农药的毒性

第八章 农药的毒性

第一节

概论

我国农药年生产能力约50-60万吨（按有效成分计），但年产量约35万吨，加工制剂80-100万吨。农

药有效成分品种有400多个，产品约7000多个，我国农药品种以杀虫剂为主，约占72%，杀菌剂约占11%，

除草剂约占15%，每年防治病虫草鼠害面积约44亿亩，可挽回15%左右的农产品损失，因此农药是必不

可少的重要农业生产资料。自1990年起我国农药总产量已居世界第二位，每年有40多个品种出口到欧

洲、东南亚、中远东、大洋洲及港台地区。同时约有100多个农药品种从国外进口。

● 定义

农药：指人们为杀灭或抑制对农业有害的生物而使用的各种化学药剂。

按作用对象分，包括杀虫剂、除草剂、杀细菌剂、杀真菌剂、杀螨剂、杀鼠剂。

按化学类群分：

无机农药

有机金属农药

有机农药：有机氯、有机磷、有机氮（氨基甲酸酯类、脒类-R1N=CH-R2、硫脲类-R1R3N-C-NR3R4、

=S

硫代氨基甲酰、取代脲）、植物性农药（拟除虫菊酯、鱼藤酮、木烟碱与烟碱）

● 农药的发展

第一代农药：无机农药、天然植物及其产品

第二代农药：有机农药，1959年缪勒发明DDT开始1983年由国务院发文停止使用六六六和滴滴涕

2004年1月1日，中国将开始撤销甲胺磷、久效磷、甲基对硫磷、对硫磷、磷胺5种高毒农药生产、销

售、使用的有关证书；2007年1月1日，中国将全面禁止这5种高毒农药的使用。目前5种高毒农药的

总产量约为10万吨/年，占农药总量的比例在20%-25%，产值则占总产值的15%左右，约为3亿

第三代农药：保幼激素、蜕皮激素及几丁质合成酶抑制剂

第四代农药：行为改性药，如信息素、性诱激素及抗进食剂

第五代农药：新型天然产物和脑激素拮抗物

一、农药在环境中的迁移与分布

影响因素:

