除草剂对环境污染与风险评价的研究进展

佟佳琪 李阳阳 丛月婵 侯佳文 张林楠 王新

（沈阳工业大学环境与化学工程学院，辽宁 沈阳 110870）

1 引言

随着农业科技的发展，除草剂作为农药的重要组成部分得到了广泛应用。除草剂有助于农业生产，但对周围环境也造成很大污染。大量数据表明，只有10%～30%的农药作用于农作物，其余农药通过扩散、蒸发和运输进入水、土壤和大气，造成污染危害。本文重点介绍了除草剂对环境的污染及其污染风险评价的研究进展。

2 除草剂的应用现状

2015—2018 年，对我国东北中西部春玉米区的玉米病虫草害防治和药物使用情况进行了调查，结果表明，化学农药使用量排序为除草剂＞杀虫剂＞杀菌剂，3 种农药占农药使用总量的75%以上，而除草剂在其中占了很大一部分。苗期后除草剂用量显著低于苗期前，农民选择苗后除草的比例和应用面积逐年增加，各种苗后除草剂都不同程度地过量施用［1］。

随着我国农药产品注册管理制度的不断完善，农药生产能力也不断提高。近年来，我国除草剂产品的注册数量和产量高于其他类型的化学农药产品［2-3］。我国常用的几种除草剂有：三氟氯氰菊酯，用于水田选择性茎叶处理的除草剂；二甲基四氯化钠，广泛用于小麦田、玉米田、水田、城市草坪和大麻作物的一年生或多年生阔叶杂草和一些莎草；阿特拉津，适用于玉米、高粱、甘蔗、果树、苗圃和林地等旱地作物，以控制马唐、稗草、狗尾草、莎草、木兰、蓼、奎奴亚藜、十字花科和豆科杂草，尤其适用于玉米；曲安奈德，一种选择性苗后除草剂，用于苗期杂草的茎叶处理，主要用于水稻、大豆、花生、小麦等农作物，防治阔叶杂草和莎草科杂草。

3 除草剂对环境的污染

3.1 对水体的污染

农田中残留的除草剂可通过土壤直接渗入水体，对水体造成严重污染。特别是在降雨频繁的季节，大量残留除草剂可以通过地表和地下水系统广泛传播。根据国家水污染控制标准，如果地表水中除草剂残留浓度超过1.35 μg/L，地下水中除草剂残留浓度超过0.50 μg/L，将直接影响饮用水的水质纯度。

在水稻种植过程中，如果长期使用除草剂和其他杀虫剂，青蛙等有益生物的数量将大大减少。在鱼塘周围喷洒除草剂会造成水污染和鱼苗死亡；在田间使用除草剂时，如果随意将废弃的除草剂空瓶丢弃到河里，也会造成水污染，导致河里的生物死亡；水田排水或雨季冲洗会将除草剂冲入河流，造成河流污染。

3.2 对土壤的污染

不同的除草剂会对土壤造成不同的污染。丙咪嗪等有效期较长的除草剂，虽然其除草效果较好，但残留有效期超过一年，若大量施用，会摧毁土壤的微生物系统，导致土壤出现沙化或板结现象［4］，影响土壤中蚯蚓等微生物的活动，最终影响后续作物的生长发育。大多数利用电位差来灭杀杂草的除草剂在土壤中非常稳定，因此其有一定的残留期和残留量。该种类除草剂可抑制作物的生长或矮化，可以使异质作物变硬或死亡。除草剂残留在肥沃的水稻土表面，一些农民不懂技术，不知道其危害性，经常利用这些水稻表层土培育水稻幼苗，结果导致水稻幼苗死亡。

3.3 对大气的污染

由于蒸发和蒸腾作用，大部分残留在空气中的除草剂从土壤或植物表面进入大气。当除草剂在刮风和炎热的天气中施用，并且未立即覆盖土壤的情况下，除草剂由于其具有高挥发性而蒸发到大气中，挥发性除草剂气体会随风飘得很远。因此，不仅农作物会受到污染，而且城市园林观赏植物接触到除草剂气体的也会受到破坏，影响其生长发育。空气中的气态除草剂给作物产量、生态环境、食品安全和人类生存环境带来了潜在的危机。

3.4 对动植物的危害

数据表明，当水中除草剂残留浓度超过3.00 g/L时，可直接导致水中节肢动物的死亡。残留的除草剂会抑制水中各种藻类的光合作用，阻碍水中藻类的生长发育，甚至导致水生植物死亡。除草剂的使用改变了杂草群落的生态平衡，使少量抗除草剂性强的杂草与农作物竞争。如果长期使用除草剂，杂草的抗药性会大大提高，而为了提高除草效果，农民会多次使用除草剂，造成更加严重的环境污染。

4 除草剂的风险评价

鉴于除草剂在实际使用过程中产生的环境污染，相关机构开始对除草剂产品进行科学研究和风险评估，并发布了一系列研究和评估报告［5］。除草剂对个体生物的毒性效应是当前风险评估的主要评价因素，除草剂的毒性作用见表1。

表1 近年有关除草剂对两栖动物剂量－毒性效应关系的研究［6］

目前，研究最多的两栖动物毒性效应评价终点主要是死亡率，因为两栖动物的生命活动、行为和异常形态与农药的作用直接相关，且易于观察［6］。虽然两栖动物的形态发育的变化有助于确定农药的毒性，但仍有必要进一步研究毒性机理，补充和改进其他研究方法，开发更有效的毒性终点，以获得更准确、更全面的生物特征信息。

5 结语

未来除草面积可能还会增加，随之而来的对除草剂有更大的需求，同时会对除草剂的应用提出更高的要求，因此现有的缺点明显的部分除草剂产品急需更新。为了更全面地应对除草剂施用后的环境污染问题，还需进一步补充完善其他研究方法，从而使除草剂更加安全地服务于农业生产和人民生活，促进我国农业可持续发展。