环境毒理学(董国日)07-3农药的毒性.ppt

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1、第八章第八章农药的毒性农药的毒性第一节 概述定义定义农农药药：指指人人们们为为杀杀灭灭或或抑抑制制对对农农业业有有害害的的生生物而使用的各种化学药剂。物而使用的各种化学药剂。矿物源农药矿物源农药化学合成农药化学合成农药生物农药生物农药按来源分：按来源分：杀虫剂杀虫剂除草剂除草剂杀细菌剂杀细菌剂杀真菌剂杀真菌剂杀螨剂杀螨剂杀鼠剂杀鼠剂按作用对象分：按作用对象分：第一节 概述 农药的发展农药的发展 第一代农药：无机农药、天然植物及其产品第一代农药：无机农药、天然植物及其产品第二代农药：有机合成农药第二代农药：有机合成农药第三代农药：拟除虫菊酯类第三代农药：拟除虫菊酯类第四代农药：保幼激素、蜕皮激素

2、、信息素第四代农药：保幼激素、蜕皮激素、信息素及几丁质合成酶抑制剂及几丁质合成酶抑制剂第五代农药：新型天然产物和脑激素拮抗物，第五代农药：新型天然产物和脑激素拮抗物，如烟碱类似物如烟碱类似物吡虫啉吡虫啉第二节第二节 农药残留和污染农药残留和污染一、农药进入环境的途径一、农药进入环境的途径二、农药残留二、农药残留定义：指农药使用后残存于生物体、农副产品和环境定义：指农药使用后残存于生物体、农副产品和环境中的微量农药原体及其有毒代谢物、降解产物和杂质的中的微量农药原体及其有毒代谢物、降解产物和杂质的总称。总称。来源：施药后的直接污染从污染环境中吸收通过食物链与生物富集作用而产生间接污染三、农药对土

3、壤、水体和大气的污染三、农药对土壤、水体和大气的污染 （一）农药对土壤的污染（一）农药对土壤的污染 进入途径进入途径：1 1、直接将农药施入土中、直接将农药施入土中2 2、农药喷洒时落入土壤或附着在农作物上的农药落入土壤、农药喷洒时落入土壤或附着在农作物上的农药落入土壤3 3、大气沉降、灌溉和动植物残体也可将农药带入土中。、大气沉降、灌溉和动植物残体也可将农药带入土中。迁迁移移：大大量量流流动动与与扩扩散散两两种种作作用用。大大量量流流动动是是翻翻耕耕、地地表表径径流流、土土壤壤水水渗渗滤滤、淋淋溶溶引引起起，扩扩散散作作用用与与土土壤壤性性质质有有关。关。（二）农药对水体的污染（二）农药对水

4、体的污染污染途径污染途径：（1 1）直接施入水中）直接施入水中（2 2）农田使用的农药随雨水或灌溉水进入水体）农田使用的农药随雨水或灌溉水进入水体（3 3）农药厂排污农药厂排污（4 4）大气沉降）大气沉降（5 5）农药使用时进入水体）农药使用时进入水体 迁移：迁移：（1 1）附于颗粒物沉降于底泥）附于颗粒物沉降于底泥（2 2）随水流海流迁移）随水流海流迁移（3 3）被水生生物摄入）被水生生物摄入（三）农药对大气的污染（三）农药对大气的污染 污染途径：污染途径：（1 1）喷洒过程中部分颗粒进入大气）喷洒过程中部分颗粒进入大气（2 2）废气：农药配制、加工运输、农作物废弃物燃烧）废气：农药配制、加

5、工运输、农作物废弃物燃烧（3 3）挥发：作物表面或土壤表面）挥发：作物表面或土壤表面 迁迁移移：气气流流作作用用。农农药药也也可可以以在在大大气气中中消消失失，其其降降解解途途径径有有部部分分农农药药的的降降解解，多多数数农农药药可可因因雨雨水水洗洗涤涤及及沉沉降降而而落落入入地地面面和和水水中中。但但适适当当条条件件下下又又可可由由地地面面挥挥发发或或风蚀重返大气。风蚀重返大气。第三节第三节农药的环境毒性农药的环境毒性四、农药及对人体健康的影响四、农药及对人体健康的影响（一）农药的急性毒性与人体健康（一）农药的急性毒性与人体健康包包括括职职业业性性（工工业业生生产产、农农业业施施用用）、农农

