呋喃丹的環(huán)境毒理學(xué)研究

劉鵬 李文兵 惠治兵

摘要：農(nóng)藥可以有效防治病蟲害的發(fā)生，但在提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量的同時(shí)也給環(huán)境帶來了極大的傷害。呋喃丹是氨基甲酸酯類農(nóng)藥中毒性最強(qiáng)的一種，能溶于水和有機(jī)溶劑，溶解度比較大，對(duì)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性發(fā)展也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，所以對(duì)呋喃丹的控制勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：呋喃丹；氨基甲酸酯類農(nóng)藥；環(huán)境毒理學(xué)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也在不斷提高，對(duì)健康的生活也有了更高的要求。但是農(nóng)藥殘留問題也越來越多。呋喃丹是常用在糧食作物上的強(qiáng)效殺蟲劑，雖然能對(duì)病蟲害進(jìn)行有效防止，但也給食品安全留下了巨大的隱患。

1.1 理化性質(zhì)

呋喃丹又被稱為克百威或卡巴呋喃等，是一種使用較為廣泛的氨基甲酸酯類農(nóng)藥，是一種高效、廣譜、殘效期長(zhǎng)、毒性劇烈的殺蟲、殺螨劑，主要用來防治水稻、小麥、花生、油菜、大豆等作物的病蟲害。

呋喃丹在化學(xué)品中被稱為2，3-二氫-2，2-二甲基-7-苯并呋喃基-N-甲基氨基甲酸酯，分子式C12H15NO3，相對(duì)分子質(zhì)量為221.3，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1所示。呋喃丹的純凈物是白色晶體，具有淡淡的芳香味，25℃時(shí)在水中的溶解度為700毫克/升，可溶于二甲苯、石油醚、煤油等多種有機(jī)物。呋喃丹在旱地土壤半衰期在30～60天，在弱酸性的條件下，能與亞硝酸鹽反應(yīng)生成亞硝胺，具有“致癌、致畸、致突”作用；在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下，氨基甲酸酯鍵斷裂，生成呋喃酚（圖1）。

1.2 使用現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代，有機(jī)氯農(nóng)藥和有機(jī)磷農(nóng)藥被發(fā)現(xiàn)存在各種各樣的問題，因此被各個(gè)國家和地方相繼禁用或者限用。氨基甲酸酯類農(nóng)藥因其具有高效、低毒、低殘留的特點(diǎn)而引起了人們的關(guān)注，之后便被廣泛應(yīng)用于防治糧食、蔬菜等各種作物病蟲害方面。呋喃丹如今已成為使用量最大、毒性最強(qiáng)的的氨基甲酸酯類農(nóng)藥之一。

1967年美國首次將呋喃丹應(yīng)用玉米病蟲害治理上，之后又推廣到了糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和林木的防治等方面。1974年，美國呋喃丹使用量超過了3000噸，我國在20世紀(jì)90年代使用量超過了10000噸。由于呋喃丹毒性較強(qiáng)，20世紀(jì)90年代初美國就在限制呋喃丹顆粒制劑的使用，我國在2002年也發(fā)布了對(duì)部分作物禁止使用呋喃丹的公告，同時(shí)禁止注冊(cè)含有呋喃丹農(nóng)藥的商標(biāo)，但在2010年呋喃丹的產(chǎn)量仍然超過了6000噸。

農(nóng)藥在噴灑后，只有1%真正發(fā)揮了作用，其余都以各種形式殘留在自然環(huán)境中。呋喃丹可通過噴灑或者是藥瓶等廢棄物殘留的方式進(jìn)入土壤。進(jìn)入土壤后，一部分會(huì)順著土壤孔隙進(jìn)入到空氣中，對(duì)大氣環(huán)境造成一定的污染，一部分通過地表徑流進(jìn)入江河湖海，或通過淋溶作用進(jìn)入地下水污染水體，還有一部分可以在土壤中被微生物降解、光照降解或被植物吸收，會(huì)改變土壤的理化性質(zhì)，造成土壤污染。呋喃丹不僅會(huì)污染土壤及水體，對(duì)生物多樣性也是一個(gè)巨大的威脅。

截至2016年12月，呋喃丹的代謝途徑和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律還未被明確闡述。只是在呋喃丹長(zhǎng)時(shí)間的使用中，相關(guān)專家在動(dòng)植物身上發(fā)現(xiàn)了中毒現(xiàn)象，部分專家和學(xué)者在研究環(huán)境要素時(shí)發(fā)現(xiàn)呋喃丹在粘性土壤中由于土壤的吸附作用而變得不易擴(kuò)散，在疏松的土壤中擴(kuò)散的速度較快，較強(qiáng)淋溶特性對(duì)地下水具有較大的威脅。

根據(jù)相關(guān)毒理學(xué)的研究可以發(fā)現(xiàn)，呋喃丹的結(jié)構(gòu)與人體內(nèi)乙酰膽堿非常相似。呋喃丹進(jìn)入人體后，不需要活化就能與乙酰膽堿酯酶（AchE）活性中心的絲氨酸的羥基結(jié)合形成氨基甲酰化膽堿酯酶，會(huì)使乙酰膽堿酯酶失去活性，導(dǎo)致乙酰膽堿會(huì)大量積累，神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)受到很大的影響，神經(jīng)纖維也會(huì)長(zhǎng)期處在一個(gè)興奮狀態(tài)，使人出現(xiàn)病態(tài)。呋喃丹的毒作用機(jī)理如圖2所示。

按照世界衛(wèi)生組織對(duì)農(nóng)藥毒性的分級(jí)，呋喃丹作用于人類屬于劇毒類的農(nóng)藥。按我國對(duì)農(nóng)藥毒性的分級(jí)，從口腔進(jìn)入人體是屬于劇毒農(nóng)藥，通過皮膚吸收進(jìn)入人體是屬于中等毒性農(nóng)藥，所以對(duì)人畜而言，呋喃丹都是屬于高毒物質(zhì)。呋喃丹在人體內(nèi)的ADI值為0.001毫克/公斤（體重），雌、雄性大鼠急性經(jīng)口腔進(jìn)入體內(nèi)LD50均為8毫克/公斤。輕度中毒者會(huì)表現(xiàn)出頭痛、腹瀉、頭暈、多汗等癥狀，中度中毒者會(huì)有輕度中毒表現(xiàn)伴隨口吐白沫、呼吸困難、心率減慢、四肢僵硬等癥狀，部分中毒者還會(huì)出現(xiàn)大小便失禁、肺水腫、心率失調(diào)等現(xiàn)象。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，用于環(huán)境監(jiān)測(cè)所的儀器也隨著科技的進(jìn)步在不斷地更新，檢測(cè)呋喃丹主要有氣相色譜—質(zhì)譜儀連用（GC-MS）、液相色譜法、固相萃取法和柱后衍生物法等。

氨基甲酸酯類農(nóng)藥大多數(shù)都有低毒、高效的特點(diǎn)，但是呋喃丹是個(gè)例外，它是氨基甲酸酯類農(nóng)藥中毒性最強(qiáng)，影響最大的一種。雖然相關(guān)部門已經(jīng)禁止生產(chǎn)和使用含呋喃丹的農(nóng)藥，但在一些地區(qū)仍在使用，希望有關(guān)單位能夠嚴(yán)格執(zhí)法，切實(shí)保障食品的安全問題。