内因：农药的溶解度、挥发性、电荷分布、大小、

外因：吸附作用、水及空气流动、光、温度、pH、生物作用

（一）农药在土壤中的迁移与分布

进入途径：使用农药时黏附在农作物上的占30％，其余落入土壤，而使用除草剂及应用浸种、拌种等

方式施药，直接将农药施入土中。此外雨水冲洗也可将农药带入土中。

迁移：大量流动与扩散两种作用。大量流动致翻耕、地表径流、土壤水渗滤、淋溶引起，扩散作用与

土壤性质有关。

影响迁移因素中吸附作用最主要，包括：

（1） 物理吸附

（2） 化学吸附（离子吸附、质子化、氢键结合）

（3） 配位作用

转化：

非生物降解：化学水解、光化学分解及氧化还原

生物降解：细菌、真菌、放线菌、酵母、单细胞藻类等可将农药分解为无机物

（二）农药在水体中的迁移与分布

污染途径：

（1） 直接施入水中：污染局限于局部

（2） 由土壤迁移而来：经地表径流或渗滤至地下水，污染面广

（3） 农药厂排污：污染集中，浓度高。点源污染。

水中最常见的农药是有机氯——DDT、DDE、DDD，其次是狄氏剂、艾氏剂，七氯等。

迁移：

（1） 附于颗粒物沉降于底泥

（2） 随水流海流迁移

（3） 被水生生物摄入

（三）农药在大气中的迁移与分布

污染途径：

（1） 喷洒过程中部分颗粒进入大气

（2） 挥发：作物表面或土壤表面

（3） 废气：农药配制、加工运输、农作物废弃物燃烧

迁移：气流作用。农药也可以在大气中消失，其降解途径有部分农药的降解，多数农药可因雨水洗涤

及沉降而落入地面和水中。但适当条件下又可由地面挥发或风蚀重返大气。

（四）农药在生物间的迁移分布

通过食物链转移；生物富集。

二、农药的环境污染及对人体健康的影响

（一）农药的毒性

1、急性中毒

包括职业性（工业生产、农业施用）、农药自杀、误服误用引起。引起急性中毒的农药最常见为有机

磷杀虫剂，其次为氨基甲酸酯类、有机氯、有机汞。每年因使用不当导致农药中毒的死亡人数达上万人，

由此造成的经济损失约10亿元人民币。在全国每年自杀死亡的28.7万人中，农村自杀率是城市的3倍。

62%的自杀者是服用农药或鼠药自杀。

2、长期的临床效应

（1） 烷基汞引起运动、感觉与中枢神经系统损害。

什么是生产者慢性长期的毒性效应呢？当生产者潜在性地暴露于含苯氧基除草剂和它们的杂质，如二恶

英，特别是TCDD时，许多工人会长一种氯痤疮，就是青年人面部的粉刺，这是暴露于较高浓度TCDD

中的患病症候，但是未必立即或短期可见大量死亡。流行病学调查表明：在总人口中农药生产者比例不

大，而且在调查的期间内人员有所流动，有时候不能查到有害影响的足够证据，也难以查到在被调查人

群中癌发生的概率。

对接触苯氧基除草剂的工人调查发现工人患软组织肉瘤的情况比平常人要多。还有调查发现常接触

对位联吡啶(一种生产百草枯过程的中间产物)的工人，易患恶性的皮肤损伤。

有些工人长期接触有机氯农药，如氯丹，七氯，异狄氏剂，艾氏剂，狄氏剂和滴滴涕)，但未发现患

癌风险在增加。因此，许多人认为有机氯农药对生产者的健康影响仅有急性毒性影响，不表现出长期效

应。长期接触开蓬的工人会影响到他的生殖系统功能，表现为精子数量的暂时减少。

长期接触无机砷农药的工人患肝癌的风险在增加。长期接触有机磷农药的工人血相会发生变化，还

会使血液的生化指标出现异常，表观症状尚不清。

致癌

目前认为与长期接触农药有关的癌症中，证据最多的是淋巴癌，骨髓瘤，白血病和软组织肉瘤。但

是也有证据表明：长期接触农药的农民也能患其它种类的癌。有两项流行病学调查显示长期接触农药的

农民肝癌发生率明显地高。还表明这种风险增加与调查对像是否吸烟无关，吸烟因素可以排除。接触农

药历史愈长的愈易于长肝癌说明农药和消化系统及泌尿系统癌的因果关系的证据还不多。有案例表明：

长期接触农药的农民结肠癌的发生风险略有增加，但不具有统计显著性。然而另一案例却发现时不时接

触二恶英的人患胃癌较多。有案例报导：有很长接触橙试剂历史的人患肾癌死亡的居多。还有案例报导：

长期使用杀菌剂安妥与其易患膀胱癌有联系，因此目前已很少使用安妥了。

总之，目前的流行病学调查尚不足以说明许多农药和癌之间存在完全确切的因果关系。

生殖毒性：

二溴代氯丙烷是一种农药，用于熏蒸土壤，杀灭线虫等害虫，但该农药对人体也有削弱生殖能力的作用。

流行病学调查表明：几乎一半长期接触该农药的农民精子数量比正常人要少，约少于正常人精子数的