6、药药自自杀杀、误误服服误误用用引引起起。引引起起急急性性中中毒毒的的农农药药最最常常见见为为有有机机磷磷杀杀虫虫剂剂，其次为氨基甲酸酯类、有机氯、有机汞。其次为氨基甲酸酯类、有机氯、有机汞。（二）亚急性毒性（二）亚急性毒性（三）慢性毒性（三）慢性毒性 主要发生在较长时间接触农药的人群。慢性毒性的测主要发生在较长时间接触农药的人群。慢性毒性的测定主要观察农药的三致作用。定主要观察农药的三致作用。致癌致癌目前认为与长期接触农药有关的癌症中，证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，白血病和软组织肉据最多的是淋巴癌，骨髓瘤，白血病和软组织肉瘤。有两项流行病学调查显示长期接触农

7、药的农瘤。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。目前的流行病学调查尚民肝癌发生率明显地高。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不足以说明许多农药和癌之间存在完全确切的因果关系。果关系。生殖毒性：生殖毒性：二二溴溴氯氯丙丙烷烷用用于于熏熏蒸蒸土土壤壤，杀杀灭灭线线虫虫等等害害虫虫，但但该该农药对人体也有削弱生殖能力的作用。农药对人体也有削弱生殖能力的作用。流流行行病病学学调调查查表表明明：几几乎乎一一半半长长期期接接触触该该农农药药的的农农民民精精子子数数量量比比正正常常人人要要少少，约约少少于于正正常常人人精精子子数数的的10%10%。进进一一步

8、步流流行行病病学学调调查查证证实实：暴暴露露于于该该农农药药的的时时间间长长短和暴露的程度直接关系到精子数量减少。短和暴露的程度直接关系到精子数量减少。第四节第四节几种重要的农药几种重要的农药及其毒理及其毒理一、有机氯农药一、有机氯农药 分为两大类：分为两大类：（1 1）氯化苯类：）氯化苯类：DDTDDT、六六六、氯杀螨、五氯硝基苯等、六六六、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）多环氯代脂肪烃类：七氯、狄氏剂、艾氏剂环戊环戊二烯作原料，主要成分是氯代碳氢化合物。二烯作原料，主要成分是氯代碳氢化合物。（一）体内代谢（一）体内代谢 可可经经消消化化道道、呼呼吸吸道道、

9、皮皮肤肤进进入入机机体体，主主要要经经消消化化道道进入机体。进入机体。吸吸收收后后主主要要蓄蓄积积在在脂脂肪肪组组织织以以及及脂脂质质含含量量较较高高的的组组织织器器官官如如大大网网膜膜、肾肾周周围围组组织织等等，其其次次是是骨骨髓髓、肾肾上上腺腺、卵卵巢巢、脑脑、肝肝、肾肾。代代谢谢后后经经尿尿、粪粪、乳乳汁汁排排出出，还还可可经胎盘传递给胎儿。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有机氯农药在机体内的主要代谢方式是脱脱HCl、脱氯和氧化反应。脱氯和氧化反应。六六六：六六六：主主要要蓄蓄积积在在脂脂肪肪中中。六六六六六六原原药药中中含含有有甲甲乙乙丙丙体体等等异异构构体体，其其

10、中中丙丙体体为为有有效效成成分分，其其余余均均无无效效且且污污染染环环境境。体体内内代代谢谢以以丙丙体体最最快快，乙乙体体最最慢慢。因因此此人人体体脂脂肪肪中中六六六六六六的的蓄蓄积积以以乙乙体体最最高高，而而血血液中甲体最高。液中甲体最高。六六六六六六的的分分解解代代谢谢主主要要是是脱脱氯氯后后形形成成氯氯酚酚类类化化合物，与谷胱甘肽结合后排出。合物，与谷胱甘肽结合后排出。（二）毒性作用（二）毒性作用急性毒性急性毒性主要表现为对中枢神经系统的作用。大剂量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、接触后轻者头昏、头痛、恶心、呕吐，重者发生抽搐、昏迷，

