農業(yè)面源污染—農藥

1、面源污染,★農業(yè)面源污染加劇,生活垃圾到處堆棄生活污水隨意排放畜禽糞便污染突出化肥農藥過量施用作物秸稈浪費嚴重農膜污染問題凸現(xiàn),生活垃圾到處堆棄,全國每天產生生活垃圾約有100萬噸，基本沒有收集和處理，不僅嚴重影響農村地區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生，而且由于無人管理，風吹雨淋，成為蚊蠅孳生的污染源。,農村污水隨意排放,畜禽糞便污染突出,我國畜禽糞便產生量約為20多億噸。畜禽糞便中含有的氮、磷量分別為1597萬噸和363萬噸，相當于我國同期化肥

2、使用量的78.9％和57.4％。,化肥農藥過量施用,化肥施用量逐年增加，每年化肥用量達到4400多萬噸，但實際利用率不到40%，在集約化高的蔬菜、花卉種植區(qū)利用率不足10%，造成地表水富營養(yǎng)化和地下水硝酸鹽污染加重。我國每年農藥用量130多萬噸，利用率僅為30%。,人類是在與自然界的相互抗衡中進步、發(fā)展的。人類在1萬多年的農業(yè)生產發(fā)展中一直努力防治病、蟲、草、鼠害,這種斗爭史也成為歷史的一部分……,,病害,在19世紀40年代，愛爾蘭是

3、歐洲最貧窮的國家之一,他們吃的主要是馬鈴薯.在1845年多雨的夏季里，愛爾蘭的馬鈴薯染上了枯萎病。這種病會使馬鈴薯腐爛，不能食用。 1848年-1849年，枯萎病再度發(fā)生。愛爾蘭人走投無路,大約有100萬愛爾蘭人不是餓死，便是病死。還有100萬人逃到英格蘭、北美或澳大拉西亞,這200萬人只占1845年愛爾蘭人口的四分之一。,人類面臨的有害生物,歷史上的教訓,,1,許多美國人、加拿大人、澳大利亞人以及新西蘭人的家庭，都可能是19世

4、紀40年代那些愛爾蘭移民的后代。據(jù)估計，在1845-1825年間，約有500萬愛爾蘭人移民美國。,,雜草,人類面臨的有害生物,,1,,鼠害,人類面臨的有害生物,,1,若爾蓋草原在哀泣,鼠害為患，高原鼠在草原上打許多洞，造成草原沙化,以東亞飛蝗為例，據(jù)統(tǒng)計，自公元前707年到1935年，共發(fā)生蝗災796次，即每隔3～5年鬧1次，災情之慘難以形容,,蟲害,人類面臨的有害生物,,1,,蟲害,人類面臨的有害生物,,1,以色列遭45年來最嚴重的蝗

5、災 有人趁機大吃,農藥快來救救我！,農藥 威力無比,氟硅唑,,與有害生物斗爭的武器,農藥,,2,糧 食,病蟲草鼠年損失1230億美元我國每年防治2.7億hm2次，挽回糧食損失3150萬噸，挽回經濟損失300億元。發(fā)達國家，農藥投入產出比為1：6-8，美國為1：4，我國為1：2.5-4。,健康與環(huán)境,安全：全世界每年農藥中毒100萬人，死亡20萬人。我國投放自然界農藥總量已達8000萬—1億噸。每年中毒人數(shù)已占世界同類中毒事故50%

6、左右。,案例導入,1984年12月3日的凌晨，美國聯(lián)合碳化物（Union Carbide）屬下的聯(lián)合碳化物（印度）有限公司（UCIL）設于博帕爾貧民區(qū)附近一所農藥廠發(fā)生氰化物泄漏事件。,大約45噸毒氣形成一股濃密的煙霧在博帕爾市上空蔓延。很快，50萬人的居住區(qū)已被這種“霧氣”籠罩。人們在睡夢中驚醒并開始咳嗽，呼吸困難，眼睛被灼傷。許多人在奔跑逃命時倒地身亡，還有一些人死在醫(yī)院里，眾多的受害者擠滿了醫(yī)院，醫(yī)生卻對有毒物質的性質一無所知。

