魯晶+楊學(xué)春

摘 要：隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)藥的需求不斷增加。草甘膦作為一種除草劑，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)田、果樹，草甘膦的大量使用在提高單位面積產(chǎn)量的同時(shí)也對環(huán)境也帶來了潛在的風(fēng)險(xiǎn)。該文綜合國內(nèi)外文獻(xiàn)，從草甘膦對土壤環(huán)境、水生生物、牲畜以及人體的影響方面闡述了草甘膦對環(huán)境的影響。通過綜合分析，草甘膦使土壤有鹽堿化趨勢，對土壤微生物、水體生物一般為低毒，草甘膦的不合理使用能夠使牲畜和人中毒甚至死亡。在此基礎(chǔ)上，倡導(dǎo)規(guī)范使用草甘膦，并對修復(fù)土壤污染進(jìn)行展望，為草甘膦的合理選用提供參考。

關(guān)鍵詞：草甘膦；土壤環(huán)境；水體生物；牲畜；人體；影響

中圖分類號 S154 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）08-0071-05

Abstract：With the development of modern agriculture，the demand for pesticide is increasing.Glyphosate is widely used to increase the yield per unit area in farmland，fruit trees，as a herbicide，but the widespread use of glyphosate also poses a potential risk to the environment.In this paper，the effects of glyphosate on the environment were discussed from the aspects of soil environment，aquatic organisms，livestock and human body.Through comprehensive analysis，glyphosate has the tendency of salinization of soil，glyphosate has low toxicity to soil microbe and water body generally，and the unreasonable use of glyphosate can cause livestock and humans to poison or even die.On the basis of this，it is necessary to standardize the use of glyphosate，and this paper also prospected the future research of restoring contaminated soils.The analysis of this paper can provide reference for the rational selection of glyphosate.

Key words：Glyphosate；Soil environment；Water body；Livestock；Human；Influence

草甘膦是一種常用的除草劑，因其毒性低、低殘留、效率高、對環(huán)境影響較小[1]等特點(diǎn)被廣泛使用，被應(yīng)用于橡膠林、桑樹林、茶樹園、果園、大豆田、棉花田等。草甘膦能夠在土壤中吸附、遷移，并通過擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到水體，對環(huán)境和生物產(chǎn)生影響，并且能夠通過生物富集對人體產(chǎn)生影響。

2014年，全球草甘膦產(chǎn)量為8.43×105t，我國草甘膦產(chǎn)量為6×105t[2]，占全世界草甘膦產(chǎn)量的70%以上。由于2014年產(chǎn)能過量，2015年草甘膦銷售價(jià)格較2014年有所降低。百草枯和草甘膦一樣為除草劑，由于毒性高，百草枯水劑于2016年7月1日停止在國內(nèi)出售[3]，這又刺激了草甘膦市場，目前草甘膦銷量仍然很高，草甘膦的高使用量使越來越多的人關(guān)注其對環(huán)境的影響。

1 草甘膦簡介

草甘膦純品為白色固體且不易揮發(fā)，在水中略溶，其理化性質(zhì)如表1所示。市面上常見的草甘膦劑型有水劑和粉劑，常見的草甘膦制劑品名見表2。常見的農(nóng)藥有草甘膦、莠去津、百草枯等，研究草甘膦時(shí)往往把草甘膦和其他農(nóng)藥對比研究，草甘膦和幾種常見農(nóng)藥作用機(jī)制如表3所示。

2 草甘膦對土壤環(huán)境的影響

草甘膦進(jìn)入土壤有多種途徑：田間施藥時(shí)直接進(jìn)入土壤；附著在農(nóng)作物上隨雨水或被風(fēng)吹進(jìn)入土壤；進(jìn)入大氣中沉降或隨降雨進(jìn)入土壤。草甘膦會使土壤微生物、土壤動物、土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變。

