1、農藥的污染與危害DDT的興衰1940年，瑞士的嘉基公司成功地開發了DDT殺蟲劑產品，從此DDT在世界范圍內得到了廣泛地應用。DDT化學結構式化學結構式DDTDDT分子的平面結構圖分子的平面結構圖DDTDDT的球棍結構圖的球棍結構圖蔡德勒18471847年，德國著名化學家蔡德勒合成了年，德國著名化學家蔡德勒合成了種有機氯化合物，化合物中種有機氯化合物，化合物中含有兩個氯苯和一個三氯甲基，化學名稱為含有兩個氯苯和一個三氯甲基，化學名稱為2,2-2,2-雙雙-(-(對氯苯基對氯苯基) )，1,1,1-1,1,1-三氯乙烷簡稱為三氯乙烷簡稱為DDT(DDT(我國又稱滴滴涕或二二三我國又稱滴滴涕或二二三

2、) )。19321932年，瑞士科學家繆勒年，瑞士科學家繆勒開始研究有機氯化合物與開始研究有機氯化合物與殺蟲活性之間的關系，發殺蟲活性之間的關系，發現現DDTDDT具有以下幾個特征：具有以下幾個特征：(1)對害蟲毒性很高：(2)對溫血動物和植物相對無害；(3)無刺激性，氣味很小；(4)能廣泛施用；(5)化學性質穩定且殘效期長；(6)價廉且容易大量生產。 DDT:功臣還是災難DDT的殺蟲功效 DDT具有很好的廣普殺蟲作用。能夠有效地消滅森林害蟲、棉花害蟲、蔬菜害蟲等、在防治棉花蕾期害蟲、越冬紅蛉蟲、果樹害蟲和粘蟲等效果尤為突出。作為有機合成農藥，DDT的效率高、用量少，易于使用。DDT還能有效地

3、消滅蚊、蠅、蚤、虱、臭蟲等衛生害蟲，在防治致命的傳染病如斑疹傷寒和瘧疾中屢建奇功。自自DDTDDT問世以來，各種化學合成農藥不斷被合成和應用、問世以來，各種化學合成農藥不斷被合成和應用、化學農藥的種類和產量不斷增加。到化學農藥的種類和產量不斷增加。到2020世紀世紀7070年代中期，年代中期，世界農藥產品已達世界農藥產品已達13001300種，年產量達種，年產量達5000t(5000t(按按100100純度純度計計) )的大噸位產品達的大噸位產品達30403040個，農藥產量達個，農藥產量達200200萬萬t( t(按按100100純度計純度計) )。 DDT:功臣還是災難由于DDT的神奇作用

4、、使用的范圍和場所越來越廣，在20世紀40年代DDT的使用量達到了頂峰。我國在1946年開始小規模地生產DDT，新中國成立后，農藥工業開始快速地發展、1951年首次用飛機噴灑DDT，消滅蚊子。 DDT:功臣還是災難根據聯合國糧農組織(FAO)統計資料表明，全世界由于使用農藥防治病蟲害挽回的農產品的損失占世界糧食總產量的左右。我國糧食作物由于使用化學農藥，每年挽回的糧食損失占總產量的7左右、以1987年糧食總產量4019億kg計算，其中281億kg是農藥的貢獻，對我國這樣一個在世界上人口最多，人均耕地最少的人口大國、農藥對緩解人口與糧食的矛盾中發揮了重要作用。 DDT:功臣還是災難美國海洋生物學

5、家雷切爾卡爾進出版的寂靜的春天一書中，列舉了大量的事實，說明了DDT對生態環境的嚴重影響。20世紀70年代起，美國及西歐等發達國家開始限制和禁止使用DDT。我國子1983年宣布停止生產和使用DDT，從此DDT這一曾經為人類健康和農業發展做出過杰出貢以的農藥退出了歷史舞臺。DDT的危害DDTDDT的化學性質穩定、不易降解，在自然界及生物體內可以較長時間存的化學性質穩定、不易降解，在自然界及生物體內可以較長時間存在，通過食物鉸富集、毒性增大、導致魚類和鳥類的死亡，甚至在南在，通過食物鉸富集、毒性增大、導致魚類和鳥類的死亡，甚至在南極大陸定居的企鵝體內都有極大陸定居的企鵝體內都有DDTDDT的存在，

6、對人類的健康也構成了威脅。的存在，對人類的健康也構成了威脅。 DDT:功臣還是災難 DDT生物濃集和放大現象通過生物濃集作用，在水生生物中農藥的含量較水體本身高幾十倍，而靠水生生物為生的鳥類中農藥的含量則高達數百甚至數萬倍，多么驚人的數字！農藥造成害蟲的杭藥性由于農藥的殺傷力，不僅害蟲被消滅了，還消滅了(甚至是滅絕了)許多有益的昆蟲，這些昆蟲是害蟲的天敵，導致生態平衡的破壞、除此之外，害蟲和雜草的抗藥性也是不客忽視的現象，隨著農藥大量長期的使用，一些害蟲的耐藥性越來越高，以至一些農藥失去效用。農藥在人類文明史和發展史上的確功不可沒。然而農藥是有毒化學品，它對生態環境所造成的危害也是不爭的事實。

