1、有机氯农药的历史可以追溯到 1938 年,瑞士科学家 Muller 发现了 DDT 的杀虫作用,并把它成功运用到杀灭马铃薯甲虫上,从那时起,有机氯农药开始被使用。在那个年代,DDT 被认为是最有希望的农药,发明者 Muller 还因此获得了诺贝尔奖。而随着 DDT 的发明和使用的成功,也掀起了研制有机合成农药的热潮。到了 1942年,英法等国又发明了另一种有机氯杀虫剂-六六六(HCH)。1945 年氯丹被发明,1948年七氯,艾氏剂,狄氏剂和毒杀芬等有机氯农药也相继被发明出来,1950 年发明了异狄氏剂和硫丹。1969 年甲氧滴滴涕也被广泛的应用。由于有机氯农药具有高效、低毒、低成本、杀虫谱广
2、、使用方便等特点,在有机氯农药被相继发明的几十年里,有机氯农药被大范围的运用。但随之而来,有机氯农药的负面影响和作用也逐渐的显现出来,由于有机氯农药非常难于降解,在土壤中可以残留 10 年甚至更长时间之久,且容易溶解在脂肪中。而且由于有机氯农药具有一系列的危害性,对人类会造成一定的危害。有机氯农药在给人类造福的同时,也给人类的生存及生命质量带来了不良影响。认识到了有机氯农药的危害以后,西方国家开始有限制的生产和使用有机氯农药,到 1970 年,瑞典、美国等国就已经先后停止生产和使用 DDT,之后的几年里,其他发达国家也陆续停止了生产1。但作为亚洲的农业大国,中国和印度直到 1983年和 198
3、9 年才禁止 DDT 在农田中使用。从有机氯农药在农田中使用直到被禁用的几十年中,全世界大约生产了150 万吨 DDT,970 万吨六六六2。1.2 我国有机氯农药的生产使用情况有机氯农药在我国的使用是自 20 世纪 50 年代开始的。自 20 世纪 60 年代至 80年代初,有机氯农药的生产和使用量一直占我国农药总产量的 50%以上。20 世纪 70年代,有机氯农药的使用量达到高峰,而到了80 年代初,有机氯农药的使用量仍占总农药用量的78%。在我国曾经大量生产和使用过的有机氯农药主要有DDTs、HCHs、六氯苯、氯丹和硫丹等。我国使用的有机氯农药主要是 HCHs 和 DDTs,20 世纪
4、70 年代,两种农药的总产量约占当时全部农药产量的一半以上。其中 HCHs(混合异构体,包括 4 种主要成分,-、-、-、和 -HCH),在我国的产量和使用量都居世界首位。到 1983 年止,累计产量达到了 490 万吨。1983 年禁止 HCHs 在农业上使用后,现在 HCHs 作为农药中间体仍然在国内生产,主要用于防治小麦吸浆虫、飞蝗、荒滩竹蝗等。而 DDTs在我国的历史累计产量也达到了 40 多万吨。且目前还有 DDTs 农药的生产,其主要用于三氯杀螨醇的中间体3。氯丹也是我国生产过的主要有机氯农药之一,它是一种杀虫剂,主要被用于白蚁预防药,它被广泛的用于预防房屋建筑危害、土质堤坝和电线
5、电缆的白蚁,近年来又将其用于绿地和草坪防治白蚁。人们将其撒在庄稼地、建筑物、林场和苗圃里,以控制白蚁和蚂蚁。1997 年人们就停止生产氯丹,但现在不排除有些人可能还在使用储备的氯丹。另一种仍在生产和使用的有机氯杀虫剂是硫丹。硫丹是一种高效广谱杀虫杀螨剂,对果树、蔬菜、茶树、棉花、大豆、花生等多种作物害虫害螨有良好防效。2002年,硫丹的年产量达到 2400 吨。艾氏剂、狄氏剂和异狄氏剂 3 种杀虫剂 POPs 或因未达工业生产规模,或因仅处于研制生产阶段,没有工业化生产4。表1-1 显示了我国有机氯农药生产,使用和污染的基本情况。表1-1 我国有机氯农药生产,使用和污染情况物质名称使用和生产量
