化學農藥的使用：利益與危害的博弈，《寂靜的春天》讀后感！
文章來源：《農藥科學與管理》2020年 更新時間：2021-02-09 14:57:36
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作者：農業農村部農藥檢定所 袁善奎 化學農藥就像一個“從出生就帶有先天缺陷的嬰兒”，其作為人類主動投入到生態環境中的一類具有生物活性的化學物質，不可避免會對生態環境或人畜健康造成或多或少的負面影響。1962年，雷切爾·卡遜（Rachel Carson）出版了《寂靜的春天》一書，在世界上首次將化學農藥和環保作為主題，他既是一部文學著作，又是一部經過大量調查研究后完成的科普巨著，引發了全球對農藥使用環境污染問題的認識和重視。在“生態保護”“綠色發展”成為時代主題的今天，再重新學習這本書，其中關于農藥安全使用和發展方向的觀點并不陳舊，值得思考和借鑒。該書已經出版了近60年，全世界仍然在繼續使用農藥，也未出現書中所描述的悲凄場景，這充分證明了一個自然規律“農業集約化種植離不開農藥的使用，使用農藥是在利益與危害之間進行博弈”，同時也說明人類在對農藥趨利避害的斗爭中取得了勝利。我們不能一味地去“妖魔化”農藥的害處，而應該科學看待農藥使用給人類帶來的好處，以及農藥自身安全性在不斷發展中的進步和變革，揚長避短。 01 科學認識農藥的利與弊 農藥被全世界廣泛用于農作物有害生物的防治，保障了產量和品質的提高，在滿足全球糧食需求方面發揮了巨大作用。但是，農藥又常常被當作食品安全、環境污染的“罪魁禍首”而一次次被推到“風口浪尖”，缺少被科學、客觀、公正的評價和對待。Knutson等描繪了沒有農藥的美國社會“農業生產將減少，食品價格將上漲，在全球市場上的競爭力將降低，農產品出口下降，從而導致大量失業”。 1.1 農藥的危害 農藥是一種釋放到環境中用于消滅有害生物（如植物病蟲草鼠害等）的有毒物質，可以通過噴霧、土壤處理、種子處理等方式施用到環境中，其中只有少部分真正被利用（到達靶標），其余可能會污染農田并對有益昆蟲、土壤微生物等產生危害，進而也可能進入地表水體，揮發到大氣中，或通過攝入等方式作用于非靶標生物，殺死蜜蜂、天敵昆蟲、青蛙等有益生物，有的還可以在食物鏈不同層級的生物間富集，造成長期慢性毒性。 此外，進入飲用水或者食物中的農藥還可以危害人類健康，引起多種癌癥和疾病，尤其是兒童，他們的免疫系統、神經系統和解毒機制尚未發育完全，會受到更大的損傷。據文獻報道，百草枯會造成人的肺肝腎組織的損傷；二硫代氨基甲酸鹽類藥劑的代謝物乙撐硫脲（ETU）能誘發甲狀腺癌并調節甲狀腺激素；有機氯農藥如滴滴涕（DDT，又名雙對氯苯基三氯乙烷）與癌癥、哮喘、糖尿病和兒童生長障礙等有關，還有干擾內分泌的作用等。 1.2 農藥的益處 人類使用農藥的目的是其給人類帶來的益處，否則不會以犧牲環境和健康為代價去使用它。農藥是最重要的植物保護技術，如果沒有這些技術，食品產量將會下降，許多水果和蔬菜將會短缺，價格將會上漲；可以被用來控制白蟻、蟑螂、螞蟻、老鼠和其他害蟲，給人們創造良好的生活環境；可以被用來保護花園、公園、運動場、湖泊和池塘等公共的環境；可以用來防治病媒昆蟲，防治疾病的傳播，如瘧疾等；可以用來防治植物病原或非病原的微生物，減少微生物毒素的污染，如高度致癌物黃曲霉毒素，其危害遠遠大于農藥本身。因此，農藥是人類與自然界斗爭的工具，給人類帶來很多益處。 廣告 02 農藥伴隨著時代不斷發展 農藥隨著科技的進步在不斷發展，但并不是一個新近的“發明”，早在公元前2500年前蘇瑪連人（Sumarians）就開始使用硫磺控制害蟲和螨蟲，公元前1200年中國用汞和砷化合物控制體虱，除蟲菊花提取物用做殺蟲劑有2,000多年歷史，鹽或海水被用來控制雜草。無機物質，如氯酸鈉和硫酸，或從天然來源獲得的有機化學物質在20世紀40年代以前被廣泛用于害蟲防治。 農藥的發展大致可以分為5個階段：（1）1000年前，早期階段；（2）1000—1850年，使用植物、動物及礦物源；（3）1850—1940年，使用無機物和工業副產物；（4）1940—1970年，使用以DDT為代表的有機合成化合物；（5）1970年至今，使用有機合成的低風險化合物。