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可持续发展背景下的农药使用

http://www.xjass.com  2009年02月28日 17:17:55  稿源: 中国农业大学 作者: 王允1,刘巍1,陈芳2,陈芹芹2

摘 要:科学技术是一把双刃剑,它在给人类带来物质文明的同时也产生了很多问题,特别是对环境的负面影响越来越受到人们的重视。农业部把2008年确定为农药登记管理年,这在我国农药的发展史上具有重大的意义。在全国上下实行可持续发展战略的新时期,在绿色奥运背景下,农药的发展将何去何从?本文从农药的发展的历史、危害等方面阐明了农药与人和环境的关系,以及农药残留降解技术的发展情况,分析了我国农药生产、使用和管理等方面存在的问题,进而提出我国农药使用的对策。

关键词:农药;可持续发展;对策;环境保护

中图分类号:X50

Abstract: As a double-edged sword, science and technology have not only promoted the development of material civilization, but also brought many problems. Especially its negative impact on environment has been increasingly concerned by the public. Ministry of agriculture confirmed 2008 as “The year of pesticide registration and management”, which was a milestone in the history of the development of pesticides. In the new age of carrying out the strategy of sustainable development, where is the development of pesticides? From the history of the development, hazards of pesticides and other aspects, this paper illuminates relations between pesticides and human-beings and introduces the development of technology of pesticides residues degradation. In addition, this paper analyzes the problems existed in the production, use and management of pesticides and then make a proposal about the use of pesticides in our country.

Keyword: pesticides; sustainable development; countermeasure; environment protection

1 农药发展的历史及使用的必要性

人要生存就必须从外界摄取能量,所以农业生产是人类一切生命活动的基础。在农业生产过程中不可避免的要面对虫害、杂草等问题,于是农药也就应运而生了。根据国家标准农药是指用来阻止、破坏、吸引、击退或控制各种害虫, 包括在食品、农产品或动物饲料的生产、储藏、运输、分配和加工过程中不需要的动植物品种, 或用来杀灭动物寄生虫的药品。农药的使用可以追溯到古希腊和罗马时代,Home曾提到用燃烧的硫磺作为熏蒸剂, P1iny the Elder提倡用砷( Arsenic) 杀虫。第二次世界大战后, 大量杀虫剂、杀菌剂和除草剂等农药问世, 极大地促进了农业的发展, 降低了劳动强度, 可以说是对农业劳动力的一次大解放。19世纪末美国已经成为国际上的农药研究和生产大国并已大量出口以无机农药为主的农药商品[1]。尽管多年来有关农药的争议很多,但是农药对农业生产的贡献却无与伦比,农药的发明和使用无疑大大提高了农业生产力,它也被誉为农业生产的一次革命。

据统计,全世界通过植物保护增加的粮食产量中,80%依靠了农药。美国著名小麦育种专家、诺贝尔和平奖得主Borlaug也曾说过,作物品种和植物保护剂的发展,使美国30年中粮食单产翻了一番。在我国农药同样贡献巨大,根据中国植保植检网2007年8月30号发布的统计数据,2007年全国小麦种植面积3.4亿亩,据各地初步统计,小麦重大病虫发生面积7.7亿亩次。其中,病害发生而积3.5亿亩次,虫害4.2亿亩次。防治面积7.6亿多亩次,防效90%以上,单病虫危害损失控制在5%以下,因防治挽回损失率占总产的10%以上。

在一些突发性病虫害面前,农药的作用更是独当一面。如江苏省1994年棉铃虫大发生,全省820万亩棉田,药剂防治600万亩,消灭了85%以上的棉铃虫,挽回经济损失66%,投入产出比达1∶13。

根据国家统计局数据, 2006 年农药总产量为129.6万吨 ( 100%有效成分计) , 同比增长 20.2%,增幅基本与上年持平。其中,杀虫剂产量50.5万吨,同比增长10%;杀菌剂产量11.2万吨,同比增长11.7%;除草剂产量38.7万吨,同比增长29%,增幅较上年提高4.2个百分点。来源于中国农药信息网的数据显示2007年上半年,我国农药产量大幅增长,增幅约为25%。1-6月,全国农药原药产量85.6万吨,同比增长25.6%,增幅高于去年同期8.7个百分点,为8年来同期最高水平。根据全国农业技术推广服务中心预测,2008年我国农作物主要病虫害将偏重发生,小麦条锈病、油菜菌核病、水稻螟虫、“两迁”害虫、稻瘟病和马铃薯晚疫病等重大病虫害将呈重发生态势,化学除草面积将持续扩大,以新疆为例,2008年新疆林业病虫害预计偏重发生,发生面积将达到2000万亩,预计今年农作物遭受病虫害的面积将达到7000万亩,呈中度偏重发生(中国农药在线)。再加上农业种植业结构调整, 保证稳定粮食种植面积,果蔬等经济作物种植面积持续增长, 农业劳动力向城镇、工业转移等有利因素, 农药消费将继续增长[2]!另外,从中国的国情乃至世界来看,人口增长的速度总是超过粮食增产的速度,在将来很长一段时间内,我们都需要更多的粮食,因此我们也就需要使用农药。

