草甘膦利弊分析

【摘要】草甘膦是一種高效低毒的除草劑，一直被人們廣泛使用，具有很好的除草性能。而隨著時(shí)間的推移，人們對(duì)草甘膦的用藥量越來(lái)越大，出現(xiàn)了一系列問題。引發(fā)的主要問題是使雜草逐漸產(chǎn)生抗藥性，植物的生長(zhǎng)受到迫害。還有就是草甘膦對(duì)人和動(dòng)物的暴露途徑增加，導(dǎo)致人和動(dòng)物患上多種疾病和增加致癌風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)草甘膦的背景來(lái)源、特點(diǎn)、用途、作用機(jī)理的研究、用量增加引發(fā)的問題、毒性及毒理研究進(jìn)展和相關(guān)事件等方面進(jìn)行分析，更加明確了草甘膦的利與弊。

【關(guān)鍵詞】草甘膦;除草劑;環(huán)境污染;研究進(jìn)展

【中圖分類號(hào)】S482.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

近年來(lái)，草甘膦這種農(nóng)藥引起一系列的風(fēng)波，人們對(duì)其也存在很大的爭(zhēng)議。草甘膦作為除草劑對(duì)比其他農(nóng)藥來(lái)說更具有高效性，草甘膦是世界上使用最廣泛的一種內(nèi)吸、廣譜、高效、低毒新型有機(jī)磷性質(zhì)的除草劑，但是隨著越來(lái)越多的人們使用和使用量的增加，草甘膦不僅暴露出一系列的環(huán)境問題，而且會(huì)影響到人類及動(dòng)植物的生存和發(fā)展，之所以出現(xiàn)這些問題主要原因還是人們對(duì)草甘膦的盲目過量使用。目前草甘膦是一種存在爭(zhēng)議的農(nóng)藥，對(duì)于草甘膦的認(rèn)識(shí)人們分為兩派，一派認(rèn)為草甘膦對(duì)人體及動(dòng)物危害不大，另一派則認(rèn)為草甘膦無(wú)論在對(duì)環(huán)境還是人體和動(dòng)物都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。各個(gè)國(guó)家對(duì)于草甘膦的看法也不盡相同，都在進(jìn)一步研究。草甘膦引發(fā)的一系列問題主要是由于其使用過量的原因，使用量增加使得草甘膦在環(huán)境中的負(fù)荷和暴露增加，從而使人和動(dòng)物對(duì)其接觸的可能途徑更加的多樣化，對(duì)人類產(chǎn)生的影響也越來(lái)越多，使雜草產(chǎn)生抗藥性，出現(xiàn)超級(jí)雜草。為了使人們正確認(rèn)識(shí)草甘膦，本文根據(jù)草甘膦目前的研究發(fā)展進(jìn)行詳細(xì)分析，讓更多的人認(rèn)清草甘膦的優(yōu)勢(shì)與危害，讓更多的人對(duì)草甘膦這種除草劑合理適量地使用，維護(hù)自身的身體健康以及減少對(duì)環(huán)境的影響，保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境。

1 草甘膦的概述

1.1 草甘膦的發(fā)展歷程

1950年，由瑞士科學(xué)家Henri Martin首次發(fā)現(xiàn)的[N-（膦酰基甲基）甘氨酸]，也就是現(xiàn)在的的草甘膦，由于確定它不具有藥物效用，所以將它看作為一種潛在性的藥劑。1964年，Stauffer化學(xué)公司將草甘膦作為化學(xué)螯合劑并且申請(qǐng)獲得了專利，發(fā)現(xiàn)它能與鈣、鎂、錳、銅和鋅結(jié)合并且從而去除礦物質(zhì)。草甘膦具有的除草性能直到上世紀(jì)70年代才被人們發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行測(cè)試不同化合物作為潛在的水軟化劑的孟山都公司，發(fā)現(xiàn)與草甘膦密切相關(guān)的兩種化合物對(duì)多年生長(zhǎng)的雜草具有一定的除草性能。科學(xué)家John E.Franz隨即對(duì)這兩種分子的衍生物進(jìn)行了合成，并且發(fā)現(xiàn)草甘膦是一種具有強(qiáng)效除草性的藥劑，這也使得草甘膦開始逐漸出現(xiàn)在人們的視野范圍之中。在1971年，總部在美國(guó)密蘇里州圣路易斯的孟山都公司成功的研制出了具有跨越時(shí)代意義的草甘膦類除草劑——農(nóng)達(dá)（ Roundup）。在1974年由孟山都公司開發(fā)的第一個(gè)具有除草性能的草甘膦制劑農(nóng)達(dá)正式在市場(chǎng)上進(jìn)行上市。草甘膦上市后的20年內(nèi)，草甘膦作為農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)用途無(wú)論是從數(shù)量還是多樣性上來(lái)講都呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，但是由于銷售量有限，草甘膦只能用在農(nóng)戶想殺死所有植被的一些地方。還有一些草甘膦的應(yīng)用是在農(nóng)作物收獲了果實(shí)之后，用來(lái)控制晚季田間雜草的產(chǎn)生從而代替其他應(yīng)對(duì)雜草的各種相應(yīng)的防治措施。還有是在一些個(gè)地區(qū)，草甘膦被用來(lái)作為干燥劑進(jìn)行使用，作物生長(zhǎng)的晚期進(jìn)行噴施，用來(lái)縮短農(nóng)作物的成熟時(shí)間，特別是用在谷物類作物之中。

