对现代中国农药环境毒理学的发展探究

王新权

摘 要：农药自古以来便是保证农业产量不可或缺的因素。约在公元前1000年前，人类已经开始使用农药，而那时的农药还以天然农药为主。19世纪，社会进入科技发展的新时期，农药类型也渐渐转为无机和有机农药，对害虫的杀伤性大，方便易用且便携的农药迅速遍及到世界各地。各类新型农药进入我国后，高残留、污染重的有机合成农药给我国环境带来了长久性的破坏。20世纪70年代，以蔡道基院士为主的研究团队依托全国各地的调查结果，建立了农药环境毒理学，系统地研究农药破坏环境的规律，并保证市场准入农药的安全性。论述了农药的发展史和农药类型与环境的联系，以及农药环境毒理学的发展。

关键词：农药;生态;农药环境毒理学

文章编号：1004-7026（2020）04-0100-03         中國图书分类号：X592        文献标志码：A

1  农药的发展史

农药广义上指的是所有在农业中使用的化学品，狭义上指用于预防、消灭或者控制危害农业和林业的病、虫、草及其他有害生物并且有目的地调节植物和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[1]。农药的发展史其实也是农业与环境的发展史。

早在3 000年前，人类便逐渐开始使用农药，那时使用的农药以天然矿物或者有毒植物为主。中国是最早使用农药的国家之一，《周礼·秋官》中记载了“剪氏管除蠹物，以攻萦攻之，以莽草熏之”等农药除杂杀毒的方法。东汉末年成书的《神农本草经》中记载了300多种药物，其中“菖蒲、天门冬、升麻、天名精、吴茱萸、藜芦、狼毒”等都是较为典型的天然植物型农药。《氾胜之书》《齐民要术》《农政全书》等都或多或少记载了农民使用各类农药生产耕作的情况[2]。

16～17世纪，欧洲科学革命爆发，西方先进的化学与生物学思想渐渐兴起，农药也开始转型。19世纪中期，农药主要作为无机及天然产物使用。3大杀虫植物除虫菊、鱼藤和烟草在世界范围内销售，标志着农药开始作为商品走向市场。1880年以后，石灰硫黄合剂、波尔多液、硫酸烟碱等无机农药商品大为流通。有机合成农药DDT于1938年发明以后，农药也进入了新的历史时期。大量有机合成农药陆续问世，例如六六六、涕灭威等有机氯农药。这类农药杀虫除菌效果好，使用方便，得到了广泛使用。第二次世界大战之后的10余年间，各类有机除草剂和植物生长调节剂出现，有机氯、有机磷农药的使用量也较战前增加了40倍。此类化学农药高残留、污染重，不利于分解，给生态系统带来了巨大的影响。到了20世纪70年代，各国开始逐渐淘汰高残留农药（我国于1983年停用有机氯农药），开始研发非杀生性农药与微生物农药等，做到生态健康与农药生产相协调，使农药向绿色化的方向发展。进入21世纪，各类新型农药迅速增加，但农药还是以有机合成农药为主，各国也在严格把控农药的市场化标准，与环境保护协同发展。

2  农药类型与环境

农药与环境联系密切，种类繁多，其取于环境亦用于环境。根据农药的来源与成分可以把农药分为有机农药和无机农药两大类。无机农药是由天然矿物原料加工制成的农药，主要有砷酸钙、砷酸铅、石灰硫黄合剂、硫酸铜、波尔多液等。我国明代宋应星所著的《天工开物》中记载：“砒石，凡烧砒霜，质料似土而坚，似石而碎，穴土数尺而取之[3]。”这里的砒石可以制成一种天然的无机农药砒霜，在古代农业社会中得到了广泛使用，用于杀虫防鼠。而有机农药是指利用生物活体或其代谢产物防治害虫、杂草、线虫、鼠类等有害生物的一类农药制剂，或通过仿生合成具有特殊作用的农药制剂，例如有机氯、有机磷、有机硫农药等。此外，有机农药又分为天然有机农药、微生物农药以及人工合成有机农药。天然有机农药包括植物性农药与矿物油农药，例如公元6世纪贾思勰所著的《齐民要术》就有记载：“艾，菊科，别称家艾、艾蒿，驱虫、治病、食用[4]。”唐代甄权的《药性论》中曾书：“藜芦，主上气，去积年脓血泄痢。治恶风疮、疥癣、头秃，杀虫[5]。”以艾草燃烧烟熏驱虫，利用艾草、藜芦的植物化学性质杀虫等。微生物农药指白僵菌、农用抗菌素等以微生物或其代谢产物制得的农药。人工合成有机农药则是以化学手段工业化生产的用于农业生产的农药，例如DDT、涕灭威、乐果等有机氯、有机磷农药等。随着化学工业的进步，人口和农药亦迅速发展，既有杀虫杀菌农药也有调节性农药，有机农药方便易用、药效大、持久性强;天然农药用药量大，使用复杂。但是，农药的大规模使用都对生态环境产生了深远的影响。