6、生态污染情况DDT历年累计产量约40多万吨,占国际用量的20%,目前仍有少量生产,主要用于生产三氯杀螨醇和出口在大多数农田土壤,水体,底泥,粮食作物,蔬菜,动物体内,人体组织均能检出。粮食中超标最高的为新疆,贵州,山东,四川,陕西。范围在0.7%-2.1%。艾氏剂狄试剂异狄氏剂从未被商业化生产,未有工业使用或销售;艾氏剂和异狄氏剂只是试验规模环境污染普遍存在,农田土壤,水体,底泥,粮食,蔬菜,动物体内,人体组织均能检出灭蚁灵未工业化生产氯丹1977-1978年累计生产约3000t原粉,1979年停产毒杀芬1960-1984年累计产量不到2.4万吨,1980年停产七氯1967-1969年累计生产
7、17t 原粉,用于灭白蚁和地下害虫,以后停产1.3 有机氯农药的物理化学性质(1)六六六(HCHs) 分子式为C6H6C16,又可以写作 666,是苯添加六个氯原子形成的饱和化合物。对昆虫有熏杀、触杀和胃毒作用,其中又以-异构体杀虫效力最高,a-异构体次之,-异构体又次之,-异构体效率极低。而在工业上则是由苯与氯气在紫外线照射下合成。其用途过去主要用于防治蝗虫、稻螟虫、小麦吸浆虫和蚊、蝇、臭虫等。由于六六六对人、畜都有一定毒性,所以在 20 世纪 60 年代末就已经停止生产或禁止使用。六六六主要蓄积在人体脂肪内,存留最久的是-六六六,它的蓄积作用最强。六六六和其它有机氯农药一样,进入环境以后,
8、在各种物理、化学和生物学因素的作用下,最终逐渐导致消失。而农药在环境中的最终消失是通过扩散、分解和生物富集途径进行的。人和大多数其它生物体具有中等强度的急性毒性。它能经皮肤吸收,是接触中毒的典型代表,由于其在常压时即使在 12以下,也有一定的蒸发,所以吸入 DDTs 蒸气亦能引起中毒。对人不论是故意的或是过失造成大量服用时,即能引起中毒。环境中的 DDTs 或经受一系列较为复杂的生物学和环境的降解变化,主要反应是脱去氯化氢生成DDE。DDE对昆虫和高等动物的毒性较低,几乎不为生物和环境所降解因而DDE是贮存在组织中的主要残留物。DDTs 在环境中的转化途径包括光解转化、生物转化、土壤转化等。(
9、2)DDTs 及其类似物 分子式为 Cl4H9Cl5。DDTs 化学性质稳定,在常温下不分解。对酸稳定,强碱及含铁溶液易促进其分解。可用作农用杀虫剂。DDTs 一般毒性与六六六相同,属神经及实质脏器毒物,对人和大多数其它生物体具有中等强度的急性毒性。环境中的 DDTs 或经受一系列较为复杂的生物学和环境的降解变化,主要反应是脱去氯化氢生成DDE。(3)六氯苯(HCB) 分子式为 C6Cl6。六氯苯不溶于水,溶于乙醚、氯仿等多数有机溶剂。可用作防治麦类黑穗病, 种子和土壤消毒。人体或动物接触后可引起眼刺激、烧灼感、口鼻发干、疲乏、头痛、恶心等。中毒时可影响肝脏、中枢神经系统和心血管系统。可致皮肤
