化工與健康化肥與農藥第1頁/共66頁一、化肥為農作物補充必要的營養元素氮肥：尿素NH（CO）2、碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨等磷肥：過磷酸鈣（Ca（H2PO4）2·H2O）←原料：氟磷灰石（Ca5（PO4）3F）；鈣鎂磷肥（Ca2（PO4）3

、Mg2（PO4）3）；鋼渣磷肥鉀肥：草木灰、氯酸鉀、硫酸鉀、硝酸鉀等←產自固態鉀鹽礦、液態鉀鹽鹵、工農業含鉀的副產品和肥料。第2頁/共66頁氮肥來源1、硝酸鈉礦藏

1809年在南美洲的智利發現了一個很大的硝酸鈉礦(稱為智利硝石)，每年硝石出口所獲稅收成為智利政府的主要財政來源，直至20世紀初，由硝石提供世界上50%氮肥。來源2、電弧法高溫固定氮人們效仿自然界雷電作用，采用人工電弧所產的高溫，將空氣加熱到3000℃以上。這時空氣中的氮就有少量與氧生成氮氧化物，然后迅速用水或石灰吸收制造硝酸或硝酸鈣，利用這種方法可得到質量分數約為30%的硝酸或硝酸鈣；每度(kW·h)電可產生70克硝酸。來源3、煉焦過程中產生的副產物氨水用硫酸中和得到硫酸銨，硫酸銨至今仍然是煉焦廠的一項重要副產品。第3頁/共66頁氮肥來源4、合成氨：N2+3H22NH3來源5、合成尿素：工業上生產尿素的化學反應是：CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O來源6、合成硝酸銨2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NOHNO3+NH3=NH4NO3

Pt—Rh4NH3+5O2=====4NO+6H2O800oC第4頁/共66頁鉀肥鉀石鹽礦是生產鉀鹽的主要資源。其主要成分為氯化鈉和氯化鉀．工業上通常采用溶解結晶法方法得到氯化鉀。察爾汗鹽湖的百萬噸鉀肥工程成為我國西部開發的標志性工程。第5頁/共66頁察爾汗鹽湖察爾汗鹽湖位于柴達木盆地中南部。海拔2670米，南北寬40多公里，東西長140多公里，總面積為5800多平方公里。它是柴達木四大鹽湖中面積最大、儲量最豐的一個，也是我國最大的天然鹽湖，在世界排名第二。察爾汗鹽湖，是一個以鉀鹽為主，伴生有鎂、鈉、鋰、硼、碘等多種礦產的大型內陸綜合性鹽湖。它有著極為豐富的鉀鎂鹽資源，其儲量達500億噸，是我國鉀鎂鹽的主要產地。第6頁/共66頁察爾汗鹽湖第7頁/共66頁玻璃微肥農作物生長除了需要氮、磷、鉀等大量元素外，還需要鐵、錳，鋅、銅、硼、稀土元素等微量元素；含有這些微量元素的酶和維生素是作物體內營養物質形成和新陳代謝不可缺少的物質，玻璃微肥的生產原理是將作物所需的微量元素素固定在玻璃細粉顆粒中，由于玻璃微溶于水，微量元素就可以從玻璃中緩慢釋放出來。實際生產中選用廢破璃、粉煤灰、煉鋼爐渣和礦石等原料生產玻璃微肥，玻璃微肥具有不易被雨水沖洗、肥效時間長、不污染環境等特點，在充分利用固體廢棄物方面更具有化勢。第8頁/共66頁化肥的合理使用：考慮土壤的酸堿性、作物營養狀態等因素外，還必須根據化肥本身的化學性質進行科學使用。如硫酸銨使用于雨水充沛的地區；而硝酸銨使用于比較干燥的地區且和其它肥料混合使用。不合理使用造成土壤酸性增強，土壤板結，水體富營養化等污染現象。第9頁/共66頁汾河景區綠藻瘋長，系水體富營養化所致第10頁/共66頁經過專家認定，南湖公園水幕電影噴水池中的這種生物為桃花水母，或與水體富營養化有關第11頁/共66頁滇池水質富營養化嚴重導致藍藻等叢生

第12頁/共66頁二、農作物的保護神—農藥第13頁/共66頁世界上因病害、蟲害和草害所造成的糧食減產約占產量的30%-40%，化學防治在綜合防治中占有重要的地位，為尋找高效、低毒、低殘留的農藥，克服害蟲的抗藥性，需要不斷的研究發現新物質來解決這些問題。

