布机磷农药是人类早合成而且仍在国内外农业生产中广泛使用的高效杀虫剂和植物生长调节剂。
早期发展的大部分是高效高毒品种，如毒死蜱、甲拌磷乐果、对硫磷、甲胺磷等，而后逐步发展了许多高效低毒低残留品种，如乐果、马拉硫磷、敌百虫 等，成为农药的一大家族。
有机磷农药大多数是磷酸、 磷酸酐或含硫类似物的中性酯或酰胺。除敌百虫、 乐果为固体外，其余均为淡黄色或黄棕色液体，甚至是无色液体。
绝大多数在水中不溶，而易溶于乙醇、乙醚、氯仿 等有机溶剂，是典型的酶毒剂。
由于其稳定性较低(半衰期大多数为几天至几十天)，远不如有机氯农药在生物体内残留严重，而替代了有机氯农药。
在渔业生产中，也常用有机磷农药试剂来杀灭体外寄生虫等敌害生物。
然而在其生产和使用过程中，大量成分复杂的有毒废水进入水环境，对水生生物造成危害，破坏水域生态环境。
近十年来近岸水域受有机磷农药的污染不断导致了大批的鱼虾贝死亡事故。有机磷脏水已开始成为人们普遍关注的污染物之一。
关于有机磷农药对水生生物影响的研究已有大量的报道，本文就此项研究做一综述。
1 对水生植物影响及其毒作用机理
有机磷农药能抑制水生植物的生长和繁殖。Pi a 等4]对受乐果污染的印度莎母匹特湖初级生产力进行调查,结果表明,受乐果污染后,湖泊总产量及净产量下降,含氧量及生产量降低,这是由于自养生物受高浓度的乐果抑制,进而影响光合作用所致。
唐学玺等发现高浓度的久效磷对微藻细胞有严重的破坏作用,使叶绿素和类胡萝卜素降解,引起光合色素含量降低。
汝少国等报道了10 种有机磷农药对扁藻生长的 EC(半数抑制浓度)值,并讨论了有机磷农药结构与微毒性大小的关系。
对水生植物毒作用机理研究相对较少,其机理尚不甚明了。水生植物不具备神经系统,其伤害机理有别于动物。
王建华等指出超氧化歧化酶和过氧化酶活性具有维持活性氧平衡,保护细胞膜的功能。
McCord 、 Fridovich指出植物细胞在污染胁迫下往往打破活性氧产生和消除平衡,使其在细胞内过量积累。
细胞内过量的活性氧可导致细胞膜结构的破坏和功能的丧失。
唐学玺等发现三角褐指藻在高浓度的久效磷的胁迫下,其超氧化歧化酶和过氧化酶活性降低,降低了细胞对活性氧的清除能力,活性氧于是在细胞内大量积累,膜脂过氧化作用加强,膜通透性增大,细胞内的电解质大量外漏,细胞严重受害,从而证实了活性氧也是参与有机磷农药对藻类伤害的主要因素之一。
所以,有机磷对水生植物毒作用机理可能通过抑制植物体内重要酶的活性,导致活性氧的积累,对藻类产生主要毒害作用。
2 对水生动物的主要影响及其毒作用机理
2.1 急性中毒及判定
水生动物处于高浓度的有机磷中主要发生急性中毒。
一般中毒症状表现为:开始可能出现急躁不安,有狂游冲撞等剧烈现象,然后游泳不稳定,呼吸困难,痉挛麻痹、失去平衡,直至昏迷致死。
对于鱼类常见症状还有粘液增加,体色变黑。毒性的大小与生物种类、毒物的化学性质等因素有关。
在池塘中,敌害生物对有机磷的敏感性一般较鱼类强,故常用有机磷来防治寄生虫病。
2.2 慢性中毒
2.2.1 对生长、摄食、呼吸的影响
在亚致死浓度下的水生动物普遍表现为食欲减退,呼吸困难,食物转化率下降,随着新陈代谢水平的降低,生长减缓,甚至停止。
Shanmugavel 等通过实验证明,在 10 mg/L 磷胺中的莫桑比克罗非鱼摄食率和食物转化率分别比正常情况下降低了 35%和 47%,浓度越高,食物转化率越低。
有机磷农药能使鳃丝溶解,导致呼吸障碍而引起死亡。一般认为在亚致死浓度中的水生动物耗氧能力下降,心跳减慢。
2.2.2 对胚胎发育和繁殖的影响
有机磷农药能引起孵化率下降,对胚胎有致畸作用,可使幼体形体弯曲,身体瘦弱,眼睛色素沉淀失去平衡,行为反常,身体上长出水泡,心包囊扩大,血液循环受阻。
2.2.3 对内脏器官的损害作用
当有机磷农药被摄入后,对肝脏、胰脏、鳃、肠、肌肉等实质性脏器存在毒性效应。