2.1 草甘膦對土壤微生物的影響 土壤中的微生物對土壤結(jié)構(gòu)的形成，土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)的分解等都有一定的影響。土壤微生物能夠把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為固態(tài)氮，為土壤植物提供氮肥[4]。草甘膦的施用不僅會影響微生物的生長，也會間接的影響微生物對土壤的分解、轉(zhuǎn)化，最終影響土壤的肥力以及植物的生長。土壤微生物最普遍和傳統(tǒng)的研究項(xiàng)目主要是微生物的數(shù)量、土壤的活性和土壤呼吸。一般采用平板稀釋法[5]計(jì)數(shù)計(jì)算微生物的數(shù)量。土壤酶活性一般采用紫外分光光度法、銅鹽比色法、靛酚藍(lán)比色法、對硝基苯磷酸二鈉比色法等方法測定[6]。土壤呼吸以二氧化碳釋放量作為呼吸強(qiáng)度的指標(biāo)[7]。

2.1.1 草甘膦對微生物數(shù)量的影響 草甘膦噴灑后土壤微生物的數(shù)量可以反映草甘膦對微生物的影響。土壤中的微生物以細(xì)菌為主，此外還有放線菌、真菌[1]。大豆根瘤菌及大豆根腐鐮刀菌是大豆土壤中常見的微生物，大豆根瘤菌可以通過固氮作用增加土壤肥力，為大豆生長提供肥料，大豆根鐮刀菌則有可能引起大豆根腐病。目前關(guān)于草甘膦對細(xì)菌、放線菌和真菌的影響較多，而關(guān)于草甘膦對大豆根瘤菌和鐮刀菌影響的研究較少，草甘膦對土壤中其他特定微生物影響的研究更少。有研究表明，以海南的耕作層土壤為研究材料，用混菌法稀釋培養(yǎng)真菌、細(xì)菌、放線菌，配制5種濃度的草甘膦溶液加入微生物中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)草甘膦對這幾種微生物數(shù)量的抑制性隨著加入的濃度的升高而增強(qiáng)[8]。以東北黑土地為研究材料，用采用混藥土法培養(yǎng)細(xì)菌、真菌、放線菌、大豆根瘤菌及大豆根腐鐮刀菌，配制7種濃度的草甘膦溶液加入微生物中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)草甘膦的濃度越高對細(xì)菌、真菌、大豆根瘤菌數(shù)量的抑制性越強(qiáng)。當(dāng)草甘膦的濃度為10mg·kg-1，20mg·kg-1的低濃度情況時(shí)，土壤放線菌、大豆根腐鐮刀菌的數(shù)量有輕微的增長[1]。以紫色土壤為研究材料，用紫色土壤種植小麥盆栽，培養(yǎng)盆栽土壤中的細(xì)菌、放線菌、真菌，結(jié)果表明，草甘膦濃度越高對小麥盆栽中的細(xì)菌數(shù)量的抑制性越強(qiáng)。草甘膦對小麥盆栽中的放線菌的抑制作用隨著其濃度的增加而降低。低濃度的草甘膦和高濃度的草甘膦對真菌的抑制作用出現(xiàn)的時(shí)間不同，低濃度的出現(xiàn)時(shí)間較早，高濃度的出現(xiàn)時(shí)間較晚[9]。以油茶林土壤作為研究材料，研究加入草甘膦后土壤真菌、放線菌、細(xì)菌的數(shù)量變化。結(jié)果表明，在噴灑草甘膦60d后，3種微生物的活性都收到抑制，噴灑草甘膦120d后，放線菌和真菌的數(shù)量仍然被抑制，但是細(xì)菌的數(shù)量正在逐漸恢復(fù)[10]。綜上，當(dāng)使用高濃度的草甘膦處理常見微生物后，微生物數(shù)量普遍會降低，微生物活性被抑制，草甘膦濃度越高，微生物的活性恢復(fù)越慢，甚至不能恢復(fù)。