在20世纪60年代末爆发的越南战争中，美军在“牧场行动计划”中用飞机向越南的丛林中大规模喷洒了超过7 000万L的植物脱叶剂， 这些除草剂造成的后果是树木凋零、生态破坏，导致60万人身患绝症、500万人受伤等。据世界卫生组织（WHO）统计，世界每年要发生50万起与农药有关的中毒事件，其中5 000例导致死亡[6]。在密闭的大气生态系统中，自然中的各类物质构成流通的生态链不断循环与被循环，喷洒有机合成农药不仅对人类的生命健康产生影响，也会对生态环境产生巨大的破坏，这些农药会在土壤和水源中富集沉淀，影响生态环境的平衡发展。河流、溪流、湖泊、池塘、海洋和底泥都是持久性农药残留物的贮藏所，使用农药不仅能直接污染地表水，还能通过淋溶、渗透等途径污染地下水[7]。

美国作家卡逊曾在《寂静的春天》描述：“农场里，母鸡下的蛋孵不出小鸡。农夫们抱怨没法继续养猪，因为猪崽都太瘦弱，存活没几天就会死去。苹果树就要开花了，却不见蜜蜂往来穿花的身影，所以花儿没有授粉，也就不会结果[8]。”卡逊的语言描绘了美国因农药污染所带来的生态环境危害，值得我们深刻反思。从众多研究成果中可以看出，现代农药的危害不仅仅只是停留在表面，还存在很多持久性危害。珠江口表层水体中滴滴涕（DDT）和六六六（BHC）的平均浓度达0.080 μg/L和0.087 μg/L，底层水体达到0.506 μg/L和0.117 μg/L，明显高于表层水，沉积物中这两种有机物含量分别为33.4 ng/g和11.15 ng/g[9]。化学农药的高速发展使有机合成农药成为现代农业的必需品，污染与防治相互结合，农药才能与环境相互依托。自从20世纪40年代化学农药传入我国以来，农药对生态环境的改变时而演变成悲剧，不仅包括近年发生的“毒豇豆事件”，导致农作物大规模毁坏减产，还多次出现与农药相关的中毒、病变、致癌等现象，给人类生命健康造成了重大的威胁，农药与环境的关系也极具挑战。

3  农药环境毒理学的发展

我国是人口大国，耕地面积广阔，因此实现农药与生态环境的平衡发展迫在眉睫。自从20世纪中期DDT、六六六等化学农药逐渐开始在我国使用，这些有机合成农药因杀灭性强、持效性长，很快得到了广泛推广。据统计，80年代中期以前，六六六的产量长期占我国农药产量的60%以上[10]。农药环境毒理学是研究农药的环境行为、生态效应、环境管理和污染防治的学科分支，是环境科学与农药科学的组成部分[11]。1978年，国家環保部吸纳了南京的地理所、植物所等5个部门，成立了环保部南京环境科学研究所，专门研究农药与环境问题。中国工程院蔡道基院士是该学科的奠基人。20世纪70年代开始，他潜心研究各类农药的降解与残留情况，揭示出有机胂、有机氯农药在生物体、土壤中的富集规律，制定了各项章程规则，确保了我国农药使用与登记的安全性。

农药环境毒理学的第一个阶段研究了农药环境安全评价技术，这是国家最开始研究的重要农药影响范畴。在20世纪七八十年代初，666、DDT等农药的研究是南京环保所团队在农药环境影响方面的重点工作，经过大量研究，国家有一个着重农药禁止使用。蔡道基等人的研究起了积极作用，他在1981年制定了《农药安全使用标准》，我国于1983年禁止了有机氯农药的使用。

