现代化学进展论文

摘要: 近年来，随着农产品质量安全以及环境保护问题受到全社会的普遍关注，风险评估急剧升温，各行各业都在热议和探索建立风险评估制度。农药既是农业生产中不可缺少的重要投入品，也是一类有毒化学品，与人类及环境关系非常密切，因此对农药进行风险评估具有重要的现实意义。 本文阐述了农药在土壤中的环境行为，列举了农药在这些环境行为中的益处及风险，由农药风险引出农药环境风险评估及其重要性，进而深入到了农药环境风险的基本原理和方法。并对此方法进行具体阐述和本人对此方法的理解,一并进行了本学期所修现代化学进展的个人小结。

一. 农药无处不在

农药在土壤中的环境行为, 即农药的漂移、挥发和光解；农药的动、植物吸收；农药的地表径流；农药的土壤滞留和吸附；农药的土壤淋溶；农药的生物、非生物降解。以上五点为农药的现主要来源[1]。其中，农药的挥发受到很多因素的影响。例如农药本身的蒸汽压、扩散系数、水溶性、土壤的吸附作用、农药的喷撒方式以及气候条件等；农药的光解是由于农药中一般含有C-C、C-H、C—O、C—N等键，而这些键的离解正好在太阳光的波长范围内。因此农药在吸收光予之后，就变成为激发态朗分子，导致上述等键的断裂，发生光解。农药的吸附可分为粘土矿物的吸附和有机质的吸附，农药在粘土矿物中的吸附有利于降解的进行。这是由于粘土矿物层间的金属阳离子能与农药分子发生反应，土壤中的有机质是吸附农药的主要成分。进入土壤中的农药在有氧或无氧的情况下就会发生氧化、还原反应，土壤的组分对于农药的化学降解有着直接的影响，农药在各种不同的土壤中的降解速率也各不相同[2]。

由此可见,农药在现代人们生活中,可以说是无处不在的。国外很多风光很漂亮的地方都是人为控制的,例如高尔夫球场是农药浓度最高的地方，而很多人不会注意这个问题，真是因为人们在这个地方大量使用了杀虫杀菌剂。农药的使用在草坪或者农田包括环境、个人家庭等方面无所不包，且其具有各种各样的作用。同时我们不能忽视农药对人体的危害。农药主要由三条途径进入人体内：一是偶然大量接触，如误食；二是长期接触一定量的农药，如农药厂的工人、周围居民和使用农药的农民；三是日常生活接触环境和食品、化妆品中的残留农药，后者是大量人群遭受农药污染的主要原因。环境中大量的残留农药也可通过食物链经生物富集作用，最终进入人体。 

二．农药风险

世界上的农业由于病、虫、草害，每年使粮食损失占总产量的一半左右，使用农药可以大概夺回其中的30％。目前世界上生产使用的农药已达1300多种，其中大量使用的约250多种。每年化学农药的产垦约220万吨[3]，由于在未来一定时间内，农药仍是保证增产的重要手段。因此，农药带来的环境问题仍是值得重视的[4]。农药在使用过程中是有风险的，即农药是有毒性的。农药的毒性指农药对人、畜等产生毒害的性能。其分为急性毒性、慢性毒性、残留毒性及"三致"作用，是评价农药对人、畜及安全性的重要指标。当然，另一方面，农药对生态环境的安全也是不可忽视的。

三．农药风险评估及其重要性

早在1493年，Paracelsus即说万事万物都是危险的。农药或者农药的化学品，在大批投入使用之前，都要进行登记。农药既是农业生产中不可或缺的重要投入品，也是一类有毒化学品，与人类及环境关系非常密切，因此对农药进行风险评估具有重要的现实意义。既然对于农药的合理开发和科学应用是不可或缺的，那么在这种情况下，农药环境风险评估应运而生。农药风险评估是通过测定特定农药的生物效应、毒理、残留、应用特点、市场反应等一系列资料和数据、定性或定量地分析描述相关风险的特征，并以此为基础提出安全建议[5]。