2.1.2 草甘膦對土壤酶活性的影響 土壤酶包括脫氫酶、過氧化氫酶、蛋白酶、脲酶、磷酸酶[11]等，土壤中微生物的生命活動是這些土壤酶的來源，土壤酶和土壤微生物一起對土壤的物質(zhì)轉(zhuǎn)化起到推動作用。以水稻試驗(yàn)田耕作層土壤為研究材料，噴灑不同濃度的草甘膦，取樣測蛋白酶、過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶的活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脲酶的活性受草甘膦的影響較輕，其他3種酶受草甘膦的影響較為顯著，高劑量的草甘膦對這3種酶的活性的抑制性都比較顯著，低劑量的草甘膦在6d內(nèi)對蔗糖酶和過氧化氫酶的活性有促進(jìn)作用[11]。以安陽和安慶兩地的棉花田表層土壤為研究材料，用50～5 000mg·kg-1濃度的草甘膦分別處理土壤，測定土壤過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶的活性，結(jié)果表明，草甘膦濃度越高，對土壤酶的影響越顯著。過氧化氫酶的活性因草甘膦濃度的增加而減小。濃度為50～500mg·kg-1的草甘膦處理后對脲酶的影響為先抑制后激活。當(dāng)草甘膦濃度為5 000mg·kg-1時(shí)，安陽土壤中的脲酶活性被抑制，安慶土壤中的脲酶活性先被抑制后被激活。500mg·kg-1草甘膦處理后，安陽土壤中的磷酸酶活性被抑制，安慶土壤中的磷酸酶活性被激活。5 000mg·kg-1草甘膦處理后，磷酸酶活性被激活[12]。

2.1.3 草甘膦對土壤呼吸的影響 土壤呼吸代表了土壤微生物的呼吸和有機(jī)質(zhì)在土壤中的分解程度。研究草甘膦對土壤呼吸的影響程度，可以反映出草甘膦對微生物活性的影響程度。通過實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)研究草甘膦、苯磺隆等典型除草劑對土壤呼吸的影響。在實(shí)驗(yàn)土壤中分別加入尿素、硫酸銨兩種氮肥，再分別加入草甘膦等除草劑，采用間歇密閉培養(yǎng)—?dú)庀嗌V法分析土壤呼吸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，分別添加硫酸銨和尿素后，草甘膦都顯著抑制了土壤呼吸，草甘膦對加入硫酸銨的土壤的呼吸抑制作用強(qiáng)于加入尿素的土壤的抑制作用[13]。以菜田土壤為實(shí)驗(yàn)材料，在土壤中分別加入草甘膦和尿素。發(fā)現(xiàn)加入尿素以后土壤呼吸增加，而加入尿素后又加入草甘膦的土壤呼吸被抑制[14]。以黃綿土、褐土、紅壤和風(fēng)沙土4類土壤為實(shí)驗(yàn)材料，分別加入不同濃度的草甘膦，采用密閉靜室堿液吸收法測定二氧化碳釋放量。得出草甘膦對土壤呼吸有輕微激活作用，分析原因可能是因?yàn)椴莞熟ξ⑸锏亩拘暂^弱，加入的草甘膦被微生物降解了，增加了土壤呼吸[15]。綜上，草甘膦對土壤呼吸程度的影響還與土壤的肥力和土壤的類型等諸多因素相關(guān)。

