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除草劑對動物危害

時間:2014-03-06 11:00:29  來源:  作者:

除草劑(herbicide)又名除莠劑,是-類用于防治雜草及有害植物的藥劑。理想的除草劑應具備的條件是,能控制或殺死有害植物,促進有益植物的生長,而對環境平衡不具破環作用。

  早期應用的除草劑不具選擇性,如砷制劑、氯酸鹽和酚等。這些化合物不僅對植物不具選擇性,而且對人和動物的毒性也很高。后來,才出現了對雜草有選擇作用的除草劑。在目前應用的除草劑中,有的具選擇性,有的不具選擇性,有的除草劑幾乎無毒性,而有的則毒性很高,而且污染環境。根據化學性質的不同,除草劑可分為無機除草劑和有機除草劑兩大類。

  由無機物制成的除草劑有氯酸鹽、亞砷酸鈉、硫酸、氰酸鉀、礦物油等。這類除草劑-般防效低,用藥量大,大多屬于滅生性的,大部對人和畜有毒。從土壤中降解得很慢,有的根本不能在土壤中降解。因此,目前已逐漸被淘汰。當前,在農業生產上應用的多屬有機合成除草劑。

  動物從用除草劑處理過的種子或牧草直接攝入化學物質而引起中毒。除草劑中毒的發生大多是由于人們錯誤地應用除草劑而造成的,只要應用適當,-般不會引起動物中毒。

  只憑動物的中毒反應很難作出診斷,因為很多除草劑的臨床中毒癥狀及病理變化不具獨特性,了解動物接觸各種除草劑的程度,然后將動物的接觸濃度與已有的毒性資料進行比較,以確定中毒的可能性,對動物病變組織、可疑牧草或飲水、尿、胃內容物和糞便等樣品進行綜合分析也是常用的手段。

  除草劑的科學合理混用可以擴大殺草譜,使大部分雜草得到控制;不同類型的除草劑混用還可提高藥效,降低藥害,提高對作物的安全性,從而保證人和動物的安全攝食。

  對除草劑中毒沒有特效解毒劑。為減輕臨床癥狀可采取以下措施:立即排除胃腸道內容物,應用腸道保護劑,利尿劑以及對肝臟和腎臟采用支持療法。

  (一)苯氧羧酸類除草劑

常用的產品有:2,4-滴(2,4-D)、2,4,5-涕(2,4,5-T)、2甲4氯(MCPA)等。總的來說,苯氧羧酸類除草劑(phenoloxy hydroxy acids herbicide)對人和動物、魚的毒性不高,但是蜜蜂對其較敏感。

  苯氧羧酸衍生物是植物生長調節劑。因此,它們能改變植物的新陳代謝。這類除草劑的副作用是,經它處理過的植物,死前會在其體內蓄積很高濃度的硝酸鹽或氰化物。同時被殺死的有毒雜草和有害植物固有的毒性并沒有改變,因而更容易引起動物中毒。

  1.2,4,5-涕 實驗動物的研究證明,2,4,5-涕具有致畸的可能性,應用于妊娠小鼠,可使胎鼠的腭裂、腎囊腫及骨骼畸形的發生率增加。過去有些2,4,5-涕工業晶中常混有一種雜質,即2,3,7,8-四氯-二苯-對-二噁英(簡稱TCDD),雜質含量高者可達30mg/kg,因而應用于2,4,5-涕也可能造成TCDD污染。

  2,4,5-涕對大鼠胎兒造成的損害因除草劑被TCDD污染的程度而異,其濃度>lmg/kg時,才能增強2,4,5-涕的胚胎毒作用。按照新工藝嚴格管理生產的2,4,5-涕中TCDD的含量低于0.1mg/kg(允許量),不會增強2,4,5-涕的胚胎毒作用,因而這種除草劑應不呈現致畸作用。但20世紀90年代后期,在歐洲仍有這類事件發生(參見本節二之(三)二噁英)。近年來,國外采用新工藝生產的2,4,5-涕不含TCDD雜質。

  苯氧羧酸類除草劑一般在動物體內存留的時間不長,在大鼠各組織中消除的半衰期為5~10h;在豬、犢牛和家禽體內則為10~30h;在犬組織中的半衰期可高達87h。動物與低劑量的苯氧羧酸類化合物接觸,主要是以原形經尿排出,在乳或體脂中不含可檢出量的除草劑。對綿羊和牛的研究表明,苯氧化物及其酚代謝物僅有少量殘存于肌肉和脂肪中,而大量殘存于肝臟與腎臟中。在日糧中的苯氧羧酸類除草劑濃度高達2000mg/kg時,多數情況下,除草劑或其代謝物在實驗動物的腎臟和肝臟中最高殘留量可達lmg/kg,肌肉或脂肪中的殘留量則<0.05mg/kg。按規定量應用苯氧羧酸類除草劑,其在經過處理的牧草上或牧草中的殘留量不會高于300mg/kg。牧草上除草劑的半衰期一般為1~2周。當動物不斷采食經除草劑處理不久的植物時,因接觸除草劑的劑量較高,所以可在動物肉中檢出除草劑的殘留。動物屠宰前停飼處理過的牧草1~2周,能顯著減少任何殘留物。

