有機磷農藥

有機磷農藥，是指含磷元素的有機化合物農藥。主要用於防治植物病、蟲、草害。多為油狀液體，有大蒜味，揮發性強，微溶於水，遇鹼破壞。實際套用中應選擇高效低毒及低殘留品種，如樂果、敵百蟲等。其在農業生產中的廣泛使用，導致農作物中發生不同程度的殘留。有機磷農藥對人體的危害以急性毒性為主，多發生於大劑量或反覆接觸之後，會出現一系列神經中毒症狀，如出汗、震顫、精神錯亂、語言失常，嚴重者會出現呼吸麻痹，甚至死亡。

基本介紹

• 中文名：有機磷農藥
• 外文名：organophosphorus pesticide
• 作用：防治植物病、蟲、害
• 理化特性：大多呈油狀或結晶狀

簡介

我國生產的有機磷農藥絕大多數為殺蟲劑，如常用的對硫磷、內吸磷、馬拉硫磷、樂果、敵百蟲及敵敵畏等，近幾年來已先後合成殺菌劑、殺鼠劑等有機磷農藥。有機磷農藥多為磷酸酯類或硫代磷酸酯類，其結構式中R1、R2多為甲氧基（CH3O-）或乙氧基（C2H5O-）；Z為氧（O）或硫（S）原子：X為烷氧基、芳氧基或其他取代基團。可以合成多種有機磷化合物。

敵敵畏

有機磷類農藥對人的危害作用從劇毒到低毒不等。能抑制乙醯膽鹼酯酶，使乙醯膽鹼積聚，引起毒蕈鹼樣症狀、菸鹼樣症狀以及中樞神經系統症狀，嚴重時可因肺水腫、腦水腫、呼吸麻痹而死亡。重度急性中毒者還會發生遲發性猝死。某些種類的有機磷中毒可在中毒後8～14天發生遲發性神經病，有機磷中毒者血膽鹼酯酶活性降低。

種類

有機磷農藥（organophosphorus pesticide）種類很多,根據其毒性強弱分為高毒、中毒、低毒三類,中國時下常用有機磷農藥的大數口服半數致死量（mg/kg）分別如下：對硫磷（1605）為3.5～15mg；內吸磷（1059）為4～10mg；甲拌磷（3911）為2.1～3.7mg；乙拌磷為4mg；硫特普為5mg；磷胺為7.5mg（以上屬高毒類）。敵敵畏為50～110mg；甲基對硫磷（甲基1065）為14～42mg；甲基內吸磷（甲基1059，4044）為80～130mg（以上屬中毒類）,敵百蟲為450～500mg；樂果為230～450mg；馬拉硫磷（4049，馬拉松）為1800mg；二溴磷為430mg；殺螟松（殺螟硫磷）為250mg（以上屬低毒類）。高毒類有機磷農藥少量接觸即可中毒,低毒類大量進入體內亦可發生危害。人體對有機磷的中毒量、致死量差異很大,由消化道進入較一般濃度的呼吸道吸入或皮膚吸收中毒症狀重、發病急；但如吸入大量或濃度過高的有機磷農藥，可在5分鐘內發病,迅速致死。

理化特性

有機磷農藥大多呈油狀或結晶狀，工業品呈淡黃色至棕色，除敵百蟲和敵敵畏之外，大多是有蒜臭味。一般不溶於水，易溶於有機溶劑如苯、丙酮、乙醚、三氮甲烷及油類，對光、熱、氧均較穩定，遇鹼易分解破壞，敵百蟲例外，敵百蟲為白色結晶，能溶於水，遇鹼可轉變為毒性較大的敵敵畏。市場上銷售的有機磷農藥劑型主要有乳化劑、可濕性粉劑、顆粒劑和粉劑四大劑型。近幾年來混合劑和復配劑已逐漸增多。

