布機磷農藥是人類(lèi)早合成而且仍在國內外農業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的高效殺蟲(chóng)劑和植物生長(cháng)調節劑。
早期發(fā)展的大部分是高效高毒品種，如毒死蜱、甲拌磷樂(lè )果、對硫磷、甲胺磷等，而后逐步發(fā)展了許多高效低毒低殘留品種，如樂(lè )果、馬拉硫磷、敵百蟲(chóng) 等，成為農藥的一大家族。
有機磷農藥大多數是磷酸、 磷酸酐或含硫類(lèi)似物的中性酯或酰胺。除敵百蟲(chóng)、 樂(lè )果為固體外，其余均為淡黃色或黃棕色液體，甚至是無(wú)色液體。
絕大多數在水中不溶，而易溶于乙醇、乙醚、氯仿 等有機溶劑，是典型的酶毒劑。
由于其穩定性較低(半衰期大多數為幾天至幾十天)，遠不如有機氯農藥在生物體內殘留嚴重，而替代了有機氯農藥。
在漁業(yè)生產(chǎn)中，也常用有機磷農藥試劑來(lái)殺滅體外寄生蟲(chóng)等敵害生物。
然而在其生產(chǎn)和使用過(guò)程中，大量成分復雜的有毒廢水進(jìn)入水環(huán)境，對水生生物造成危害，破壞水域生態(tài)環(huán)境。
近十年來(lái)近岸水域受有機磷農藥的污染不斷導致了大批的魚(yú)蝦貝死亡事故。有機磷臟水已開(kāi)始成為人們普遍關(guān)注的污染物之一。
關(guān)于有機磷農藥對水生生物影響的研究已有大量的報道，本文就此項研究做一綜述。
1 對水生植物影響及其毒作用機理
有機磷農藥能抑制水生植物的生長(cháng)和繁殖。Pi a 等4]對受樂(lè )果污染的印度莎母匹特湖初級生產(chǎn)力進(jìn)行調查,結果表明,受樂(lè )果污染后,湖泊總產(chǎn)量及凈產(chǎn)量下降,含氧量及生產(chǎn)量降低,這是由于自養生物受高濃度的樂(lè )果抑制,進(jìn)而影響光合作用所致。
唐學(xué)璽等發(fā)現高濃度的久效磷對微藻細胞有嚴重的破壞作用,使葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素降解,引起光合色素含量降低。
汝少?lài)葓蟮懒?0 種有機磷農藥對扁藻生長(cháng)的 EC(半數抑制濃度)值,并討論了有機磷農藥結構與微毒性大小的關(guān)系。
對水生植物毒作用機理研究相對較少,其機理尚不甚明了。水生植物不具備神經(jīng)系統,其傷害機理有別于動(dòng)物。
王建華等指出超氧化歧化酶和過(guò)氧化酶活性具有維持活性氧平衡,保護細胞膜的功能。
McCord 、 Fridovich指出植物細胞在污染脅迫下往往打破活性氧產(chǎn)生和消除平衡,使其在細胞內過(guò)量積累。
細胞內過(guò)量的活性氧可導致細胞膜結構的破壞和功能的喪失。
唐學(xué)璽等發(fā)現三角褐指藻在高濃度的久效磷的脅迫下,其超氧化歧化酶和過(guò)氧化酶活性降低,降低了細胞對活性氧的清除能力,活性氧于是在細胞內大量積累,膜脂過(guò)氧化作用加強,膜通透性增大,細胞內的電解質(zhì)大量外漏,細胞嚴重受害,從而證實(shí)了活性氧也是參與有機磷農藥對藻類(lèi)傷害的主要因素之一。
所以,有機磷對水生植物毒作用機理可能通過(guò)抑制植物體內重要酶的活性,導致活性氧的積累,對藻類(lèi)產(chǎn)生主要毒害作用。
2 對水生動(dòng)物的主要影響及其毒作用機理
2.1 急性中毒及判定
水生動(dòng)物處于高濃度的有機磷中主要發(fā)生急性中毒。
一般中毒癥狀表現為:開(kāi)始可能出現急躁不安,有狂游沖撞等劇烈現象,然后游泳不穩定,呼吸困難,痙攣麻痹、失去平衡,直至昏迷致死。
對于魚(yú)類(lèi)常見(jiàn)癥狀還有粘液增加,體色變黑。毒性的大小與生物種類(lèi)、毒物的化學(xué)性質(zhì)等因素有關(guān)。
在池塘中,敵害生物對有機磷的敏感性一般較魚(yú)類(lèi)強,故常用有機磷來(lái)防治寄生蟲(chóng)病。
2.2 慢性中毒
2.2.1 對生長(cháng)、攝食、呼吸的影響
在亞致死濃度下的水生動(dòng)物普遍表現為食欲減退,呼吸困難,食物轉化率下降,隨著(zhù)新陳代謝水平的降低,生長(cháng)減緩,甚至停止。
Shanmugavel 等通過(guò)實(shí)驗證明,在 10 mg/L 磷胺中的莫桑比克羅非魚(yú)攝食率和食物轉化率分別比正常情況下降低了 35%和 47%,濃度越高,食物轉化率越低。
有機磷農藥能使鰓絲溶解,導致呼吸障礙而引起死亡。一般認為在亞致死濃度中的水生動(dòng)物耗氧能力下降,心跳減慢。
2.2.2 對胚胎發(fā)育和繁殖的影響
有機磷農藥能引起孵化率下降,對胚胎有致畸作用,可使幼體形體彎曲,身體瘦弱,眼睛色素沉淀失去平衡,行為反常,身體上長(cháng)出水泡,心包囊擴大,血液循環(huán)受阻。