  經除草劑處理過的飼草似乎并不影響瘤胃微生物群的功能,這些除草劑亦不易被瘤胃微生物所降解。

  動物中毒幾乎完全是由意外吞食濃除草劑或噴霧液,偶見于因采食除草劑處理過的牧草。

  重復應用大劑量的苯氧羧酸類除草劑,可引起反芻動物中毒。反芻動物表現食欲減退,抑郁,瘤胃弛緩,肌無力,有時出現腹瀉。長期攝食除草劑可引起口腔黏膜潰瘍,動物逐漸消瘦并死亡。反芻動物還可能出現臌脹。

  苯氧羧酸類除草劑中毒的動物可能有心外膜出血和心包積水、瘤胃停滯、瘤胃內有淺綠色未消化的食物、肝臟腫脹、質脆,腎臟充血。淋巴結充血并腫脹,腸系膜血管充血并擴張。

  反芻動物一般在接觸苯氧羧酸類除草劑10d后才出現中毒初期癥狀;犢牛(每千克體重)1次內服200mg可引起中毒。

  2.2,4-滴 2,4-滴豬內服最小急性中毒量(每千克體重)約為l00mg,致死量500mg。中毒癥狀表現為腹瀉,高蹺步態和短時的抑郁。中毒較嚴重時表現嘔吐、嚴重肌無力和抑郁。尸體剖檢可見消化道、呼吸器官和排泄器官急性病變。以含500mg/kg2,4-滴的飼料飼喂幼豬,未見中毒癥狀。在飼喂12個月后,唯一的不良作用是生長不良或受抑制。病理組織學檢查可見肝實質變性,肝細胞核大小不一。

  犬較其他動物對苯氧羧酸類除草劑更敏感。犬內服2,4-滴的LD50(每千克體重)約為l00mg。犬與經除草劑適當處理過的草地接觸,不太可能引起中毒。除草劑噴霧過量或傾倒于低洼處,容器內剩余的除草劑或任意廢棄除草劑等,可能是引起犬中毒的原因。

  雞、鵪鶉與施用于田間的苯氧羧酸類除草劑(常用量或略高于常用量)接觸后,并不會改變產蛋性能和蛋的孵化率。家禽苯氧羧酸類除草劑中毒的主要病變是腎臟腫大。

  (二)均三氮苯類除草劑

均三氮苯類除草劑對哺乳動物的毒性低,其中大多數化合物的大鼠內服(每千克體重)LD50為 2 000~5000mg以上,如西瑪津(simazine)、阿特拉津(atrazine),大鼠內服LD50分別為>5000mg和3080mg。對鯉魚的LC50西瑪津為l00mg/L,阿特拉津為10mg/L(均為48h)。

  大多數均三氮苯類化合物在哺乳動物體內被代謝為2-羥基-6-烷基胺的衍生物,主要由尿排出體外。由于哺乳動物對這類代謝物的排泄能力較強,所以均三氮苯類除草劑及其代謝物在體內無蓄積現象。

  均三氮苯類除草劑在水中的溶解度較小。水溶性的大小可影響其在土壤中殘留期的長短,如阿特拉津的水溶性較西瑪津大;因而西瑪津在土壤中的殘留期較長,阿特拉津則較短,均三氮苯類在土壤中可完全降解,但進行得緩慢。

  土壤微生物對均三氮苯類除草劑進行下列三種降解:
1.水解 其上的1個取代基被羥基取代; 2.脫烴基 通過脫烴基作用而去除側鏈; 3.結合。

  幾乎所有微生物都在不同程度上通過水解、脫烴基和結合3種途徑,使均三氮苯類除草劑降解。一般通過水解與結合后,除草劑可完全喪失其除草活性;脫烴基作用也使其失去部分活性。實驗證明,均三氮苯類除草劑經上述降解過程后,對哺乳動物的毒性降低。

  均三氮苯類除草劑中毒時,可見動物食欲減退、抑郁、肌痙攣、呼吸困難、無力和步態不協調。尸體剖檢可見肝臟灰白、質脆,肝臟和腎臟充血,心外膜有出血點。這類除草劑在應用較高劑量時,對家畜有害。

