农药的环境毒理学.ppt

1、第十三章有毒农药是指用于消除和控制害虫、病菌、啮齿动物、杂草和其他有害动植物，以及调节植物生长的各种药物，包括提高药物功效的助剂和增效剂。1.农药发展史：2。农药污染的主要途径及其对环境的影响：大气；土壤；水体；由于地理位置不同，我国农药的使用水平也有很大差异。东部沿海省份的农药消费量普遍高于全国平均水平。其中，江苏、浙江、山东、广东、广西、湖北、湖南、河南等八省的农药消费量超过1万吨，约占全国总量的60%，其中有机磷农药的消费量占全国总量的65%，尤其是在广东，农药种类繁多，按其主要用途可分为杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、软体动物、杀线虫剂、杀鼠剂、除草剂、脱叶剂和植物生长调节剂。其中，农药种类最

2、多，用量最大。根据来源不同，可分为三类：矿物农药(无机化合物)、生物农药(天然有机物、抗生素、微生物)和化学合成农药。矿物农药是来源于天然矿物原料和石油农药的无机化合物。它包括砷化物、硫化物、铜、磷化物和氟化物，以及石油乳剂。目前，硫悬浮剂和波尔多液被广泛使用。生物农药是指利用生物资源开发的农药。包括动物源农药(如烯啶虫胺、昆虫引诱剂、赤眼蜂等。)，植物源农药(如除虫菊素、丁香油、乙烯利等。)和微生物衍生的杀虫剂(井冈霉素、球孢白僵菌、苏云金芽孢杆菌等。)。化学合成农药是由化学工业人工开发、合成和生产的一种农药。它品种多(常用约300种)，适用范围广，功效高。第1节有机氯农药是氯化烃化合物，也

3、称为氯化烃农药，是高效广谱农药。根据用途，它们可分为杀虫剂、杀螨剂和杀真菌剂。中国过去使用的农药中有60%是有机氯农药。由于其性质稳定、分解缓慢且易于在生物体内积累，近年来中国已停止生产和使用此类农药。1.大部分理化性质为白色或淡黄色晶体，少数为粘稠液体，不溶于水，溶于脂肪和大部分有机溶剂，挥发性低，化学性质稳定，对酶和蛋白质的亲和力高，易被生物吸收，生物累积性强，残留毒性期长。2.体内代谢过程有机氯农药可通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体。消化道是最常见和最危险的进入方式。吸收后，主要分布和积累在脂肪组织、神经组织和中性脂肪如肝、肾中。有机氯农药在体内的分布和积累与组织中的脂肪含量成正比。有机

4、氯农药的潜在危害主要在于它们在人体内的长期积累。滴滴涕进入人体后，只有少量(约1)以其原始形式从尿液中排出，吸收的滴滴涕约为4765。滴滴涕的转化产生滴滴涕、DDD和滴滴涕。DDA是滴滴涕的乙酸化合物。DDE可以在体内长时间积累，DDT和DDA都可以从尿液和粪便中排出。在人体内，DDD和DDA的产生非常缓慢，主要以DDT和DDE的形式积累在脂肪组织中。有机氯农药仍然可以通过胎盘储存在胎儿脂肪组织中。3.轻度中毒者有头痛、头晕、视力模糊、恶心、腹泻、出汗、失眠等。在严重的情况下，会导致抽搐甚至失去知觉。此外，有机氯农药对人体的毒性具有累积性和长期性。急性中毒效应急性中毒主要表现为对中枢神经系统的

5、影响，症状为肌肉震颤和阵发性抽搐，最后因全身麻痹而死亡。当人体摄入的滴滴涕达到每公斤体重10毫克时，就会出现中毒症状。16毫克时会发生痉挛。根据对人类中毒事故的分析和对狒狒的实验，滴滴涕对人类的口服致死剂量约为每公斤体重150毫克。慢性毒性效应有机氯农药的慢性毒性效应主要表现为对肝脏和肾脏的损害。在滴滴涕和HCH的慢性毒性试验中，受试动物出现了肝肿大、肝细胞变性和坏死。贫血、白细胞增多和中枢神经病变在慢性中毒动物中很常见。毒性作用机制主要靶器官是神经系统。毒性机理是有机氯的脱氯。当有机氯进入血液循环时，它与基质中的氧活性原子反应，导致脱氯链式反应和不稳定的氧化产物，这些产物缓慢分解并成为新的活

6、性中心。这种连锁反应非常缓慢，因此非活性农药被血液带到脂肪组织中，以便长期储存。降低神经膜对钾的通透性；神经末梢三磷酸腺苷酶活性的抑制；中枢神经系统激活、乙酰胆碱分泌增加、单胺氧化酶抑制、5-羟色胺积累酶活性：CytP-450、脱氯化氢酶、ALA合成酶诱导等。类固醇代谢：改变激素平衡水平对生殖功能的影响：环境激素性周期，功能障碍。男性精子数量从20世纪60年代的3亿个/毫升下降到5亿个/毫升，从3.5毫升/次下降到2.4毫升/次。第二节有机磷农药和有机磷农药是目前中国生产和使用最多的农药。与有机氯杀虫剂相比，它具有毒性高、杀虫谱广、用量小、易分解、残留期短的特点。目前，有机磷农药有50多种，其

