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行业动态
农药污染的现存环保问题及解决方法研究进展
发布时间:2012-10-09 文章来源:本站  浏览次数:3993
一、农药污染的危害

  农药是一类特殊的化学品,它既能防治农林病虫害,也会对人畜产生危害。因此,农药的使用,一方面造福于人类,另一方面也给人类赖依生存的环境带来危害,据文献报道,农药利用率一般为10%约90%的残留在环境中,造成对环境的污染。大量散失的农药挥发到空气中,流入水体中,沉降聚集在土壤中,污染农畜渔果产品,并通过食物链的富集作用转移到人体,对人体产生危害。 农药可以间接对人体造成危害。间接途径就是农药对环境造成污染,经食物链的逐步富集,最后进入人体,引起慢性中毒。高效剧毒的农药,毒性大,且在环境中残留的时间长,当人畜食用了含有残留农药的食物时,就会造成积累性中毒。这类危害往往要经过较长的时间积累才显示出症状,不为人们所认识;它又是通过食物链的富集作用,最后才进入人体,不易及时发现,因此,一般不为人们所重视,而且这类污染范围广,危害的人众多,在许多情况下,是人类自己在毒害自己,所以说,这类危害更加危险。大量使用农药,在杀死害虫的同时,也会杀死其它食害虫的益鸟、益兽,使食害虫的益鸟、益兽大大减少,从而破坏了生态平衡。加之经常使用农药,使害虫产生了抗药性,导致用药次数和用药量的增加,加大了对环境的污染和对生态的破坏,由此形成滥用农药的恶性循环。随排水或雨水进入水体的农药,毒害水中生物的繁殖和生长,使淡水渔业水域和海洋近岸水域的水质受到损坏,影响鱼卵胚胎发育,使孵化后的鱼苗生长缓慢或死亡,在成鱼体内积累,使之不能食用和导致繁殖衰退。随着用药量的不断增加,渔业水质不断恶化,渔业污染事故时有发生,渔业生产受到严重威胁,往往造成渔业大幅度减产,直接造成经济损失.化合物的毒性是其可使人(或动物)造成伤害的固有特性,而化合物的危害性(hazard)是其毒性的函数,即在特定环境条件下与该化合物的接触程度(exposure),是对人造成伤害可能性的条件。

  危害性=毒性×接触程度

  对生产、加工和施用农药的工人,与农药接触大多是高浓度的,有长期也有较短期的接触。对于大多数人们来说,主要是通过食用带有残留农药的食品与农药接触,这种接触每天都有,是长期的。过去食品中残留问题主要是重金属和持久性有机氯农药。但在我国剧毒高毒有机磷与氨在甲酸酯农药的不合理使用,造成不少食用果实蔬菜者的急性与亚急性中毒。

  二,农药残留的分析方法举例

  1、快速初筛检测法

  1.1胆碱酯酯或酯酶抑制法

  国内外已开发多种类型及方法测定食品中有机磷与氨基甲酸酯农药的残留。

  1.2免疫分析法

  是将抗体抗原反应与现代测试手段相结合的微量分析法。具有高灵敏度和高效能等优点,仅需很少的仪器设备和专业培训,是初筛及测定致癌物和一些剧毒农药的好方法。但该方法开发费用高,开发时间长约1年,而且只适于分析一种农药或一类农药。

  1.3传感器技术

  以上两种方法都可以使用传感器技术,利用酶或抗体作为获得高灵敏度的基本物质,在特殊的膜或类似表面上进行反应,通过测定pH,电导或传导的变化等可输出信息。如能用在现场测试方面,则可扩大使用。但其货架寿命,其它物质的干扰,感应重现性等,都是需要解决的问题。

  2、样本预处理技术

  2.1凝胶色谱(Gel Permeation Chromatography)

  以不同孔径的多孔凝胶装柱,根据多孔凝胶对不同大小分子的排助效应进行分离。大分子的类脂物、色素(叶绿素、叶黄素),生物碱,聚合物等先淋洗出来,农药及工业污染物等分子量较小,后淋洗出。目前使用较多的是XAD系列凝胶,不同配比的环己烷和乙酸乙酯作为淋洗剂,方法可以自动化,重现性好,溶剂与GLC匹配。共缺点是小分子的干扰物会与农药一起流出,较大分子的农药可能会先流出等,有时须再增加柱色谱技术净化。

  2.2固相萃取技术和吸附柱色谱?