7、 這起污染事件造成近兩萬人死亡，20多萬人受害，約5萬人失明，受害面積40平方公里，數(shù)千頭牲畜被毒死。,博帕爾事件,死難者的頭骨,博帕爾事件 - 事件原因 美國聯(lián)合碳化物公司在印度博帕爾市的農藥廠因管理混亂、操作不當，致使地下儲罐內劇毒的甲基異氰酸脂因壓力升高而爆炸外泄。,這次災難泄漏的化學物質，稱為異氰酸甲酯是一種氰化物，一旦遇水會產生強烈的化學反應。  根據(jù)事件的報告，這次有水

8、滲入載有異氰酸甲酯的儲藏罐內，令罐內產生極大的壓力，最后導致罐壁無法抵受壓力，罐內的化學物質泄漏至博帕爾市的上空。,博帕爾事件是發(fā)達國家將高污染及高危害企業(yè)向發(fā)展中國家轉移的一個典型惡果。美國聯(lián)合碳化物公司，設在印度的工廠與設在美國本土西弗吉尼亞的工廠在環(huán)境安全的維護措施方面采取的是“雙重標準”，美國本土的這類工廠都設有先進的電腦報警裝置，并大都遠離人口稠密區(qū)，而博帕爾農藥廠只有一般性的安全措施，周圍還有成千上萬的居民。,博帕爾事件 -

9、 事件本質,根據(jù)英國化學工業(yè)協(xié)會主席的聲明，英國在20世紀70年代就已停止生產和貯存大量的甲基異氰酸鹽了。博帕爾工廠卻繼續(xù)在生產這些化學劑。該公司為了追逐暴利，在博帕爾工廠的設計方面沒有采用美國公司同類企業(yè)中安裝的應急預警計算機系統(tǒng)和儲存化學毒劑的安全可靠場所。因此，博帕爾工廠是在既無預防措施，又無安全原則的條件下，生產著劇毒的甲基異氰酸鹽。21℃時就成了氣體。從儲氣罐中滲出的毒氣通常會通過一個氫氧化鈉滌氣器進行中和成為無害氣體，但壓力

10、增加的速度如此之快，以至于滌氣器來不及中和這些跑出來的毒氣。,博帕爾事件 - 事件影響,苦難家庭(1984) 這樣的家庭數(shù)以千計，父母子女背負著相同的病痛，他們的眼睛不斷流淚，呼吸困難，肺部嚴重受損，無法根治。,知識鏈接,農藥 農藥污染及污染現(xiàn)狀 農藥污染環(huán)境的途徑 農藥在環(huán)境中的遷移和轉化 農藥污染的危害,一、農 藥,農藥的概念：指用于防治農、林、牧及水產業(yè)的病、蟲、草和其他有害生物為害

11、以及調節(jié)植物生長的物質。,殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、殺鼠劑、植物生長調節(jié)劑等,按殺滅對象,以化學官能團分（有機、無機） 有機氯農藥降解慢，殘毒大 有機磷農藥降解較快 氨基甲酸酯農藥降解快，殘毒小 擬除蟲菊酯農藥降解快，殘毒小,農藥的種類,米糠油事件：1968年日本愛知縣米糠油工廠制作米糠油時混入了多氯聯(lián)苯PCB。這種食用油被銷售到日本各地，受害者達1.3萬人，患者眼瞼浮腫，肌肉疼痛，肝功能下降。用這種油

12、制造的雞飼料使幾十萬只雞中毒死亡。,,,,,環(huán)境持久性：在大氣、水、土壤中半衰期較長,不易分解高脂溶性：可通過食物鏈在生物體內累積濃縮潛在毒性：對人體和生態(tài)系統(tǒng)具有長期潛在毒性危害半揮發(fā)性：可遠距離傳輸，影響區(qū)域和全球環(huán)境,Persistent Organic Pollutants,POPs----持久性有機污染物,斯德哥爾摩公約首批受控 POPs 物質清單,艾氏劑氯丹狄氏劑異狄氏劑七氯滅蟻靈