有機溶劑丙酮

常見乳化劑

毒理學

各品種的毒性可不同,多數屬劇毒和高毒類,少數為低毒類。

某些品種混合使用時有增毒作用,如馬拉硫磷與敵百蟲、敵百蟲與谷硫磷等混合劑。

某些品種可經轉化而增毒,如1605氧化後毒性增加,敵百蟲在鹼性溶液中轉化為敵敵畏而毒性更大。

有機磷農藥(有機磷酸酯類農藥)在體內與膽鹼酯酶形成磷醯化膽鹼酯酶,膽鹼酯酶活性受抑制,使酶不能起分解乙醯膽鹼的作用,致組織中乙醯膽鹼過量蓄積,使膽鹼能神經過度興奮,引起毒蕈鹼樣、菸鹼樣和中樞神經系統症狀。磷醯化膽鹼酶酯酶一般約經48小時即"老化",不易復能。
某些酯烴基及芳烴基磷酸酯類化合物尚有遲發性神經毒作用,是由於有機磷農藥抑制體內神經病靶酯酶(神經毒性酯酶),並使之"老化",而引起遲發性神經病。此毒作用與膽鹼酯酶活性無關。
緩釋微膠囊劑型的有機磷農藥，作用時間可較長。

中毒機理

有機磷農藥可經消化道、呼吸道及完整的皮膚和黏膜進入人體。職業性農藥中毒主要由皮膚污染引起。吸收的有機磷農藥在體內分布於各器官，其中以肝臟含量最大，腦內含量則取決於農藥穿透血腦屏障的能力。

體內的有機磷首先經過氧化和水解兩種方式生物轉化；氧化使毒性增強，如對硫磷在肝臟滑面內質網的混合功能氧化酶作用下，氧化為毒性較大的對氧磷；水解可使毒性降低，對硫磷在氧化的同時，被磷酸酯酶水解而失去作用。其次，經氧化和水解後的代謝產物，部分再經葡萄糖醛酸與硫酸結合反應而隨尿排出；部分水解產物對硝基酚或對硝基甲酚等直接經尿排出，而不需經結合反應。

敵百蟲

有機磷農藥中毒的主要機理是抑制膽鹼酯酶的活性。有機磷與膽鹼酯酶結合，形成磷醯化膽鹼酯酶，使膽鹼酯酶失去催化乙醯膽鹼水解作用，積聚的乙醯膽鹼對膽鹼能神經有三種作用：

1.毒蕈鹼樣作用

2.菸鹼樣作用

3.中樞神經系統作用

有機磷與膽鹼酯酶結合形成的磷醯化膽鹼酯酶有兩種形式。一種結合不穩固，如對硫磷、內吸磷、甲拌磷等，部分可以水解復能；另一種形式結全穩固，如三甲苯磷、敵百蟲、敵敵畏、對溴磷、馬拉硫磷等，使被抑制的膽鹼酶不能再復能，可謂膽鹼酯酶老化。

膽鹼酯酶不能復能，可以引起遲發影響，如引起周圍神經和脊髓長束的軸索變性，發生遲發性周圍神經病。

中毒表現

急性中毒

臨床表現可分三類：

（1）毒蕈鹼樣症狀：早期即可出現，主要表現食慾減退、噁心、嘔吐、腹痛、腹瀉、流涎、多汗、視力模糊、瞳孔縮小、呼吸道分泌增多，嚴重時出現肺水腫。

（2）菸鹼樣症狀：病情加重時出現全身緊束感，言語不清，胸部、上肢、面頸部以至全身肌束震顫，胸部壓迫感，心跳頻數，血壓升高，嚴重時呼吸麻痹。

（3）中樞神經症狀：頭昏、頭痛、乏力、煩躁不安，共濟失調，重症病例出現昏迷、抽搐，往往因呼吸中樞或呼吸肌麻痹而危及生命。

（4）遲發性神經病：一般在急性中毒症狀緩解後8天～14天，出現感覺障礙，繼而發生下肢無力，直至下肢遠端弛緩性癱瘓，嚴重者可累及上肢，多為雙側。

慢性中毒

多見於農藥廠工人。突出的表現是神經衰弱症候群與膽鹼酯酶活性降低。有的有機磷農藥可引起支氣管哮喘、過敏性皮炎及接觸性皮炎。

診斷標準

急性中毒根據時間大量有機磷接觸史，臨床表現，結合全血膽鹼酯酶活性降低。職業性中毒參考作業環境與皮膚污染檢測，尿代謝產物測定，食品污染所致中毒參考剩餘食品或洗胃液檢測及人群流行病學，進行綜合分析，排除其他疾病後，方可診斷。