其中，1940年之前的農藥又被稱為“第一代農藥”，典型特征是使用植物、礦物等天然源化合物作為農藥，大多毒性高、防效低、在土壤中易累積，且長時間使用已出現抗性問題，目前多數已被淘汰；1940年之后～1970年這段時間開發的農藥被稱為“第二代農藥”，主要是DDT的問世開啟了化學合成農藥的歷史，以有機氯、有機磷、氨基甲酸酯農藥等為代表，典型特征是防效好、對哺乳動物和有益生物毒性高，部分品種在環境中持留期長；為了克服“第二代”高毒性的問題，1970年之后開發了保幼激素、蛻皮激素、昆蟲信息素、幾丁質合成抑制劑等對人畜直接毒性較低的農藥，大部分品種對環境友好（有的品種對環境有益生物的毒性較高），有時被稱為“第三代農藥”，甚至“第四代農藥”。客觀上來說，這些農藥由于效果、成本、殘留期等因素，還不能完全取代“第二代農藥”，真正成為目前農藥主流的是高效、高選擇性、低殘留、低風險的“現代化學合成農藥”，如菊酯類、新煙堿、雙酰胺類等殺蟲劑，三唑類、甲氧基丙烯酸酯、琥珀酸脫氫酶抑制劑（SDHI）等殺菌劑，磺酰脲類、對羥基苯基丙酮酸雙氧化酶（HPPD）類等除草劑。因此，農藥一直沿著低毒、高效的方向不斷發展，“現代農藥”不再是上世紀50年代的長殘留、高生物富集性的“有機氯農藥”時代。 03 農藥生態環境安全性管理 20世紀40年代，尤其是二戰期間，由于提高糧食產量和尋找潛在的化學武器的需要，化學合成的殺蟲劑如DDT、艾氏劑、狄氏劑、異狄氏劑、2,4-滴和對硫磷等被大量使用，在農業上的應用也被認為是有利的，當初并不擔心這些化學物對環境和人類健康造成影響。1962年，《寂靜的春天》一書引起了人們對農藥安全性的廣泛關注，并由于20世紀70年代害蟲抗藥性的出現，積累了大量農藥負面效應的證據，最終在1972年美國禁止使用DDT。同時，也促使美國于1970年成立美國環保署（US EPA），由專門的部門進行農藥生產和使用的管理，當時是世界上第一個專門管理農藥的政府機構，主要目的是加強農藥的安全性管理，并在上世紀80年代開始建立了農藥環境風險評估技術體系，為其他國家的農藥管理提供了借鑒。 我國于1978年經國務院批準，恢復原農林部農藥檢定所，成立了專門的農藥管理機構。1982年正式頒布《農藥登記規定》并實施農藥登記制度后，盡管農藥的環境安全性在早期引起關注，但由于當時技術能力、人才隊伍和硬件條件的限制，農藥登記關注的重點主要還是質量和效果。相對于歐美等發達國家，我國農藥環境安全性管理工作至少落后30年，其發展歷程大致可以分為3個階段（表1）。目前我國農藥環境安全性管理實現彎道超車，已從早期僅憑急性毒性數據的主觀判斷進入科學的量化風險管理階段，并在國際上受到廣泛關注。 表1 我國農藥環境安全性管理發展階段
04 降低化學農藥使用的危害 農藥是科學技術和社會發展的必然產物，是極為重要的農業生產資料，直接關系到國民經濟發展、人民健康、農業生產安全和社會穩定。但只要我們生產上使用農藥，就很難逃避他的危害，最有效的方式就是盡量降低其危害的范圍和水平。《寂靜的春天》帶給我們很多工作的啟示，人類可以采取很多措施去減少農藥的使用和降低農藥的危害。 4.1 淘汰高毒高風險農藥品種 《寂靜的春天》中描述了美國大量使用DDT、艾氏劑、狄氏劑等長殘留、高風險農藥后造成的野生動物、魚類、鳥類及家畜的危害。DDT目前已在世界上至少86個國家禁用，我國1983年國務院發文停止生產六六六、DDT農藥，1992年原化工部發文停止上述農藥在農業上使用，并在2002年原農業部199號公告中被列入國內明令禁止使用的農藥。至此，我國先后全面禁用和限制在果菜茶等作物上使用的農藥品種達66種（約占整個農藥品種的8.7%），尤其是氟蟲腈、克百威、氟苯蟲酰胺等對環境有益生物毒性較高的品種被限制使用，使得類似“寂靜的春天”的現象只在我國很小范圍內或很短的時間內出現過，農田里魚、鳥都開始多起來，生物多樣性正逐漸恢復。 4.2 加強農藥使用管理降低危害風險 農藥對環境的危害大多數情況是由于不合理使用造成的。《寂靜的春天》中描述的美國上世紀50～60年代的情景，不難看出大量的飛機噴灑農藥這種施藥方式是造成對非靶標生物影響的一個重要原因，農藥漂移問題較大，我國目前在林業和農墾區域仍然還在使用這種有人駕駛飛機施藥，尤其是林業上使用的有些農藥對蜜蜂或鳥類高毒，如吡蟲啉、阿維菌素、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽等；無人機飛防正出現爆發式增長，年施藥面積達到幾億畝。由此帶來的農藥環境污染問題應引起高度重視。選擇安全環保的劑型也是降低農藥使用風險的手段，2019年納米農藥成為IUPAC認定的化學領域十大新興技術之首，但納米農藥的環境安全性問題，在增加風險和降低用量方面的利益權衡也值得關注。