1.2 草甘膦的定義

草甘膦是世界上被人們廣泛推廣并且使用的一種具有內(nèi)吸、高效、并且毒性較低的新型有機(jī)磷性質(zhì)的除草劑，除草劑為白色的粉末狀固體，其化學(xué)名稱為N-（磷酸甲基）甘氨酸。

1.3 草甘膦的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

1.4 草甘膦的相關(guān)性質(zhì)

草甘膦就是我們廣泛應(yīng)用的農(nóng)達(dá)，其化學(xué)名稱為N-磷酸甲基甘氨酸，純品為白色結(jié)晶，密度比水的大，熔點(diǎn)為230℃，并伴隨著分解，常態(tài)下溶解度較高，表1詳細(xì)說明了草甘膦的相關(guān)性質(zhì)。

2 草甘膦的用途

國(guó)內(nèi)外相應(yīng)的應(yīng)用試驗(yàn)表明，草甘膦可以使農(nóng)田、林地、果園等常見各種雜草的去除，可用于森林、苗圃防除雜草及一些灌木，控制果園各種水果新梢生長(zhǎng)，防止植株枝葉的早衰，對(duì)一些甜菜、番茄等有增糖的作用。

3 草甘膦的作用機(jī)理

3.1 草甘瞵阻礙芳香氨基酸的合成

草甘膦通過抑制植物體內(nèi)5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶的活性，從而芳香族氨基酸的生物合成受阻，一方面阻礙了由這些氨基酸組成的蛋白質(zhì)的合成，另一方面阻礙了植物生長(zhǎng)時(shí)細(xì)胞壁的多聚體木質(zhì)素的合成，從而抑制植物的生長(zhǎng)使得植株死亡。

3.2 草甘膦阻礙莽草酸的合成

在莽草酸合成途徑中受到草甘膦的阻礙作用，其在磷酸烯醇丙酮酸和莽草酸的中間發(fā)生作用;同時(shí)還阻礙胡蘿卜素的合成、葉黃素的合成，其是在丙酮酸之后的乙酰輔酶A到類胡蘿卜素中間發(fā)生作用。此外草甘膦可以阻礙葉綠素的合成，其在琥珀酰COA與8-氨基r-酮戍酸中間發(fā)生作用

3.3 草甘膦阻礙光合磷酸化以及ATP酶的活性

草甘膦可以阻礙光合作用過程中光合磷酸化，并且對(duì)于循環(huán)和非循環(huán)磷酸化都存在阻礙效應(yīng)，其主要是抑制ATP酶的活性。植物進(jìn)行光合作用主要是為了制造自身生長(zhǎng)發(fā)育的光合產(chǎn)物和能量。抑制光合膦酸化，使得植物不能進(jìn)行暗反應(yīng)，阻礙了植物的生長(zhǎng)代謝。

4 草甘膦的優(yōu)勢(shì)

4.1 高效性

草甘膦的除草效果很顯著，草甘膦噴施在植物莖葉表面，與葉片表面接觸能夠立即被吸收，具有內(nèi)吸傳導(dǎo)性強(qiáng)的特點(diǎn)，草甘膦通過植物的韌皮部運(yùn)輸?shù)街参锓稚M織，貯存器官等生長(zhǎng)旺盛的組織或器官。而且草甘膦可以通過植株的莖葉傳輸?shù)降叵碌牟糠郑瑥亩茐碾s草的根系，使雜草從逐漸失綠到發(fā)黃，枯萎凋零甚至死亡。

