1、环境概论 Introduction to Environment 第第10讲讲 农药困境农药困境 固体废物和危险废物固体废物和危险废物 农药广义的定义是指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成或者来源于生物、其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。是指在农业生产中，为保障、促进植物和农作物的成长，所施用的杀虫、杀菌、杀灭有害动物（或杂草）的一类药物统称。特指在农业上用于防治病虫以及调节植物生长、除草等药剂。根据原料来源可分为有机农药、无机农药、植物性农药、微生物农药。此外，还有昆虫激素。根据防治对象，可分为杀虫剂、杀菌
2、剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀鼠剂、除草剂、脱叶剂、植物生长调节剂等。农药危害农药危害 农药流失到环境中，将造成严重的环境污染，有时甚至造成极其危险的后果。污染大气、水环境，造成土壤板结。污染大气、水环境，造成土壤板结。流失到环境中的农药通过蒸发、蒸腾，飘到大气之中，飘动的农药又被空气中的尘埃吸附住。并随风扩散。造成大气环境的污染。大气中的农药，又通过降雨，这些农药又流入水里，从而造成水环境的污染，对人、畜，特别是水生生物（如鱼、虾）造成危害。同时，流失到土壤中的农药，也会造成土壤板结。增强增强病菌病菌、害虫对农药的抗药性、害虫对农药的抗药性 长时间使用同一种农药，最终会增强病菌、害虫的抗药性。以后
3、对同种病菌、害虫的防治必须不断加大农药的用药量不然不能达到消灭病菌、害虫的目的。形成恶性循环。杀伤有益生物杀伤有益生物 绝大多数农药是无选择地杀伤各种生物的，其中包括对人们有益的生物，如青蛙、蜜蜂、鸟类和蚯蚓等。这些益虫、益鸟的减少或灭绝，实际上减少了害虫的天敌，会导致害虫数量的增加而影响农业生产。野生生物野生生物和畜禽中毒和畜禽中毒 野生生物及畜禽吃了沾有农药的食物，会造成它们急性或慢性中毒。最主要的是农药影响生物的生殖能力，如很多鸟类和家禽由于受到农药的影响，产蛋的重量减轻和蛋壳变薄，容易破碎。许多野生生物的灭绝与农药的污染有直接关系。农药对人体健康的危害 目前，人工合成的化学农药约500
4、余种，这些农药的广泛使用，不仅造成环境的污染，同时对人体健康造成危害。有机磷农药；有机氯农药。阻碍作物根系的深孔和对土壤的水分吸收造成弱苗、死苗、倒伏和减产 残留碎片还会随着农作物的桔秆和饲料进入牛、羊等家禽的食物之中，家畜误服残膜碎片后，可导致家畜的肠、胃功能失调、膘情下跌，甚至死亡 燃烧残片会造成二次大气污染 有些残膜被吹到田边地角、水沟、池塘、河流中，或挂到树上，造成环境公害。农药发展史农药发展史 天然植物农药及无机农药时期（天然植物农药及无机农药时期（18601945年前后）年前后）这一时期生产的农药主要是以天然植物或矿物为原料，经过简单加工而制造出来的。特别是以矿物为原料来加工农药，
5、这些农药大多数是无机化合物，也叫第一代农药。在这一时期作为商品生产和使用杀虫剂有除虫菊粉、鱼藤精、硫酸铜、硫磺、砷酸铅、氟铝酸钠等；杀菌剂有波尔多液、石硫合剂等；除草剂有 天然植物及无机农药（第一代农药）的特点是：（1）大多数是天然产物 或者是经过简单的加工而制得的农药。（2）杀虫、防病或除草的作用对象都很单一 例如，砷制剂和氟制剂都只有胃毒作用，仅对咀嚼式害虫有效；铜制剂和硫磺制剂是在病菌还没有接触到寄生植物，或在病菌侵入寄生之前作为保护剂使用的；而化钠等除草剂的作用完全是灭生性的，对农作物没有选择性。（3）药效低、使用量大 如砷酸铅、硫酸铜（配制波尔多液）等用量高达7.515 kg/hm2