7、農藥噴灑到農作物上后的情況可由上圖表示： 化學農藥是怎樣造成危害的農藥在自然界中的遷移(3)移動：農藥在土壤中的移動是通過擴散和質體流動兩個過程進行的。土壤是農藥在環境中的“貯藏庫”與“集散地”，施入農田的農藥大部分殘留于土壤環境介質中，是土壤中的主要污染物之一。進入土壤中的農藥主要遷移途徑有以下幾種： (1)吸附：土壤的作用力使農藥聚集在土壤顆拉表面、致使土壤顆粒與土壤溶液界面上的農藥濃度大于土壤本體中農藥的濃度。 (2)揮發：農藥的揮發與農藥本身的分子結構和蒸氣壓等性質有關，施用方式是否恰當和施用時的大氣條件也是農藥揮發的主要因素。化學農藥是怎樣造成危害的 當農藥的殘留量為原施用量一半時所

8、用的時間稱為半衰期。農藥的半衰期常用來表示農藥的穩定性。半衰期長，農藥穩定，不易降解，容易被植物、動物吸收、通過食物鐵對人體造成毒害。化學農藥是怎樣造成危害的化學農藥是怎樣造成危害的危害后果嚴重：農藥對大氣、土壤、水體、生態環境、生物多樣性、對人體健康。解決方法開發環境友好農藥 新農藥開發的目標轉向易降解、低殘留、高活性以及對環境有益生物比較安全的方向。許多針對性強、高效甚至超高效農藥不斷面世。新農藥的開發和研制的出發點是保護人類的環境、健康和自然生態，充分利用害蟲體內的特性物質(目標作用酶)的差異性，提高農藥作用的專一性，有效地保護有益生物、控制有害生物。化學藥品是否命該休矣加強管理與科學使

9、用農藥化學藥品是否命該休矣我國規定禁止使用以下10種農藥(1)敵枯雙；(2)溴氯丙烷； (3)三壞錫、特普丹； (4)培福朗； (5)蠅毒磷； (6)六六六、滴滴涕； (7)二溴乙烷；(8)殺蟲瞇;(9)艾氏劑、狄氏劑；(10)汞氏劑。限制使用農藥的條件包括適用作物、防治對象、施用量、方法、時期以及土壤、氣候、條件等。環境優先污染物 為了控制有害化學品對環境的污染。各個國家先后制定了本國優先控制或環境優先污染物名單，其中許多涉及到農藥。環境優先污染物是指那些造成環境污染并對人類健康威脅極大的一類化學品，在環境監測和治理中應該優先考慮。我國列為環境優先污染物的農藥品種有：西維因、除草醚、殺蟲瞇、

10、敵敵畏、對硫磷、艾氏劑等。化學藥品是否命該休矣農藥銷售與開發情況化學藥品是否命該休矣化學藥品是否命該休矣農藥銷售與開發情況發達國家生產農藥比例殺菌劑20%除草劑40%殺蟲劑40%我國主要農藥品種比例殺菌劑17%除草劑17%殺蟲劑66%化學藥品是否命該休矣各種新型農藥神經傳遞物質受體激活劑及拮抗劑干擾昆蟲表皮形成的農藥酶抑制劑激素干擾劑非殺生性農藥光合作用抑制劑和光敏活性化合物前體農藥生物源農藥化學藥品是否命該休矣有機污染物的環境行為和歸趨模有機污染物的環境行為和歸趨模式式 化學品運輸、銷售、處置化學品運輸、銷售、處置 中國生產化學品已超過45000多種，每年進出口化學品種類達3000余種。 除

11、少數品種外，對進入環境中的絕大部分化學物質，特別是有毒有害有機化學物質在環境中的行為環境中的行為（光解、水解、微生物降解、揮發、生物富集、吸附、淋溶等）及其可能產生的潛在危害潛在危害迄今知之甚少。有機毒害污染物環境行為和歸趨模有機毒害污染物環境行為和歸趨模式式生物積累性、三致生物積累性、三致（致癌、致畸、致突變）作用、慢性致癌、致畸、致突變）作用、慢性毒性毒性 有機物毒性大小毒性大小、分解速度 持久性(難分解)有機污染物- 優先污染物禁用或嚴格控制 （持久性的毒害有機物）按難降解的程度、毒性大小、用量和使用方式等方面進行篩選并嚴加控制。有機毒害污染物歸趨模式有機毒害污染物歸趨模式預測性的模式預