农药风险评估的作用在于了解和规避农药市场风险。国家科技部委托国家农药创制中心在“十五”期间进行了创制农药的市场风险评估科技攻关，建立了市场风险评估模型平台。该平台目前能较准确地预测创制农药的市场份额、市场容量、销售量及其变化范围，为创制农药的投资开发提供科学的决策依据。此外，风险评估是制定各种技术性贸易措施的基础。在农产品贸易中，农药残留标准作为重要的卫生检疫措施之一，发挥着非常重要的技术性壁垒作用。按WTO/SPS协议的要求，WTO成员国制定农药残留等卫生检疫措施时，必须以科学事实和风险评估为依据，这样制定的各种技术性贸易措施符合WTO原则，又能起到保护消费者身体健康和生命安全的作用。我国现行的农药残留标准制定于上个世纪十年代，当时的标准制定没能以风险评估为支撑，存在着标准机械化和正常贸易往来等问题。所以国家正在着手制定新的农残限量标准，新标准将在风险评估基础上对具体的农药种类制定限量标准，规定这些限量标准可以覆盖哪些种类的农产品以及在各类农产品中的具体限量值。

风险评估还有助于人们深入了解目前农药研究的边际课题。复配农药的健康风险一直没能受到广泛重视，两种或多种药剂一起使用，其不良威胁通常都不会是两种效应的简单叠加。然而，在世界范围内这种评估都还处在起步阶段。此外，对野生生物的间接接触影响评价也必须纳入评估范围。直到现在，农药的环境毒理学评估只局限于对生物的直接毒性，但实际上对野生生物的间接影响也必须考虑到。例如某种农药的使用可能使有些植物或昆虫的数量大大减少，而这些减少的生物恰好是另一些物种的食物；或者农药带来的农业生产方式的改变对人们生活习惯和食物来源将产生冲击[6]。

遭受损失、伤害、不利或毁灭的可能性，即为“风险”。如今，风险评估已在金融、建筑、食品卫生等领域发挥作用，而在农药行业更应运用它的预测和管理潜在风险的功能，保证农药行业的健康发展和人们的生活安全。在我国，其具有保障农业生产安全和农产品质量安全的现实需求。据统计，我国每年防控农作物病虫害面积5.333亿hm2次，可避免粮食损失800亿kg以上，其中农药防控的贡献率在80％以上。近年来，随着全球气候变化和种植业结构调整，小麦、水稻等主要农作物重大病虫害发生时间提前、发生区域扩大，一些次要病虫害逐步上升为主要病虫害，病虫发生呈现整体加重、早发、多发态势，对我国农业生产和粮食安全构成重大挑战。与此同时，一些重大食品安全事件的发生，引发了消费者对农产品质量安全的担忧，农药管理备受社会各界的广泛关注。特别是《食品安全法》出台后，农药残留标准制定成为农业部门一项新职能，也对农药管理提出了新要求。因此，必须尽快建立和实施农药风险评估制度，充分发挥农药登记管理的宏观作用，切实把好农药质量关、安全关，优化农药品种结构，提升产业素质，让农药的品种和数量满足农作物重大病虫害防控的需要，满足农产品质量安全保障的需要，最大限度地减少农药使用对农产品和生态环境的负面影响。由此可知，农药环境风险评估的重要性不言自明。

四．农药环境风险的基本原理和方法

农药风险评估是一个复杂的技术体系，按照保护目标的不同，农药风险评估包括健康风险评估和环境风险评估（又称生态风险评估）两大类。健康风险评估主要包括农药残留膳食摄入、职业健康和居民风险等风险评估。

农药健康风险评估。健康风险评估关注农药对人类健康的直接影响。1992年的联合国“环境与发展”大会要求加强对化学品安全的评估。因此，1999年WTO出版了“接触化学品对人体健康的风险评估方法及原理”的EHC专论,这本专论综述了化学品、物理和生物制剂对人体健康和环境的影响，提供了一套详细的风险评估的方法及步骤[7]。在这两份报告中将人体健康风险评估分为了四个步骤：