第一代農藥：天然產物（如燃燒艾嵩、煙草等）和無機物（含砷、硫的無機物）；第二代農藥：有機氯類、有機磷類、氨基甲酸酯類；第三代農藥：擬除蟲菊酯、特異性農藥。農藥的作用及發展歷史第14頁/共66頁第15頁/共66頁2.1農藥的定義指用于預防、消滅或者控制為害農業、林業的病、蟲、草和其它有害生物以及有目的地調節植物、昆蟲生長的化學合成物或者來源于生物、其它天然物質的一種物質或者幾種物質的混合物及其制劑。第16頁/共66頁有害生物：害蟲、病菌類、螨類、雜草、線蟲、鼠害及有害的鳥類等農藥的范圍：殺滅各種有害生物的有機或無機化合物及提高其活性的輔助劑、增效劑等；動植物生長調節劑：調節、抑制動植物生長發育、影響生殖及生物學特性的化學物質，如保幼激素、蛻皮激素、不育劑、拒食劑、驅避劑等；動植物及微生物中有效成分提取物：Bt毒素（蘇云金桿菌Bt能產生具有殺蟲能力的毒素蛋白）、煙堿、魚藤酮等；轉基因生物：將害物的致死基因導入植物中培育的抗蟲、抗病、抗除草劑的作物。第17頁/共66頁轉基因食品的爭議孟山都開發的Bt玉米將蘇云金桿菌（Bacillusthuringiensis–Bt）的cry1AB基因轉入玉米而成。孟山都開發的BtMON810是最為普遍的轉基因玉米品種，通過基因工程使它自身產生殺蟲劑Cry1AB毒素，具有抵抗玉米螟蟲作用。

第18頁/共66頁轉基因食品的爭議（支持的聲音）2009年全球轉基因作物種植面積年增長率仍然高達7%，總面積達到了1.34億公頃；四大轉基因作物種植面積也創新高：全球大豆面積的四分之三（77%）、棉花面積的一半（49%）、玉米面積的四分之一（26%）、油菜面積的五分之一（21%）種植的都是轉基因品種。轉基因糧食作物的發展尤其引人注目。美國早在10年前就批準商業化種植轉基因抗蟲玉米和除草劑大豆，作為飼料和食品應用，現在種植面積已分別超過玉米、大豆總面積的80%。

第19頁/共66頁轉基因食品的爭議（支持的聲音）我國初步建成獨立的轉基因研發體系并取得成效：第一，（轉基因Bt）抗蟲棉的研究開發是我國獨立發展轉基因育種，搶占國際生物技術制高點的范例。……截至2009年底，我國已獲審定的（轉基因Bt）抗蟲棉品種超過200個，河北、山東、河南、安徽等棉花主產省抗蟲棉種植率接近100%，總受益面積達到3.3億畝。第二，（轉基因Bt）轉基因抗蟲水稻研發的重大突破是我國獨立發展轉基因技術的又一成功事例。……中國科學院農業政策研究中心研究，轉基因（Bt）抗蟲水稻殺蟲效果顯著。

第20頁/共66頁轉基因食品的爭議（支持的聲音）Bt基因能夠分泌Bt蛋白質，該蛋白質能殺死玉米的主要害蟲玉米螟蟲和類似的害蟲，卻對其他昆蟲、牲畜和人完全無害。理由1、Bt內毒素是一種蛋白質，在60攝氏度的水中煮一分鐘就失去活性。在生米煮成熟飯時，已不可能存在還有活性的Bt蛋白。理由2、Bt內毒素本身實際上沒有毒，只有在昆蟲腸道堿性環境下才能加工成有毒的蛋白，而人的胃環境是酸性的，不能做有毒的加工。理由3、Bt內毒素產生的毒蛋白要和昆蟲腸道細胞表面上特定的受體結合才能起到作用，而人的消化道細胞表面上沒有這種受體。

第21頁/共66頁轉基因食品的爭議（反對的聲音）美國國家醫學圖書館、國家健康研究所發布《加拿大魁北克東部小鎮的母親與胎兒暴露于轉基因食品相關的農藥》論文揭示：在孕婦、她們的胎兒，以及未孕婦女的血液中發現CryAB1毒素。這是揭示在孕婦與未孕婦女的血液循環中存在與轉基因食品相關毒素的首次研究。該項研究對于建立包括營養與子宮胎盤毒性在內的生殖毒理學奠定基礎。奧地利、匈牙利、希臘、法國、盧森堡、德國與保加利亞嚴禁種植轉基因Bt玉米Mon810，中國必須盡快嚴禁任何轉基因Bt作物的進口、開發與種植！