2农药的危害

美国海洋生物学家雷彻尔·卡森1962年出版了《寂静的春天》一书,由此引发了人们对科技和环境关系的大讨论。科学技术在给人们带来现代文明的同时也带来了很多的问题,其中环境问题是最为严重的也是人们最关注的问题,因此农药也就备受争议!人们发现DDT、六六六等一些有机氯农药在环境中和生物体内具有富集作用、残留积累以及若干有机氯农药的高毒和三致(致癌、致畸、致突变)作用,由此人们意识到长期使用化学农药已带来了一系列新问题:

2.1污染大气、水域、土壤等生态环境

大气中的农药污染主要来自农药厂排出的废气、农药喷洒时的扩散、残留农药的挥发等,且以农药厂排出的废气为最严重。残留农药会随着大气的运动而扩散,使污染范围不断扩大;水体中的农药污染主要来源有:农药生产、加工企业废水的排放及水体施药;施用于农田的农药随雨水或灌溉水向水体的迁移;土壤中农药的主要来源有:农药生产、加工过程中的废液排放,农田农药使用,农药气体沉降以及农药运输过程中的泄漏。土壤是农药在环境中的“贮藏库”与“集散地”,由于利用率低,施入土壤的农药大部分残留于土壤中。农药在土壤中残留期长短与农药性质有关,化学性质稳定的农药残留期长。我国 20世纪60年代曾广泛使用的含汞、砷农药,目前在许多地区土壤中仍有残留。农药残留会改变土壤的物理性状,造成土壤结构板结,导致土壤退化、农作物产量和品质下降。长期受农药污染的土壤还会出现明显的酸化,土壤养分随污染程度的加重而减少。同时,残留还造成重金属污染,土壤一旦遭受重金属污染将很难恢复[3]。

2.2对农产品的污染

农药对农产品的污染主要有两个方面:一是直接污染,农药直接喷洒在农作物上,造成表面物理残留,还有一小部分,农作物吸收至体内;二是间接污染,农作物从被农药污染的大气、水、土壤中吸收养料的同时,也吸收了部分农药,造成了农产品的农药污染。

2.3损害人体的健康

农药可经消化道、呼吸道和皮肤三条途径进入人体而引起中毒, 危害人体的健康。由于食物链的富集作用,起始浓度不高的农药会在生物体内逐渐积累,愈是上面的营养级,生物体内农药的残留浓度愈高。而人处于食物链的终端,因此受到的危害最为严重。

2.4其它危害

化学农药在消灭病虫害的同时,也大量杀伤天敌,破坏了生态平衡,引起主要病虫再猖獗,次要病虫上升为主要病虫;不断用药害虫和病原菌逐渐产生抗性,农药的施用次数增多,用量加大,防治成本提高,也加大了对环境的污染。

3我国农药使用存在的问题

当前的我国生产、使用和管理存在诸多的问题,使以上问题更加突出。如:产品结构不合理;农民的农药知识欠缺,环保意识差;农药产品名称混乱,药效说明书含糊不清等等。

3.1产品结构不合理

有机磷农药和高毒、剧毒农药所占比例太高,低毒新型农药比例少;杀虫剂比例高,除草剂比例少,尤其是低毒污染少的生物农药比例很少,严重制约了农药的安全合理使用。截至到2006,全国农药生产企业2000多家,登记品种约500多个,制剂600多个,产品15000多个,其中杀虫剂约占70% ,而杀虫剂中有机磷杀虫剂占70% ,高毒农药又占有机磷农药的70%,除草剂仅占17%[4]。