(1)危害性鉴定（hazard indentification）

(2)剂量-反应评定(dose-response assessment) 或危害性描述(Hazard characterization)

(3)接触评定(exposure assessment)

(4)风险描述(risk characterization)

该原理和基本步骤对所有化学品都适用,农药也不例外[8]。在农药残留膳食摄入风险评估、职业健康风险评估、居民风险评估中，目前较为成熟、应用较广的是农药残留膳食摄入风险评估和职业健康风险评估。农药残留膳食摄入风险评估是通过分析农药的毒理学和残留化学试验结果，根据居民膳食结构，对因膳食摄入农药残留产生风险的可能性及程度进行科学评价。主要内容和程序如下：

（1）农药毒理学评估，对农药的危害进行确认，根据毒代动力学和毒理学评价结果，推导出每日允许摄入量（ADI）和/或急性参考剂量（ARf D），以此作为人体终身和/或单次允许摄入农药的安全阈值。

（2）残留化学评估，对农药及其代谢产物在食品和环境中的残留行为进行评价，主要评价动植物代谢试验、田间残留试验、加工过程、饲喂试验和环境行为试验等结果。根据试验结果提出规范残留试验中值（STMR）和最高残留值（HR），用于膳食摄入评估。

（3）膳食摄入评估，根据居民膳食消费结构（食品消费量），结合残留化学评估推荐的残留试验中值、最高残留值或已制定的最大残留限量（MRLs），估算长期或短期摄入量，与毒理学评估推荐的每日允许摄入量或急性参考剂量进行比较。一般来说，仅当长期摄入量小于每日允许摄入量和/或短期摄入量小于急性参考剂量的情况下，才认为风险可以接受。农药残留膳食摄入评估的直接结果是制定MRLs，风险管理则是根据风险评估结果作出农药登记与否的决定。由于毒理学数据和膳食结构相对固定，如果风险不可接受，可以适当调节良好农业操作规范（GAP）数据，改变登记作物种类、使用剂量、使用次数和安全间隔期，确保农药残留保持在安全水平范围内。

职业健康风险评估主要分为农药处置、施药者、再次进入田间人员（农业生产者）风险评估。危害评估以毒理数据为依据，通过与农药操作人员、农业生产者接触途径相关的毒理学试验数据，如经皮毒性、吸入毒性数据分析估算出施药人员、农业生产者可以承受的农药暴露量；暴露评估则通过有关试验和暴露模型估算操作人员、农业生产者可能接触的农药量，如果可能接触的农药量小于可以承受的农药暴露量，就表明风险较低。评估的结果作为提出评审结论的参考；还可为安全施药提供建议，作为标签上有关内容，指导施药者规范操作。

    评估主要包括陆生生物、有益昆虫、非靶标植物、地下水和地表水等风险评估。以鸟类为例，农药渗透到环境后鸟类会将农药残留成分吃掉。其中产生影响较大的是全球蜜蜂集体死亡事件，已对自然作物产生严重的影响。在美国，蜜蜂不只制造花蜜，更为美国逾九成的开花农作物授粉，由此引发美国农业损失一年约高达一百五十亿美元。我国蜜蜂主要用途是产蜜。是全球最大的生产国，使用农药以后导致一种病毒变异，变异后病毒毒性在蜜蜂危害特别高，造成蜜蜂大面积死亡。环境风险评估，又称为生态风险评估，关注农药对整个生态系统直接或间接的影响。这些都说明了对农药的生态环境风险评估迫在眉睫。