10%。进一步流行病学调查证实：暴露于该农药的时间长短和暴露的程度直接关系到精子数量减少。

第二节 几种重要的农药及其毒理

一、有机氯农药

分为两大类：

（1）氯化苯类：DDT、六六六（六氯环己烷CHCl）、氯杀螨、五氯硝基苯等

666

（2）多环氯代脂肪烃类：七氯、狄氏剂、艾氏剂——环戊二烯作原料，是杀虫剂中使用量最大的农药，

主要成分是氯代碳氢化合物。过去我国使用农药中60％是有机氯。白色或淡黄色结晶，少数为粘稠液体，

化学性质稳定，光、高温均不易分解，不溶于水，在土壤中消失95％要几到几十年。

（一）有机氯农药的毒性作用

1、代谢：可经消化道、呼吸道、皮肤进入机体，挥发性低。主要经消化道进入机体，吸收后主要蓄积在

脂肪组织以及脂质含量较高的组织器官如大网膜、肾周围组织等，其次是骨髓、肾上腺、卵巢、脑、肝、

肾。代谢后经尿、粪、乳汁排出，还可经胎盘传递给胎儿。

有机氯农药在机体内的主要代谢方式是脱HCl、脱氯和氧化反应。

OH

ClCl

C

Cl

CCl

Cl

H

Cl

C

Cl

CCl

Cl

Cl

Cl

C

Cl

CCl

Cl

H

Cl

C

Cl

CCl

Cl

。 DDT进入人体后仅有1％原形由尿排出，约有47－65%出现在乳糜。DDT在哺乳动物肝脏中可转化

为DDE、DDD、DDA。DDE可长期蓄积，DDT和DDA均可从尿、粪中排出。人体主要以DDT和DDE

形式蓄积。

六六六：主要蓄积在脂肪中。体内代谢以丙体最快，乙体最慢。丙体即林丹（γ－BHC）。六六六原

药中含有甲乙丙体等异构体，其中丙体为有效成分，其余均无效且污染环境，经分离提纯得到丙体含量

99％以上的六六六为林丹，目前仍在使用。

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

+

Cl

GSH

Cl

2、急性毒性

主要表现为对中枢神经系统的作用。大剂量接触后轻者头昏、头痛、恶心、呕吐，重者发生抽搐、昏

迷，最后可由于全身麻痹死亡。

DDT口服致死量150mg/kg，六六六28g/50kg

3、慢性毒性作用——神经及实质脏器毒物

主要表现为对肝、肾的损害，有机氯农药对脂肪和类脂质有特殊亲和力，蓄积在实质脏器的脂肪组织

内，能影响这些器官组织的细胞氧化磷酸化过程，引起肝脏等营养失调，发生变性或坏死。

有机氯的毒组作用机理，有人认为在于氯化烃的脱氯反应，当有机氯农药进入血液循环后，与基质中

的氧活性原子作用，发生去氯的链式反应，产生不稳定的氧化产物，强烈作用于周围组织。

（1）对神经系统的影响

＋＋＋＋

a、 抑制Na－K－ATPa，改变神经细胞的功能。DDT使Na－K泵活性下降，K通透性下降。

b、 阻断神经轴突的传导

作用于神经类脂膜上的胆固醇，降低膜对钙离子的渗透性，干扰轴突膜去极化后恢复正常电位所

需的表面重新钙化——DDT

c、 可刺激突触前膜，增加乙酰胆碱释放。如六六六、狄氏剂、艾氏剂、氯丹。

（2） 对酶活性的影响：可诱导肝脏微粒体细胞色素P450酶活力；六六六可诱导ALA合成酶，促进卟

啉合成。

（3） 对类固醇激素代谢的影响。可改变雌雄激素及肾上腺激素的代谢，影响各种类固醇激素水平。

（4） 对生殖机能的影响：DDT可与雌激素受体结合，产生雌激素样作用，对雌性动物的生殖毒性比雄

性大的多。可表现为性周期障碍，胚胎宫内发育障碍、子代死亡或发育不良。对鱼类、鸟类、哺

乳动物都有影响。一定浓度下，鳟鱼生殖机能明显下降，鱼卵发育不良，鸟类产蛋下降，蛋壳变

薄，胚胎不易发育。

（5） 三致作用：动物实验表明有致癌致畸作用，但对人类来说，尚未有充分证据证明有机氯与肿瘤发

病和畸形有关。

二、有机磷农药

R1

X

P

R3

有机磷酸酯类化合物，R1R2为碱性取代基团，R3为酸性取代基团，X为O或S，多为油状或晶体，

具大蒜臭味，挥发性强，难溶于水，对光、热、氧稳定，遇碱迅速分解。

（一）有机磷农药的代谢与毒作用

1、代谢

R2

可经消化道、呼吸道和皮肤吸收。大多数化合物皮肤吸收快而且完全。吸收后迅速分布全身，尤其是

肝、肾、肺中含量较高。大多数有机磷可通过血脑屏障，体内代谢较快，一般无明显蓄积作用。

代谢过程可归纳为两种类型：

（1）氧化作用

a、氧化脱硫：

S

O

NO2

(C2H5O)2——P——O——

(C2H5O)2——P——O——