11、最后可由于全身麻痹死亡。昏迷，最后可由于全身麻痹死亡。慢性毒性作用慢性毒性作用 有有机机氯氯农农药药有有蓄蓄积积性性和和长长期期效效应应。对对脂脂肪肪和和类类脂脂质质有有特特殊殊亲亲和和力力，蓄蓄积积在在实实质质脏脏器器的的脂脂肪肪组组织织内内，引引起起肝肝脏脏等营养失调，发生变性或坏死。等营养失调，发生变性或坏死。动动物物实实验验表表明明有有致致癌癌致致畸畸作作用用，但但对对人人类类来来说说，尚尚未有充分证据证明有机氯与肿瘤发病和畸形有关。未有充分证据证明有机氯与肿瘤发病和畸形有关。（三）毒作用机理（三）毒作用机理 1、对神经系统的影响、对神经系统的影响有机氯农药的主要靶器官是神经系统。有机

12、氯农药的主要靶器官是神经系统。a、抑抑制制NaKATPase，改改变变神神经经细细胞胞的的功功能能。DDT使使NaK泵活性下降，泵活性下降，K通透性下降通透性下降。b、与神经膜上受体结构互补与神经膜上受体结构互补与与DDT受受体体结结合合，造造成成神神经经膜膜结结构构扭扭曲曲，使使Na泄漏泄漏，导致不正常的神经冲动，导致不正常的神经冲动c、可刺激突触前膜，可刺激突触前膜，增加乙酰胆碱释放增加乙酰胆碱释放。（2 2）对酶活性的影响）对酶活性的影响 可可诱诱导导肝肝脏脏微微粒粒体体细细胞胞色色素素P450P450酶酶活活力力；六六六六六六可可诱诱导导ALAALA合合成成酶酶，促促进进卟卟啉啉合合成

13、成卟卟啉啉症症（3 3）对类固醇激素代谢的影响）对类固醇激素代谢的影响 可可改改变变雌雌雄雄激激素素及及肾肾上上腺腺激激素素的的代代谢谢，影影响响各种类固醇激素水平。各种类固醇激素水平。二、有机磷农药二、有机磷农药 有机磷酸酯类化合物，有机磷酸酯类化合物，R1R2为碱性取代基团，为碱性取代基团，R3为酸性取代基团，为酸性取代基团，X为为O或或S，多为油状或晶，多为油状或晶体，具大蒜臭味，挥发性强，难溶于水，对光、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。热、氧稳定，遇碱迅速分解。（一）体内代谢（一）体内代谢 可可经经消消化化道道、呼呼吸吸道道和和皮皮肤肤吸吸收收。大大

14、多多数数化化合合物物皮皮肤肤吸吸收收快快而而且且完完全全。吸吸收收后后迅迅速速分分布布全全身身，尤尤其其是是肝肝含含量量最最高高，其其次次是是肾肾、肺肺、骨骨中中。大大多多数数有有机机磷磷可可通通过过血血脑脑屏障，体内代谢较快，一般无明显蓄积作用。屏障，体内代谢较快，一般无明显蓄积作用。生物转化：生物转化：1 1、氧化作用、氧化作用(1)(1)氧化脱硫：氧化脱硫：(2)O脱烷基反应脱烷基反应(3)S-氧化反应氧化反应 2 2、水解作用、水解作用 a a、磷磷酸酸酶酶：可可使使磷磷酸酸酯酯和和硫硫代代磷磷酸酸酯酯类类发发生生水水解解，生生成烷基磷酸或烷基硫代磷酸。成烷基磷酸或烷基硫代磷酸。对氧磷