4.2 廣譜性

草甘膦是一種被人們廣泛使用的、非選擇性的全身除草劑，對(duì)100多種一年生雜草和60多種多年生雜草有很好的去除效果，其中有黍?qū)佟㈦嗖輰佟⒌啬w屬等的一年生雜草，狗牙根、假高粱等多年生雜草，對(duì)于一些相對(duì)較小的灌木也有很好的防除效果。

4.3 易降解性

草甘膦主要通過土壤降解和水降解兩種途徑在環(huán)境中進(jìn)行有效的降解。草甘膦主要靠土壤中的微生物進(jìn)行有效的降解，進(jìn)入土壤以后，和鐵鋁等二價(jià)的金屬離子迅速結(jié)合形成絡(luò)合物，使得失去活性，從而不能夠被植物的根部吸收。由于水中的微生物遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如土壤中的微生物數(shù)量和種類豐富，從而草甘膦在水中的降解速度較土壤中的降解速度相對(duì)較慢。

5 草甘膦過量使用引發(fā)的問題

適當(dāng)合理的使用草甘膦可以有效地防除雜草，但是隨著人們?cè)絹?lái)越廣泛、過量、盲目的使用，導(dǎo)致一些較不敏感的或者是一些抗草甘膦的雜草表現(xiàn)型出現(xiàn)，這導(dǎo)致一些科學(xué)文化低下的農(nóng)民更加大對(duì)草甘膦的使用量和使用的次數(shù)。這也明顯的增加了草甘膦在環(huán)境中的負(fù)荷和對(duì)人及動(dòng)物的暴露，使得動(dòng)物和人類對(duì)草甘膦接觸的可能途徑也隨之增加，這就意味其對(duì)人和動(dòng)物產(chǎn)生的影響也越來(lái)越大。

5.1 對(duì)人類的影響

草甘膦一直被認(rèn)為是具有對(duì)哺乳動(dòng)物相對(duì)較低的毒性，但是隨著使用量的增加，草甘膦暴露出對(duì)雄性哺乳動(dòng)物有顯著的生殖毒性，主要是通過雄性生殖激素的分泌和代謝水平，從而干擾和破壞生殖細(xì)胞和生殖器官的形成，導(dǎo)致精子數(shù)量大大較少和精子質(zhì)量降低，造成不孕不育。草甘膦的代謝產(chǎn)物氨甲基膦酸可以干擾DNA發(fā)揮作用，染色體異常，使得人類患癌風(fēng)險(xiǎn)的增加。草甘膦還會(huì)通過耗竭色氨酸的利用度而增加身體肥胖的風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 對(duì)植物的影響

草甘膦的過量使用會(huì)導(dǎo)致抗藥性超級(jí)雜草的出現(xiàn)，施用量過多還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物的生長(zhǎng)受到威脅，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致農(nóng)作物死亡。

6 草甘膦的毒性研究進(jìn)展

6.1 對(duì)植物的毒性

草甘膦是目前除草效果最好的一類有機(jī)磷農(nóng)藥，能殺死上百種雜草，對(duì)植物噴施后能在植物體的韌皮部和木質(zhì)部進(jìn)行運(yùn)輸，即使噴施的草甘膦量很小，在植物體組織中積累的量也會(huì)很多，因?yàn)椴莞熟⒕哂懈咝浴?/p>

6.2 對(duì)水生生物的影響

水生生態(tài)系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜，每個(gè)組分受到影響都可能會(huì)引發(fā)連帶效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)研究表明，水中草甘膦擴(kuò)散迅速，但是草甘膦的降解產(chǎn)物仍然可以檢測(cè)到，這就存在著草甘膦對(duì)水生環(huán)境的潛在危害。草甘膦對(duì)水環(huán)境中的生物比如魚類就有一定的毒性，發(fā)現(xiàn)其影響魚類的代謝活動(dòng)和生長(zhǎng)發(fā)育。

6.3 對(duì)土壤生物的毒性

根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果可以得出，草甘膦對(duì)水生微生物的活性，細(xì)菌的密度影響不大，而隨著草甘膦濃度的增加，對(duì)土壤微生物的影響效果會(huì)增加。對(duì)于土壤中生物量最大的蚯蚓來(lái)講，已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明草甘膦對(duì)于蚯蚓幾乎是沒有毒害作用的。

6.4 對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性

在使用量適當(dāng)合理的情況下草甘膦對(duì)人類和其他哺乳動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育以及繁殖后代是沒有消極影響的，但是高劑量的草甘膦會(huì)引發(fā)一系列的問題。比如高劑量草甘膦給牛吃會(huì)使牛產(chǎn)生胃刺痛和嘔吐的情況，人吃了以后會(huì)引發(fā)肺炎和腎病，甚至導(dǎo)致死亡。