觀察對象

有輕度毒蕈鹼樣、菸鹼樣症狀或中樞神經系統症狀，而全血膽鹼酯酶活性不低於70%者；或無明顯中毒臨床表現，而全血膽鹼酯酶活性在前705以下者。

急性輕度中毒

短時間內接觸較大量的有機磷農藥後，在24小時內出現頭暈、頭痛、噁心、嘔吐、多汗、胸悶、視力模糊、無力等症狀，瞳孔可能縮小。全血膽鹼酯酶活性一般在50%～70%。

急性中度中毒

除較重的上述症狀外，還有肌束震顫、瞳孔縮小，輕度呼吸困難、流涎、腹痛、腹瀉、步態蹣跚、意識清楚或模糊。全血膽鹼酯酶活性一般在30%～50%。

急性重度中毒

除上述症狀外，並出現下列情況之一者，可診斷為重度中毒：（1）肺水腫；（2）昏迷；（3）呼吸麻痹；（4）腦水腫。全血膽鹼酯酶活性一般在30%以下。

遲發性神經病

在急性重度中毒症狀消失後2～3周，有的病例可出現感覺、運動型周圍神經病，神經-肌電圖檢查顯示神經原性損害。

預防控制

預防農藥污染與中毒

我國農藥中毒高發的原因主要是：生產工藝落後，保管不嚴、配製不當、任意濫用、操作不善、防護不良。因此，預防的重點是：

1.改革農藥生產工藝，特別是出料、包裝實行自動化或半自動化；

2.嚴格實施農藥安全使用規程

（1）配藥、拌種要有專用工具和容器，配製濃度確當，防止污染環境；

（2）噴藥時遵守安全操作規程，噴藥工具有專人保管和維修，防止堵塞、滲漏；

（3）合理使用農藥。劇毒農藥不得用於成熟期的食用作物及果樹治蟲。食用作物或果樹使用農藥應嚴格規定使用期限。嚴禁濫用農藥；

3.農藥實行專業管理和嚴格保管，防止濫用；

4.加強個人防護與提高人群自我保健意識。

接觸人群中毒篩檢

1．對農藥中毒高危人群，如農藥廠農藥出料、包裝工，檢修工；農忙季節農藥配製、施藥人員，以血液膽鹼酯酶作為篩檢指標，定期進行農藥中毒篩檢。

2．對敵敵畏、敵百蟲、馬拉硫磷等急性中毒患者，在急性中毒症狀消失後，以神經-肌電圖進行篩檢。早期發現遲發性周圍神經病。

農藥急性中毒併發症的控制

急性有機磷農藥中毒病死率高，死亡有兩個高峰；（1）搶救早期多由於膽鹼酯酶嚴重抑制、發生肺水腫、腦水腫及呼吸循環衰竭；（2）搶救後期出現“反跳”，多由洗胃不徹底有機磷再吸收或阿托品停用過早引起。恢復期中猝死，原因尚未完全清楚，有的因併發症或心臟中毒性損害所致。因此，控制的重點在排毒與解毒。

農藥殘留檢測方法

有機磷農藥逐漸邁向超高效低殘留的高效環保型的發展趨勢，在環境和農產品的殘留也很低，和多種農藥殘留共同存在，特別是在已開發國家，所建立的農藥殘留量限量標準往往過於苛刻。這就要求在檢測時，試圖消除被測樣品中其他物質的干擾，這就需要運用高靈敏度的檢測器來實現。隨著檢測技術的發展，使當前對有機磷農藥殘留檢測方法日益多樣化。根據檢測原理的不同，可大致分為兩類;一是傳統的儀器檢測,即色譜技法:氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)和在此基礎上發展的色譜一質譜聯用技術等;二是基於生物檢測技術的原理:生物感測器、酶抑制檢測、免疫分析法等。