15、对氧磷 二乙基磷酸二乙基磷酸 对硝基酚对硝基酚b b、羧基酯酶、羧基酯酶c c、酰酰胺胺酶酶：水水解解分分子子结结构构中中含含有有酰酰胺胺键键（COCONHNH）的有机磷农药。的有机磷农药。乐果乐果乐果酸乐果酸甲胺甲胺（二）毒性作用（二）毒性作用1 1、急性毒性、急性毒性 表表现现为为头头痛痛、恶恶心心、呕呕吐吐、乏乏力力、食食欲欲不不振振，重重者者伴伴有有心心律律加加快快、血血压压升升高高、呼呼吸吸困困难难、震震颤颤，进进一一步步可可出出现现惊惊厥昏迷、循环衰竭，可因昏迷和呼吸衰竭而死亡。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。主要是对乙酰胆碱酯酶的抑制。3

16、3、慢性毒性、慢性毒性 常常见见于于从从事事生生产产、使使用用的的工工人人中中，主主要要症症状状是是血血胆胆碱碱酯酯酶活力持久而明显下降及植物性神经调节障碍。酶活力持久而明显下降及植物性神经调节障碍。2 2、迟发性神经毒性、迟发性神经毒性 急性中毒急性中毒8-148-14天后，临床表现为从肢体远端向近端发展天后，临床表现为从肢体远端向近端发展的感觉异常和运动障碍，重者可导致永久性肢体瘫痪的感觉异常和运动障碍，重者可导致永久性肢体瘫痪 （三）毒作用机理（三）毒作用机理 机制主要在于抑制乙酰胆碱酯酶活性。机制主要在于抑制乙酰胆碱酯酶活性。有机磷化合物的磷酸根可与乙酰胆碱酯酶活性中心结合形成有机磷化

17、合物的磷酸根可与乙酰胆碱酯酶活性中心结合形成磷酰化胆碱酯酶，失去水解乙酰胆碱的作用，导致乙酰胆碱蓄磷酰化胆碱酯酶，失去水解乙酰胆碱的作用，导致乙酰胆碱蓄积，过度刺激胆碱能神经系统，引起组织器官功能性改变。积，过度刺激胆碱能神经系统，引起组织器官功能性改变。三、氨基甲酸酯类农药三、氨基甲酸酯类农药 氨氨基基甲甲酸酸酯酯类类农农药药具具有有很很高高的的杀杀虫虫活活性性，且且广广谱谱、低低毒、价廉、合成方便。通式：毒、价廉、合成方便。通式：R1、R2、X可为烷基或芳香基。可为烷基或芳香基。西维因(一一)体内代谢体内代谢 可可经经消消化化道道呼呼吸吸道道、皮皮肤肤吸吸收收，体体内内降降解解速速度度快快

18、，一一般般转转化化为为易易溶溶中中间间物物，经经水水解解氧氧化化后后与与葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸、磷磷酸或氨基酸结合，排出。水解可产生甲胺和酚类。酸或氨基酸结合，排出。水解可产生甲胺和酚类。（二）毒性作用（二）毒性作用 与与有有机机磷磷相相似似。急急性性中中毒毒时时可可表表现现为为有有流流泪泪、流流涎涎，肌肌肉颤抖、瞳孔缩小等症状。肉颤抖、瞳孔缩小等症状。蓄蓄积积作作用用弱弱，慢慢性性毒毒性性小小。近近年年主主要要关关注注其其三三致致作作用用，但尚未有确切的证据。但尚未有确切的证据。（三）毒作用机理（三）毒作用机理 与有机磷农药相似都是抑制胆碱酯酶活性，与有机磷农药相似都是抑制胆碱酯酶活性，有其特

19、点：有其特点：1 1、整个分子与胆碱酯酶形成疏松的复合体，、整个分子与胆碱酯酶形成疏松的复合体，不需代谢活化。不需代谢活化。2 2、与胆碱酯酶结合是可逆的，可自行水解，、与胆碱酯酶结合是可逆的，可自行水解，故酶抑制表现轻，恢复也快。故酶抑制表现轻，恢复也快。四、拟除虫菊酯类农药四、拟除虫菊酯类农药拟除虫菊酯类农药是一类人工合成的、与天然除虫菊拟除虫菊酯类农药是一类人工合成的、与天然除虫菊素的化学结构相似的杀虫剂。素的化学结构相似的杀虫剂。其杀虫谱广、药效高，对其杀虫谱广、药效高，对哺乳类动物毒性一般较低哺乳类动物毒性一般较低(对水生动物毒性较大对水生动物毒性较大)。我国。我国常用的品种有溴氰菊