13、毒殺芬滴滴涕,,農藥,六氯代苯多氯聯(lián)苯,農藥、工業(yè)品，副產物,多氯代二苯并-二惡英多氯代二苯并-呋喃,副產物,工業(yè)品，副產物,?國際談判歷程? 1998～2000，3年5次政府間談判達成公約文本；? 2001年5月，瑞典斯德哥爾摩，90多個國家簽署；? 2004年5月17日，公約正式生效；? 2005年11月11日，對中國生效；? 至今，已達170多個締約國。,《關于持久性有機污染物的斯

14、德哥爾摩公約》,?公約基本規(guī)定 禁止或消除有意生產的各種POPs嚴格限制可接受用途POPs的生產和使用 減少或消除無意產生POPs（二噁英等）識別、管理和處置POPs庫存、廢物和污染場地制定國家履約實施計劃資金和技術援助機制信息交流、報告、研究、開發(fā)、監(jiān)測和宣傳教育等,《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》,公約的發(fā)展：不斷新增受控POPs,2005,?????,五溴代二

15、苯醚林丹十氯酮（開蓬）六溴聯(lián)苯全氟辛烷磺酸,2007,? 硫丹,2006,?????,短鏈氯化石蠟八溴代二苯醚五氯苯α-六六六β-六六六,2011~,? 五氯苯酚? 六氯丁二烯 （HCBD）? 多氯萘 （PCNs）? ….,到2011年共有27種12 + 5 + 5 + 1 + 1+ 3…＝27 ＋ …...？不斷擴大的受控化學品名單

16、 !,2008/09~,? 六溴環(huán)十二烷,? 水中的半衰期大于2個月? 在土壤中的半衰期大于6個月? 在沉積物中的半衰期大于6個月,持久性（Persistent）,,?部分POPs的環(huán)境持久性:例：,?經環(huán)境媒介進入生物體，并經食物鏈生物放大作用達到中毒濃度。?能在食物鏈中富集或累積，對較高營養(yǎng)級生物造成毒害。,生物累積性 (Bioaccumulate),,富集了～1000萬倍！,持久性有機污染物（ POPs ）與斯

17、德哥爾摩公約,劉建國 / 北京大學 2012,,,,,,,,,,,?,這一特性使POPs傳播在全球的每一個角落，高山和極地區(qū)都可監(jiān)測到它們的存在。,因半揮發(fā)性，可以蒸氣形式或者吸附在大氣顆粒物上，通過大氣運動遠距離遷移到地球各地。通常，空氣中半衰期大于2天或蒸氣壓<1000pa。因持久性，可通過河流、海洋水體或遷徙動物進行遠距離環(huán)境遷移。,遠距離傳輸潛力,,“全球分餾”或“蚱蜢跳”效應,時間,受害國

18、家 事件名稱,事故后果,污染物質,1968年1961~19711971年1973年1976年1979年1986年,日本越南美國美國意大利中國臺灣加拿大,“米糠油”事件“橙劑”事件美 國 Bliss 公 司 廢 油 污染事件多溴聯(lián)苯污染事件塞維索化學污染事故“油癥”事件多氯聯(lián)苯泄漏事件,1684名患者，死亡30余人200萬-400萬人的健康受到影響

19、近2 240人受到影響損失了3 萬頭牛、6 千頭豬、1500只羊，150萬只雞當?shù)氐男游锍霈F(xiàn)死亡、當?shù)貗雰褐禄拭黠@提高近2000人中毒，53人死亡污染了100公里的高速公路和周邊環(huán)境,多氯聯(lián)苯有機氯農藥和二噁英類物質二噁英類物質多溴聯(lián)苯二噁英類物質多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯,1999年,比利時,多國暫停比利時農副產品進口，,“二噁英雞”污染事件 影響貿易額高達200億歐元，最 二噁英類物質

20、終導致內閣集體辭職,2005年2008年2011年,德國意大利德國,“柴雞蛋” 污染事件奶酪二噁英污染事件“二噁英毒飼料”事件,徹底銷毀受污染的雞蛋，帶來巨大的經濟損失相關的88 家畜牧場被關閉，所生產的奶酪被多國停止銷售德國4700 多家農產關閉，多國禁止銷售德國的肉、蛋等食品,二噁英類物質二噁英類物質二噁英類物質,POPs重大污染中毒事故一覽表,圖例：POPs毒性危

