學成分分為有機氯農藥，有機磷農藥，有機氮農藥，擬除蟲菊酯類農藥，有機硫農藥，雜環類化合物，苯氧羧酸類，酚類化合物，脲類化合物，醚類化合物，酮類化合物，二氮苯類，苯甲酸類，香豆素類化合物。這類農藥有殺蟲劑、殺菌劑、殺蟎劑、除草劑、殺線蟲劑及殺鼠劑，例如敵百蟲、對硫磷等。是使用最多的一類農藥。

有機氯農藥

主要分為以苯為原料和以環成二烯為原料的兩大類，套用比較多的有DDT,六六六(BHC),氯丹(chlordane),艾氏劑(aldrin)，1983年有機氯農藥已全面停產。

有機磷農藥

較常用的有樂果(dimethoate),敵敵畏(dichlorvos),內吸磷(demeton)等。

有機氮農藥

主要有氨基甲酸酯類農藥，醯胺類化合物，脒類化合物。

有機硫農藥

是二硫代氮氨基甲酸酯系殺菌劑的總稱，主要有代森鋅，代森猛，福美鐵等。

有機農藥致畸性

農藥在農業生產中防止病蟲害、保持農產品產量，起到了不容忽視的作用。但是由於我國長期以來農藥產品結構不合理，農藥使用不規範和監督管理不力，使得蔬菜、水果等農產品農藥殘留超標現象長期而普遍存在。通常，人們比較關注農藥對職業性接觸人群的危害，而對非職業性的低劑量長期持續暴露的龐大人群所遭受的危害則缺乏認識;人們常以農藥殘留量是否“超標”作為攝入農藥安全性的衡量標準，但是，應該認識到這種安全性標準是相對的。其相對2018年不同的因家對同種農藥有不同的殘留量標準，不同的檢測方法有不同的靈敏度;同種毒物(包括農藥)的不同毒性有不同的毒力和毒性特徵。

化學致畸物

可致畸的化學因子主要存在於工業三廢，農藥，食品添加劑和防腐劑中，如某些多環芳香類化合物，烷基和苯類化合物，及重金屬如鉛，砷，鎘，汞等。這些物質可引起發育中的胎體發生永久性的結構或功能異常的不良反應，即致畸性(teratogenicity)。因此，把這類物質稱為化學致畸物。

致畸物的致畸機制

發育的特點是在大小，生物化學和生理學，形態和功能方面的變化。這些變化受到管理基因轉錄的因素調節，這些因素在胚胎的基因組活動，而且連續的基因激活作用一直持續貫穿發育的全過程。有關畸形發生的機制可能是多方面的，包括突變，染色體斷裂，有絲分裂改變，改變核酸完整性或功能，減少前體或底物的補給，減少能源支持，改變膜特性，滲透壓不平衡和酶抑制作用。

近年來認為，致畸物的致畸機制有以下幾個方面:

干擾基因表達

某些基因的表達受到抑制或異常表達，可能引起畸形發生。

導致基因突變與染色體畸變

遺傳毒性是農藥毒性的一個重要方面，研究證明，大多數農藥都有遺傳毒性。儘管很多農藥的遺傳毒性是在染毒劑量較高的實驗條件下觀察到的，但不能因此認為從殘留農藥的食品中長期低劑量攝取農藥就是安全的或對人體健康無害的。
在實驗性染毒的人或哺乳動物離體細胞，實驗性染毒的嚙齒類動物，少數研究針對農藥生產者和使用者等職業暴露人群:檢測終點包括基因突變、染色體畸變和DNA損傷。研究結果說明:有機磷、有機氯、除蟲菊酯以及復配類常用主要農藥大多數都有誘變性。

影響細胞周期

細胞增殖對發育顯然是必要的。細胞增殖率在個體發生過程中空間和時間都在變化，在胚胎中細胞增殖、分化和蝟亡之間有精緻的平衡。細胞周期長度的不同可能部分地影響敏感性。如:胚胎的神經上皮對CP誘導的細胞死亡相當敏感，而心臟有抵抗力。第10天大鼠胚胎神經上皮的細胞周期時間大約為9.5h,而在心臟中的細胞周期大約是13.4h,這是由於心臟細胞比神經上皮有更長的Go/Gl期。對DNA的損傷可在G1-s轉換時、S期和G2-M轉換時抑制細胞周期的進展。CP誘導DNA損傷可導致細胞周期混亂和特定的細胞群體中的細胞死亡。如果DHA損傷被修復，細胞周期能恢復正常,但如果損傷太廣泛，或細胞周期抑制太久，可能引發凋亡。在全胚胎培養中使用活化的CP也觀察到相似的胚胎細胞周期阻斷和細胞死亡。

內分泌干擾作用

一些具有激素樣作用的農藥常會有內分泌干擾作用。激素具有對內環境穩定的維護和發育過程的調節作用。內分泌干擾物為干擾激素的製造、釋放、傳送、代謝、結合、作用或排除的外源性因子。包括殺蟲劑、除草劑、殺菌劑等。由於激素在許多組織中有指導分化的關鍵作用，發育中的生物體對有激素或抗激素活性的化學物尤其敏感。內分泌干擾物至少通過四種干擾內分泌系統的作用模式引起發育毒性:
①作為類固醇受體的配體起作用;
②改變類固醇激素代謝酶；
③擾亂下丘腦。垂體激素釋放;
④通過2018年科技還不清楚的模式作用。