2.2 草甘膦對土壤動物的影響 土壤動物生活在土壤中，通過分解土壤中的有機(jī)質(zhì)、動物糞便、動物尸體為生。蚯蚓是土壤動物里較為有代表性的無脊椎動物，蚯蚓以土壤中腐敗有機(jī)質(zhì)為食，活動在土壤中，使土壤的透氣性增加[16]。關(guān)于草甘膦對土壤生物的影響的研究多以研究蚯蚓為主，關(guān)于草甘膦對其他土壤生物的影響研究較少，草甘膦對蚯蚓的急性毒性很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果都為低毒。王彥華等采用濾紙法和人工土壤法兩種方法測定包括草甘膦在內(nèi)的多種除草劑對蚯蚓的急性毒性。以LC50（半數(shù)致死量的藥劑濃度）為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，2種方法操作的草甘膦LC50值為327.8（238.8～672.2）～576.1（457.6～918.5）μg·cm-2，根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》屬于低毒等級，幾種除草劑的急性毒性比較結(jié)果為：丙草胺>百草枯>草甘膦>特丁津[17]。王飛菲等同樣用濾紙法和人工土壤法測定精喹禾靈和草甘膦LC50值分別為638.7和546.4μg·cm-2，屬于低毒。用人工土壤法進(jìn)行氧化脅迫試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，100～700mg·kg-1濃度范圍內(nèi)的2種除草劑對蚯蚓不會造成嚴(yán)重的氧化損傷[16]。姜錦林等用人工土壤法研究多種農(nóng)藥對蚯蚓的急性毒性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明草甘膦對蚯蚓的急性毒性為低毒[18]。

2.3 草甘膦對土壤理化性質(zhì)的影響 土壤的理化性質(zhì)影響著土壤的耕種方式，土壤的理化性質(zhì)包括土壤的pH、有機(jī)質(zhì)含量、通氣性等指標(biāo)。用10%的草甘膦噴灑湖北三地的農(nóng)田，實(shí)驗(yàn)得出，噴灑10%的草甘膦后，土壤的鈉堿化度、電導(dǎo)率、總堿度、鈉吸附比和pH值均呈現(xiàn)增加的現(xiàn)象[19]。以毛竹筍用林土壤作為實(shí)驗(yàn)材料，分別對土壤做3種處理：噴灑草甘膦；加入草甘膦同時(shí)使用化肥；不加入草甘膦也不使用化肥。比較3種處理后土壤的理化性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)噴灑草甘膦而又不施肥土壤的孔隙度會減小，噴灑草甘膦會使土壤的有機(jī)質(zhì)減少，土壤肥力也會減弱[20]。對棉花地土壤加入草甘膦，發(fā)現(xiàn)草甘膦使棉花地的堿度和鹽度都有所增加[21]。因此不合理的使用草甘膦會使土壤硬化、肥力減弱、土壤有鹽堿趨勢。

3 草甘膦對水生生物的影響

草甘膦進(jìn)入水環(huán)境有多種途徑：進(jìn)水道噴灑的草甘膦通過排水道進(jìn)入；草甘膦通過土壤地表徑流進(jìn)入；草甘膦通過地表溶進(jìn)入；草甘膦噴灑到空氣中隨降雨或沉降進(jìn)入；不規(guī)范的清洗噴灑草甘膦的用具隨水進(jìn)入。不僅在中國，西班牙[22]、奧地利[23]的自然水體中都檢測出了草甘膦。水中常見的生物是藻類、蚤和魚類，這3種生物又組成了一條食物鏈，草甘膦對這些生物都有一定的影響。

藻類是水體中最常見的原生生物，當(dāng)草甘膦等農(nóng)藥進(jìn)入水體后，首先會影響的就是藻類。把微囊藻和四尾柵藻放在人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，分別加入不同濃度的草甘磷和其他農(nóng)藥，提取藻液，低溫冷凍離心、丙酮萃取，測定藻類葉綠素a含量，通過EC50值（半數(shù)抑制濃度）分析草甘膦和其他除草劑對微囊藻和四尾柵藻的急性毒性。90h后，草甘膦異丙胺鹽對微囊藻的EC50值為0.941 8mg·L-1，對微囊藻的急性毒性小于辛硫磷和毒死蜱但是大于樂果。草甘膦對四尾柵藻的EC50值為7.25mg·L-1，對四尾柵藻的急性毒性大于辛硫磷、毒死蜱和樂果[24]。以斜生柵藻為研究對象，分別加入草甘膦、2，4-D和莠去津2種除草劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，草甘膦、2，4-D對斜生柵藻的毒性遠(yuǎn)小于莠去津?qū)π鄙鷸旁宓亩拘訹25]。以N.Palea硅藻為研究對象，研究草甘膦原粉對N.Palea硅藻的影響。96h后，草甘膦原粉對N.Palea硅藻的EC50值為55.92mg·L-1，為中毒等級[26]。