    评估主要包括问题描述、生态效应分析、暴露分析和风险表征等4个部分[9]。问题描述属于环境风险评估正式开始前的准备阶段。在明确具有代表性的环境保护目标，如陆生脊椎动物、陆生节肢动物、水生生态系统和地下水等基础上，估计风险发生范围、程度，确定可行的评估方法和评估终点，收集必要的信息或数据，为生态效应分析和暴露分析提供支撑和依据。生态效应分析是分析农药及其主要降解产物对不同代表性生物的危害，明确农药对代表性生物产生急性毒性、短期毒性、慢性毒性和生殖毒性等不良效应及主要度量终点。急性和短期毒性主要度量终点包括死亡和生长发育影响等指标，主要用LC50、LD50或EC50表示。慢性毒性和生殖毒性主要度量终点包括生长、发育、繁殖等指标，主要用无可见效应浓度（NOEC）或无可见效应剂量（NOEL）等表示。暴露分析是通过农药环境行为数据，气候、土壤、水文数据，农业及农药使用数据，通过暴露模型或监测试验估算环境生物可能接触的农药量。对于还没有登记使用的农药，通常用模型模拟方法预测，对于环境中已经存在的物质，采用模型模拟和监测数据相结合的方法进行分析。风险表征是根据生态效应分析和暴露分析结果，综合评估农药对环境可能造成的危害。风险表征可用“高、中、低”或“有、无”风险等描述性语言进行定性描述，也可以通过生态效应分析与暴露分析结果相比较来量化风险[10]。

     农药使用风险综合评价的关键是建立一套科学的、可行的评价指标体系。科学合理的评价指标体系是对农药风险高低做出公正评价的前提。对于风险评价指标体系的建立和规范，模型发展也日臻完善。这些模型大多具有相应的数据库，这些数据库涵盖了当地农田环境、作物类型、种植方式、农药使用情况、接触人群等方面大量信息。目前，在全球范围内，各国农业风险评价指标种类繁多，其所采用参评因子、公式函数、风险表征方式等也各不相同。如何确认风险指标是否合理有效，其最大难点在与环境和生物等本身的多样性，而且这些多样性反映的不只是农药的影响，也有农业和其他实践行为的总体影响。

 五．课程学习小结

    以上为本人对农药环境风险评估基本原理和方法的学习结果。本学期所学现代化新进展是一门讲述化学前沿知识的课程。每位老师在课堂上不仅讲授了自己在相关领域的科研经历，而且从其他学科的新理论、新成果出发，为同学们提供了新思路和新动向，为我们今后的学习指引了方向。化学无疑是一门与时俱进的学科，在现代人们生活中，化学贯穿着我们的衣、食、住、行，这就要求我们在生活中首先要具备一定的化学常识，在这之外，作为化学人的我们，更需要多了解和掌握当今世界上已取得一定研究成果的和急需人类进步一探索的化学前沿知识。只有这样，我们才能沿着化学的主流趋势走的更远。 

[1]. 乔雄梧 农药科学与管理 山西省农业科学院植物保护研究所1999年 第A05期

[2]. 方晓航 仇荣亮 农药在土壤环境中的行为研究土壤与环境2002，11I(I)：94—97

[3]. 华小梅 单正军 我国农药的生产和使用状况及其污染环境因子分析[J] 环境科学进展 1996．4（2）：33-45

[4]. 方晓航，仇荣亮 Soil and Environmental  Sciences 中山大学环境科学系

[5]. 顾晓军 张志勇 田素芬 农药风险评估原理与方法 中国农业科学技术出版社 2008.09.01

[6]. 农药行业风险评估不容忽视 《农药研究与应用》2006年 第3期

[7]. IPCS. Environmental health Criteria 210:Principles for the Assessment of Risks to Human Health form Exposure to

   Chemicals[M] Geneva,WHO 1999

[8]. 高仁君 陈隆智 郑明奇 张文吉 农药对人体健康影响的风险评估 农药学学报2004,6(3):08-14

[9]. 顾晓军 张志勇 田素芬 农药风险评估原理与方法 中国农业科学技术出版社 2008.09.01

[10]. 魏启文  陶传江 宋稳成 曲甍甍 药风险评估及其现状与对策研究《农产品质量与安全》2010年2期