氣相色譜

氣相色譜具有分析效率高、準確度高、靈敏度高等優點，因而廣泛套用於農藥殘留分析方法。氣相色譜分析針對易於氣化，熱穩定的固態或液態物質，並且在有機磷農藥多殘留檢測方面有一定的優越性。Liu研究組建立了糙米中有機磷農藥檢測方法,該方法檢出限為0.001~0.089mg/kg,並且可實現50種有機磷農藥的快速檢測。Yu研究組採用丙酮超聲提取蔬菜中殘留的有機磷農藥，石墨碳黑/氨基固相萃取柱富集淨化，選擇火焰光度檢測器，最佳化的氣相色譜分析條件可以實現33種有機磷農藥的殘留分析問

高效液相色譜

氣相色譜不適合難於氣化、熱穩定性差、極性強的農藥殘留的分析，高效液相色譜就成為農藥殘留不可或缺的分析手段。Lei研究組利用高效液相色譜對水胺硫磷、伏殺硫磷、亞胺硫磷、甲基對硫磷4種有機磷農藥進行分析。Henry等建立了甲基對硫磷、對硫磷、辛硫磷的高效液相色譜檢測方法，並且用於實際樣品的檢測。Xie等直接利用離子液體微萃取水樣中的辛硫磷、對硫磷和甲拌磷，建立了高效、簡便的高效液相色譜方法。

氣相色譜一質譜聯用

氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS），抗干擾能力強，可以一次性完成待測物的定性、定量工作，已成為有機磷農藥殘留分析的最佳手段之一，已是國內外研究者最為常用的手段。Chen等通過超聲輔助提取法結合反相固相技術，對蔬菜中殘留的樂果和氧化樂果等9種有機磷農藥進行萃取和富集，氣相色譜與離子阱二級質譜聯用對其進行了定性定量分析，檢出限為0.02~0.04μgmL，添加回收率為75.07%~99.47%。AlberoB等用基質固相萃取結合高效液相對桔汁中殘留進行分析,並用氣質聯用確證，討論了儲運和清洗對水果殘留的影響。並且研究者已經將該方法用於果蔬、橄欖油中農藥殘留的檢測。

液相色譜一質譜聯用

液相色譜與質譜儀的線上聯用，抗千擾能力強，可以消除基質中未知成分的干擾，給出分析物的結構信息，不僅提高了分析的靈敏度和準確度，而且擴展了液相色譜的套用範圍。Liu等經高效液相色譜分離菸草中殘留的有機磷農藥，以串聯質譜在多反應監測模式下測定，完成了對毒死蜱、甲胺磷、乙醯甲胺磷、樂果、敵百蟲的定量分析，5種農藥在1~200μg/L內的線性關係良好(相關係數→0.998)，平均回收率為77%~104%，檢出限為1.0~5.0μg/kg。Benno等採用RP18HPLC柱大體積直接進樣，串聯質譜對於氣相色譜不宜檢測的極性和熱不穩定性的乙醯甲胺磷、甲胺磷、久效磷、氧化樂果、碸吸磷和蚜滅磷進行分析。該方法檢出限位0.01-0.03mg/L,說明液相色譜與質譜儀的線上聯用優勢顯著，適合水樣中極性有機磷農藥的檢測。