縊蟶、可口革囊星蟲和大彈涂魚是常見灘涂生物，大型溞是湖泊和河水中常見的生物，魚類、福壽螺和刺身等水生生物是人類常食用的水產(chǎn)，草甘膦進(jìn)入水體中，對這些水生生物也會產(chǎn)生一定的影響。以鯽魚為研究對象，草甘膦對鯽魚的24h急性毒性LC50值為1.228mg·L-1。在加入了不同濃度的草甘膦水中放入鯽魚，經(jīng)過一定時(shí)間后，取出鯽魚的肝臟，對肝臟細(xì)胞進(jìn)行電鏡切片，發(fā)現(xiàn)鯽魚肝細(xì)胞出線空泡等受損現(xiàn)象，草甘膦對鯽魚的肝臟造成了損傷，鯽魚表現(xiàn)為中毒[27]。以青鳉魚為實(shí)驗(yàn)的研究動物，研究草甘膦對清鳉魚的影響情況。把青鳉魚魚苗養(yǎng)在加入不同濃度的草甘膦的水中，經(jīng)過35d，取魚的性腺、肝臟進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)草甘膦有一定的雌激素效應(yīng)，對雌魚卵黃蛋白原基因的誘導(dǎo)能力大于對雄魚的誘導(dǎo)能力[28]。研究草甘膦對草魚、鯽魚和鰱魚的急性毒性，把幾種魚的魚苗放在加入草甘膦的水中培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)96 h LC50分別為0.251 8、0.259 9和0.258 8mg·L-1，草甘膦對3種魚表現(xiàn)為高毒[29]。研究草甘膦對刺身的急性毒性，發(fā)現(xiàn)48 h LC50值為132.99mg·L-1，96 hLC50值為97.92mg·L-1為低毒，草甘膦還會影響到刺身的生理結(jié)構(gòu)[30]。大型溞是國際上標(biāo)準(zhǔn)的測試水體，研究草甘膦對大型溞和福壽螺的急性毒性，48h對大型溞和福壽螺LC50值分別為6.07、175.00mg·L-1[31]。通過實(shí)驗(yàn)研究草甘膦對縊蟶、可口革囊星蟲和大彈涂魚3種常見灘涂生物的急性毒性，發(fā)現(xiàn)急性毒性為低毒，毒性順序?yàn)榭煽诟锬倚窍x<大彈涂魚<縊蟶[32]。

4 草甘膦對牲畜和人體的影響

如果嚴(yán)格按照規(guī)范使用，草甘膦與牲畜和人體的接觸較少，對牲畜和人體的影響較小，但是在實(shí)際生活中，會有很多情況使草甘膦與牲畜和人體接觸，這種情況下牲畜的死亡率較高，草甘膦是否會使人致癌尚無定論。

4.1 草甘膦對牲畜的影響 家禽和牛等牲畜往往會誤飲被草甘膦污染的水或者誤食被草甘膦食物。有報(bào)道鴨、鵝誤飲被草甘膦污染的水中毒死亡，主要癥狀為肝臟腫脹變脆，腸道出血[33]。在貴州省大方縣馬場鎮(zhèn)畜牧站，耕牛在耕地后死亡的有20例，原因是這些耕地噴灑過草甘膦，牛接觸后呼吸困難死亡[34]。在馬場畜牧站，也有豬和牛因吃過噴灑過草甘膦的草死亡的案例[34]。草甘膦的正常使用劑量為1～2mg·kg-1，而研究發(fā)現(xiàn)對牛未觀察到損害的劑量為400mg·kg-1[35]，如果正常使用草甘膦，不會出現(xiàn)這么高的濃度，對牲畜的影響也會減少，很多牲畜死亡的原因都是因?yàn)椴话凑找?guī)范使用草甘膦。