第22頁/共66頁量的概念殺蟲劑：＜4mg/Kg（蟲體重）殺菌劑：噴霧＜0.5斤/畝（有效成分）土壤處理＜100ppm（化合物重量/土壤重量）種子處理＜1000ppm（化合物重量/種子重量）對作物安全，對人畜毒性低不污染環境農藥的定義第23頁/共66頁2.2農藥的分類2.2.1按主要的防治對象分類

殺蟲劑：用來防治有害昆蟲的化學物質殺菌劑：用來防治植物病原微生物的化學物質。除草劑：用以防除農田雜草的化學物質。殺螨劑：用來防治蛛形綱中有害種類的化學物質。殺鼠劑：用來防治害鼠的化學物質。殺線蟲劑：用來防治植物病原線蟲的化學物質。植物生長調節劑：用來促進或抑制農林作物生長發育的化學物質。第24頁/共66頁2.2.2按成分與來源分類1、無機農藥主要由天然礦物原料加工、配制而成的農藥，故又稱為礦物性農藥。常見的有石灰、硫磺、磷化鋁、硫酸銅等。二、農藥的分類第25頁/共66頁2、有機農藥主要由碳氫元素構成的一類農藥，且大多數可用有機化學合成方法制得。通常又可據其來源及性質分為:（1）天然有機殺蟲劑植物性殺蟲劑（煙草、除蟲菊、印楝等）礦物油殺蟲劑（石油乳劑等）微生物源殺蟲劑（蘇云金桿菌、農用抗菌素等）動物源殺蟲劑(沙蠶毒素類)（2）人工化學合成的有機農藥有機氯有機磷氨基甲酸酯類擬除蟲菊酯類有機氮等第26頁/共66頁2.3農藥在植物體內的殘留農藥施用后，在作物、土壤以及其他環境中剩余的痕量農藥及其代謝產物稱為農藥殘留。

農藥在土壤中受物理、化學和微生物的作用，按照其被分解的難易程度可分為兩類：易分解類（如2，4-D和有機磷制劑）和難分解類（如2，4，5-T和有機氯、有機汞制劑等）。難分解的農藥成為植物殘毒的可能性很大。第27頁/共66頁2.3農藥在植物體內的殘留

植物對農藥的吸收率因土壤質地不同而異，其從砂質土壤吸收農藥的能力要比從其他粘質土壤中高得多。不同類型農藥在吸收率上差異較大，通常農藥的溶解度越大，被作物吸收也就越容易。第28頁/共66頁2.3農藥在植物體內的殘留例如，作物對丙體666的吸收率要高于其他農藥，因為丙體666的水溶性大。不同種類的植物，對同一種農藥中的有毒物質的吸收量也是不同的。例如，對有機氯農藥中艾氏劑和狄氏劑的吸收量：洋蔥＜萵筍＜黃瓜＜蘿卜《

胡蘿卜。農藥在土壤中可以轉化為其他有毒物質，如

DDT可轉化為

DDD、DDE，它們都能成為植物殘毒。一般說來，塊根類作物比莖葉類作物吸收量高；油料作物對脂溶性農藥如

DDT、DDE等的吸收量比非油料性作物高；水生作物的吸收量比陸生植物高。第29頁/共66頁2.4農藥對環境的危害：

破壞害蟲與天敵之間的平衡，造成蜜蜂大量死亡、家蠶中毒。造成土壤和作物的農藥殘留，造成毒害水生生物和污染水源。第30頁/共66頁2.4農藥對環境的危害：

如果人或其他高等動物長期食用殘留農藥達到一定濃度的食物，就會使農藥在體內慢慢累積起來引起慢性中毒。農藥殘留及其危害的途徑，(1)在接近收獲期施用過多，過濃的農藥，會造成農產品中殘留農藥的過量。(2)通過食物鏈造成的富集。第31頁/共66頁2.5農藥的安全使用