第二个阶段是在禁止使用有机氯农药以后，该团队开始着重研究化学农药环境安全评价技术。从1983—1989年，研究了各种各样农药的保护目标，包括水生生物、陆生生物、土壤生物在环境中的降解、牵引、吸附特性和生物吸附特性并总结了一整套方法，形成了化学农药环境使用准则。国内化学农药评价准则就是以蔡道基团队制定的准则为基础，成为我国化学农药环境安全评价最早具有权威性的一部准则。

第三个阶段是从1989年开始，农药环境毒理学新的阶段就是以农药的环境问题为目标，以环境问题为导向解决环境问题。农药的地下水污染问题较特殊，相关人员在全国各地农药对地下水污染方面做了大量工作并调查取证。以高效除草剂（酰脲除草剂）对环境的影响为目标，通过研究和试验，发现除草剂对后产作物安全性和环境的影响。

20世纪90年代，农药专家蔡道基与龚瑞忠合作提出“化学农药对生态环境安全评价的研究体系”，获得了国家环保局科技进步奖。该体系的建立不仅为国内外农药投放市场制定了标准，而且有效保证了农药的安全性。此外，南京环境所不仅开展了农药对环境污染的专业性研究，该团队还依托重点实验室，总结多年来的调研报告，对全国各农药敏感区域进行规划制图，在这种背景下，农药环境毒理学也开始系统发展。蔡道基主编的《农药环境毒理学研究》在90年代出版发行，从农药的环境行为到农药的生态效应再到农药环境评价体系，该书系统地介绍了农药环境毒理学的研究领域与方法。

农药环境毒理学是环境科学与农药科学的组成部分，其目的是评价农药对生态环境的安全性，为合理使用农药，防止农药污染和指导开发高效、低毒、低残留的新农药品种提供科学依据[12]。在各大农业院校，农药环境毒理学作为环境与农业类的基础学科，分布于植物保护类、土壤农化类、资源环境类等教学当中，是培养该方面人才的重要基础。目前，该学科汇集了农药的生态效应、安全评价、环境管理以及农药的残留与分析方法，也使农药对环境的毒理分析客观完备。此外，在以环境保护部南京环境研究所为农药毒理研究重点实验室的积极推动下，以蔡道基院士及一批研究员为中心的农药环境毒理学研究工作正在不断发展，继续为农药安全事业作贡献。

4  结束语

农药是现代农业不可或缺的催化剂，但如何做到合理把控和有效使用，要引发深思。当今农药已经经过严格把关，国内外研发的新农药都要经过层层筛选才能投放市场，我国对农药毒理学方面的研究也渐趋完备。从20世纪70年代开始，农药环境毒理学也随着化学农药在中国的大规模使用而发展壮大，一大批专家投入农药污染防治的研究，使农药产品更加规范化和系统化。

农药度过了看剂量、看药效的阶段，以绿水青山与可持续发展为目标，而农药环境毒理学的发展就是绿色农药的保障。

随着经济的发展，人口逐渐密集，人们不仅对衣食住行提出了要求，更对环境有了严格的要求。农民为了追求产量而使用高残留农药;农业经济发展不均衡;各类农药混合使用产生的化学反应对环境的破坏等，仍然挑战着现在的农药和环境专家。农药环境毒理学为我们提供了污染环境的理论依据，却不能代替行动。践行绿色农药理念需要全民参与，共同努力，才能保证整个生态环境的平衡与发展。

参考文献：

[1]国务院.农药管理条例[M].北京：法律出版社，1997.

[2]黄墹.神农本草经[M].北京：中医古籍出版社，1982.

[3]（明）宋应星.天工开物[M].北京：人民出版社，2015.

[4]缪启愉，缪桂龙.齐民要术[M].北京：北京图书馆出版社，2017.

[5]（唐）甄权.药性论[M].芜湖：皖南医学院科研科，1983.

[6]（美）萨姆斯.食物的背后[M].北京：新星出版社，2005.

[7]王小艺，黄炳球.农药对农业生态系统的影响与生态学控制对策[J].农业环境保护，1997（6）：40-43.

[8]（美）卡逊.寂静的春天[M].北京：北京理工大学出版社，2015.

[9]肖永明，田同峰.农药对水环境生态系统的影响及对策[J].齐鲁渔业，2017（12）：32-33.

[10]张大弟，张晓红.农药污染与防治[M].北京：化学工业出版社，2001.

[11]陈宗懋.国外农药环境毒理学研究进展[J].农药，1985（2）：47-51.

[12]蔡道基.农药环境毒理学研究[M].北京：中国环境科学出版社，1999.