農藥污染的治理

06-11

農藥污染的治理

有機氯類化合物（包括PCB）的侵入，給許多海洋生物帶來滅頂之災，甚至威脅到人類的生命健康。面對嚴峻的現實，人類在思考：究竟應該如何把海洋生態環境從農藥污染的魔爪中拯救出來呢？由於農藥是一類典型的陸源性污染物，一個很自然的想法是，如果能在陸地上就控制農藥，尤其是有機氯的生產和使用，必將減弱農藥"幽靈"在空中和水中的遊盪，最終減輕大海的污染負荷。從20世紀70年代以來，化學農藥品的罪惡逐漸昭彰天下，農藥的使用前途也成了熱門話題。一方面，這促使人們加強了對農藥的法制管理和合理使用，另一方面也促進了易降解、高效、低毒的當代農藥新品種的研製和開發。傳統農藥概念被打破，藥效也可以指對有害生物的生理或行為產生較緩和的長期影響，使其不能繁衍為害以致種群滅絕，從而提出了非殺生性農藥概念。與此同時，傳統農業也面臨嚴峻挑戰，各種以可持續發展思想為指導的替代農業方式也在世界各國逐步得到推廣。法制管理

早在無機農藥時代，由於殺蟲劑用藥量大，加之濫制、濫用，促使各國立法加強管理。法國於1905年首先制訂農藥管理法。美國於191O年立法，要求農藥必須在農業部履行登記手續。60年代後，各國紛紛立法，加強和完善農藥法規。7O年代前，農藥法制管理著重產品質量和急性毒性的管理，70年代後加強了對慢性毒性的管理。農藥登記時普遍要求提供對環境、高等動物、水生生物、天敵等的安全性評價資料。除急性、亞急性毒性試驗數據外，還必須提供有關慢性毒性（包括致突變、致畸。致癌等）、代謝和殘留性的資料。這對農藥的安全、合理使用，減少對環境生態的不良影響起了積極作用。現在開發一個新品種，從研製、試驗直到登記、銷售，一般需要10年時間，耗資數千萬美元以上，但也激發了農藥的科學研究向更廣闊深入的方向發展。生物防治