農藥是一類生物毒劑，絕大多數對高等動物有一定的毒性。如果使用不當就可能造成人、畜中毒。我國國務院及有關部門多年來為農藥的安全管理、科學使用、預防中毒，發布了一系列通知和法令，從事農藥工作的人員應熟悉有關內容并嚴格遵守，以防中毒事故的發生。第32頁/共66頁農藥配制：根據農藥標簽安全合理施藥合理復配混用農藥合理輪換使用安全處理農藥廢棄物我國禁止使用的農藥第33頁/共66頁禁止使用：六六六、DDT、毒殺芬、殺蟲脒、二溴乙烷、除草醚、艾氏劑、狄氏劑、汞制劑、砷、鉛、敵枯雙、氟乙酰胺、甘氟、毒鼠強、氟乙酸鈉、毒鼠硅限制使用：甲胺磷、甲基對硫磷、對硫磷、久效磷、磷銨、甲拌磷、甲基異柳磷、特丁硫磷、甲基環硫磷、治螟磷、內吸磷、克百威、涕滅威、滅線磷、蠅毒磷、地蟲硫磷、氯唑磷、苯線磷、三氯殺螨醇、氰戊菊酯、氧樂果、滅多威、丁酰肼、殺鼠劑第34頁/共66頁自2007年1月1日起，撤銷含有甲胺磷對硫磷、甲基對硫磷、久效磷和磷胺5種高毒有機磷農藥的制劑產品的登記證，全面禁止甲胺磷等5種高毒有機磷農藥在農業上使用，只保留部分生產能力用于出口。第35頁/共66頁2.6農藥應用舉例：應用例一：（DDT）是20世紀60年代以前廣為應用的一種殺蟲劑，它由三氯乙醛和氯苯通過如下反應制備得到：＋2→

第36頁/共66頁據統計，由于使用了DDT等化學農藥，減少病蟲害，挽回的糧食損失占總產量的15％。此外，DDT還能有效地殺滅蚊蠅、體虱等傳播疾病的害蟲，從而大大減少瘧疾、傷寒等的發病率和死亡人數。瑞士昆蟲學家保羅·米勒因發現DDT藥效，而于1948年榮獲諾貝爾生理醫學獎。

第37頁/共66頁DDT因其穩定性、脂溶性、藥效普適性等特點，而大量生產，普遍使用，以致最終造成環境污染。1962年美國生物學家卡爾松（BachelCarson）在《寂靜的春天》一書中，對包括DDT在內的農藥所造成的公害，作過生動的描寫：“天空無飛鳥，河中無魚蝦，成群雞鴨牛羊病倒和死亡，果樹開花但不能結果，農夫們訴說著莫明其妙的疾病接踵襲來。總之，生機勃勃的田野和農莊變得一片寂靜，死亡之幽靈到處游蕩……”此書問世引起社會強烈反響。從70年代初起，美國、瑞士等國相繼禁止生產DDT。我國政府于1985年明令全部禁止使用DDT。

第38頁/共66頁藥物DDT

DDT是一種不易分解的、化學性質十分穩定的有機殺蟲劑。20世紀50年代非常流行。第39頁/共66頁DDT的環境影響

這些DDT噴在植物上殺蟲，其中大部分藥物落在地面上、流進空氣中，隨著下雨，順著地面的流水匯進大海。于是進入食物鏈中：浮游生物—魚——鳥、獸。第40頁/共66頁獸、鳥體內積累的DDT的含量比海水中高出百萬倍。DDT使鳥蛋的殼變軟，孵化時極易壓碎而孵不出小鳥，使得鳥數量減少；DDT還能引起婦女不孕。第41頁/共66頁