2.2.3 對內臟器官的損害作用
當有機磷農藥被攝入后,對肝臟、胰臟、鰓、腸、肌肉等實(shí)質(zhì)性臟器存在毒性效應。
嚴重時(shí),使這些組織的細胞壞死、破裂,致使其中的 RNA 和 DNA 含量降低。肝臟往往是影響嚴重的器官。
有機磷在肝臟內轉化為毒性更強的物質(zhì),如對硫磷轉化為對氧磷,馬拉硫磷轉化為馬拉氧磷,損害作用更大。
Patil 等指出久效磷引起大彈涂魚(yú)肝臟細胞胞膜破裂,核偏移,脂肪降解,在 48 ~ 72h 后便看不到正常的結構,鹽分、鐵離子,磷等含量降低,糖元含量升高,肝細胞數量呈減少趨勢,核質(zhì)更加密集。
2.2.4 生物積累效應
一般認為有機磷的生物富集問(wèn)題不大。但據大量的研究表明,有機磷在體內的積蓄仍不可忽視決定其在生物體內的積累量的關(guān)鍵是它的新陳代謝過(guò)程。
其中以鰓殘留量大,其次為肝臟、胰臟,而肌肉中含量很低。殘留量起初隨染毒時(shí)間延長(cháng)而逐步上升,達到一定量后,則急劇減少。
2.3 對水生動(dòng)物毒作用機理
有機磷對具備神經(jīng)系統的動(dòng)物毒作用機理基本相同,均為抑制膽堿酯酶活性,引起乙酰膽堿代謝紊亂。
乙酰膽堿代謝紊亂,大量蓄積而不能水解,致使后續神經(jīng)元或效應器持續興奮,引起痙攣麻痹,接著(zhù)轉入抑制。一般當組織膽堿醋酶抑制達 40~ 60%時(shí),動(dòng)物可在幾秒鐘內死亡。
3 聯(lián)合毒性效應
除了與生物種屬品系,遺傳特性、性別、年齡、環(huán)境、營(yíng)養狀況和疾病狀態(tài)以及化合物性質(zhì),給毒劑量途徑及給毒時(shí)間長(cháng)短等外,其它外來(lái)化合物的聯(lián)合毒性應尤為注重,這些往往容易被忽視。
目前多數研究是針對單一因子對水生生物的毒性效應,而實(shí)際上水體中往往存在多種污染物,它們的作用無(wú)疑是綜合的。
要客觀(guān)地反映污染物共存時(shí)對生物的危害程度,往往必須研究毒物的聯(lián)合毒性效應。
戴家銀等研究表明,銅離子與甲基異柳磷的聯(lián)合毒性為拮抗作用、甲基異硫磷一甲胺磷的聯(lián)合毒性為協(xié)同作用。
汝少?lài)仍敱M地比較了久效磷、平碗磷、敵敵畏以及對硫磷的單一劑和混合劑對扁藻的急性毒性和聯(lián)合毒性。
4 有機磷在生物體內的代謝轉化及解毒
4.1 體內分解代謝
一個(gè)生物機體的存在依賴(lài)其內部補償性機制來(lái)防止外來(lái)因素干擾。對進(jìn)入體內的異物使之降解成水溶性的物質(zhì)進(jìn)而通過(guò)排泄排出體外。
幾乎所有有機磷農藥分解的基本反應均是水解和氧化反應。缺氧條件下,由于微生物的影響,還可發(fā)生還原反應。
分解反應的快慢與較多的因素有關(guān)。一般地，植物體比動(dòng)物體慢;在沒(méi)有微生物參與的情況下,或處在低溫、干燥暗淡的環(huán)境中,分解進(jìn)行緩慢。
吸入體內的有機磷分解一般較快,并生成無(wú)毒的產(chǎn)物。但在某些情況下,在代謝一階段也可生成比原來(lái)化合物更毒的物質(zhì)。如乙拌磷、甲基乙拌磷的降解產(chǎn)物對乙酰膽堿酯酶的抑制作用比母本更強。
4.2 有機磷農藥的解毒
增效醚是目前用來(lái)治療有機磷中毒的理想藥物。在食物中拌喂增效醚,對蝦在0.01mg/L殺螟硫磷、0.2mg/L馬拉硫磷、0.1mg/L二嗪磷溶液的存活率分別為對照組的(食物中不拌增效醚)11 倍、5倍和2.5 倍。
增效醚不影響機體對有機磷的吸收而是抑制其氧化,明顯地降低有機磷的毒性。另?yè)?Goel等報道維生素 B12有抗甲基對硫磷毒性作用。
5 水域環(huán)境監控及含磷農藥的廢水處理
5 .1廢水排放區域環(huán)境監控
有機磷農藥污染給生物資源和水產(chǎn)養殖業(yè)構成嚴重的威脅,建立適當的有機磷農藥毒性效應預測系統來(lái)監控水域生態(tài)環(huán)境顯然極為重要。
廢水排放的生物學(xué)效應取決于其化學(xué)成分在水域中的持久性,被生物利用和累積的特性及其毒性效應。
5.2 含磷農藥的廢水處理
有機磷農藥廢水的污染已受到國內外環(huán)保工作者的重視,各種處理方法層出不窮。文遠高等在反應池中投加粉末活性炭的采用間歇式活性污泥法(SBR法)對有機磷農藥廢水的處理效果良好,對進(jìn)水有機磷濃度的變化有較好的適應能力,且出水水質(zhì)穩定。
另外,利用微生物及其產(chǎn)生的降解酶進(jìn)行水體中的有機磷農藥去毒與凈化是治理有機磷廢水污染的有效新途徑,有機磷農藥促降解的微生物一般以熒光假單胞菌為主的混合菌,利用其提取的對硫磷水解酶來(lái)降解有機磷已顯示出良好的應用前景。