3.2 农药杂质多,药效差

有些农药含有高毒性杂质,且在生产过程中排出的“三废”有特殊性,表现为:排放量大、毒性大、浓度高、含盐量高、色度高、难降解化合物含量高、治理难度大。

3.3 市场监管不严

一方面很多不合格、禁用的农药进入市场。表现在农药标签使用混乱,有些农药有效成分一样但商品名混乱,无通用名,有的甚至使用未经批准的商品名;还有的农药标签上过分夸大农药功效,扩大其使用范围。同一种农药有效成分的梯度达十多个,导致使用者难以区分困难;另一方面,有些不法商贩任意销售农药,没有农药销售许可证,造成销售市场混乱。

3.4农民缺乏安全用药知识和环保意识

一是农民在购买农药的时候只关注价格和药效,不考虑农药的毒性。二是农民在使用的过程中不注意个人施药防护,不按规定施药,随意扩大使用剂量和使用次数,不按安全间隔进行施药。三是农民使用完农药后随意丢弃农药包装物和剩余农药。

3.5基层部门农药残留检测水平低,缺乏有效的农药降解手段。

基层农药检测部门仪器设备落后,技术人员知识水平低,不能及时发现问题,进而影响对整个农药产业链的科学决策。农药的降解手段落后,环境中农药残留问题严重,范围广,浓度高。

4可持续发展背景下农药使用的对策

在党的十七大中,胡锦涛总书记进一步提出全面实行可持续发展战略,现行的农药生产、使用和管理体制显然已不适应这一发展战略的需要,针对现有农药生产、使用和管理中的问题笔者从农药生产管理和科学研究两个大的方面提出了自己的一些见解。

4.1农药生产管理方面

4.1.1加强国家宏观调控

加大新型低毒农药的生产,增加对高毒、高残留农药的税收,降低低毒、高效、低污染农药的价格,给生产这些农药的厂家予以经济补贴。

4.1.2全面贯彻“六项新规”,保证进市农药的安全性

2007年十二月农业部在新闻发布会上颁布“六项新规”,规定从2008年1月8日起农药名称一律使用通用名称;农药临时登记证的累积有效期由四年缩短到三年;提高农药续展和登记门槛;规范了农药标签和说明书的管理,进一步明确了标签应当标注的内容和不得标注的内容;规范了农药产品的有效成分含量,即有效成分和剂型相同产品的有效成分含量的设定梯度不得超过5个;添加渗透剂或增效剂的农药产品,有效成分含量不得降低。

4.1.3加大监管力度,建立系统高效的农药使用反馈体系

建立农药监督管理的“可追溯体系”,从农药的生产、运输、销售到农药的使用和使用后的残留量,都建立实时跟踪体系。全国各级医疗卫生机构和单位应当如实、定期向当地县级以上农业行政主管部门通报:农药使用情况、本单位收治农药中毒病人情况, 重特大农药事故等。全国各级检测机构也要定期向农业行政主管部门或其它相关部门汇报农副产品和环境中农药残留状况,以便上级部门对农药的生产做出适时调整。

4.1.4提高基层农药管理人员的专业知识,加大基层农药知识宣传力度。

应在全国范围开展大规模有针对性的推广农药知识的宣传活动,让广大农民认识、掌握农药的杀虫机理和施用技能,普及农民对农药在贮存、用药时间、使用方法、有效期等方面的知识,提高农民的环保和农业可持续发展意识。要从源头、从基础抓起, 抓重点, 标本兼治, 综合治理, 持久作战, 持之以恒。

4.1.5提高基层和农药生产企业的农药监测水平。

增加对基层监督检测机构的资金支持力度,为其购买先进的检测仪器。加大对基层检测人员的技术培训,提高他们的知识水平。

4.2科学研究方面

4.2.1改进生产技术

对农药生产工艺进行技术改进, 减少农药生产过程中产生的废气、废水和废渣;对已产生的废气可以通过各种形式吸收成相应的产品自用或外售。废水治理工艺选择的宗旨首先着眼于综合利用,重点从污染源头治理,尽可能从废水中回收有用资源,在一级处理的同时减少COD排放负荷。生产线产生的固体废弃物,包括废渣、废溶剂、废包装袋、蒸馏釜残、生化系统的剩余污泥等,全部归类于有毒化学品,均按照有毒化学品处理要求采用焚烧工艺处理。

4.2.2开发新品种

加大对农药新品种的研制力度,大力开发低毒、安全性高的生物农药。

生物农药是指以生物活体如细菌、真菌、病毒等微生物或其代谢产物为原料而制成的,或者是通过转基因仿生合成具有特异作用的,用来防治农业病虫草鼠害和卫生害虫等有害生物的生物活体及其生理活性物质,并可以制成商品上市流通的生物源制剂,包括细菌、病毒、真菌、线虫、植物生长调节剂和抗病虫草害的转基因植物等。生物农药具有高效、广谱、不易产生抗药性、对人畜安全、不污染环境等特点[5]。我国应进一步加强对植物性农药、微生物农药、农用抗生素、诱抗类农药这四类农药的研发力度,完善新型生物农药研发技术体系。