早在19世紀80年代，一種叫吹棉階的害蟲從澳洲帶人了美國加利福尼亞州，當地的柑橘、檸檬和袖子生產業面臨一場橫禍。生物學家注意到，同樣是這種害蟲，在澳洲並未對柑橘構成嚴重威脅。昆蟲學家柯貝爾通過在澳大利亞的考察，發現澳洲瓢蟲專門捕食吹棉價。於是，這種瓢蟲被請入美國，一舉解救了加利福尼亞的柑橘生產業，柑橘產量猛增2倍多。然而，"．引薦天敵"的方法與洋洋大觀的各種新型農藥相比，顯然缺乏吸引力，生物控制科學的河流長期處於乾涸之中。但是，農藥猶如一把雙刃劍，當人們還沉醉於"立竿見影"的欣喜之中時，它的另一面--殺生本性也逐步暴露。不僅如此，一些害蟲還出現了抗藥性。這時，人們的目光再次轉向害蟲的天敵上。不過，天敵的利用並非一帆風順。例如，加州的柑橘業後來又受到一種墨西哥粉虱的威脅，於是人們引進了它的一種寄生性天敵，局勢才得到緩解。可是幾年後，一種叫日本金龜子的甲蟲暴虐成災，只好大量噴施殺蟲劑。甲蟲死了，粉虱的寄生天敵也被殺死。粉虱再次成災，損失達數百萬美元。近年來，人們還把天敵的範圍擴大至生物製劑。早在亞里士多德時代以前，人們就知道昆蟲也會患病。蠶病曾出現在中世紀的詩文中。昆蟲不僅受到病毒和細茵的侵擾，而且也受到真菌、原生動物、極微的蠕蟲和其他肉眼看不見的微小生命世界中的小生物的侵害。近年來，利用昆蟲的病原微生物（包括細菌、病毒等）殺死農業害蟲的製劑--微生物殺蟲劑受到重視。微生物殺蟲劑具有很多優點，對人、畜、農作物安全無害，也沒有殘毒，不容易使害蟲產生抗藥性，能有選擇地殺死要防治的害蟲而不殺死害蟲的天敵，生產方法簡便，便於土法上馬，成本低廉。目前農業生產上使用量最大、效果最顯著的細菌殺蟲劑主要是蘇雲金桿菌。大量研究證明，蘇雲金桿菌對人畜、益蟲、水生生物等無害，而對200種以上農林害蟲有不同程度的致病和毒殺作用。這種微生物農藥現在已經廣泛應用於防治松毛蟲、青菜蟲。蘋果自蛾等害蟲，美國、法國、德國和加拿大等國都已經進人大規模工業生產的階段。我國已經大量推廣應用的青蟲菌、殺螟桿菌、"七二一六"等都屬於蘇雲金桿菌的變種。白僵菌是目前使用最廣泛的真菌殺蟲劑。它廣泛寄生於190多種昆蟲的幼蟲、蛹和成蟲上。患病死亡的蟲體白色僵硬，體表長滿茵絲和白色狀抱子，叫白僵蟲。我國中藥中的僵蠶，就是白僵菌寄生而死的蠶屍。白僵菌可以用於多種農、林害蟲的防治，其中以防治松毛蟲、玉米螟的效果最顯著。有人擔心，微生物製劑可能會給其他形式生命帶來危險的細菌戰爭。與化學藥物相比，昆蟲病茵除了對其作用對象外，對其他所有生物都是無害的。昆蟲病菌具有如此的專一性，以至於它們只對一小部分昆蟲，有時只對一種昆蟲才有傳染能力。昆蟲病理學家指出，昆蟲疾病在自然界的爆發，始終是被局限在昆蟲之中，它既不影響宿主植物，也不影響吃了昆蟲的動物。早在20世紀30年代就有人提出了一種很奇特的生物控制方法：如果有可能使很大數量的昆蟲不育，並把它們釋放出去，使這些不育的雄性昆蟲在特定情況下去與正常的野生雄性昆蟲競爭取勝，那麼，通過反覆地釋放不育雄蟲，就可能產生無法孵出的卵，於是這個種群就滅絕了。我們研究一下下面的表格，可以看出，如果有20000O0隻蟲子（雄、雌各半），連續四代人為放進2000000隻雄性不育蟲，即可完全將它們滅絕。當然，這只是理想情形，事實遠非如此簡單。 20世紀50年代，羊皮螺旋蠅是美國西部和南部的主要害蟲。這種蠅將卵產在所有流血受傷動物的外露傷口上，孵出的幼蟲是一種寄生蟲，靠宿主的肉體為食。一頭成熟的公牛可以因嚴重感染在10天內死去，畜牧業因此遭受很大損失。為此，美國農業部曾養放了數百萬隻輻射絕育法處理過的雄性羊皮螺旋蠅。野生的雌蟲可以跟它們交配、產卵，但是不能孵化。從1962年到1971年，效果喜人，羊皮螺旋蠅之災完全消除。但是好景不長，三年後它們的數目再度迅猛增長，家畜損失慘重。經過仔細研究，原因是這些人工培育的羊皮螺旋蠅的野外適應能力差，科學家吸取教訓後，於1977年5月在墨西哥和德克薩斯每周空降新法處理過的不育雄蠅400萬隻。不料，上述地區蠅災雖得到控制，這些害蟲次年又跑到了新墨西哥、亞里桑那和加利福尼亞等地。無奈之中，美國人只好將雄性不育蠅的空投數目和區域一增再增，一擴再擴。 1981年，一種叫地中海果蠅的水果和蔬菜的害蟲被帶入美國加利福尼亞。由於當地缺乏這種害蟲的天敵，農業專家深恐它們會蔓延成災以致造成數十億美元的損失。於是，他們採取了放飛雄性不育蟲的防治措施。幾天後，人們意外發現這批果蠅仍具有繁殖力，真可謂"雪上加霜"！幸運的是，這個故事的結尾並不壞，這批果蠅不適應當地環境條件，一直未能成災。當一種雌性昆蟲作好交配準備時，便會發出一種特定的性誘劑。此時，雄性昆蟲便覓跡而至。有人想到用這種性誘劑化學品作誘餌來捕捉害蟲。還有人乾脆在蟲害區噴施這種化學劑，在一片"性誘"的氣氛中，可苦了雄蟲，惱了雌蟲，害蟲數迅速下降。昆蟲成蟲前往往先要經歷幼蟲階段。例如，毛蟲是飛蛾或蝴蝶的幼蟲。我們知道，昆蟲在幼蟲期體內會產生一種化學劑，叫保幼激素。如果昆蟲體內有足量的保幼激素，它將維持在幼蟲階段。因為幼蟲不能交配，也不可以成活很久，所以噴施保幼激素對害蟲而言不啻為致命一擊。現在，美國已經合成的幾種保幼激素製劑對防治蚊蠅類、蚜蟲和介殼蟲的效果比較顯著，還在進行大面積田間試驗和動物毒性試驗。綜合管理（IPM）