6、 每公顷(15亩)用的农药公斤数,按有效成分计,下同。无机除草剂的用量更大，早期用除草时，竟高达40-60 kg/hm2。故这一时期又被称为低效农药时期。（4）多数农药多动物的急性口服毒性大，对禽鸟和鱼类亦有毒害 但是，这类农药的诞生在大田作物、果树、蔬菜等病虫草害的防治方面发挥了十分重要的作用。有些农药品种，如硫酸铜、石硫合剂、波尔多液等由于使用安全、防治效果好，基本上没有残留污染，而且不易诱发病虫产生抗性，至今仍作为重要的农药商品在农业生产中大量应用。有机合成农药时期（有机合成农药时期（19451975年前后）年前后）以DDT、六六六为代表，农药的应用开始进入以有机合成农药为主的时期。人们
7、把有机农药称为第二代农药。在这期间无论是杀虫剂、杀菌剂，还是除草剂、世界农药市场上都出现了大批活性很高的有机化合物品种，逐步取代过去使用的一些有机化合物，使化学农药进入一个新的发展阶段。它们是以有机、有机磷和氨基甲酸酯类化合物为代表的一些高效生物活性化合物，这些农药品种应用范围广、见效快、使用方便，对农业的高产、稳产、优质起到了重要的作用。这一时期农药的特点是：（1）作用对象多样化 对病、虫、草等有害生物常具有多种除杀作用。例如，有机磷、有机和氨基甲酸酯类杀虫剂中，有的对害虫同时具有触杀作用和胃毒作用，有的兼有熏蒸或内吸作用，且杀虫谱广，持效期长；杀菌剂多作物不仅有保护作用，而且对某些病菌兼有
8、铲除作用或内吸治疗作用；除草剂中一些品种对农作物有较好的选择性，可以杀死某些杂草而对庄稼无害。（2）药效高 以杀虫剂为例，有机类的用量为1.5-3kg/hm2;有机磷类的为0.75-1.5 kg/hm2;氨基甲酸酯类的为0.15 kg/hm2左右;杀菌剂中的二硫代氨基甲酸盐类(如代森锌、代森锰等和二甲酰亚胺类（如克菌丹、灭菌丹等）的每公顷用量在1.5kg左右，药效比无机类杀虫剂和杀菌剂提高5-10倍。除草剂中，如2，4-D的用量为0.75-2.25 kg/hm2;除草醚为1.95-2.1 kg/hm2,其用量约为无机除草剂的1/10。因此这一时期的农药又称为高效农药期间。（3）化学性质稳定，容
9、易产生残留毒性，长期大量使用会给环境带来污染 有些杀虫剂高毒，在生产和使用上不安全；有些化合物具有杀虫广谱性，严重地伤害了天敌，导致了害虫的在猖獗。所以从20世纪70年代起，一些农药，如六六六、DDT等已在不少国家停用或限制使用，人们提出要寻找和开发高效、低毒、低残留的农药新品种。“超高效超高效”农药阶段（农药阶段（1975年前后至今）年前后至今）从20世纪60年代开始，人们从菊科植物体中提取出了具有杀虫活性的化合物，经过结构鉴定，然后模拟合成了拟除虫菊酯类杀虫剂。这类化合物比有机磷类和氨基甲酸酯类等高效杀虫剂的药效又高出5-10倍。与此同时，在杀菌剂中的三唑铜、甲霜灵等，这些药剂每公顷只需0
10、.13-0.25kg，约为代森锌、克菌丹等用量的1/6-1/12；除草剂中的禾草灵，每公顷用量仅为0.90-1.07kg，比70年代前后那些高效除草剂的药效高出5-10倍。故有人称它们为“超高效”农药,又叫第三代农药。目前，农药已进入到“超高效”时代，但产品仍以有机化合物为主，而且化学结构比过去的复杂的多。为了使其对有害生物有更大的杀伤力，在制造工艺上采用了（过去没有的）对不同异构体的拆分、差向异构、立体选择合成等一系列高难度技术。由于这类农药在大田的用量很少，其毒性、残留、污染等问题大大地减轻了，有些甚至可以对环境几乎没有什么影响。所以这个“超高效”农药阶段，必然会持续一个较长的时期。但是它
11、们既然对病菌、害虫、杂草等有更高的杀伤作用，故对哺乳动物仍然或多或少地会造成伤害，并不能完全解决它们对人、畜的毒害和环境污染的问题。以上三个阶段都是以农药对有害生物杀伤力的高低来划分的。虽然它们在药效上有低效、高效或“超高效”之分，但实质上并没有根本的差异，皆属于杀生性农药。随着人们对农药作用认识的深入，特别是可持续发展的观念引进到植物保护领域之后，人们对农药的认识有了更大的变化，而且预测今后农药商品的发展，必定走向一个“非杀生性”的新时期。“非杀生性非杀生性”农药农药 “非杀生性”农药从对人类安全和保护环境的角度出发，着重挖掘天然活性物质，进而人工合成仿生农药及其类似物，研究和筛选有特异性生