  早期都使用弗罗里硅土与氧化铝装吸附柱来净化中等极性和非极性农药,但许多极性农药与代谢物易丢失,或者需要用极性溶剂来淋洗。本实验室在弗罗里硅土中添加微量活性碳,对于叶菜类的净化特别适合,也可用于其它蔬菜和果树的净化。固相萃取技术通常使用固相结合相(Solid bond phase),即在硅胶的未反应硅醇基上接上各种官能团,通常有非极性(C8-C18)(反相色谱),极性(正相色谱),离子交换三种。如C18小柱,可以吸附高分子量的非极性干扰物质,特别适用于低脂类果树蔬菜的净化。可进行:①选择性淋洗,将农药先淋洗下来,强保留的杂质留下。②选择性洗脱,溶剂强度可使弱保留杂质先洗脱,使农药保留。

  2.3超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction)

  超临界流体萃取是利用某些物资(或溶剂)在临界点以上所具有的特性来提取混合物中可溶性组分的一种新的分离技术。所谓超临界流体是物质处在临界温度和监界压力之上的状态,介于气态介于气态和液态之间,兼有气体和液体的其某些物理性状,如类似于液体具有较大的密度和溶解度,类似于气体具有较强的穿透能力。称为超临界流体或高密度气体(densegases)。

  通常气体都有一个临界温度(Critical temperature,Tc),是指能被液化的最高温度,若气体的温度高于临界温度时,不论有多大压力都不能使之液化,只是随着压力增加而密度加大,处于超临界状态,因此亦称为高密度气体。气体有一临界压力(Pc),指在临界温度下气体被液化的最低压力,如二氧化碳的Pc为73大气压,即1073psi,如果压力小于Pc,无论温度如何降低,物质不能液化。在临界温度和临界压力状态下,压力和温度的微小变化,都会引起气体密度很大的变化,可使其溶解能力有100-1000倍的变化。超临界流体的密度约为0.2-0.9g/cm.s,接近于液体,比气体高数百倍以上。其流动性和粘度很低,接近于气体。扩散系数比气体小,约为气体的百分之一,而较液体大百倍。因此被分析物如农药的移动和分配,在超临界流体中均比在其液体溶剂中进行快。一般地,超临界流体的密度越大,其溶解能力就越大,反之亦然。也就是说在超临界流体中农药的溶解度,在恒温下则随压力P(P>Pc)升高而增大。将温度和压力适宜变化时,可使农药等物质的溶解度在100-1000倍的范围内变化,与在液体中萃取情况显然不同,这一特性有利从物质中萃取某些易深解的成分。由于可以通过温度和压力的改变来调节其溶解力,这种溶解力的可控性亦就是增加了提取的选择性。虽然超临界流体的密度和溶解度与许多有机溶剂相当,但与液体相比粘度是低的,约低1-2个数量级,扩散系数是高的,约高1-2个数量级。正是由于其高流动性和扩散能力,可以渗透进入样本基质内部和间隙,增加与农药接触的机率和速度,加速溶解平衡使农药从基质中转移出来,可以提高萃取效率,还有助于所溶解的各成分之间的分离。所以超临界流体萃取是通过温度和压力的调节来控制其溶解能力的。其优点是萑取时间短,节省费用,萃取彻底,可进行热敏感样本及痕量样本的萃取。基本解决了溶剂对环境的影响。

  3、测定技术

  目前农药的活性成分都是典型的小分子化合物,分析技术多使用气相色谱(GLC)、液相色谱(HPLC)。本文主要介绍二维气相色谱技术。

  二维色谱最早应用于纸色谱和薄层色谱,即使用不同溶剂进行双向展开,分离效率大大提高。二维色谱在气相色谱上是使用两根不同选择性的色谱柱,对样本同时并行测定,自出现毛细管色谱柱后,发展很快。通常可使用不同的二个仪器或使用一个具有双柱(不同极性)、双通道、双检测器的仪器、一次进样可同时获得二组信息。美国FDA,欧共体等都是先采用此法作定性的。选择艾氏剂、对硫磷、毒死蜱或莠去津等标准农药作为不同检测器的内标物,测定多种农药在不同极性柱上与内标农药的相对保留时间,作为初步定性的依据。此法比较适合中国实际。