7 草甘膦的毒理研究進(jìn)展

長(zhǎng)期以來(lái)，草甘膦一直被當(dāng)作是對(duì)于哺乳動(dòng)物來(lái)講慢性毒性最低的除草劑之一，其實(shí)在美國(guó)環(huán)境保護(hù)署注冊(cè)的農(nóng)藥中只有三個(gè)具有更高的慢性參考劑量（cRfD），即咪唑啉酮除草劑甲氧咪草煙、咪草煙和滅草煙。對(duì)于人類暴露的情況，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署將草甘膦的每日慢性參考劑量設(shè)置為175mg/kg體重/天。歐盟設(shè)定的草甘膦cRfD最近從0.3mg提高到0.5mg/kg/天，比美國(guó)環(huán)境保護(hù)署的要低35倍。草甘膦作為一種中等劑量的除草劑，具有相對(duì)較低的急性和慢性哺乳動(dòng)物毒性，達(dá)到美國(guó)環(huán)境保護(hù)署毒理學(xué)研究能夠正確反映出來(lái)的程度。但是，經(jīng)過詳盡的審查，2015年草甘膦還是被國(guó)際癌癥研究列為可能的人類致癌物。研究依據(jù)是慢性動(dòng)物飼養(yǎng)研究中出現(xiàn)了罕見的肝臟和腎臟腫瘤的發(fā)病率增加，流行病學(xué)研究報(bào)告與非霍奇金淋巴瘤正相關(guān)，以及遺傳毒性的強(qiáng)有力證據(jù)和觸發(fā)氧化應(yīng)激的能力。毒理學(xué)研究支持草甘膦目前的美國(guó)環(huán)境保護(hù)署和歐盟cRiD，并且這種除草劑的當(dāng)代所有使用也支持這一點(diǎn)。最近的研究表明草甘膦以其純品的形式，以及一些制劑產(chǎn)品，有可能會(huì)觸發(fā)通過內(nèi)分泌介導(dǎo)機(jī)制產(chǎn)生表觀遺傳毒性。多項(xiàng)研究證據(jù)表明，草甘膦可導(dǎo)致腎臟以及肝臟的損害，或產(chǎn)生草甘膦增強(qiáng)的慢性惡化。

8 發(fā)生的相關(guān)事件

8.1 美國(guó)草甘膦致癌事件

美國(guó)聯(lián)邦法院二審裁定孟山都草甘膦是導(dǎo)致Hardeman致癌的重要因素，并被勒令賠償8000萬(wàn)美元。這是美國(guó)聯(lián)邦法院認(rèn)定草甘膦致癌的首例案件。

一對(duì)加利福尼亞州的夫婦，在使用草甘膦除草劑大約30年后患上了癌癥，獲得29億澳元的天價(jià)賠償金。

Dewayne是一名46歲場(chǎng)地管理員，在使用多年草甘膦除草劑后，患上了罕見的非霍奇金淋巴瘤，獲賠4億多澳元的賠償。

8.2 許昌草甘膦泄露事件

河南省許昌市建安區(qū)秋湖村及四面幾個(gè)村落，兩三千畝麥苗相繼衰亡，農(nóng)業(yè)專家組通過省農(nóng)科院出具采樣檢測(cè)陳述說明研判，起源認(rèn)定麥苗發(fā)黃枯死的緣故起因系草甘膦藥害引起。

9 小結(jié)與展望

草甘膦一直是存在爭(zhēng)議的一種高效農(nóng)藥，而它引起的一系列問題隨著使用量增加而暴露出來(lái)。我們不能否定草甘膦作為農(nóng)藥的優(yōu)勢(shì)，但是也不可否定近年來(lái)引發(fā)的各種問題。對(duì)于草甘膦我們要正確對(duì)待，合理適量的使用草甘膦。草甘膦主要是被農(nóng)民使用，而大部分農(nóng)民文化知識(shí)水平比較低，造成了草甘膦的盲目濫用。對(duì)于草甘膦引起的問題我們應(yīng)該不僅關(guān)注草甘膦本身的毒性大小，更應(yīng)該將其毒性與環(huán)境等外在因素的影響結(jié)合起來(lái)。針對(duì)草甘膦的問題還需要我們進(jìn)一步去研究，今后草甘膦研究也將成為研究領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)，讓更多的人們分享科研成果，盡量避免因科技研究對(duì)人類造成傷害。

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[作者簡(jiǎn)介]楊明慧（1999-），女，河北唐山人，在讀本科生。