4.2.3积极研究农药降解的新技术

近年来国内外学者研究了大量农药降解的新技术,有:臭氧降解、电离辐射降解、高压脉冲降解、双氧水降解、超声波降解、光催化降解、吸附降解、微生物降解、植物降解等,尤其是微生物降解技术取得了很大的进展。

自从1973年人们分离出能降解有机磷的微生物Flavobacterium sp.后,研究者们相继从自然界中分离出多种能降解有机磷的微生物,到目前为止已发现的农药降解微生物包括细菌、真菌、放线菌和藻类,细菌中包括假单胞菌、节杆菌、黄杆菌等20余种, 真菌中有曲霉、青霉、木霉等[8]。人们在从自然界分离农药降解菌的同时也对菌的降解机理进行研究,发现有些降解菌体内产生的酶比菌体本身有更高的降解效率和更强的环境适应性,于是人们便又从各种农药降解微生物中分离出大量农药降解酶。这些酶具有专一性强、降解效率高、无污染、应用范围广等特点,是对农药降解技术的重大突破。随着分子生物学技术的发展,人们又从农药降解菌体内分离出产农药降解酶的基因,然后借助基因工程手段将农药降解酶基因或降解质粒克隆到合适的宿主菌中并使其高效表达构建"高效农药降解菌"。如Cheng等[6]从Alteromonas sp. 中克隆到一个机磷农药降解酶编码基因并在大肠杆菌中尝试表达。 Ohshiro等[7]从Arthrobacter sp. B25 中分离到有机磷农药降解酶基因oph , 也在大肠杆菌中进行了表达。农科院生物技术所克隆出有机磷农药降解酶基因 (ophc2),并首次在巴氏毕赤酵母(Pichia pastoris)中获得高效表达,其表达量为6g/L,酶活为1.6×104u/mL,是目前国内外报道的有机磷农药降解酶最高的表达量[8]。并且该研究所与北京佳农贸易有限公司合作,现已工业化生产出一种有机磷农药降解酶--比亚。

所以在严格控制农药的生产、管理、使用的同时,我们还应积极研究农药降解的新技术,开发出高效、无污染的农药脱除方法,进而彻底清除农药残留。

5 小结

农药作为一种科学技术的产物,它给人们带来财富和便利的同时,也造成了始料未及的环境祸害。在可持续发展背景下,一方面我们要加强现有农药的生产管理;另一方面我们还要积极研发那些高效、低毒、低残留的新型农药;与此同时我们还要积极开展农药残留降解技术的研究,对那些环境中已存在的农药残留尽量减少它们的危害,保证人们的健康和安全。相信随着社会和科学的进一步发展,农药对环境的污染问题将最终被缓解和解决,我们最终也将走上可持续发展的强国之路。

参考文献

[1] 于萍萍, 谢 涛, 张进忠.农药及其残留物对农业生产的影响[J].农药研究与应用.2007 ,11(3):20~22

[2] 王律先.2006年全国农药生产回顾及2007年展望[J].中国石油和化工经济分析.2007/6,15~21

[3] 肖 军,赵景波.农药污染对生态环境的影响及防治对策, 安徽农业科学. 2005, 33(12): 2376~2377

[4] 郝保平,于志勇.当前农药使用中存在的主要问题与对策探讨[J].山西农业科学.2007 ,35 (1) :58~60

[5] 田忠科,孔海凤.我国生物农药现状及发展趋势的探讨[J]. 山西科技.2007,3:6~8

[6] Cheng, T. C., Harvey, S. P., Cloning and expression of a gene encoding a bacterial enzyme for decontamination of organophosphorus nerve agents and nucleotide sequence of the enzyme[J].Appl. Environ. Microbiol.. 1996, 62(5): 1636~1641.

[7] Ohshiro, K., Molecular cloning and nucleotide sequencing of organophosphorus insecticide hydrolase gene from Arthrobacter sp.strain B-5[J].J. Biosci. Bioeng.1999, 87: 531~534.

[8] 伍宁丰,梁果义,邓敏捷,姚斌,范云六. 有机磷农药降解酶及其基因工程研究进展[J].生物技术通报.2003,5:11~12

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