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浅析高毒农药如何低毒化
  随着农药行业的不断发展,低毒、高效、低残留农药越来越受到社会广泛关注,走绿色环保型农药发展道路成为研究开发新农药的主要途径。但传统农药(化学农药)在一定程度上还在使用,且传统农药普遍存在毒性高、抗性严重等缺点,如何将传统农药低毒化、高效化,成为研究者关注的课题。在原来开发出的品种上进行剂型改变或者化学结构修饰是使传统化学农药低毒化的强有力方法,这比新研制开发出一种新农药要节约成本和时间。笔者根据多年农药专业工作经验,就如何使高毒农药低毒化总结了几种有效方法,以期为农业社会发展、乡村振兴战略增添活力,为致力于研究低毒农药的工作者提供参考的线索,为食品安全穿上一层“保护衣”。
       改变农药剂型


  农药剂型在一定程度上可以简单描述为该种品种的物理外观现象,现在农药的剂型有悬浮剂、颗粒剂、水剂、烟剂、可湿性粉剂、熏蒸剂、种衣剂、乳油、微乳剂等十几种,对农药的剂型进行加工有着实际意义:一是可以提高药效、延缓抗性的发展;二是可以维持生态平衡;三是可以扩大农药的使用范围、增加农药的使用寿命;四是可以使高毒农药变成低毒化;五是节约运输成本。
  对农药的剂型进行加工,可以从提高农药的分散度入手,在加工中根据农药的有效成分、理化性质使用不同的农药助剂,运用增加填料或者加入表面活性剂等方式来改善性质。

1.1粉剂加工成颗粒剂
  粉剂是五大农药剂型中使用较为普遍的一种,存在容易飘移、持效期短、易流失等缺点,而且多数粉剂农药毒性高。通过改变剂型,把粉剂加工成颗粒剂,并降低有效成分含量,使农药有效成分逐步释放。由于每次释放的量少,毒性就会相应减小,对农作物也就更为安全。如克百威是一种剧毒农药,做成低含量的包衣型颗粒剂,使用时就比较安全。

1.2乳油加工成微乳剂
  通常情况,乳油有效成分含量较高,具有加工简单、耐贮存等优点,但在稀释时要消耗大量的有机溶剂,加重了对环境的污染。把乳油加工成微乳剂,可以提高药效、减轻臭味、降低毒性、提高对作物的安全性等,还可以让运输更安全。

1.3其他剂型加工成微胶囊悬浮剂
  微胶囊悬浮剂是指利用合成或天然的高分子材料形成核—壳结构微小容器,将农药的有效成分包裹其中,并悬浮在水中的一种农药剂型,由囊壳和囊芯两部分组成。农药有效成分可以通过“壳”间接作用于农作物,起到关闭、打开的“阀”的作用,具有毒性低、持效期长、安全性高、减少用药等优势,特别是在地下害虫防治和芽前除草上,有很大的发展前景。今后,这一剂型将会逐步取代其他农药剂型的研究开发,应用范围会越来越广。

1.4减少表面活性剂的使用
  表面活性剂是一种化学合成的、可以改变农药理化性质的农药助剂,大量、长期的应用会对环境造成很大压力。如果表面活性剂在一些水生植物(如水藻)中长期积累,会对其造成慢性损伤,使其抵抗力随着积累时间的延长逐渐降低。一般表面活性剂的表面活性都很强,有一定的渗透和湿润作用。非离子型的蓖麻油聚氧乙烯醚、吐温和斯潘系列表面活性剂的毒性均为低毒,而烷基酚聚氧乙烯醚系列和脂肪醇聚醚氧乙烯醚系列表面活性剂的毒性稍高,阳离子表面活性剂的毒性最高,均为剧毒,阴离子表面活性剂多为中等毒性。减少表面活性剂的使用可以直接钝化农药的活性,使农药的粘着性降低、分布度下降,因而残留在农作物上的农药相应减少,毒性降低。


       改变化学结构


  农药有效成分基本上都是有机化合物,主要通过官能团起化学作用。在研究农药对靶标生物的作用机理时发现,有效成分主要是通过传导方式发挥作用。例如昆虫的中枢神经靠乙酰胆碱化学物质作为传导载体,通过开发与乙酰胆碱结构相似的化合物,使物质的传导受到竞争或者“冒名顶替”而发挥效果。