21、害,POPs的毒性歸納 ：免疫紊亂（immune dysfunction)內分泌干擾（endocrine disruption）遺傳和發(fā)育毒性(reproductive impairment)神經行為失常（ neural behavioural disorders致癌（carcinogenicity),,POPs的生態(tài)及人體健康毒害的科研例證? POPs的免疫紊亂毒性：可抑制具有自然免疫殺傷細

22、胞（如巨噬細胞）的增殖及活性，導致機體因免疫力降低，可能導致了：在地中海和波羅等海域海豚、海豹等野生動物 出現(xiàn)大量相繼死亡現(xiàn)象；加拿大因紐特人的嬰兒患急性耳炎等傳染性疾 病的發(fā)病率高，且常常出現(xiàn)因難以產生病毒抗 體而導致預防接種失敗的現(xiàn)象；,,POPs的生態(tài)及人體健康毒害的科研例證? POPs的內分泌干擾毒性表現(xiàn)：野生動物種群“雌性

23、化”，性別發(fā)育過程延緩，繁 殖能力降低的現(xiàn)象；爬蟲動物和哺乳動物死胎和夭折，水貂和北極熊種 群生殖異常；人類男性精子數(shù)量下降和女性乳腺癌發(fā)病率上升。,1992年丹麥 ：成年男性精子數(shù)量從1940到1990年下降了50%,,? POPs的生態(tài)及人體健康毒害的科研例證? POPs的遺傳發(fā)育毒性表現(xiàn)：– 鳥類產蛋力下降、蛋殼變薄、胚胎發(fā)育

24、滯緩或畸形；– 人類嬰兒體重較輕、頭腦發(fā)育緩慢和智力發(fā)育不全。,,?POPs的生態(tài)及人體健康毒害的科研例證? POPs的神經毒性表現(xiàn)：– 自發(fā)行為失?；蜻^度興奮；– 適應、學習和記憶機能受損；? POPs的致癌性：– 二惡英：強致癌物– PCBs：致癌或促癌– 其他POPs：可疑致癌,二、農藥污染及現(xiàn)狀概念：由于人類活動直接或間接地向環(huán)境中排放農藥，

25、破壞生態(tài)系統(tǒng)，對人類和生物的安全產生不良影響的現(xiàn)象。污染源：點源和面源。,,,據(jù)統(tǒng)計，全世界每年因使用農藥可增加3千萬噸糧食，如果按照每人每年250kg計算，增加的糧食可以養(yǎng)活12億人口。但是農藥的廣泛使用對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染和破壞，毒害事故頻繁發(fā)生，如我國農藥中毒占世界同類中毒事故的50%左右。,農藥污染的現(xiàn)狀,農藥污染環(huán)境的途徑很多，其主要的途徑主要是農藥的使用過程。但在農藥的生產和加工過程中廢物的排放，以及被污染的植物殘體分

26、解等，都可在不同程度上造成環(huán)境污染。,三、農藥污染環(huán)境的途徑,農藥噴灑到農作物上后的情況表示：,,,,,,,,,,化學農藥是怎樣造成危害的,,,,,(3)移動,土壤是農藥在環(huán)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(huán)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,(2)揮發(fā)：農藥的揮發(fā)與農藥本身性質、施用方式、施用時的大氣條件有關。,R=C-Kt,農藥的殘留量于使用量及對時

27、間的關系：,R－農藥的殘留量；C－農藥使用量；K－取決于農藥品種及土壤性狀等因素的常數(shù)；t－時間。,農藥的殘留,當農藥的殘留量為原施用量一半時所用的時間稱為半衰期。農藥的半衰期常用來表示農藥的穩(wěn)定性。半衰期長，農藥穩(wěn)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。,,,農藥的生物積累,典型例子,非生物降解有機氯殺蟲劑（如滴滴涕，狄氏劑和艾氏劑）。,這種殺蟲劑具有較大的脂溶性和較強的持久性，甚至在停止使用了17年之后，