近年來，將各種生物的、化學的、機械的和其他防治手段加以優化組合的病蟲害綜合管理法（英文簡稱IPM）得到推廣、應用。秘魯卡耐特谷地棉花生產的恢復是其最早的範例。這一谷地由於施用DDT等有機氯農藥，棉花產量4年之內從每公頃490千克增至730千克。到了第五年，災難降臨了。由於天敵大大減少，棉花產量陡降至每公頃390千克。1957年，人們重新引進棉花害蟲天敵，改變作物種植方法，未經許可和指導禁用有機氯農藥。數年後，谷地生態系統得到恢復，棉花產量創下歷史最高記錄。 IPM中採用的方法有許多種，如：害蟲和天敵種群監測以確定適宜的處理期、生物防治、提高寄主植物抗性、焚燒秸稈、統一播期、水肥管理、輪作、清潔種子、變換耕作方式。有人計算，通過採用現有技術，美國棉田近3萬噸殺蟲劑用量可降低大約40％，而美國42種主要農作物的農藥用量可減少一半。丹麥、瑞典、荷蘭等國家已經著手實施數年內農藥用量減半的計劃。許多國家都在制定病蟲害綜合管理（IPM）計劃，但是各國成效不一。因為IPM遠比化學防治複雜，必須進行培訓。不過，菲律賓和印度尼西亞的稻農，在政府組織的培訓活動中很快掌握了IPM技術。替代農業

我們知道，農業生產是能源轉化的生物過程，其主要過程是植物通過光合作用把太陽能轉化為化學能，植物逐漸生成農產品。然而在當代農業發展中，糧食的增加並非完全靠提高太陽能的利用率，而是靠外加大量輔助能獲得的。例如，製造化肥和農藥就需要礦物能源及原料。這些礦物能源及原料以石油為主要代表，因此現代農業得名"石油農業"。現代農業當然不是農業發展的最終形式。面對農業帶來的能源和環境危機，近20年來，一些有識之士開始探求農業發展的新思路，力圖找到替代石油農業的理想模式，各種替代農業相繼而生。目前，主要模式是有機農業、自然農業、生物農業、生態農業、持續農業等等。其中，生態農業概念是由美國土壤學家威廉姆·阿爾伯里奇首先提出的。他認為理想的替代農業，應是生態上能自我維持，經濟上又有高效益的農業。生態農業的思路比較寬廣，很快得到普遍重視和試驗研究。中國從自己的國情出發，於80年代初期開始了生態農業的建設。如今，具有中國特色的生態農業已發展至擴大試點示範階段。運用各種物理、化學、生物等方法防除病蟲草害的綜合防治技術是中國生態農業建設中行之有效的實用技術。最新調查表明，發達國家的人體DDT含量在下降，但是全球公民繼續暴露在有機氯等農藥中，局部海域的生物體內仍有較高的DDT和PCB含量。有機氯在陸地環境的下降速度和在半封閉海、沿海海域中的清除率都比較慢。對於有機氯污染動態，內海、公海和熱帶國家是今後關注的熱點。我們應當清醒地認識到，儘管幾十年來人類為農藥家族的變革做出了巨大努力，但是農藥污染的形勢依然嚴峻。由於科技、經濟和政治因素的影響，人類與農藥污染作鬥爭的路程還很長。