12、理活性的物质，从而达到能够控制或改变有害生物的生活习性、形态、生长、繁殖规律等，使其对农作物等造成的危害限制在允许的限度内，而不一定要把它们杀死。目前正在研究开发的昆虫激素、性信息素、新拒食剂、黑色素生物化合物抑制剂、以及转基因的抗虫植物等，都属于“非杀生性”农药范畴。“非杀生性农药”与过去各阶段的农药本质上完全不同，它标志着农药发展进入到了一个崭新的时代，有人称为农药发展史上的第四阶段。这类农药具有以下特点：对目标有害生物具有选择性，对非目标生物具有安全性；有效剂量很低，可使毒剂进入环境的量降至较低的水平；仅对目标有害生物有效，随后即适度的降解。因而，“非杀生性农药”既能够有效地防治农作物病
13、、虫、草、鼠害等，又大大降低农药的残毒量，增加了对环境和人、畜等的安全性，显示出极为广阔的发展前景。未来农药的发展将遵循“安全、经济、有效、使用方便”的原则，化学农药将向更加安全的方向发展，而生物农药则向经济有效的方向发展，两者共同的发展方向是良好的剂型和简便的使用技术。农药详细分类农药详细分类 1.杀虫剂杀虫剂 A 有机磷类 磷酸酯、一硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯、膦酸酯、磷酰胺、硫代磷酰胺、焦磷酸酯（马拉硫磷）B 氨基甲酸酯类 N甲基氨基甲酸酯类、二甲基氨基甲酸酯（西维因）C 有机氮类 脒类、沙蚕毒类、脲类 D 拟除虫菊酯类 光不稳定性拟除虫菊酯、光稳定性拟除虫菊酯 E 有机氯类（氯代烃类，如
14、DDT）F 有机氟类 G 无机杀虫剂 是以天然矿物质为原料的无机化合物 H 植物性杀虫剂 I 微生物杀虫剂 J 昆虫生长调节剂 K 昆虫行为调节剂 l 生物源类杀虫剂 2.除草剂除草剂（1）选择性除草剂：除草剂对不同种类的苗木，抗性程度也不同，此药剂可以杀死杂草，而对苗木无害。如盖草能、氟乐灵、扑草净、西玛津、果尔除草剂等。（2）灭生性除草剂：除草剂对所有植物都有毒性，只要接触绿色部分，不分苗木和杂草，都会受害或被杀死。主要在播种前、播种后出苗前、苗圃主副道上使用。如草甘膦等。农药的优点农药的优点 1、疾病的控制 2、提高作物产量，农民增收，农药对缓解人口与粮食的矛盾中发挥了重要作用。农药存在
15、的问题农药存在的问题 1、遗传性演变遗传性演变，物种体内出现遗传性农药，增强病菌、害虫对农药的抗药性 解决方法：无农药应用，避免重复使用相同的农药 2、造成生态系统的不平衡，产生了新的有害生物造成生态系统的不平衡，产生了新的有害生物 危害：持久性、累积性、放大性（食物链顶端物种体内积累的毒性物质含量多，如DDT的积累，生物浓集作用）3、农药中有毒物质在环境中的转移，对于人类健康造成的影响农药中有毒物质在环境中的转移，对于人类健康造成的影响（短期农药的影响，食品与农药残留的处理）短期农药的影响案例点：博帕尔灾难（40吨的甲基异氰酸盐气体释放，60万人处在危险之中，2500人立即死亡，50,000
16、-60,000有严重的健康问题）农药的长期影响（潜在的更高的患癌症的风险，不育症，流产/出生缺陷，帕金森氏症的潜在风险较高，内分泌干扰物）危害后果严重：农药对大气、土壤、水体、生态环境、生物多危害后果严重：农药对大气、土壤、水体、生态环境、生物多样性、对人体健康。样性、对人体健康。解决方案解决方案 1、开发环境友好农药、开发环境友好农药 新农药的开发和研制的出发点是保护人类的环境、健康和自然生态，充分利用害虫体内的特性物质(目标作用酶)的差异性，提高农药作用的专一性，有效地保护有益生物、控制有害生物。新农药开发的目标转向易降解、低残留、高活性以及对环境有益生物比较安全的方向。许多针对性强、高效甚至超高效农药不断面世。2、加强管理与科学使用农药、加强管理与科学使用农药 限制使用农药的条件包括适用作物、防治对象、施用量、方法、时期以及土壤、气候、条件等。3、栽培的方法控制害虫数量、栽培的方法控制害虫数量（如在适当的时间进行播种，施肥和灌溉，作物轮作）4、生物控制、生物控制（使用自然发生的疾病，寄生虫病，或捕食者控制害虫）、信息信息素和激素素和激素（天然及合成激素诱导发育异常）、生育控制生育
