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除草剂对动物危害

时间:2014-03-06 11:00:29  来源:  作者:

除草剂(herbicide)又名除莠剂,是-类用于防治杂草及有害植物的药剂。理想的除草剂应具备的条件是,能控制或杀死有害植物,促进有益植物的生长,而对环境平衡不具破环作用。

  早期应用的除草剂不具选择性,如砷制剂、氯酸盐和酚等。这些化合物不仅对植物不具选择性,而且对人和动物的毒性也很高。后来,才出现了对杂草有选择作用的除草剂。在目前应用的除草剂中,有的具选择性,有的不具选择性,有的除草剂几乎无毒性,而有的则毒性很高,而且污染环境。根据化学性质的不同,除草剂可分为无机除草剂和有机除草剂两大类。

  由无机物制成的除草剂有氯酸盐、亚砷酸钠、硫酸、氰酸钾、矿物油等。这类除草剂-般防效低,用药量大,大多属于灭生性的,大部对人和畜有毒。从土壤中降解得很慢,有的根本不能在土壤中降解。因此,目前已逐渐被淘汰。当前,在农业生产上应用的多属有机合成除草剂。

  动物从用除草剂处理过的种子或牧草直接摄入化学物质而引起中毒。除草剂中毒的发生大多是由于人们错误地应用除草剂而造成的,只要应用适当,-般不会引起动物中毒。

  只凭动物的中毒反应很难作出诊断,因为很多除草剂的临床中毒症状及病理变化不具独特性,了解动物接触各种除草剂的程度,然后将动物的接触浓度与已有的毒性资料进行比较,以确定中毒的可能性,对动物病变组织、可疑牧草或饮水、尿、胃内容物和粪便等样品进行综合分析也是常用的手段。

  除草剂的科学合理混用可以扩大杀草谱,使大部分杂草得到控制;不同类型的除草剂混用还可提高药效,降低药害,提高对作物的安全性,从而保证人和动物的安全摄食。

  对除草剂中毒没有特效解毒剂。为减轻临床症状可采取以下措施:立即排除胃肠道内容物,应用肠道保护剂,利尿剂以及对肝脏和肾脏采用支持疗法。

  (一)苯氧羧酸类除草剂

常用的产品有:2,4-滴(2,4-D)、2,4,5-涕(2,4,5-T)、2甲4氯(MCPA)等。总的来说,苯氧羧酸类除草剂(phenoloxy hydroxy acids herbicide)对人和动物、鱼的毒性不高,但是蜜蜂对其较敏感。

  苯氧羧酸衍生物是植物生长调节剂。因此,它们能改变植物的新陈代谢。这类除草剂的副作用是,经它处理过的植物,死前会在其体内蓄积很高浓度的硝酸盐或氰化物。同时被杀死的有毒杂草和有害植物固有的毒性并没有改变,因而更容易引起动物中毒。

  1.2,4,5-涕 实验动物的研究证明,2,4,5-涕具有致畸的可能性,应用于妊娠小鼠,可使胎鼠的腭裂、肾囊肿及骨骼畸形的发生率增加。过去有些2,4,5-涕工业晶中常混有一种杂质,即2,3,7,8-四氯-二苯-对-二噁英(简称TCDD),杂质含量高者可达30mg/kg,因而应用于2,4,5-涕也可能造成TCDD污染。

  2,4,5-涕对大鼠胎儿造成的损害因除草剂被TCDD污染的程度而异,其浓度>lmg/kg时,才能增强2,4,5-涕的胚胎毒作用。按照新工艺严格管理生产的2,4,5-涕中TCDD的含量低于0.1mg/kg(允许量),不会增强2,4,5-涕的胚胎毒作用,因而这种除草剂应不呈现致畸作用。但20世纪90年代后期,在欧洲仍有这类事件发生(参见本节二之(三)二噁英)。近年来,国外采用新工艺生产的2,4,5-涕不含TCDD杂质。

  苯氧羧酸类除草剂一般在动物体内存留的时间不长,在大鼠各组织中消除的半衰期为5~10h;在猪、犊牛和家禽体内则为10~30h;在犬组织中的半衰期可高达87h。动物与低剂量的苯氧羧酸类化合物接触,主要是以原形经尿排出,在乳或体脂中不含可检出量的除草剂。对绵羊和牛的研究表明,苯氧化物及其酚代谢物仅有少量残存于肌肉和脂肪中,而大量残存于肝脏与肾脏中。在日粮中的苯氧羧酸类除草剂浓度高达2000mg/kg时,多数情况下,除草剂或其代谢物在实验动物的肾脏和肝脏中最高残留量可达lmg/kg,肌肉或脂肪中的残留量则<0.05mg/kg。按规定量应用苯氧羧酸类除草剂,其在经过处理的牧草上或牧草中的残留量不会高于300mg/kg。牧草上除草剂的半衰期一般为1~2周。当动物不断采食经除草剂处理不久的植物时,因接触除草剂的剂量较高,所以可在动物肉中检出除草剂的残留。动物屠宰前停饲处理过的牧草1~2周,能显著减少任何残留物。