28、某些農田土壤可能仍然保持原來殘留量的39%，因此對人體健康和生態(tài)環(huán)境特別有害。科學家研究了水生生態(tài)系統(tǒng)中各種水平生物體內的農藥濃度，發(fā)現(xiàn)，沿食物鏈的每一層臺階，農藥的濃度都在增加。,農藥在農產品中的分布與農藥的溶解性等有很大的關系。在人體和動物體內農藥主要貯存于脂肪中。在農作物中，農藥大多分布于表皮、根莖等部位。,農藥在動植物中的分布及其毒性,五、農藥污染的危害,﹡ 環(huán)境中的農藥在氣象條件及生物作用下，在各環(huán)境要素間循環(huán)，造成農藥在環(huán)境

29、中重新分布，使其污染范圍極大擴散，致使全球大氣、水體、土壤和生物體內都含有農藥及其殘留。﹡ 我國是世界農藥生產和使用大國，且以使用殺蟲劑為主，致使不少地區(qū)土壤、水體，糧食、蔬菜、水果中農藥的殘留量大大超過國家安全標準，對環(huán)境、生物及人體健康構成嚴重威脅。,農藥污染具有廣泛性,農藥對大氣的污染,農藥對大氣的污染,有些農藥帶有揮發(fā)性，在噴撒時可隨風飄散，落在葉面上可隨蒸騰氣流逸向大氣，在土壤表層時也可日照蒸發(fā)到大氣中，春季大風揚起裸落農

30、田的浮土也帶著殘留的農藥形成大氣顆粒物，飄浮在空中。例如北京地區(qū)大氣中就檢測出揮發(fā)性的有機污染物70種；半揮發(fā)性的有機污染物60種，其中農藥25種之多，包括艾氏劑，狄氏劑，滴滴涕，氯丹，硫丹，多氯聯(lián)苯等。其它南方農業(yè)地區(qū)，因氣溫高，問題更為嚴重。,可怕的煙塵,農藥對大氣的污染程度主要取決于：,農藥品種結構：農藥蒸汽壓越高，其揮發(fā)能力越強，使用后通過揮發(fā)作用進入到大氣中的農藥量就越大。農藥劑型：農藥揮發(fā)、漂移污染大氣的程度表現(xiàn)為煙劑&g

31、t;粉劑與水劑>乳油>粒劑。施藥方式：飛機噴施>地面噴施>地面撒施>穴施。環(huán)境狀況：風速越大，氣溫越高，揮發(fā)量也越大。,農藥對水體的污染,,,農藥與水體，農藥滲透進入食物網,,,農藥對土壤的污染,高濃度農藥噴灑,大面積噴灑農藥,農藥隨處可見,農藥與土壤,土壤是農藥在環(huán)境中的“貯藏庫”與“集散地”，研究表明，使用的農藥有80%左右將最終進入土壤。,農藥在土壤中的循環(huán)鏈,化學降解微生物分解光分解,,降解

32、,各內農藥在土壤中的殘留期長短的大致次序是： 含重金屬的農藥＞有機氯農藥＞取代脲類、均三氯苯類和大部分磺酰脲類除草劑＞擬除蟲菊酯農藥＞氨基甲酸酯農藥、有機磷農藥。,農藥對土壤的污染,影響因素,,農藥的理化性質,施藥地區(qū)的環(huán)境條件,農藥使用的歷史,……,從植物器官表面根系植物的氣孔其他途徑：注射的方式、噴藥、拌藥處理等。,農藥與植物,1.農藥污染植物的途徑？,2.植物對農藥的吸收,農藥的性質土壤的性質作物種類：吸收農藥

33、能力一般豆類植物>塊根類>莖葉類；植物根>莖葉>籽實,有機氯農藥,容易吸收,有機氯農藥,難吸收,發(fā)育周期改變缺苗顏色變化植物形態(tài)異常植物形成枯斑產量及品質下降,農藥種類或劑型 農藥使用方式 植物的種類及其生育時期 環(huán)境因素,3.農藥對植物的危害,藥害癥狀,影響藥害發(fā)生的因素,1．對神經的影響有機氯農藥具有神經毒性，DDT大量進食會危害神經中樞，以致痙攣而死。2．致癌作用動物實驗證明，DDT等