  這類除草劑中的阿特拉津和撲滅通用于牧草上的劑量等于或高于推薦量時,動物攝食后不會發生肉眼可見的不良反應,血液學和血液生物化學指標均未見改變。動物采食經阿特拉津處理過的干草,未見任何病理組織學變化。曾有關于泌乳母牛吞食阿特拉津原藥而發生自然中毒的報道,其臨床癥狀是母牛感覺過敏,流涎,肌震顫,共濟失調,臥倒和死亡。

  (三)氨基甲酸酯類除草劑

氨基甲酸酯類除草劑(carbmate-herbicides)毒性較低。雄大鼠內服撲草滅(EPTC)LD50每千克體重為1630mg,小鼠為3160rug,撲草滅對鯉魚的LC50為50mg/L(48h)。氯苯胺靈(chlorpropham)的毒性更低,大鼠內服LD50每千克體重為5000~7500mg。飼料中含2000mg/kg氯苯胺靈,飼喂大鼠2年,未見中毒反應。對鯉魚的LC50為10~40mg/L(48h)。

  氨基甲酸酯類除草劑如撲草滅,在土壤中以微生物降解為主,在潮濕土壤中比在干燥土壤中容易分解。一般氨基甲酸酯類除草劑殘留時間不長,如撲草滅在土壤中可存留4周。氨基甲酸酯類在土壤中的降解過程主要以水解為主。撲草滅在水中的半衰期為30~40d。

  (四)硫代氨基甲酸酯類除草劑

每千克體重應用幾毫克的硫代氨基甲酸酯類除草劑(thiocarbamate herbicides),即可使動物產生中度毒性。但一般應用此類除單劑的劑量較低,當直接應用時,-般不引起危害。

  反芻動物中毒癥狀為肌痙攣、共濟失調、抑郁和衰竭。慢性中毒動物常在應用除草劑60d后發生被毛脫落。死后剖檢可見腎臟和肝臟充血、肝質脆。

  屬于這-類除草劑的燕麥敵,除可引起食欲減退和體重下降外,慢性中毒綿羊尚可發生脫毛癥、肌痙攣、共濟失調和中樞神經系統抑制。當大劑量應用時,常導致衰竭。

  克草猛可引起甲狀腺和腎臟腫脹或充血。對12月齡的牛每千克體重給予l00mg的克草猛,血漿Mg-Ca比率明顯下降,發生急性中毒性腎小管腎炎、肝臟損害和脾臟輕度充血。對比之下,綿羊應用克草猛,血漿Mg-Ca比率不發生顯著變化。

  (五)聯吡啶類除草劑

這類除草劑主要有敵草快(diguat)和百草枯(paraquat)。對大鼠內服(每千克體重)LD50分別為155~203mg和400~440mg,對鯉魚LC50為40mg/L(48h)。動物經口攝人的敵草快和百草枯,在體內吸收極少,大部分經糞便排出體外,小部分經尿排出。經糞便和尿液排出的幾乎全部都是未經變化的原形化合物。

  聯吡啶類除草劑在土壤中的降解有三種形式。

  ①光化學降解,當除草劑吸附在土壤表面時,則更容易發生; ②土壤中的有機或無機成分與除草劑發生的化學反應; ③土壤微生物引起的降解。

  敵草快在強陽光下和透明度高的水中易發生光分解。敵草快與百草枯都易溶于水,殘留在水中者極易消失,但兩者在水中消失速度的變動很大,主要受水中雜草的生長密度、底泥和混懸顆粒的多少及陽光強弱的影響,一般在4~14d內可由0.1~1.5mg/kg降至低于l0μg/kg。

  百草枯和敵草快由于應用劑量小,并迅速對植物產生作用,與土壤接觸即失去活性,光分解進行很快,所以對環境的污染較小。

  一次接觸大劑量(100~300mg/kg)的聯吡啶類除草劑,引起的毒性反應有胃炎、嘔吐、腹痛與腹瀉。動物如能耐過急性期,在應用除草劑后2~10d出現亞急性中毒癥狀,其特征為肺充血和水腫,形成透明膜以及炎性浸潤。動物在耐過亞急性期的水腫和炎癥后,常發生漸進性、彌漫性的肺纖維變性,死亡率很高。值得注意的是,在大量除草劑從動物機體排出后很久,才出現一些病理變化。

  (六)取代脲類除草劑

大多數的取代脲類除草劑毒性不高。中國常用的敵草隆(diuron)、綠麥隆(chlor-toluron)、利谷隆(1inuron)對大鼠內服(每千克體重)LD50分別為3400mg、1626~2056mg和1500~4000mg。利谷隆對鯉魚LC50為10mg/L(48h)。以125mg/kg利谷隆混入大鼠飼料,飼喂2年,未見毒性反應。