  经除草剂处理过的饲草似乎并不影响瘤胃微生物群的功能,这些除草剂亦不易被瘤胃微生物所降解。

  动物中毒几乎完全是由意外吞食浓除草剂或喷雾液,偶见于因采食除草剂处理过的牧草。

  重复应用大剂量的苯氧羧酸类除草剂,可引起反刍动物中毒。反刍动物表现食欲减退,抑郁,瘤胃弛缓,肌无力,有时出现腹泻。长期摄食除草剂可引起口腔黏膜溃疡,动物逐渐消瘦并死亡。反刍动物还可能出现臌胀。

  苯氧羧酸类除草剂中毒的动物可能有心外膜出血和心包积水、瘤胃停滞、瘤胃内有浅绿色未消化的食物、肝脏肿胀、质脆,肾脏充血。淋巴结充血并肿胀,肠系膜血管充血并扩张。

  反刍动物一般在接触苯氧羧酸类除草剂10d后才出现中毒初期症状;犊牛(每千克体重)1次内服200mg可引起中毒。

  2.2,4-滴 2,4-滴猪内服最小急性中毒量(每千克体重)约为l00mg,致死量500mg。中毒症状表现为腹泻,高跷步态和短时的抑郁。中毒较严重时表现呕吐、严重肌无力和抑郁。尸体剖检可见消化道、呼吸器官和排泄器官急性病变。以含500mg/kg2,4-滴的饲料饲喂幼猪,未见中毒症状。在饲喂12个月后,唯一的不良作用是生长不良或受抑制。病理组织学检查可见肝实质变性,肝细胞核大小不一。

  犬较其他动物对苯氧羧酸类除草剂更敏感。犬内服2,4-滴的LD50(每千克体重)约为l00mg。犬与经除草剂适当处理过的草地接触,不太可能引起中毒。除草剂喷雾过量或倾倒于低洼处,容器内剩余的除草剂或任意废弃除草剂等,可能是引起犬中毒的原因。

  鸡、鹌鹑与施用于田间的苯氧羧酸类除草剂(常用量或略高于常用量)接触后,并不会改变产蛋性能和蛋的孵化率。家禽苯氧羧酸类除草剂中毒的主要病变是肾脏肿大。

  (二)均三氮苯类除草剂

均三氮苯类除草剂对哺乳动物的毒性低,其中大多数化合物的大鼠内服(每千克体重)LD50为 2 000~5000mg以上,如西玛津(simazine)、阿特拉津(atrazine),大鼠内服LD50分别为>5000mg和3080mg。对鲤鱼的LC50西玛津为l00mg/L,阿特拉津为10mg/L(均为48h)。

  大多数均三氮苯类化合物在哺乳动物体内被代谢为2-羟基-6-烷基胺的衍生物,主要由尿排出体外。由于哺乳动物对这类代谢物的排泄能力较强,所以均三氮苯类除草剂及其代谢物在体内无蓄积现象。

  均三氮苯类除草剂在水中的溶解度较小。水溶性的大小可影响其在土壤中残留期的长短,如阿特拉津的水溶性较西玛津大;因而西玛津在土壤中的残留期较长,阿特拉津则较短,均三氮苯类在土壤中可完全降解,但进行得缓慢。

  土壤微生物对均三氮苯类除草剂进行下列三种降解:
1.水解 其上的1个取代基被羟基取代; 2.脱烃基 通过脱烃基作用而去除侧链; 3.结合。

  几乎所有微生物都在不同程度上通过水解、脱烃基和结合3种途径,使均三氮苯类除草剂降解。一般通过水解与结合后,除草剂可完全丧失其除草活性;脱烃基作用也使其失去部分活性。实验证明,均三氮苯类除草剂经上述降解过程后,对哺乳动物的毒性降低。

  均三氮苯类除草剂中毒时,可见动物食欲减退、抑郁、肌痉挛、呼吸困难、无力和步态不协调。尸体剖检可见肝脏灰白、质脆,肝脏和肾脏充血,心外膜有出血点。这类除草剂在应用较高剂量时,对家畜有害。