生物感測器

生物感測器由於具有簡單、快速、成本低、靈敏度高以及選擇性好等特點，因而許多研究者基於生物感測器來檢測有機磷農藥殘留。在有機磷農藥殘留的實際檢測中，國內外研究者對enzymaticbiosensors(酶生物感測器)的關注度較高。其中以膽鹼酯酶、有機磷水解酶作為生物活性識別元件的感測器已發展成為酶生物感測器的兩種主導類型。
大連理工大Wu研究小組基於納米電化學感測器對有機磷農藥的研究做了系統的研究。Wu研究組在電化學還原石墨烯-萘酚納米複合物及其在低電位檢測有機磷農藥中的套用中，利用石墨烯的電化學還原條件的可控性，從而降低檢測電位，來提高感測器的靈敏度。通過對比有機磷衣藥抑制乙醯膽鹼酶活性的改變，來測定農藥的的濃度。萘酚的加入既可以很好的固定乙醯膽鹼酶又能與還原石墨烯形成三維連通的結構。在最佳實驗條件下，該方法的檢測範圍位位5.0~100ng/mL與1.0-20μg/mL。該方法回收率在92%-114%，該方法具有較高的精確性、準確性及可重複性。在干擾離子濃度位0.1mol/L的條件下，具有較高的選擇性，可用於相關實際樣品的測定。該方法在有機磷農藥的檢測方面具有很大的套用前景。
另外，Wu研究小組通過調節PDDA包裹的普魯士藍納米粒子與金納米粒子的比例，得到了親水角可在24°~78°之間可調的一系列納米功能界面;通過親水角和電化學手段研究了乙醯膽鹼酷酶(AChE)在不同親疏水界面上的活性和穩定性，發現了最適合AChE固定的界面屬性;以疏水性界面為基礎構建了一種對久效磷農藥檢測具有高靈敏度的電化學感測器，檢測下限降至0.8pg/mL。靈敏度遠遠高經典方法，該類農藥的檢測提供了一個很好的手段和途徑。

免疫分析技術

1971年，Ercegovich等第一次嘗試將免疫分析用於農藥殘留檢測，展望了免疫分析在農藥常規檢測中的潛在優勢。之後，Hammock和Mumma提出利用免疫分析檢測農藥的可能性並得到環境學家的認可。Grennan利用重組的抗體碎片來檢測農藥一莠去津，該感測器將到電聚合物固定在碳糊電極表面，促進了HRP標記的抗原與電極表面的電子轉移，該感測器檢出限為0.1ng/mL。Hu研究小組通過將對氧磷抗體固定在金納米粒子上，來實現水中對氧磷的檢測。Dzantie研究小組將農藥-農藥共輒酶固定在石墨電極上，利用電位的變化來定量檢測二氯苯氧基乙酸(2,4-D)與2,4,5-三氯苯氧基乙酸(2,4,5-T)。

金納米粒子

作為納米材料，具有表面效應、量子尺寸效應、巨觀量子隧道效應等特性，因此在檢洲中表現出些特有的優勢。Lin實驗組通過水熱法製得ZrO2-SiO2納米複合物，然後再在其表面引入金納米粒子，製備了Au-ZrO₂-SiO₂修飾電極，並將其用於乙基-對氧磷的檢測，金納米粒子的引入不僅提高了感測器的電子轉移速率而且較大的比表面積進一步增加了農藥吸附量，該方法線性範圍為1.0~500ng/mL，最低檢測限0.5ng/mL。

分子印跡技術

分子印跡技術(Molecularlyimprintingtechnology,MIT)是一種新型高效分離及分子識別技術，具有優越的識別性和選擇性。近年來該技術被套用到農藥殘留檢測上，取得了不錯的效果。Shil5l研究小組利用表明分子印跡及電化學技術，以甲基對硫磷為模板分子製備了3-琉基丙酸自組裝Fe₃O₄@Au納米粒子分子印跡感測器，從而實現對甲基對硫磷分子的檢測。該研究利用差分脈衝伏安法對不同濃度甲基對硫磷進行研究，隨著甲基對硫磷濃度的增加，該感測器在-0.6V處的還原峰電流隨著甲基對硫磷濃度的增加而增大，該方法線性範圍為2.0x107~1.0x10mol/L,相關係數為0.9967，檢出限為1.0x107mol/L(信噪比=3)。該方法有很好的選擇性，具有檢出限低等優點。該研究位農藥殘留和其他環境污染物的檢測提供了一種新的途徑。Shill6l研究小組基於分子印跡技術，將乙烯基修飾在碳納米管上，以有機磷農藥甲基對硫磷為模板分子，加入交聯劑和引發劑後，發生共聚反應，合成表面分子印跡材料，從而製備甲基對硫磷分子印跡電化學感測器。該方法線性範圍為2.0x107~1.0x105mol/L,檢出限為6.7x108mol/L(信噪比=3)。並且將該方法套用於實際樣品的檢測，分別檢測了黃瓜和梨中的甲基對硫磷，回收率分別為106.2%和94.9%(RSD<5%)，該研究為實時線上分析提供了一直高效、靈敏的分析手段。