DDT不僅危害人及其他生物，就連從未用過DDT的南極地區的企鵝和北極附近的因紐特人體內也有DDT。第42頁/共66頁

雖然現在世界上已禁止使用DDT，但有些國家還在違法使用。第43頁/共66頁從藥物DDT這個例子中說明人類要竭力保護地球的生物圈！第44頁/共66頁已知制出的多種擬除蟲菊酯類農藥的殺蟲效果大于過去的某些農藥數倍到數十倍，而且是低毒、用量少、低殘留農藥。擬除蟲菊酯：指一類結構或生物活性類似天然除蟲菊酯的仿生農藥，是在仿造天然除蟲菊花有效成分及其化學結構的基礎上發展起來的高效、安全新型殺蟲劑。應用例二、第三代農藥開發簡介第45頁/共66頁第三代農藥的開發簡介此外，科學家們不但研制出昆蟲絕育劑、驅避劑等藥物，而且還從昆蟲體內分離出多種包括性、食物及產卵的引誘劑。極少量這類藥物，在誘捕阱的配合下，一次可捕殺大量害蟲。第46頁/共66頁第三代農藥的開發簡介近年來出現一些作用機理特殊的農藥如：1996年投入市場的“新奇農藥商品”是第一個植物活化劑或稱植物引發劑，它本身并無抑菌和其它生物活性，施用后卻能使植物體內獲得內吸性抗性(簡稱SAR)，以抵御真菌性病毒侵入。又如昆蟲甲殼素抑制劑氟鈴脲能通過抑制形成昆蟲殼體的甲殼素的生成來殺死害蟲，但它卻是對環境高度安全的，為此它和另外兩種農藥即：除草劑二氟吡隆和昆蟲生長調節劑雙苯酰肼共同獲美國總統綠色化學獎。第47頁/共66頁在自然界中，由真菌引起的植物病害占植物病害總數的80％以上，1845年前后，一種由霉菌導致的馬鈴薯晚疫病在歐洲大泛濫。這種病以飛快的速度傳播著，使歐洲5／6的馬鈴薯被毀壞。那時歐洲人以馬鈴薯為主要糧食，馬鈴薯晚疫病致使北愛爾蘭的800萬居民處于饑荒之中，100萬人被餓死，或因身體虛弱生病而死。1879年，葡萄霜霉病在法國的葡萄園中大流行，這也是由霉菌引起的病害，它嚴重毀壞了法國各地的葡萄園，使譽滿世界的法國的葡萄酒釀造業一度陷于停頓。應用例三、病害和草害的防治第48頁/共66頁保護性殺菌劑指在病原菌侵染前先在寄主表面施用，以保護或防御農作物不受病原菌侵染的殺菌劑。此類殺菌劑對氣流傳播病菌尤為有效，如用波爾多液防治多種作物的霜霉病；對植物種子或幼苗進行處理，可防治多種病害的侵染，如三唑酮拌種可防治禾谷類黑穗病；多菌靈浸蘸甘薯幼苗防治苗期病害；福美雙、多菌靈土壤處理可防治多種作物的土傳病害，如猝倒病和立枯病等。第49頁/共66頁波爾多液是最早的保護性殺菌劑之一，是一種廣譜無機殺菌劑，是由硫酸銅和石灰乳混合而成的一種天藍色膠狀懸浮液。殺菌的主要成分是堿性硫酸銅，粘著力強，藥液噴在植物表面可形成一層薄膜，不易被雨水沖刷，殘效期長。其有效成分的化學組成是CuSO4·xCu（OH）2·yCa（OH）2·zH2O。1882年法國人A.米亞爾代于波爾多城發現其殺菌作用，故名。它是由約500克的硫酸銅、500克的生石灰和50千克的水配制成的天藍色膠狀懸浮液。廣泛用于防治蔬菜、果樹、棉、麻等的多種病害，對霜霉病和炭疽病，馬鈴薯晚疫病等葉部病害效果尤佳。

第50頁/共66頁第51頁/共66頁內吸性殺菌劑（治療性殺菌劑）能通過植物葉、莖、根部吸收進入植物體，在植物體內輸導至作用部位的殺菌劑。此類殺菌劑本身或其代謝物可抑制已侵染的病原菌生長發育和保護植物免受病原菌重復侵染，在植物發病后施藥有治療作用。第52頁/共66頁在農田滋生的雜草，會與作物和栽培植物爭光照和CO2，爭土壤水分、養料和肥料，爭奪生存空間，降低土壤溫度，影響作物生長。傳統方法缺點：費時、費事；化學除草劑優點：殺死雜草而不傷害作物，節省大量勞力，有利于農業機械化發展和耕作栽培技術的更新。

第53頁/共66頁第54頁/共66頁百草枯百草枯，化學名稱是1-1-二甲基-4-4-聯吡啶陽離子鹽，是一種快速滅生性除草劑，具有觸殺作用和一定內吸作用。能迅速被植物綠色組織吸收，使其枯死。對非綠色組織沒有作用。在土壤中迅速與土壤結合而鈍化，對植物根部及多年生地下莖及宿根無效。百草枯對人毒性極大，且無特效藥，口服中毒死亡率可達90%以上，目前已被20多個國家禁止或者嚴格限制使用。第55頁/共66頁指那些從外部施加給植物，只要很微量就能調節、改變植物生長發育的化學試劑。除了植物激素外，更多的植物生長調節劑，是植物體內并不存在的人工合成有機物。應用例四、植物生長調節劑植物生長調節劑，在農業生產上，可分別用在促進或抑制植物的營養生長，促進或抑制種子、塊根、塊莖的發芽，防止或促進器官的脫落，促進生根、座果和果實發育，控制性別分化、誘導和調節開花，催熟或延遲成熟和衰老，以及殺死田間雜草等方面。

第56頁/共66頁人工合成植物生長調節劑，主要有：一是植物激素類似物，例如與生長素有類似生理效能的吲哚丁酸、萘乙酸、2，4-D等，與細胞分裂素有類似生理效能的激素和6-芐基氨基嘌呤等。二是生長延緩劑，有延緩生長作用，降低莖的伸長而不完全停止莖端分生組織的細胞分裂和側芽的生長，其作用能被赤霉素恢復，例如矮壯素（CCC）、丁酰肼（B9）、調節安等。三是生長抑制劑，