  这类除草剂中的阿特拉津和扑灭通用于牧草上的剂量等于或高于推荐量时,动物摄食后不会发生肉眼可见的不良反应,血液学和血液生物化学指标均未见改变。动物采食经阿特拉津处理过的干草,未见任何病理组织学变化。曾有关于泌乳母牛吞食阿特拉津原药而发生自然中毒的报道,其临床症状是母牛感觉过敏,流涎,肌震颤,共济失调,卧倒和死亡。

  (三)氨基甲酸酯类除草剂

氨基甲酸酯类除草剂(carbmate-herbicides)毒性较低。雄大鼠内服扑草灭(EPTC)LD50每千克体重为1630mg,小鼠为3160rug,扑草灭对鲤鱼的LC50为50mg/L(48h)。氯苯胺灵(chlorpropham)的毒性更低,大鼠内服LD50每千克体重为5000~7500mg。饲料中含2000mg/kg氯苯胺灵,饲喂大鼠2年,未见中毒反应。对鲤鱼的LC50为10~40mg/L(48h)。

  氨基甲酸酯类除草剂如扑草灭,在土壤中以微生物降解为主,在潮湿土壤中比在干燥土壤中容易分解。一般氨基甲酸酯类除草剂残留时间不长,如扑草灭在土壤中可存留4周。氨基甲酸酯类在土壤中的降解过程主要以水解为主。扑草灭在水中的半衰期为30~40d。

  (四)硫代氨基甲酸酯类除草剂

每千克体重应用几毫克的硫代氨基甲酸酯类除草剂(thiocarbamate herbicides),即可使动物产生中度毒性。但一般应用此类除单剂的剂量较低,当直接应用时,-般不引起危害。

  反刍动物中毒症状为肌痉挛、共济失调、抑郁和衰竭。慢性中毒动物常在应用除草剂60d后发生被毛脱落。死后剖检可见肾脏和肝脏充血、肝质脆。

  属于这-类除草剂的燕麦敌,除可引起食欲减退和体重下降外,慢性中毒绵羊尚可发生脱毛症、肌痉挛、共济失调和中枢神经系统抑制。当大剂量应用时,常导致衰竭。

  克草猛可引起甲状腺和肾脏肿胀或充血。对12月龄的牛每千克体重给予l00mg的克草猛,血浆Mg-Ca比率明显下降,发生急性中毒性肾小管肾炎、肝脏损害和脾脏轻度充血。对比之下,绵羊应用克草猛,血浆Mg-Ca比率不发生显著变化。

  (五)联吡啶类除草剂

这类除草剂主要有敌草快(diguat)和百草枯(paraquat)。对大鼠内服(每千克体重)LD50分别为155~203mg和400~440mg,对鲤鱼LC50为40mg/L(48h)。动物经口摄人的敌草快和百草枯,在体内吸收极少,大部分经粪便排出体外,小部分经尿排出。经粪便和尿液排出的几乎全部都是未经变化的原形化合物。

  联吡啶类除草剂在土壤中的降解有三种形式。

  ①光化学降解,当除草剂吸附在土壤表面时,则更容易发生; ②土壤中的有机或无机成分与除草剂发生的化学反应; ③土壤微生物引起的降解。

  敌草快在强阳光下和透明度高的水中易发生光分解。敌草快与百草枯都易溶于水,残留在水中者极易消失,但两者在水中消失速度的变动很大,主要受水中杂草的生长密度、底泥和混悬颗粒的多少及阳光强弱的影响,一般在4~14d内可由0.1~1.5mg/kg降至低于l0μg/kg。

  百草枯和敌草快由于应用剂量小,并迅速对植物产生作用,与土壤接触即失去活性,光分解进行很快,所以对环境的污染较小。

  一次接触大剂量(100~300mg/kg)的联吡啶类除草剂,引起的毒性反应有胃炎、呕吐、腹痛与腹泻。动物如能耐过急性期,在应用除草剂后2~10d出现亚急性中毒症状,其特征为肺充血和水肿,形成透明膜以及炎性浸润。动物在耐过亚急性期的水肿和炎症后,常发生渐进性、弥漫性的肺纤维变性,死亡率很高。值得注意的是,在大量除草剂从动物机体排出后很久,才出现一些病理变化。

  (六)取代脲类除草剂

大多数的取代脲类除草剂毒性不高。中国常用的敌草隆(diuron)、绿麦隆(chlor-toluron)、利谷隆(1inuron)对大鼠内服(每千克体重)LD50分别为3400mg、1626~2056mg和1500~4000mg。利谷隆对鲤鱼LC50为10mg/L(48h)。以125mg/kg利谷隆混入大鼠饲料,饲喂2年,未见毒性反应。