7、中大部分是我国生产的农药，如对硫磷、内吸磷、马拉硫磷、乐果、敌百虫和敌敌畏。1、理化特性(1)大多数有机磷农药为磷酸盐或硫代有机磷，其结构通式为：其中R1和R2在中国生产的农药中大多为甲氧基(CH3O-1)或乙氧基(C2H5O-1)；x是氧或硫原子；y可以是各种酸性基团，不同的取代基可以产生各种不同毒性的有机磷化合物。(2)除了敌百虫等少数品种之外，有机磷农药通常为油性液体，工业产品为浅黄色至棕色，易挥发，通常闻起来像大蒜。(3)有机磷农药易溶于有机溶剂和植物油。常用的剂型包括乳剂、油剂、粉剂和颗粒剂。有机磷农药可通过消化道、呼吸道和完整的皮肤粘膜被人体吸收，经皮吸收往往是职业中毒的主要途径。

8、被吸收的农药随血流迅速分布到全身所有组织和器官，其中肝脏含量最高，代谢产物主要随尿从肾排出，一小部分随粪便排出。1.氧化脱硫反应：分子式中含有磷=硫的有机磷农药具有很强的脂溶性。它们可以通过皮肤侵入人体并发生氧化脱硫反应，从而使磷硫转化为磷氧，它们的抗胆碱酯酶活性增加，毒性增强。该氧化脱硫反应属于活化有机磷化合物的反应。脱烷基反应：在MFOS的催化下，脱去的烷基与巯基蛋白结合，提高了脱烷基速度，降低了毒性。S氧化反应：分子结构中含有硫醚基团(CSC-1)的有机磷农药也可在混合功能氧化酶的催化下发生S氧化反应，并转化为亚砜或砜衍生物，使这些氧化产物的毒性增加510倍。该反应也是体内有机磷农药的活

9、化过程。水解在哺乳动物体内有机磷农药的生物转化中非常重要。一些品种可以通过在各种水解酶的催化下降解来降低其毒性。水解酶有三种：磷酸酶、羧酸酯酶、酰胺酶和毒性。在杀虫剂的生产和使用过程中，液体药物会污染皮肤或通过呼吸道以蒸汽、雾和灰尘的形式被吸入。喷洒后不洗手进食，或误食混有药物的谷物、蔬菜和谷物人体对有机磷农药敏感，如成人对硫磷、磷吸收和敌敌畏的致死剂量分别为1530毫克、1020毫克和12克，均小于实验动物的致死剂量。有机磷农药毒性作用的主要机制是抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性，使其失去分解乙酰胆碱(Ach)的能力，从而导致乙酰胆碱在神经系统中的积累和相应的神经系统功能障碍。1.M样症状

10、(毒蕈碱症状):M型受体位于受副交感神经节后纤维支配的效应细胞膜上，乙酰胆碱与其结合，引起效应兴奋；因为它对毒蕈碱作用也很敏感，所以被称为毒蕈碱作用。主要表现为食欲不振、恶心、呕吐、腹痛、腹泻、出汗、流涎、视力模糊、瞳孔散大、支气管痉挛和呼吸道分泌物增多。在严重情况下，可能会出现呼吸困难和肺水肿。2。类神经症状(尼古丁样症状)乙酰胆碱与植物神经节细胞和骨骼肌细胞膜上的N型受体结合，在小剂量时引起兴奋，在大剂量时引起抑制。这种效应类似于尼古丁，被称为尼古丁样效应。病人身体紧绷，动作僵硬，发音模糊，胸部受压等。然后可能有肌肉震颤和痉挛，这在胸部、上肢和面部及颈部更常见。3.中枢神经症状(严重中毒)

11、:中枢神经系统中乙酰胆碱的积累导致中枢胆碱能受体过度兴奋，导致中枢功能障碍。常见症状包括头痛、头晕、倦怠、疲劳、失眠或嗜睡以及多梦。在严重的情况下，可能会出现烦躁不安、精神错乱、抽搐和昏迷，甚至呼吸中枢麻痹也可能危及生命。乙酰胆碱的毒性效应是剂量依赖性的。毒蕈碱受体在低剂量下被激发，而当剂量增加时，M受体被增强，烟碱受体被激发。当再次增加剂量时，中枢神经系统和植物神经中的M受体和N受体受到抑制。这一系列变化的表现是划分轻度、中度和重度中毒等级的理论基础。4.有机磷农药在结构上与乙酰胆碱相似。当它们进入人体时，亲电磷酰基迅速与胆碱酯酶中的酯水解位点结合，形成更强的磷酸化胆碱酯酶，使胆碱酯酶失去分