另外，在實際生產中，超范圍、超劑量使用現象也較為普遍，如果農藥的濫用問題不加管控，將會使得我們的科學評價數據和資料變為一堆廢紙。 4.3 加強農藥安全使用的技術指導和培訓 卡遜不主張絕對禁止使用化學農藥，但堅決反對隨便讓對農藥毒性毫無了解的人去使用，并且農藥的標簽上有關毒性、使用和安全注意事項等相關內容的字體非常小，加之農藥使用者較少關注標簽的習慣，以及農村老齡化的問題，影響了農藥標簽在實際用藥過程中的指導意義和作用。應通過加強安全用藥培訓、發展專業化統防統治、提高農藥經營人員素質等手段減少農藥不合理使用。 4.4 加快推進生物農藥替代化學農藥的使用 卡遜在當時就總結了采用輻射技術讓害蟲絕育、聲波控制、使用天然源農藥、以菌治蟲、以蟲治蟲等手段來減少和替代化學農藥的使用，但經過60多年的發展，現在看起來這些技術推進的速度緩慢。究其原因，經濟利益的驅動和生物農藥難以突破的技術瓶頸是主要原因，必須有政府的干預和支持才能扭轉生物防治手段的劣勢，未來可以從產品的研發、開辟登記注冊的綠色通道、使用補貼、稅收減免等方面給予支持。 05 存在的問題及前景展望 5.1 存在的問題 卡遜查閱了大量文獻、開展了大量調查研究，并和多個國家的知名專家進行了深入的交流，指出農藥環境安全性管理工作中的漏洞或者值得深入考慮的問題。結合我國實際，農藥安全性管理仍然有一些問題值得我們去思考和努力解決。 5.1.1 農藥復合污染的問題 卡遜指出，我們的安全性評價試驗都是讓我們的試驗動物單一暴露于某一種農藥來開展毒性效應觀察的，但現實生活中，我們無法知道我們不同時間、不同場合接觸了多少種農藥，無論是人畜健康還是環境健康，農藥的“雞尾酒效應”問題一直是難以破解的難題。值得慶幸的是，我們目前批準登記的農藥再不會像DDT那樣有很強的生物富集性，而且我們也正在建立和關注農藥混配制劑的環境風險評估程序和方法。另外，自然界中的化合物不計其數，農藥在自然界中是否會與其他化合物發生反應，生成毒性更強的化合物，很難去得到準確的答案，最好的辦法只能是避免和減少與農藥的暴露和接觸。 5.1.2 對農藥毒性認知的問題 風險評估是現有認知與技術體系下，便于我們預測或評估農藥使用后風險的最有效工具。它使得我們具有一個統一的尺度，便于我們在同等條件下，選擇活性相對較好的、安全性風險相對較低的農藥品種。但客觀上，我們不能確保評估過的風險較低的農藥就一定是安全的，因為評估的準確性離不開生物效應方面的數據，盡管我們已經建立了相對完善的生態毒理學試驗方法，但大都是宏觀的、急性的毒性效應，微觀的、慢性的毒性效應開展有限。但是也要相信，隨著分子生物學、代謝組學等技術的發展，會不斷提高我們對農藥毒性影響的認知程度。 5.1.3 如何解決“舊賬”問題 在我國實施嚴格的農藥環境風險評估和安全性管理措施之前，一些對生態環境具有影響的藥劑和使用方式已經被批準，在滿足農業生產需求的情況下，這些藥劑和使用方式需要被逐步替代和取消，從而在更大程度上減少農藥使用對生態環境的影響。 5.2 前景展望 我國常見農業害蟲有739種、病害775種、雜草109種、鼠害42種，因此，農業生產離不開農藥。2019年草地貪夜蛾從境外傳入、2020年黃脊竹蝗入侵云南，都是通過化學農藥才使蟲災得以有效控制。人類要不斷開發和生產高效、安全和環保的農藥來滿足日益增長的人口對糧食的需求，但農藥對生態環境的危害也在不斷得到深入認識和廣泛共識。2017年新修訂的《農藥管理條例》提高了農藥登記安全性管理門檻，突出了綠色發展理念，正引領我國農藥產業結構朝著高質量方向發展。 農藥創制和研發的方向一直是：（1）追求高效，以實現最低使用量；（2）易于降解，減少在環境中的殘留；（3）高選擇性，減少對非靶標的傷害。早期的農藥的用量，如20世紀30～50年代，農藥用量在1～10 kg/hm2，而現在很多新的化合物用量在10 g/hm2或者更低，農藥在追求高效的方面取得了重大進展。此外，由于化學農藥研發的成本越來越高、篩選到有效化合物的概率越來越低，農藥研發正朝著生物農藥、轉基因抗病蟲技術、抗病育種、RNAi技術及非生物技術方向發展，一些跨國公司和國內大企業開始加入生物農藥研發隊伍，綠色防控技術將會在農業有害生物綜合防治（IPM）措施中發揮更大、更廣的作用。 |
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