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。而隨著時間的推移，人們對草甘膦的用藥量越來越大，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，植物的生長受到迫害。還有就是草甘膦對人和動物的暴露途徑增加，導致人和動物患上多種疾病和增加致癌風險。通過對草甘膦的背景來源、特點、用途、作用機理的研究、用量增加引發(fā)的問題、毒性及毒理研究進展和相關事件等方面進行分析，更加明確了草甘膦的利與弊。

【關鍵詞】草甘膦;除草劑;環(huán)境污染;研究進展

【中圖分類號】S482.4

【文獻標識碼】A

近年來，草甘膦這種農(nóng)藥引起一系列的風波，人們對其也存在很大的爭議。草甘膦作為除草劑對比其他農(nóng)藥來說更具有高效性，草甘膦是世界上使用最廣泛的一種內(nèi)吸、廣譜、高效、低毒新型有機磷性質(zhì)的除草劑，但是隨著越來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，而且會影響到人類及動植物的生存和發(fā)展，之所以出現(xiàn)這些問題主要原因還是人們對草甘膦的盲目過量使用。目前草甘膦是一種存在爭議的農(nóng)藥，對于草甘膦的認識人們分為兩派，一派認為草甘膦對人體及動物危害不大，另一派則認為草甘膦無論在對環(huán)境還是人體和動物都會產(chǎn)生很大的影響。各個國家對于草甘膦的看法也不盡相同，都在進一步研究。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)境中的負荷和暴露增加，從而使人和動物對其接觸的可能途徑更加的多樣化，對人類產(chǎn)生的影響也越來越多，使雜草產(chǎn)生抗藥性，出現(xiàn)超級雜草。為了使人們正確認識草甘膦，本文根據(jù)草甘膦目前的研究發(fā)展進行詳細分析，讓更多的人認清草甘膦的優(yōu)勢與危害，讓更多的人對草甘膦這種除草劑合理適量地使用，維護自身的身體健康以及減少對環(huán)境的影響，保護我們賴以生存的環(huán)境。

1 草甘膦的概述

1.1 草甘膦的發(fā)展歷程

1950年，由瑞士科學家Henri Martin首次發(fā)現(xiàn)的[N-（膦?；谆└拾彼醈，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化學公司將草甘膦作為化學螯合劑并且申請獲得了專利，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70年代才被人們發(fā)現(xiàn)。當時正在進行測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)與草甘膦密切相關的兩種化合物對多年生長的雜草具有一定的除草性能。科學家John E.Franz隨即對這兩種分子的衍生物進行了合成，并且發(fā)現(xiàn)草甘膦是一種具有強效除草性的藥劑，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代意義的草甘膦類除草劑——農(nóng)達（ Roundup）。在1974年由孟山都公司開發(fā)的第一個具有除草性能的草甘膦制劑農(nóng)達正式在市場上進行上市。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)用途無論是從數(shù)量還是多樣性上來講都呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢，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用是在農(nóng)作物收獲了果實之后，用來控制晚季田間雜草的產(chǎn)生從而代替其他應對雜草的各種相應的防治措施。還有是在一些個地區(qū)，草甘膦被用來作為干燥劑進行使用，作物生長的晚期進行噴施，用來縮短農(nóng)作物的成熟時間，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磷性質(zhì)的除草劑，除草劑為白色的粉末狀固體，其化學名稱為N-（磷酸甲基）甘氨酸。

1.3 草甘膦的化學結(jié)構(gòu)式

1.4 草甘膦的相關性質(zhì)

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

2 草甘膦的用途

國內(nèi)外相應的應用試驗表明，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，防止植株枝葉的早衰，對一些甜菜、番茄等有增糖的作用。

3 草甘膦的作用機理

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時細胞壁的多聚體木質(zhì)素的合成，從而抑制植物的生長使得植株死亡。

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，并且對于循環(huán)和非循環(huán)磷酸化都存在阻礙效應，其主要是抑制ATP酶的活性。植物進行光合作用主要是為了制造自身生長發(fā)育的光合產(chǎn)物和能量。抑制光合膦酸化，使得植物不能進行暗反應，阻礙了植物的生長代謝。

4 草甘膦的優(yōu)勢

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)吸傳導性強的特點，草甘膦通過植物的韌皮部運輸?shù)街参锓稚M織，貯存器官等生長旺盛的組織或器官。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?、地膚屬等的一年生雜草，狗牙根、假高粱等多年生雜草，對于一些相對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)境中進行有效的降解。草甘膦主要靠土壤中的微生物進行有效的降解，進入土壤以后，和鐵鋁等二價的金屬離子迅速結(jié)合形成絡合物，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遠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較慢。

5 草甘膦過量使用引發(fā)的問題

適當合理的使用草甘膦可以有效地防除雜草，但是隨著人們越來越廣泛、過量、盲目的使用，導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)，這導致一些科學文化低下的農(nóng)民更加大對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)境中的負荷和對人及動物的暴露，使得動物和人類對草甘膦接觸的可能途徑也隨之增加，這就意味其對人和動物產(chǎn)生的影響也越來越大。