  取代脲类除草剂一般不在哺乳动物体内蓄积。以每千克体重25~2500mg的敌草隆或利谷隆长期饲喂大鼠,它们的代谢产物苯胺在动物血液、肌肉、脂肪、肝脏、肾脏和脾脏中的残留量不超过l00mg/kg,只占动物摄人除草剂的极少部分。

  取代脲类除草剂在土壤中一般较稳定,如敌草隆在20℃条件下,在土壤中的半衰期可长达10~70年。但是取代脲类除草剂易发生光化学分解,这对取代脲类在环境中的降解相当重要。此外,微生物引起的降解也有一定的重要性。

  大剂量取代脲类除草剂可引起动物腹泻、食欲减退、抑郁、运动失调和衰竭。动物接受中毒量取代脲类除草剂,可出现肺、肝脏、脾脏和脑膜的严重充血。

  几种取代脲类除草剂可诱导肝微粒体酶。动物与此类除草剂接触后,有三种肝微粒体酶的活性随除草剂剂量的增加而提高。上述发现具有其重要性,因为环境中的许多污染物,如除草剂及其他农药,在进入动物体后,能诱导机体内的肝微粒体酶的活性,不仅能影响其本身的毒性,而且也能改变同一动物体内并用的其他化合物的毒性作用。

  (七)二苯醚类除草剂

二苯醚类(diphenylethers)除草剂的急性毒性作用较低。在这类除草剂,中国使用较多的是除草醚(nitrfen),对大鼠内服LD50每千克体重为2630mg,对鲤鱼的LC50为2.5mg/L(48h)。消草醚的毒性更低,大鼠内服LD50每千克体重为9000~15000mg。但对鲤鱼的LC50为0.8mg/L(48h)。

  (八)氯化烷基酸类除草剂

常用的氯化烷基酸类除草剂是茅草枯(dalapon),其对哺乳动物的毒性较低,大鼠内服LD50每千克体重为6880~10300mg,以每天每千克体重15mg剂量的茅草枯饲喂大鼠2年,未见中毒反应;每天每千克体重喂给50mg,仅见肾脏轻度增重。茅草枯对鲤鱼毒性较低,LC50>40mg/L(48h)。

  (九)二硝基苯胺类除草剂

二硝基苯胺类(dinitrophenyls)除草剂磺乐灵(nitralin)在动物体内消除很快;新鲜的瘤胃液能使它迅速分解,并形成几种含硫的代谢产物。乳牛日粮中含5mg/kg磺乐灵,在其排出的尿或粪中检测不出残留物。

  (十) 吡啶羧酸类除草剂

吡啶羧酸类(pyridine carboxylic acids)除草剂中有毒莠定(picloran),对大鼠内服LD50每千克体重为8 200mg。毒莠定中毒的主要症状为无力,抑郁以及食欲减退。尸体剖检可见颈部和头部淋巴结肿胀,呼吸道充血,心包液染血,瘤胃中有未消化的食物以及肾和肠黏膜充血等。当农田施用毒莠定的用量达28kg/hm2时,对动物有害。

  (十一)苯甲酸类除草剂

苯甲酸类(benzoic acids)除草剂对动物相对无害。其应用剂量小,在正常应用时,一般不会引起动物中毒。苯甲酸类除草剂的中毒症状包括惊厥、臌胀和衰竭。病理变化有淋巴结和心外膜出血以及肝脏和肾脏充血。

  (十二)甲基尿嘧啶类除草剂

甲基尿嘧啶(methyluracils)除草剂(如除草定、异草定)的应用剂量超过5.6kg/hm2时,对反刍动物有害,而一般应用剂量可达22.4kg/hm2。中毒症状包括食欲减退,抑郁,口吐泡沫和步态不协调。尸体剖检的特征是淋巴结肿胀并出血,肺充血。

  (十三)酰胺类除草剂

酰胺类除草剂(amides herbicides)是植物生长调节剂中毒性较大的一种。草毒死(allidochlor)大鼠内服LD50每千克体重为700mg。饲料中含5mg/kg草毒死时,泌乳动物的乳、尿或粪便中很难检出草毒死的残留,接触田间施用过草毒死的动物肉中亦很难检出。但草毒死对家畜是有害的。

  酰胺类除草剂(organoarsenic herbicides)中毒开始时突出的症状是食欲减退,接着出现流涎,抑郁和衰竭。 尸体剖检可见皱胃和肠黏膜出血及充血,肺和支气管黏膜亦充血。中毒动物的肾脏肿胀并充血。

  (十四)有机砷类除草剂

有机砷类除草剂(organoarsenic herbicides)中毒机理、中毒症状与三价砷化合物等无机砷的中毒症状近似。

  由于砷化物的作用持久,砷可在土壤中蓄积,并在植物特别是块根、块茎类中富集,长期重复使用会造成严重危害。

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