《寂静的春天》中的高毒农药:被禁几十年后,仍在污染环境与食物

2022-06-16
作者: 郭慧 来源: 食通社Foodthink

  作者 | 郭慧@食通社(从做有机化学合成的工科女,转向关注环境保护、环境与社会关系的NGOer)

  编辑 |王昊@食通社

  图片 |未标注图片来自无毒先锋“解毒档案”第6期

  标题 | 《寂静的春天》中的高毒农药:被禁几十年后,仍在污染环境与食物

  后台编辑 | 童话

  2022年,正值美国环保作家蕾切尔·卡逊(Rachel Carson)撰写的《寂静的春天》问世60周年。作为环保运动的先驱,卡逊让公众第一次了解农药污染,也迫使政府重视农用化学品的监管。

  野生鸟类无法产卵,鱼类在河里死去,农夫患上疾病……在《寂静的春天》中,卡逊用了大量的篇幅介绍以DDT(滴滴涕)为主的有机氯农药在农业生产中滥用后,对生态环境、动物和人体造成的严重影响。此后,越来越多的研究进一步证实了卡逊的论述,促使各国政府最终禁止使用这类农药。

蕾切尔·卡逊与《寂静的春天》

  然而60年过去,今天我们的土壤、水体和空气摆脱有机氯农药的影响了吗?这些持久存在于环境中的农药究竟又能造成什么危害?回答这些问题有助于我们理解对化学品采取“预防原则”(precautionary principle)的重要性。

  也希望本文能够引起读者的反思:怎样的农业生产方式才是人类未来的出路?

  01

  有机氯农药的危害

  卡逊在《寂静的春天》中着重提到的DDT属于一种有机氯农药(organochlorine pesticides, OCP)。

  顾名思义,这是一种含有氯元素的有机化合物,从上世纪30年代末开始被用作农用杀虫剂,在40至60年代被大量使用。如果用几个关键词来形容有机氯农药,那就是:价格低廉,杀虫广谱,高效,使用简便。

  有机氯农药是一个庞大的化合物家族,不仅有我们经常听到的DDT,还包括六六六、狄氏剂、艾试剂、硫丹、氯丹、七氯等,这些化合物有一些共同的生物特性:通过干扰昆虫的神经系统功能杀灭昆虫。

几种常见的有机氯农药的分子结构

  有机氯农药难以被生物体分解,这些化合物通常可以在生物体的脂肪组织中贮存相当长的时间。有研究表明,DDT可以在人体内贮存50年以上。

  也正因为这种特性,使得有机氯农药可以随着食物链延长、营养级的增加在生物体内逐级富集。在处于食物链最高级的人类体内,浓度远高于最初从环境中摄入这些有害化合物的昆虫等生物。

DDT在水生生物及鸟类形成的食物链中被不断富集,经过几级放大,生物体内浓度甚至可达水体中的1000万倍 | 图片来源:biologywise.com

  卡逊写作《寂静的春天》的年代,有关有机氯农药的研究才刚刚起步,经过几十年,它们对人体的有害影响越来越明确。我们将已知的危害分为如下几类:

  1)危害神经系统。有机氯农药不仅可以干扰昆虫,也会对人类的神经系统造成损害。国内外已有多项研究表明,以狄氏剂为代表的有机氯农药,是导致帕金森症的主要原因。

  2)影响生殖系统。有机氯农药不仅会导致女性月经紊乱、各种生殖疾病,还有造成习惯性流产的可能,也会引起男性生殖系统的氧化损伤反应和细胞凋亡,从而降低精子的数量与活力,DDT还可导致婴儿早产以及早期断奶。

  3)诱发癌症。自上世纪70年代至今,很多研究表明,癌症病人血液中有机氯农药浓度高于普通人,长期暴露于有机氯农药环境下的人群癌症发病几率也更高。2009年的一项研究发现,96小时的暴露实验,DDT就可以诱导乳腺细胞转录调控过程发生异化,从而增加乳腺癌的风险。

长期暴露于 DDT等农药环境下的青少年长大后精子损伤情况|图片来源:Environmental Health Perspectives

  02

  各国禁用有机氯农药

  自上世纪70-80年代开始,世界各国纷纷开始限制一些毒害性较大的有机氯农药,通过禁止其生产、销售与使用逐渐将它们淘汰。

  上世纪60-70年代,我国已经是世界上农药生产与使用的大国,不仅使用量居世界前列,使用强度亦是世界平均水平的2.5倍。有研究表明,自上世纪90年代至今,中国对DDT的使用量达到了40万吨,占世界总使用量的20%。

有机氯农药是我国历史上最早生产的一类农药。用农药、化肥种地曾经被认为是我国实现农业现代化的标志,也是化工行业的骄傲。时过境迁,近年来我国已意识到过量施用化学品的危害,持续推进“减肥减药”相关工程。

  自上世纪60年代起,我国就开始研究DDT、六六六等农药的毒性和风险,又经历了替代、禁产,直到2002年,农业部正式颁布公告,禁用这两种农药。

我国禁用有机氯农药经历了漫长的过程

  2004年,两项化学品管理国际公约《关于在国际贸易中对某些危险化学品和农药采用事先知情同意程序的鹿特丹公约》,以及《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》先后正式生效,有机氯农药开始被大规模在世界范围内被限制、禁止生产与使用。

  03

  持续数十年的土壤污染

  世界各国虽然相继禁用了有机氯农药,但农药对于土壤的污染并没有消失。作为相对稳定的媒介,土壤可以吸收来自其他媒介的污染物,并保存数十年。

禁用有机氯农药后,法国土壤中仍持续检出相关物质 | 图片来源:Thomas,2021

  2021年,一项针对法国土壤沉积物的研究,调查了艾氏剂、DDE、六六六等有机氯农药含量,发现即使在禁止使用这些有机氯农药几十年后,土壤中仍旧有这些化学物质在逐渐释放。