12、測性的模式 （1）表征化合物固有性質的參數化合物固有性質的參數（如化合物溶解度、蒸氣壓、辛醇-水分配系數、消光系數以及速率常數等）。 （2）表征環境特征所測量的參數環境特征所測量的參數（如水流量、流速、pH值、沉積物和水的質量比、水溫、風速、細菌總數、光強等)。 模式適用于廣泛的化合物和不同類型的環境 有機毒害污染物環境行為有機毒害污染物環境行為 （預測水體污染物歸趨模式）遷移、轉化過程- 負載過程（輸入過程）、 形態過程、 遷移過程、 轉化過程、生物累積過程負載過程（輸入過程）負載過程（輸入過程） 污水排放、大氣沉降以及陸地徑流引入有機化合物至天然水體的過程。有機毒害污染物環境行為有機毒害污

13、染物環境行為形態過程形態過程 酸堿平衡 吸附作用遷移過程遷移過程 沉淀-溶解作用 對流作用 揮發作用 沉積作用 有機毒害污染物環境行為有機毒害污染物環境行為轉化過程轉化過程 生物降解作用 光解作用 水解作用 氧化還原作用生物累積過程生物累積過程 生物濃縮、放大作用 有機毒害污染物歸趨模式有機毒害污染物歸趨模式- -基本假定基本假定1. 獨立遷移轉化過程研究 （1）單一過程從水環境消失速率之和為消失總速率 （2）每種過程速率為一級反應過程（總速率也是一級反應）。2. 有機物的存在不改變環境參數 3. 吸附速率大于揮發和各種轉化的速率 有機毒害污染物歸趨模式有機毒害污染物歸趨模式歸趨模式建立過程歸

14、趨模式建立過程（1）水環境消失速率計算有機物轉化、揮發過程；（2）研究吸附過程對有機物消失過程的影響；（3）（水生生態系統）考慮有機物輸入、稀釋以及從系統中輸出的 速率，計算系統內的濃度和半衰期。一、有機物轉化和揮發消失速率 消失的總速率RT為過程消失速率Ri之和。 RT = Ri = KiEiC有機毒害污染物歸趨模式有機毒害污染物歸趨模式轉化轉化 RT = Ri = KiC= KTC KT = Ki = KVM + Kb + Kp + Kh KVM-揮發速率常數 Kb-生物降解速率常數 Kp-光解速率常數 Kh-水解速率常數 污染物消失的半衰期 t t1/21/2 = ln2 / = ln2

15、 / K KT T有機毒害污染物歸趨模式有機毒害污染物歸趨模式- -吸附過程吸附過程 （有機化合物濃度很低）有機污染物在水與顆粒物（沉積物或生物群）之間分配-分配系數分配系數K Kp p Kp = Cs /Cw -（1） （水體有機物污染物在水與顆粒物之間平衡時） 有機物污染物總濃度： CT = Csp+ Cw -（2） 有機毒害污染物歸趨模式有機毒害污染物歸趨模式- -吸附過程吸附過程 將（2）式代入（1）得 Cw / CT = 1/（Kpp + 1）-（3）水顆粒物體系，有機物在水體中的濃度Cw為 Cw = CT /（Kpp + 1）-（4） 將（4）式代入（3）得 RT = KTCT/（

16、Kpp + 1） 顆粒物的吸附半衰期 t1/2 = （Kpp + 1）ln2 / KT 有機毒害污染物歸趨模式有機毒害污染物歸趨模式- -穩態濃度 （消失）總速率為（消失）總速率為R RL L RT（轉化過程和揮發過程消失總速率RT ） + 稀釋速率(RD) + 輸出速率(RO) 當RI（輸入 速率）等于RL（消失總速率）時，有機毒物達到穩態狀態。 RI = RL = RT + RD + RO 穩態濃度穩態濃度 DTpTIRRcpKKR01TPDOIssTKPKRRRC) 1(分配系數分配系數 有機物在沉積物(或土壤)與水之間的分配系數Kp，在生物群與水之間的分配系數KB和有機毒物在水中的溶解

17、度SW。 有機化合物在土壤（沉積物）中的吸附有機化合物在土壤（沉積物）中的吸附- (1) (1) 分配作用分配作用 (2) (2) 吸附作用吸附作用分配系數分配系數- -標化分配系數標化分配系數 KOC = KP /XOC （考慮到顆粒物大小影響），分配系數Kp KP = KOC 0.2（1-f）XSOC + f XfOC 式中： f為細顆粒的質量分數; XSOC為粗沉積物組分的有機碳含量; XfOC為細沉積物組分的有機碳含量。 KOC與憎水有機物在辛醇與憎水有機物在辛醇-水分配系數水分配系數KOW的相關關系的相關關系 KOC = 0.63KOW 辛醇辛醇-水分配系數水分配系數KOW和溶解度的關系和溶解度的關系 lg KOW = 5.00 0.670lg（SW103 / M）分配系數生物濃縮因子分配系數生物濃縮因子(BCF)(BCF) BCF或KB 有機物在生物體內濃度與水中該有機物濃度之比 BCFBCF測量測量平衡法、動力學的方法例: 有機化合物在虹鱒肌肉中的logBCF與logKOW有關 log（BCF）= 0.542logKOW + 0.124 log（BCF）與溶解度相關 虹鱒： log（BCF）