12、解乙酰胆碱的能力。第三节氨基甲酸酯类农药是基于对有毒扁豆生物碱的研究，发现氨基甲酸酯类对蝇脑胆碱酯酶有很强的抑制作用。它具有残效短(分子结构接近天然有机物，在自然界中容易分解，不留残毒)、选择性强、对天敌影响小、对人畜毒性低等优点。1.物理和化学性质：它是一种氮取代的氨基甲酸酯化合物，主要是白色或浅黄色晶体，不溶于水，易溶于有机溶剂，暴露于碱性物质时不会分解。体内代谢过程：氨基甲酸酯类农药可通过消化道、呼吸道和皮肤吸收，并可在体内水解、氧化和结合。它们的代谢产物易于在哺乳动物体内排泄，降解速度很快。当给予动物一定剂量的氨基甲酸甲酯时，其中70-80%在24小时内代谢转化后可从尿液中排出。代谢物

13、倾向于在植物中积累。在与体内某些物质结合之前，这些农药被转化为水溶性中间体，然后水解和氧化，然后与葡萄糖醛酸、磷酸和氨基酸结合，然后从体内排出。毒性作用及其机理：氨基甲酸酯类农药对生物体的毒性作用类似于有机磷类农药，有机磷类农药是一种胆碱酯酶抑制剂，通过整个分子与胆碱酯酶形成松散的复合物。胆碱酯酶被氨基甲酰化，失去水解乙酰胆碱的能力。然而，氨基甲酸酯及其复合物分解迅速，因此胆碱酯酶抑制通常较温和，恢复较快。急性中毒：可表现为流泪、流涎、肌肉颤抖、瞳孔缩小等症状。这类农药中毒的血液中胆碱酯酶活性可略有下降，但病程一般较短，恢复较快，其中一些据报道，这种杀虫剂对一些动物有致畸作用。例如，在整个孕期

14、每天摄入超过3125毫克甲萘威的狗会导致畸形。此外，据报道，锌、二甲双胍和福美双对一些动物也有致畸作用。第四节拟除虫菊酯农药是一种化学结构与天然除虫菊酯相似的合成农药，合成于1949年。除虫菊是一种天然杀虫剂，是菊科植物除虫菊的干花。它的有效成分是除虫菊素，它作用于昆虫的神经肌肉系统，使昆虫首先兴奋，然后麻痹并中毒而死。杀虫快，对人畜毒性低，安全易分解，不会污染环境，不会造成公害。拟除虫菊酯类杀虫剂是模仿天然除虫菊化学结构的合成杀虫剂，其分子由菊酸和乙醇组成。这些农药杀虫谱广，药效高，对哺乳动物毒性低(对水生动物毒性高)，在环境中残留时间短。目前，我国使用的杀虫剂有20多种，如氯菊酯、杀虫剂、

15、氯氰菊酯、醚菊酯、氯氰菊酯等。拟除虫菊酯是固体，水溶性低。它们是类似于滴滴涕的神经毒素。它们是有机酸(通常是菊酸)和碱之间的酯。它们很容易生物降解。拟除虫菊酯引起的主要环境问题在于它们对鱼类和非目标无脊椎动物的毒性。一、理化性质大多数为粘稠油状液体，呈黄色或黄褐色，易溶于各种有机溶剂，不溶于水，大部分不挥发，在酸性溶液中稳定，遇碱易分解失效。拟除虫菊酯有多种异构体，根据构型不同可分为顺式异构体和反式异构体。根据光学活动，也有右手和左手点。其次，体内代谢中常用的拟除虫菊酯的毒性一般中等或较低，拟除虫菊酯中毒通常是通过呼吸道和消化道吸入引起的。几乎没有经皮吸收。它在体内代谢迅速，主要在肝酯酶和混合功能氧化酶的作用下，经水解和氧化后，其代谢产物与葡萄糖醛酸、硫酸、谷氨酸等结合。并成为水溶性产品，随尿排出。三。毒性作用皮肤和粘膜刺激症状：大多数症状在接触后46小时出现。流泪、眼睛疼痛、畏光、眼睑发红、球结膜充血和水肿，有些患者还可能有呼吸道刺激症状。面部皮肤或其他暴露部位的瘙痒感，以及蚂蚁行走、灼烧或麻木的感觉。一般症状：头晕、头痛、恶心、食欲不振、疲劳等。以及流涎、多汗、胸闷、精神萎靡等。在严重情况下，可能会出现呕吐、易怒、视力模糊、肢体肌束震颤等。有些病人可能有瞳孔缩小，但程度比急性有机磷农药中毒轻。拟除虫菊酯具有神经毒性，其毒性机制尚未完全阐明。