5.1 對人類的影響

草甘膦一直被認為是具有對哺乳動物相對較低的毒性，但是隨著使用量的增加，草甘膦暴露出對雄性哺乳動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胞和生殖器官的形成，導致精子數(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，使得人類患癌風險的增加。草甘膦還會通過耗竭色氨酸的利用度而增加身體肥胖的風險。

5.2 對植物的影響

草甘膦的過量使用會導致抗藥性超級雜草的出現(xiàn)，施用量過多還會導致農(nóng)作物的生長受到威脅，嚴重的甚至會導致農(nóng)作物死亡。

6 草甘膦的毒性研究進展

6.1 對植物的毒性

草甘膦是目前除草效果最好的一類有機磷農(nóng)藥，能殺死上百種雜草，對植物噴施后能在植物體的韌皮部和木質(zhì)部進行運輸，即使噴施的草甘膦量很小，在植物體組織中積累的量也會很多，因為草甘膦具有高效性。

6.2 對水生生物的影響

水生生態(tài)系統(tǒng)錯綜復雜，每個組分受到影響都可能會引發(fā)連帶效應，實驗研究表明，水中草甘膦擴散迅速，但是草甘膦的降解產(chǎn)物仍然可以檢測到，這就存在著草甘膦對水生環(huán)境的潛在危害。草甘膦對水環(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和生長發(fā)育。

6.3 對土壤生物的毒性

根據(jù)大量實驗研究結(jié)果可以得出，草甘膦對水生微生物的活性，細菌的密度影響不大，而隨著草甘膦濃度的增加，對土壤微生物的影響效果會增加。對于土壤中生物量最大的蚯蚓來講，已有實驗結(jié)果證明草甘膦對于蚯蚓幾乎是沒有毒害作用的。

6.4 對哺乳動物的毒性

在使用量適當合理的情況下草甘膦對人類和其他哺乳動物的生長發(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引發(fā)一系列的問題。比如高劑量草甘膦給牛吃會使牛產(chǎn)生胃刺痛和嘔吐的情況，人吃了以后會引發(fā)肺炎和腎病，甚至導致死亡。

7 草甘膦的毒理研究進展

長期以來，草甘膦一直被當作是對于哺乳動物來講慢性毒性最低的除草劑之一，其實在美國環(huán)境保護署注冊的農(nóng)藥中只有三個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。對于人類暴露的情況，美國環(huán)境保護署將草甘膦的每日慢性參考劑量設置為175mg/kg體重/天。歐盟設定的草甘膦cRfD最近從0.3mg提高到0.5mg/kg/天，比美國環(huán)境保護署的要低35倍。草甘膦作為一種中等劑量的除草劑，具有相對較低的急性和慢性哺乳動物毒性，達到美國環(huán)境保護署毒理學研究能夠正確反映出來的程度。但是，經(jīng)過詳盡的審查，2015年草甘膦還是被國際癌癥研究列為可能的人類致癌物。研究依據(jù)是慢性動物飼養(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，流行病學研究報告與非霍奇金淋巴瘤正相關，以及遺傳毒性的強有力證據(jù)和觸發(fā)氧化應激的能力。毒理學研究支持草甘膦目前的美國環(huán)境保護署和歐盟cRiD，并且這種除草劑的當代所有使用也支持這一點。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，有可能會觸發(fā)通過內(nèi)分泌介導機制產(chǎn)生表觀遺傳毒性。多項研究證據(jù)表明，草甘膦可導致腎臟以及肝臟的損害，或產(chǎn)生草甘膦增強的慢性惡化。

8 發(fā)生的相關事件

8.1 美國草甘膦致癌事件

美國聯(lián)邦法院二審裁定孟山都草甘膦是導致Hardeman致癌的重要因素，并被勒令賠償8000萬美元。這是美國聯(lián)邦法院認定草甘膦致癌的首例案件。

一對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29億澳元的天價賠償金。

Dewayne是一名46歲場地管理員，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)科院出具采樣檢測陳述說明研判，起源認定麥苗發(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。我們不能否定草甘膦作為農(nóng)藥的優(yōu)勢，但是也不可否定近年來引發(fā)的各種問題。對于草甘膦我們要正確對待，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)民文化知識水平比較低，造成了草甘膦的盲目濫用。對于草甘膦引起的問題我們應該不僅關注草甘膦本身的毒性大小，更應該將其毒性與環(huán)境等外在因素的影響結(jié)合起來。針對草甘膦的問題還需要我們進一步去研究，今后草甘膦研究也將成為研究領域的一個重點，讓更多的人們分享科研成果，盡量避免因科技研究對人類造成傷害。

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[作者簡介]楊明慧（1999-），女，河北唐山人，在讀本科生。