NO2

对硫磷 对氧磷

毒性增加。乐果氧化为氧化乐果毒性也增加，因氧的电负性大于S，更易于与胆碱酯酶活性中心

结合。

B、O－脱烷基反应

CHO

3

S

PO

CHO

3

NO

2

CHO

3

S

HO

PO

NO

2

+

HCHO

二甲基对硫磷 甲基对硫磷

脱下的烷基可与血清中含-SH蛋白结合。

C、S-氧化反应

硫醚基－C－S－C－转化为亚砜或砜，毒性增加5-10倍

CHO

25

CHO

25

S

O

P

CHO

25

CHO

25

S

P

CHCHSCHCH

2223

CHCH

22

S

CHCH

23

CHO

25

CHO

25

S

O

P

CHCH

22

S

O

CHCH

23

内吸磷

（2）水解作用

a、 磷酸酶：可使磷酸酯和硫代磷酸酯类发生水解，生成烷基磷酸或烷基硫代磷酸。

CHO

25

CHO

25

O

P

OOH

NONO

22

CHO

25

CHO

25

O

P

+

HO

对氧磷 二乙基磷酸 对硝基酚

二乙基磷酸可与胆碱酯酶结合，仍有一定毒性。

B、羧基酯酶

CHO

3

CHO

3

S

P

S

C

CHCOOCH

225

HCOOCH

25

CHO

3

CHO

3

S

P

S

C

CHCOOH

2

HCOOH

+

2

CHOH

25

马拉硫磷

c、酰胺酶：水解分子结构中含有酰胺键（－CO－NH－）的有机磷农药。

CHO

3

CHO

3

S

P

S

CHCONHCH

23

CHO

3

CHO

3

S

P

S

CHCOOHHNCH

223

+

乐果 乐果酸 甲胺

2、毒性作用

（1）急性毒性

表现为头痛、恶心、呕吐、乏力、食欲不振，重者伴有心律加快、血压升高、呼吸困难、震颤，进一

步可出现惊厥昏迷、循环衰竭，可因昏迷和呼吸衰竭而死亡。

主要是对乙酰胆碱酯酶的抑制。胆碱酯酶被抑制后，乙酰胆碱不被水解而积聚，使神经元持续兴奋。

乙酰胆碱过量本身也能抑制乙酰胆碱酯酶，使病情加剧，最后效应器官过度兴奋而转入抑制。

（2）迟发性神经毒性

溴苯磷、苯硫磷具有迟发性神经毒作用，即在引起急性中毒之后8-14天，又出现某种神经中毒症状如

下肢共济失调、肌无力，直至下肢麻痹。

（3）慢性毒性

常见于从事生产、使用的工人中，主要症状是血胆碱酯酶活力持久而明显下降及植物性神经调节障碍。

（4）三致作用

致突变：某些农药具有致突变作用，如敌百虫、乐果可使染色体断裂，马拉硫磷可使中国仓鼠细胞姐

妹染色体环互换率增加。

致畸：敌敌畏、马拉硫磷可使雄性大鼠精子损伤，内吸磷对实验动物有轻度致畸。

致癌：有机磷农药（敌百虫、敌敌畏、乐果）在生物体内有烷化作用，可能在核酸上进行烷基化，也

可能有致癌作用。

（5）其他：对免疫系统的影响

三、氨基甲酸酯类农药

氨基甲酸酯类农药具有很高的杀虫活性，且广谱、低毒、价廉、合成方便。近几年我国此类农药发展

很快。通式：

O

R1

R2

N

C

O

X

R1、R2、X可为烷基或芳香基。

西维因：1950年投产的第一个氨基甲酸酯类农药。

O

OCNHCH

3

(一)体内代谢

可经消化道呼吸道、皮肤吸收，体内降解速度快，一般转化为易溶中间物，经水解氧化后与葡萄糖醛

酸、磷酸或氨基酸结合，排出。水解可产生甲胺和酚类。

（二）毒性作用

与有机磷相似。抑制胆碱酯酶活性，可直接抑制，并与胆碱酯酶形成疏松的复合体，但其分解较快，

故酶抑制表现轻，恢复也快。

急性中毒时可表现为有流泪、流涎，肌肉颤抖、瞳孔缩小等症状。

慢性毒性：三致作用研究较多的是西维因的致畸作用。

四、除草剂

是近20年来逐级发展起来的农药类型。目前品种将近300种。在我国尚未广泛使用。大多数除草剂

急性毒性较低，在生物体内的残留积累很少，而且在生产上用量也比较低。因此毒性影响不大。

2,4-滴：2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophynoxy acetic acid）

ClCH-O-CHCOOH无气味的白色晶体粉末。不易溶于水，能溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂。