  三,对于农药污染防治的一些建议

  农药的种类繁多,施用范围广,利用率低,降解缓慢,随着用量的不断加大,对环境的污染正在日益加剧,因此,防止农药污染的漫延已迫在眉睫,为保持一个良好的生态环境,既达到防病灭虫之目的,又能减轻对环境的污染,应着重抓好如下几个方面的工作。

  1.控制污染源是防止污染的有效途径加强对农民安全、合理使用农药的知识培训,提高广大人民群众对保护生态环境重要性的认识,禁止滥用乱使农药,严格限制农药使用范围。为消灭病虫害而必须使用农药时,应严格遵守农药的使用方法、使用次数和使用量。对不按有关规定,乱使滥用农药,对环境造成危害者,要依法惩处。

  2.加强环保的环境管理,发挥其监督机能

  尽管农药对环境、对人类造成危害,但它在防治病虫害方面也有不可磨灭的功绩,目前还不可能完全取消。因此,对使用农药的管理已势在必行,各有关部门应引起重视。作为环保部门,要发挥统一监督的管理职能,制订一整套管理办法,真正把农药污染控制在最低限。

  (1)加大对农药的基础性研究,建立和完善农药使用的环境标准有关科研部门应进行农药使用的风险性评价,运用农药环境毒理学的基础原理和方法,根据农药使用后其降解、迁移与环境效应的关系,进行某些农药对生态系统种群的有害浓度、对重要生物的致死剂量或半致死剂量的毒性效应等研究,确定出这些农药在各类环境中的允许极限值。在此基础上,建立各类农药的国家环境标准。目前,在我国的环境标准中,均未对农药的允许值作出明确的规定(六六六、DDT除外,这两种农药早已禁用) ,有必要制定一套适合于我国国情的防止农药污染的农药排放标准,饮用水、地面水、渔业用水允许极限的标准。对农药污染产生法律约束力,实行定量化管理,使环保监督做到有法可依,对造成环境危害的处罚做到有据可查。

  (2)加强对农药的监督监测为发挥环境管理的监督作用,必须对农药污染进行有效的监测,将农药监测纳入到日常的例行监测中。农药的毒性大,但在水中的浓度却很低,常用的化学方法已不能满足对其管理的要求,因此,要研究制定更先进的监测方法,特别是超微量分析与超纯分析技术研究,以及毒性分析技术的研究,开发生产性能优良的监测仪器和化学试剂,提高监测手段,取得准确的监测数据,从而有效地控制农药污水的排放。

  3.加快防病灭虫新方法的研究,推广使用高效、低毒、无污染的新技术

  (1)大力研制高效、低毒、低残留的农药新品种,并尽快推广应用到农业生产中去。生物农药与常规农药相比,不仅杀虫范围广,效率高,而且使用安全,对人畜无毒害,对环境无污染,对作物无残留,不杀伤益虫,使害虫不产生抗药性,并且有助于作物品质的提高,促进作物早熟高产。利用我国丰富的中草药制成“绿色农药”,对有害生物具有极高的防治效果,能兼治各种作物的各种病害,杀灭病菌毒,促进值物生长,且无残毒、无污染,对人畜和其它有益生物高度安全。对必须使用的有毒农药,推广应用前,要进行生态毒理性评价,预测对环境的影响,提出正确使用的方法和预防对环境造成危害的措施。

  (2)大力推广无毒、无害的灭虫方法。我省定陶县推出的“灯光诱娥”新举措,使棉虫蛾在产生第一代棉蛉虫之前被灯光诱杀,减少了农药用量,减轻了棉田污染。我市林业局在全市推广灰喜鹊灭虫法,将培育的灰喜鹊放入山林,用鹊灭虫,以虫养鹊,形成林业生态的良性循环。超声波灭虫、性引诱剂、雄性绝育技术等灭虫方法,对防治病虫害、减轻农药对环境的污染也具有重要的作用。

  (3)发展抗害作物的研究,利用生物工程技术培育出各种抗病虫害的作物新品种,可大大减少农药的使用量。

  总之,要充分认识农药污染所造成的危害,采取各种各样的措施,降低农药污染,既达到防治病虫害、提高农产品产量的目的,又要保护好环境,使我们人类免遭其害。

 

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