  取代脲類除草劑一般不在哺乳動物體內蓄積。以每千克體重25~2500mg的敵草隆或利谷隆長期飼喂大鼠,它們的代謝產物苯胺在動物血液、肌肉、脂肪、肝臟、腎臟和脾臟中的殘留量不超過l00mg/kg,只占動物攝人除草劑的極少部分。

  取代脲類除草劑在土壤中一般較穩定,如敵草隆在20℃條件下,在土壤中的半衰期可長達10~70年。但是取代脲類除草劑易發生光化學分解,這對取代脲類在環境中的降解相當重要。此外,微生物引起的降解也有一定的重要性。

  大劑量取代脲類除草劑可引起動物腹瀉、食欲減退、抑郁、運動失調和衰竭。動物接受中毒量取代脲類除草劑,可出現肺、肝臟、脾臟和腦膜的嚴重充血。

  幾種取代脲類除草劑可誘導肝微粒體酶。動物與此類除草劑接觸后,有三種肝微粒體酶的活性隨除草劑劑量的增加而提高。上述發現具有其重要性,因為環境中的許多污染物,如除草劑及其他農藥,在進入動物體后,能誘導機體內的肝微粒體酶的活性,不僅能影響其本身的毒性,而且也能改變同一動物體內并用的其他化合物的毒性作用。

  (七)二苯醚類除草劑

二苯醚類(diphenylethers)除草劑的急性毒性作用較低。在這類除草劑,中國使用較多的是除草醚(nitrfen),對大鼠內服LD50每千克體重為2630mg,對鯉魚的LC50為2.5mg/L(48h)。消草醚的毒性更低,大鼠內服LD50每千克體重為9000~15000mg。但對鯉魚的LC50為0.8mg/L(48h)。

  (八)氯化烷基酸類除草劑

常用的氯化烷基酸類除草劑是茅草枯(dalapon),其對哺乳動物的毒性較低,大鼠內服LD50每千克體重為6880~10300mg,以每天每千克體重15mg劑量的茅草枯飼喂大鼠2年,未見中毒反應;每天每千克體重喂給50mg,僅見腎臟輕度增重。茅草枯對鯉魚毒性較低,LC50>40mg/L(48h)。

  (九)二硝基苯胺類除草劑

二硝基苯胺類(dinitrophenyls)除草劑磺樂靈(nitralin)在動物體內消除很快;新鮮的瘤胃液能使它迅速分解,并形成幾種含硫的代謝產物。乳牛日糧中含5mg/kg磺樂靈,在其排出的尿或糞中檢測不出殘留物。

  (十) 吡啶羧酸類除草劑

吡啶羧酸類(pyridine carboxylic acids)除草劑中有毒莠定(picloran),對大鼠內服LD50每千克體重為8 200mg。毒莠定中毒的主要癥狀為無力,抑郁以及食欲減退。尸體剖檢可見頸部和頭部淋巴結腫脹,呼吸道充血,心包液染血,瘤胃中有未消化的食物以及腎和腸黏膜充血等。當農田施用毒莠定的用量達28kg/hm2時,對動物有害。

  (十一)苯甲酸類除草劑

苯甲酸類(benzoic acids)除草劑對動物相對無害。其應用劑量小,在正常應用時,一般不會引起動物中毒。苯甲酸類除草劑的中毒癥狀包括驚厥、臌脹和衰竭。病理變化有淋巴結和心外膜出血以及肝臟和腎臟充血。

  (十二)甲基尿嘧啶類除草劑

甲基尿嘧啶(methyluracils)除草劑(如除草定、異草定)的應用劑量超過5.6kg/hm2時,對反芻動物有害,而一般應用劑量可達22.4kg/hm2。中毒癥狀包括食欲減退,抑郁,口吐泡沫和步態不協調。尸體剖檢的特征是淋巴結腫脹并出血,肺充血。

  (十三)酰胺類除草劑

酰胺類除草劑(amides herbicides)是植物生長調節劑中毒性較大的一種。草毒死(allidochlor)大鼠內服LD50每千克體重為700mg。飼料中含5mg/kg草毒死時,泌乳動物的乳、尿或糞便中很難檢出草毒死的殘留,接觸田間施用過草毒死的動物肉中亦很難檢出。但草毒死對家畜是有害的。

  酰胺類除草劑(organoarsenic herbicides)中毒開始時突出的癥狀是食欲減退,接著出現流涎,抑郁和衰竭。 尸體剖檢可見皺胃和腸黏膜出血及充血,肺和支氣管黏膜亦充血。中毒動物的腎臟腫脹并充血。

  (十四)有機砷類除草劑

有機砷類除草劑(organoarsenic herbicides)中毒機理、中毒癥狀與三價砷化合物等無機砷的中毒癥狀近似。

  由于砷化物的作用持久,砷可在土壤中蓄積,并在植物特別是塊根、塊莖類中富集,長期重復使用會造成嚴重危害。

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