2632

属中等类毒。小鼠经口LD300～600mg/kg，大鼠经皮LD1.5g/kg。

5050

4.1 急性毒性：皮肤粘膜接触出现局部刺激症状；口服中毒胃肠道症状较严重。 ①轻症：头痛、头晕、

恶心、呕吐、食欲减退、表情淡漠、嗜睡、疲乏、肌无力和肌束震颤。②重症：四肢痉挛、呼吸困难、

血压下降、昏迷等，可有血糖升高、肝、肾、心损害。

4.2 体内转归：吸收后，在体内不经转化，绝大部分以原型由尿排出，粪便排出量极少，70h由约为经口

染毒总量的1.4%。

4.3 中毒机制：刺激胆碱能神经，减少胰岛素分泌，抑制肾上腺皮质激素形成，减少肝、脑、肾和肌肉氧

耗量，降低平滑肌张力，提高横肌张力。小剂量可提高血中过氧化酶活性，使白细胞和红细胞增加，骨

髓增生活跃；大剂量出现相反改变。

百草枯Paraquat

十世纪五十年代末，百草枯的除草作用被发现，1962年首次在市场上销售。目前，百草枯是世界上除

草剂市场上第二大产品，已在100多个国家登记注册使用。我国很多地区也已广泛使用。

百草枯是速效触杀型除草剂，喷洒后能很快发挥作用，接触土壤后迅速失活。正常情况下使用对野

生动物和环境无危害，正确的使用对喷洒作业人员的健康无不良影响。

纯品白色结晶体。分子式C12-H14-N2-Cl2。工业品为黄色固体易溶于水; 不溶于烃类; 少量溶于低

级醇。制剂中含腐蚀抑制剂。在酸性和中性条件下稳定。可被碱水解,遇紫外线分解。

可经消化道和呼吸道吸收,不易经完整的皮肤吸收,易经受损的皮肤吸收。主要经消化道吸收引起中毒。

吸收后迅速经血液分布到全身，以肺脏和肾脏含量较高，且维持时间较久。肺脏是其主要靶器官，在肺

组织内含量较高且蓄积时间较长。经口摄入后大部分经粪便排泄。在体内可部分被降解，主要以原型经

肾脏排出，肠道可排出10%左右。

毒性：

人畜毒性中等，口服致死量2-6g，中毒死亡率很高。据报道在25-76％之间。尚无有效解毒剂。

1、局部刺激反应 百草枯溶液对皮肤粘膜有明显刺激作用。皮肤接触后可引起接触性皮炎，可出现

红斑、水疱或溃疡；眼接触后可引起结膜及角膜灼伤；呼吸道吸入后可引起鼻出血等；口服后可有口腔

及咽部烧灼感，并可有口腔及食道糜烂、溃疡，或消化道出血。

2、全身中毒表现 无论何种途径吸收引起的中毒，其全身中毒症状均相似。但职业接触者经皮肤或

呼吸道吸收中毒时一般中毒较轻，且不引起肺部损害。

（1）呼吸系统：症状最突出，表现呼吸困难、紫绀及肺部干、湿罗音，顽固性的低氧血症等。大量

口服后，24h内可出现肺水肿、出血，常在1－3天内死亡，在此期间经抢救存活者，部分病人在10－14

天可出现迟发性肺纤维化，呈进行性呼吸困难，导致呼吸衰竭死亡。非大量吸收者开始时肺部症状可不

明显，但在1－2周内因发生肺纤维化，逐渐出现肺部症状。

（2）消化系统：可有恶心、呕吐、腹胀、腹痛、腹泻甚至出现血便，胃肠功能衰竭。数天后可出现

肝大、黄疸、肝功能异常等中毒表现。

（3）泌尿系统症状：可有膀胱炎症状，亦可发生肾脏损害表现或急性肾功能衰竭。

（4） 其他：如发热、血压下降、中毒性心肌损害；亦可发生神经精神症状；贫血或血小板减少者

亦有报道；个别病例有高铁血红蛋白血症。

具有多系统毒性,主要损害上皮组织,肺为主要靶器官。毒作用机理不详。一般认为百草枯为一种电子

受体，吸收入体后可分布于各组织器官，特别易富积于肺脏，被肺泡细胞主动转运而摄取到细胞内，作

用于细胞内的氧化还原反应，在细胞内活化为自由基是毒作用的基础。可引起肺、肝、肾等脏器细胞膜

脂质过氧化，从而造成组织细胞损害。另有认为百草枯分子直接对细胞起毒作用。