  除了缓慢释放,有机氯农药也在土壤中发生了复杂的化学反应,或在适合的条件下被氧化或分解,形成新的化学物质。氧化分解本是一种农药自然降解的过程,但是由于降解的过程非常漫长,禁用原有农药的数十年内,这些分解产物持续存在于土壤中。

  分解产物也会制造出假象,干扰研究者。如果科学家在土壤中检测原农药的成分,他们可能会得出“农药已经分解,危害已经消失”的错误结论,但是实际上这些分解产物也可能造成环境污染。这些化学物质成分复杂,研究者也不能完全确定其危害。因此这项研究特别强调,以前学者通过模型预测的农药释放量,并不能有效反映农业土壤中真实的情况。

  04

  流入水体的污染

  除了土壤,水体也是有机氯农药污染的主要对象。

  渗入土壤的农药可以流入地表与地下径流,不仅能进入可见的江河,甚至还可以到达深至数十米的地下水含水层。更重要的是,通过水体,有机氯农药能扩散到未施用农药的地区,污染范围更大。

  2021年中国农大学者研究了洞庭湖流域的地表水及水底沉积物,从样品中共检出16种有机氯农药,以六六六、DDT和七氯为主。

  研究者发现,洞庭湖流域地表水中的有机氯农药浓度水平对人类和对水生生物是相对安全的,但是沉积物中的有机氯农药浓度存在潜在的生态毒理学风险。虽然水底的沉积物一般不会直接作用于人类,但却是底栖动物赖以生存的环境。

洞庭湖流域有机氯农药检出浓度,左为水体样本,右为沉积物样本 | 图片来源:Cao,2021

  通过水生生物,水体和沉积物中的有机氯农药能轻而易举地进入食物链,这也让鱼虾贝类成为有机氯农药残留的高发区。2021的最新研究发现,湖北省的淡水产品中超过一半检测出有机氯农药残留,包括DDE、氧氯丹、六氯苯等。

  为什么排放到水体中的有机氯农药历经数十年的时间,仍没有得到净化?研究者分析,这和洞庭湖流域的环境变化也有密切关系——径流量不足、旱季提前、泥沙沉积都会促使残留的农药堆积在湖底。

  05

  天上飘来的农药

  除了土壤和水体,有机氯农药还有意想不到的扩散方式。

  浙江大学学者在2016年发表的一项研究,检测了我国31个省市自治区土壤样本,意外发现了国内从未使用过的艾氏剂、狄氏剂与异狄氏剂。他们估计,这些农药在农业土壤中的总残留量达到88.6吨。

经估算得出的我国土壤中的有机氯农药残留量,绿色表示我国从未施用过的艾氏剂、狄氏剂与异狄氏剂 | 图片来源:Niu,2016

  这些农药从何而来呢?是从国外飘来的。作者推断,尽管存在非法使用上述农药的可能,但主要是其他国家使用的农药,进入大气后,飘散到几百乃至几千公里外,再通过降水降落到土壤中。事实上,科学家甚至在北极也发现了有机氯农药的踪迹,所谓深海鳕鱼、北极甜虾也并不能免于被污染的风险。

有机氯农药迁移过程示意图

  06

  “从农药到农药”的解决办法可靠吗?

  近年来有不少学者检测我国土壤和水体中有机氯农药的残留浓度,检出的浓度大多低于危险水平。但是这并不意味着我们身边的环境就是绝对安全的。由于有机氯农药能够长期在生物体内贮存,长期低剂量暴露在这些农药中仍可能对人体造成危害。但国内外对于这方面的研究仍然不足。

  放眼望去,有机氯农药仅是人类制造出的众多农药中的一类。而在农业生产中正在使用更多的化学物质——早在有机氯农药禁用之前,化学农业就已找到了替代它们的新宠,新型的除草剂、杀菌剂更是层出不穷。

  目前各国已经都在对农用化学品实施管控,但是这些新型物质往往在研发后的短时间内就被批准上市,而对它们的危害的研究却并不充分。和有机氯农药一样,相关研究往往要持续几十年。这就导致了“先污染,后禁止”的循环。

  例如从80年代开始投入使用的新烟碱类杀虫剂,也被发现对于生物有诸多负面影响。近年来蜜蜂出现的蜂群崩溃综合征,蜂箱中的工蜂消失、蜂群崩溃,就被认为和新烟碱类有关。有鉴于此,欧盟从2013年开始逐渐禁用新烟碱类农药,美国也在限制使用。

传粉蜜蜂的消失象征着农药所忽略的生态逻辑——昆虫并不总是对农业有害,但当我们施用农药时,却只能无差别的消灭它们。供图:刘蜜书

  在开发、污染、禁止的循环中,用新农药代替旧农药,虽然旧有的危害被制止了,新生的威胁却可能依然存在。因此我们更应该反思,“从农药到农药”的循环是否真的可持续。

  其实,除了农药,还有更多不需要化学药剂的方法可以防治害虫,并且衍生出有害生物综合管理(Integrated Pest Management)这样的新式学科,更多地运用生物、物理的方式,目的就是在把害虫控制在安全水平之下的同时,也考虑到人体安全、环境友好、经济适用。

  终究如卡逊所言,我们真正需要理解的是,害虫也是和人类一样的生命体,它们和我们共享同一个地球。

  “只有认真地对待生命的这种力量,并小心翼翼地设法将这种力量引导到对人类有益的轨道上来,我们才能希望在昆虫群落和我们本身之间形成一种合理的协调。”

  引导自然,而不是控制自然,这才是卡逊带给我们最重要的教益。

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