严重时,使这些组织的细胞坏死、破裂,致使其中的 RNA 和 DNA 含量降低。肝脏往往是影响严重的器官。
有机磷在肝脏内转化为毒性更强的物质,如对硫磷转化为对氧磷,马拉硫磷转化为马拉氧磷,损害作用更大。
Patil 等指出久效磷引起大弹涂鱼肝脏细胞胞膜破裂,核偏移,脂肪降解,在 48 ~ 72h 后便看不到正常的结构,盐分、铁离子,磷等含量降低,糖元含量升高,肝细胞数量呈减少趋势,核质更加密集。
2.2.4 生物积累效应
一般认为有机磷的生物富集问题不大。但据大量的研究表明,有机磷在体内的积蓄仍不可忽视决定其在生物体内的积累量的关键是它的新陈代谢过程。
其中以鳃残留量大,其次为肝脏、胰脏,而肌肉中含量很低。残留量起初随染毒时间延长而逐步上升,达到一定量后,则急剧减少。
2.3 对水生动物毒作用机理
有机磷对具备神经系统的动物毒作用机理基本相同,均为抑制胆碱酯酶活性,引起乙酰胆碱代谢紊乱。
乙酰胆碱代谢紊乱,大量蓄积而不能水解,致使后续神经元或效应器持续兴奋,引起痉挛麻痹,接着转入抑制。一般当组织胆碱醋酶抑制达 40~ 60%时,动物可在几秒钟内死亡。
3 联合毒性效应
除了与生物种属品系,遗传特性、性别、年龄、环境、营养状况和疾病状态以及化合物性质,给毒剂量途径及给毒时间长短等外,其它外来化合物的联合毒性应尤为注重,这些往往容易被忽视。
目前多数研究是针对单一因子对水生生物的毒性效应,而实际上水体中往往存在多种污染物,它们的作用无疑是综合的。
要客观地反映污染物共存时对生物的危害程度,往往必须研究毒物的联合毒性效应。
戴家银等研究表明,铜离子与甲基异柳磷的联合毒性为拮抗作用、甲基异硫磷一甲胺磷的联合毒性为协同作用。
汝少国等详尽地比较了久效磷、平碗磷、敌敌畏以及对硫磷的单一剂和混合剂对扁藻的急性毒性和联合毒性。
4 有机磷在生物体内的代谢转化及解毒
4.1 体内分解代谢
一个生物机体的存在依赖其内部补偿性机制来防止外来因素干扰。对进入体内的异物使之降解成水溶性的物质进而通过排泄排出体外。
几乎所有有机磷农药分解的基本反应均是水解和氧化反应。缺氧条件下,由于微生物的影响,还可发生还原反应。
分解反应的快慢与较多的因素有关。一般地，植物体比动物体慢;在没有微生物参与的情况下,或处在低温、干燥暗淡的环境中,分解进行缓慢。
吸入体内的有机磷分解一般较快,并生成无毒的产物。但在某些情况下,在代谢一阶段也可生成比原来化合物更毒的物质。如乙拌磷、甲基乙拌磷的降解产物对乙酰胆碱酯酶的抑制作用比母本更强。
4.2 有机磷农药的解毒
增效醚是目前用来治疗有机磷中毒的理想药物。在食物中拌喂增效醚,对虾在0.01mg/L杀螟硫磷、0.2mg/L马拉硫磷、0.1mg/L二嗪磷溶液的存活率分别为对照组的(食物中不拌增效醚)11 倍、5倍和2.5 倍。
增效醚不影响机体对有机磷的吸收而是抑制其氧化,明显地降低有机磷的毒性。另据 Goel等报道维生素 B12有抗甲基对硫磷毒性作用。
5 水域环境监控及含磷农药的废水处理
5 .1废水排放区域环境监控
有机磷农药污染给生物资源和水产养殖业构成严重的威胁,建立适当的有机磷农药毒性效应预测系统来监控水域生态环境显然极为重要。
废水排放的生物学效应取决于其化学成分在水域中的持久性,被生物利用和累积的特性及其毒性效应。
5.2 含磷农药的废水处理
有机磷农药废水的污染已受到国内外环保工作者的重视,各种处理方法层出不穷。文远高等在反应池中投加粉末活性炭的采用间歇式活性污泥法(SBR法)对有机磷农药废水的处理效果良好,对进水有机磷浓度的变化有较好的适应能力,且出水水质稳定。
另外,利用微生物及其产生的降解酶进行水体中的有机磷农药去毒与净化是治理有机磷废水污染的有效新途径,有机磷农药促降解的微生物一般以荧光假单胞菌为主的混合菌,利用其提取的对硫磷水解酶来降解有机磷已显示出良好的应用前景。