土壤中有機農藥自然降解的機制

有機農藥進入土壤後通過各種途徑進行遷移轉化，如揮發、擴散、吸附、生物降解、光解、水解、化學氧化等。揮發、擴散和吸附過程都不改變農藥的化學結構，主要起著稀釋和降低急性毒性作用;其他幾種過程使農藥的化學結構發生了改變，總的趨勢是簡單化和無毒化，能最終使農藥從環境中消除。

生物降解

生物降解是許多有機農藥在土壤中自然降解的主要過程。通過近幾十年的研究工作，已經分離得到一批能降解或轉化某種農藥的微生物。已報導能降解農藥的微生物有細菌、真菌、放線菌、藻類等，細菌由於生化上的多種適應能力以及容易誘發突變菌株從而占了主要地位。某種農藥往往會同時有多種降解菌，同一降解菌也會對多種農藥具有降解效應，如六六六能被芽孢菌屬、無色桿菌屬和假單孢菌屬等菌屬菌株降解，而某一無色桿菌屬菌株又同時能降解六六六和DDT等農藥問。一般來說，在自然生態系統中，許多因素都能對有機農藥的生物降解過程產生影響，如土壤有機質、土壤溫度等都能影響微生物對有機農藥的利用”，有機農藥濃度較高時會對土壤微生物的代謝活動和酶活性產生影響。

光解作用

土壤表面的光解作用是有機農藥的另一個重要降解途徑。土壤中的有機農藥可能發生兩種類型的光降解，一種是有機農藥直接吸收太陽光能進行轉化，即直接光降解;另一種為非直接光解或光敏化降解。雖然<290nm的紫外光基本上不能到達地面，然而在>290nm太陽光的照射下，許多有機農藥仍能發生一系列的光化學反應，主要的反應有氧化反應、環氧化反應、羥基化反應、脂解反應、異構化反應和脫鹵素作用等。在自然條件下，一些不易發生生物降解的有機農藥卻可能易於發生光降解,如DDT在290~310nm紫外光的照射下可轉化為DDE和DDD,DDE還可進一步光解。在農藥光解的初期階段，農藥分子分裂成不穩定的游離基，它可與其他有機農藥等反應物分子發生連鎖反應，因而光解對於降解土壤中的有機農藥有著重要作用。

水解作用

水解作用是土壤中有機農藥降解的重要方式。有機農藥中的烷基鹵、磷酸脂、環氧化物、氨基等官能團都可發生水解反應。實驗表明，水解速率與pH相關，Mabey等1把水解速率歸納為酸性催化、鹼性崔化和中性過程。水解可以是生物酶引起的，也可以是純化學的。馬拉硫磷在土壤中的水解主要是化學降解，而且受到鹼的催化;此外，在同一pH下其在土壤系統中的降解要比無土系統中快幾十倍，說明還受到土壤其他組分的催化。一些氯化均三氮苯類農藥，如阿特拉津、西瑪津、撲滅津等農藥的水解都是純化學的，而且都受到土壤有機質的催化。

化學氧化

進入土壤中的農藥在有氧或無氧的情況下都會發生氧化還原反應。分子氧是自然環境中廣泛存在。

化學氧化

進入土壤中的農藥在有氧或無氧的情況下都會發生氧化還原反應。分子氧是自然環境中廣泛存在的一種氧化劑，它能緩慢氧化一些酚類和苯胺類有機農藥，錳氧化物和鐵氧化物等固體氧化劑也能氧化這些污染物。在工業危險物處理場，工業.上使用的氧化劑也可能參與有機化合物的氧化反應。如鉻(Cr)能以高溶解性和高毒性的鉻酸陰離子出現，研究表明，鉻酸鹽可以以相當可觀速率氧化烷基取代酚和烷氧基取代酚，尤其是在低pH時。此外，土壤中的有機質在吸收太陽輻射後可以產生單分子氧、羥基、過氧烷基等自由基和過氧化氫、烷基過氧化物和過酸等氧化劑門3，這些氧化劑能氧化許多有機污染物。

展望

既然當前農業生產中要不可避免地使用品種繁多的農藥，而且，新的農藥又不斷地開發出來，農藥環境污染是難以避免的。人類處於食物鏈的最後一環，人體對長期、低劑量攝入的農藥具有富集作用。而毒物的遺傳毒性所致的遺傳損傷越是微弱，其隱版性越強，並可在個體生命期內和世代之間逐漸積累，影響深刻而久遠。從遺傳學角度來說，人類真正留給後代的是基因組，保護好人類當代基因組就是保護整個人類後代的健康。因此，人類應該充分認識和關注不良環境因素危害人類基因組安全的嚴重後果。充分重視並加強殘留量農藥遺傳毒性研究，為評價殘留量農藥的遺傳安全性和採取有效的預防應對措施提供依據，具有十分重要的意義。
致癌，致畸，致突變作用之間是可能相互聯繫的，很多致癌致突變物也是致畸物，而多數有機化學農藥在一定程度上是有一定的毒性的。有些有機化學農藥利用率低，難降解，長期殘留在環境和食物鏈中，給人類健康和環境帶來了很大危害。在二十世紀80年代中期，微生物農藥迅速發展，到2018年在美國等已開發國家套用廣泛，與有機化學農藥相比，微生物農藥無毒，或低毒易降解，專一性強，在要求生態農業農業的時候，微生物農藥有望逐漸取代有機化學農藥。