4.2 草甘膦對人體的影響 農(nóng)藥有可能在噴灑時(shí)直接與人體接觸，又或者污染的河水、食物進(jìn)入人體。農(nóng)藥對人體的毒性有幾種：遲發(fā)性神經(jīng)毒性；致癌、致畸、致突變。（1）直接服用草甘膦會有致死的可能性。在馬場鎮(zhèn)畜牧站，有兩位村民直接服用草甘膦20mL以上自殺，送醫(yī)后死亡[34]。研究5起醫(yī)院救治的兒童服用草甘膦案例，服用50～150mL40%濃度的草甘膦后，兒童肝、腎、肺功能都嚴(yán)重?fù)p害[36]?？偨Y(jié)眾多案例后發(fā)現(xiàn)，服用草甘膦中毒后被成功救治的案例中最大的服用量為200mL[35]。（2）噴灑接觸或通過食用被草甘膦污染的食物都會對人的身體產(chǎn)生影響。目前很多研究都是基于對老鼠等哺乳動物的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上。用41%草甘膦對老鼠進(jìn)行灌胃染毒，發(fā)現(xiàn)24hLC50值為4 640mg·kg-1[37]。哺乳動物口食草甘膦的LD50（半數(shù)致死量）在0.7～11g·kg-1[35]?？偨Y(jié)草甘膦對人體的毒性影響，草甘膦對人體的肝、內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖細(xì)胞都會產(chǎn)生危害，吸入草甘膦噴霧也會導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)不適，眼睛接觸噴霧會引起結(jié)膜炎，皮膚接觸會引發(fā)皮膚炎癥[38]。因此在噴灑草甘膦時(shí)要避免與草甘膦的接觸，減小噴霧霧滴，不逆風(fēng)噴灑。學(xué)者對草甘膦是否能致癌說法不一，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)草甘膦能夠?qū)е缕つw癌[38]。國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）于2015年3月20日發(fā)布草甘膦“可能致癌”，而美國環(huán)保署（EPA）發(fā)布的白皮書表明，草甘膦并不會增加人類患癌風(fēng)險(xiǎn)[39]。

5 結(jié)論與展望

草甘膦的使用減少了雜草的產(chǎn)生，方便了田間管理，提高了產(chǎn)量。草甘膦對土壤生物、水生生物的急性毒性一般為低毒，毒性較輕。但是如果不按照規(guī)范使用草甘膦，其對環(huán)境的影響也是不容忽視的，會污染土壤、水體，使牲畜中毒死亡，甚至危害人類健康。在使用過程中，農(nóng)民會錯(cuò)誤的加大劑量和使用次數(shù)、混用多種除草劑，這都加大了草甘膦對環(huán)境的影響，因此，要大力提倡規(guī)范使用草甘膦。

由于草甘膦毒性較低，目前關(guān)于草甘膦對環(huán)境的影響的研究并不多。很多關(guān)于土壤方面的研究局限于實(shí)驗(yàn)室研究，而實(shí)地田間的研究很少，因而會忽略草甘膦和多種因素一起對土壤環(huán)境的影響。有研究發(fā)現(xiàn)草甘膦可減少重金屬對環(huán)境的污染[40]，但這方面的研究較少，且多少劑量的草甘膦能夠修復(fù)重金屬污染尚無定論，修復(fù)重金屬污染的劑量是否會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染也是需要考慮的。一些微生物對草甘膦有降解作用[41]，通過微生物修復(fù)草甘膦污染也是很多學(xué)者研究的方向，這也是以后可以研究的重點(diǎn)。

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