10、溃疡。目前全球每年仍有高达 12000-92000kg 的 HCB 释放到环境中去5,对环境有严重危害,对水体可造成污染。六氯苯为可燃性物质,为可疑致癌物,具刺激性。且受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气。(4)氯丹(chlordane)分子式为 C10H6Cl8氯丹为无色或淡黄色液体,工业品为有杉木气味的琥珀色液体,主要成分有-氯丹和-氯丹。对环境有严重危害,对水体、土壤和大气都能造成污染。一般不会燃烧, 但如果长时间暴露在明火及高温下会燃烧。氯丹可用作残留性杀虫剂。对人体健康可以造成危害,其中毒症状发生较快,几小时内即可能死亡。主要症状为中枢神经系统兴奋症状,如激动、震颤、全身抽搐;摄入中毒的症
11、状出现更快,有恶心、呕吐、全身抽搐。严重中毒在抽搐剧烈和反复发作后陷于木僵、昏迷和呼吸衰竭。慢性中毒:主要症状为神经系统的功能性紊乱,肝、肾退行性改变。有头痛、眼球痛、全身乏力、失眠、恶梦、头晕、心前区不适、四肢麻木和酸痛等。对环境有严重危害,对水体、土壤和大气可造成污染(5) 硫丹(endosulfane) 分子式为 C9H6C16O3S:硫丹是一种有机氯杀虫剂,有 2 种同分异构体:-endosulfane、-endosulfane。纯品为白色晶体。粗制品为棕色无定形粉末。熔点是 70到 100。它是两种异构体的混合物,熔点分别是 108到 110和 208到 210。硫丹不溶于水,但溶于
12、氯仿、丙酮、二甲苯等有机溶剂。在碱性溶液中易分解释放出二氧化硫。遇湿气逐渐分解进而失效。用白鼠进行试验,LD50是 4060mg/kg。可加工为可湿性粉剂、乳油和粉剂。主要用来防治玉米穗虫、马铃薯甲虫、棉铃虫以及蔬菜和烟草害虫等。对鱼的毒性较大,故使用时应避免流入到河流中。产品可由六氯环戊二烯与 1,4-丁烯二醇先生成硫丹醇,再与亚硫酰二氯作用而制得6。(6) 艾氏剂(aldrin)、狄氏剂(Dieldrin)、异狄氏剂(Endrin)分子式分别为 C12H8Cl6O、C12H8Cl6O 和 C12H8Cl6O。用作土壤杀虫剂的艾氏剂是环境中狄氏剂(高达 97%)的主要来源。艾氏剂和反应产生的
13、狄氏剂很快被土壤吸收,特别当土壤含有丰富有机质时,因而几乎不会渗透到土壤中而发生沾污。两种化合物的迁移主要经由土壤侵蚀和沉积迁移,而不是通过溶渗。艾氏剂和狄氏剂在农业上的使用,会在产生了土壤中产生残留物,其持续期以年计。估计半衰期在 4 到 7 年。在热带条件下其比温带条件下的存留期要短。由于处理土地,或由于杀虫剂的施用,艾氏剂和狄氏剂会通过挥发从而进入到空气中。狄氏剂又会随雨水和干尘而返回到土壤和水表面。因而这些化合物可在气相中测得或吸附在尘颗粒或降水中。(7) 七氯(Heptachlor)分子式为 C10H5Cl7七氯在土壤中是持久的和相对稳定的。然而它可通过以下途径从土壤中减少,即,缓慢地蒸发、氧化成为七氯环氧化物(一种具有类似毒性,更持久的难降解产物)、被光合作用转换成光-七氯或者被土壤菌转换成低毒性的代谢物。七氯通过这些不同的途径,其减少的速度取决于气候、土壤类型及管理工作(在未开发的土壤中保持时间最长)。大多数七氯残留物存在于表层土壤中,且很容易连同漂尘颗粒随风扩散。尽管还没有由于七氯而引起水体大面积污染的报告,但在各种水体的鱼类中已发现了七氯的残留物。七氯在水中的溶解度非常小。1.4 有机氯农药的特征有机氯农药作为一种典型的持久性有机污染物,具有如下特征:(1)持久性/长期残留性有机氯农药具有长期持久性/长期残
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