34、農藥有明顯致癌性能，雖然動物實驗不能完全外推到人類，但可反映出它對人類的危險性。,農藥與人體健康,4.誘發(fā)突變-----畸胎 5.慢性中毒------倦乏、頭疼、食欲不振、肝臟損害等。,急性中毒：據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國環(huán)境署報告，全世界每年有100多萬人農藥中毒，其中2萬人死亡。美國每年發(fā)生6.7萬起農藥中毒事故，在發(fā)展中國家情況更為嚴重.我國每年農藥中毒事故達10萬人次，死亡約1萬多人。,噴灑農藥中毒,吃過晚飯6人上吐下瀉,慢性危害

35、,長期接觸或食用含有農藥的食品，可使農藥在體內不斷蓄積，對人體健康構成潛在威脅。有機氯農藥已被歐共體禁用30年，而聯(lián)邦德國一所大學對法蘭克福、慕尼黑等城市的262名兒童進行檢查，其中17名新生兒體內脂肪中含有聚氯聯(lián)苯，含量高達1.6毫克/千克脂肪。1975年美國研究機構從各州任意挑選出150所醫(yī)院，采集乳汁樣品1436份，經檢測大多數(shù)都含有狄氏劑、環(huán)氧七氯等。1983年我國哈爾濱市醫(yī)療部門對70名30歲以下的哺乳期婦女調查，發(fā)現(xiàn)她們的

36、乳汁中都含有微量的六六六和DDT。,致癌、致畸、致突變,動物實驗確證，18種廣泛使用的農藥具有明顯的致癌性，還有16種顯示潛在的致癌危險性。美國與農藥有關的癌癥患者數(shù)約占全國癌癥患者總數(shù)的10％。越戰(zhàn)美軍在越南噴灑了大量植物脫葉劑，致使不少接觸過脫葉劑的美軍士兵和越南平民得了癌癥、遺傳缺陷疾病。越南已出現(xiàn)了5萬名畸形兒童。1989～1990年，匈牙利西南部僅有456人的林雅村，在生下的15名活嬰中，竟有11名為先天性畸性，占73.3％

37、，其主要原因就是孕婦在妊娠期吃了經敵百蟲處理過的魚。,畸形兒童,可怕的農藥中毒事件,我國農藥殘留污染狀況,據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)計，1998年我國共發(fā)生農藥引起的食物中毒事件14起，人數(shù)1317人；1999年發(fā)生31起，中毒1108人；2000年，農業(yè)部組織北京、上海、重慶、山東、浙江等地的多家農藥鑒定所對50多個蔬菜品種、1293個樣品的農藥殘留量進行抽樣檢測，發(fā)現(xiàn)22％不合格。劇毒農藥問題已成為一個影響人民身體健康的重大問題，引起了普遍的關注。

38、,已有報道表明，癌癥發(fā)病率的逐年提高與農藥使用量成正比，農村兒童白血病的40一50%誘因之一是農藥。另外，婦女的自然流產率與畸型胎兒出生率的增高都與農藥使用有關，某些除草劑可致使胎兒畸型，如小頭畸型，多趾等。,目前全國農藥使用量大約為20萬噸左右，真正利用率僅10一20%，其余進人環(huán)境。許多農民由于缺少環(huán)保知識，施用農藥的技術不過關，因此農藥事故屢有發(fā)生。農藥事故在美國每年高達3一4萬人，我國每年也有上萬人甚至10萬人以上。,令人觸目驚

39、心的農藥,典型例子---有機氯農藥,有機氯是我國最早大規(guī)模使用的農藥，其性質穩(wěn)定，不易降解，高脂溶性，我國從1983 年開始禁止生產和使用，其影響至今沒有消失。我國食品中有機氯農藥殘留水平較70年代有明顯下降，但遠遠高于世界發(fā)達國家 ,隨食物攝入人體內的有機氯農藥，經過腸道吸收，主要在脂肪含量較高的組織和臟器中蓄積。對人體可產生慢性毒性作用，當人體攝入量達每kg體重10mg 時，即可出現(xiàn)中毒癥狀。它不僅引起肝臟和神經細胞的變性，而且