20、酯、氰戊菊酯、氯氰菊酯、氯菊酯、常用的品种有溴氰菊酯、氰戊菊酯、氯氰菊酯、氯菊酯、杀虫菊酯、甲醚菊酯等。杀虫菊酯、甲醚菊酯等。（一）体内代谢（一）体内代谢 可经消化道和呼吸道吸收。主要分布在脂肪和神经组可经消化道和呼吸道吸收。主要分布在脂肪和神经组织。生物转化主要在肝脏的酯酶和混合功能氧化酶作用下，织。生物转化主要在肝脏的酯酶和混合功能氧化酶作用下，经羟化、水解，其代谢产物与葡萄糖醛酸、硫酸、谷氨酸经羟化、水解，其代谢产物与葡萄糖醛酸、硫酸、谷氨酸等结合，成为水溶性产物随尿排出。在体内代谢转化很快，等结合，成为水溶性产物随尿排出。在体内代谢转化很快，蓄积较少。蓄积较少。（二）毒性作用（二）毒性

21、作用职业性拟除虫菊酯急性中毒常系经皮吸收和经呼吸道吸职业性拟除虫菊酯急性中毒常系经皮吸收和经呼吸道吸入引起。轻度中毒症状包括头痛、头晕、乏力及恶心、呕吐入引起。轻度中毒症状包括头痛、头晕、乏力及恶心、呕吐并有精神萎靡、口腔分泌物增多，或肌束震颤。重度中毒还并有精神萎靡、口腔分泌物增多，或肌束震颤。重度中毒还会出现阵发性抽搐、重度意识障碍、肺水肿等。目前尚未有会出现阵发性抽搐、重度意识障碍、肺水肿等。目前尚未有三致作用的报道。三致作用的报道。（三）毒作用机理（三）毒作用机理 拟除虫菊酯具神经毒性，使中枢神经系统拟除虫菊酯具神经毒性，使中枢神经系统兴奋性增高。兴奋性增高。作用机理还未完全阐明，一般

22、认作用机理还未完全阐明，一般认为在于抑制神经轴突部位的传导：为在于抑制神经轴突部位的传导：1、对周围神经系统和中枢神经系统产生作用、对周围神经系统和中枢神经系统产生作用2、作用于轴突、作用于轴突五、除草剂五、除草剂大大多多数数除除草草剂剂急急性性毒毒性性较较低低，在在生生物物体体内内的的残残留留积积累累很很少少，而而且且在在生生产产上上用用量量也也比比较较低低。因因此此毒毒性性影影响响不不大大。近近年年来来比比较较注注重重研研究究其其三三致致作作用用。目目前前认认为为使使除除草草剂剂具具有有致致癌癌作作用用的的原原因因主主要要是是：多多种种除除草草剂剂含含有有亚亚硝硝胺胺类类；有有的的除除草草

23、剂剂含含有有二二恶恶英英。除除草草剂剂本本身身及及其其代代谢谢物物的的三三致致作作用用还还要进一步研究。要进一步研究。1、2,4,5-T2,4,5-三氯苯氧乙酸三氯苯氧乙酸。高毒。高毒。2,4,5涕中二恶英的含量很涕中二恶英的含量很高，现已被禁用。高，现已被禁用。2、地乐酚、地乐酚高毒。具有三致作用，在许多国家被禁用。高毒。具有三致作用，在许多国家被禁用。3、除草醚、除草醚C12H7O3Cl2N对人畜低毒。长期接触可出现神经衰弱综合症。对人畜低毒。长期接触可出现神经衰弱综合症。致癌：可引起小鼠肿瘤。致癌：可引起小鼠肿瘤。致畸：使胎儿发育异常致畸：使胎儿发育异常(因除草醚水解后生成因除草醚水解后生成2，4-二氯酚，该化合物具有明显的致癌、致畸性，某些胺二氯酚，该化合物具有明显的致癌、致畸性，某些胺基衍生物亦有三致性基衍生物亦有三致性)。