2.1氧族元素相似性质代替
  在农药有效成分中含有有机磷杀虫剂结构的,把含有P=O用P=S取代,则毒性降低,主要和昆虫体内的解毒与活化作用有关。

2.2甲氧基取代乙氧基
  在有机氯、有机磷杀虫剂农药中,把甲氧基转换成乙氧基,可以降低毒性,同时也降低了其对昆虫的毒力。这一改变与抑制反应中的最后一步即磷酸基的脱离有关。

2.3硝基苯基化合物的取代基发生改变
  在硝基苯基化合物中,把-NO2转变为-CN、-SOCH3、-Cl,则毒性降低;在硝基苯基的邻位代入一个-CH3基,则毒性也会降低,这也与Hammett取代基常数有关。
2.4利用三氯乙醛的性质
  在某些高毒农药中加入三氯乙醛,将农药分子结构中的-NH2或-NH转变为-NRC=OCH3或-N-R-S-NC,可使高毒农药低毒化。


       研发新剂型和新农药


3.1新型缓/控释农药
  缓/控释农药在环境中减少散失的同时,还能保证足够长的药效时间,具有环保、低毒和长效等优点,一直以来是研究者致力开发的新剂型。新型缓/控释农药外层包裹的是高分子材料,可以有效避免农药与环境的直接接触,提高了利用率,减少了使用量,从而降低了农药的残留和毒性。新型缓/控释农药还具有优良的可调控性和环境稳定性,在田间的释放期可达4-6个月,可以减少施药次数、保证药效期。例如,只用常规药剂处理小麦、西瓜的不同害虫时,使用药剂的1周后会再次发生虫害,而使用新型缓/控释农药的,5-6周内未发现明显虫害。更为重要的是,新型缓/控释农药是缓慢释放有效成分,对农作物安全,对人畜低毒,农作物收获检测残留量低。

3.2生物源农药
  当前平均每年有12个左右的新农药上市,这将助推传统农药逐步消失。但要开发一种新农药所需筛选的化合物品种较多,成本也较高。例如2005年,需要在140,000个化合物中才能筛选出1个有效成分,所需成本约2.6亿美元,这主要是受到筛选化合物结构上的影响。
  仿生合成是创制生物源新农药的主要途径,以具有生物活性的生物源物质为先导化合物。例如,在阿维菌素的基础上开发成依维菌素,开发三唑类、甲氧基丙烯酸酯类、酰胺类、吡咯类、strobilurin类生物源杀菌剂,这些都将成为新农药的开发热点,也是提取、合成低毒农药的有效途径。


       建立低毒农药的保障措施


4.1建立低毒农药登记可查机制
  低毒农药的登记信息可在中国农药信息网主页的“数据中心”查询,便于行业人士掌握农药销售、管理和使用情况,还可在国家统计局主页上查询到我国各地的农药使用情况和登记动态。

4.2加强农药监管力度
  党的十九大提出实施乡村振兴战略,并作为七大战略之一写入党章,这是国家针对国情、农情做出的重大部署。在加快农业农村现代化的同时,必须要保证国家的粮食安全。农药是农业生产中不可或缺的重要资料,开发低毒农药、加强农药监管力度是保证中国人民把饭碗端在自己手中的有力举措。在农药监管上,要运用绿水青山就是金山银山的可持续发展理念,更加切实有效地实施《农药管理条例》,建立健全农药生产经营使用的管理体制,建立农药残留标准体系,确保“舌尖上的安全”;在农药的开发与应用上,要加快高毒、高风险农药的淘汰步伐,鼓励开发高效、低毒、低风险农药,推动农药行业的转型与升级;在农业生产上,要严把环保关,持续推进农药使用量零增长行动,多使用物理防控、生物防控的方法,推进农业供给侧结构性改革,以农药残留限量的制定为统领,鼓励使用高效、低毒、低残留农药。

4.3实施低毒农药补贴机制
  农业部曾在十省市建立低毒农药补贴试点,经过5年左右的时间,基本建立低毒农药使用的补贴机制,使高毒农药强制退出,为低毒农药留出发展空间。因此,政府要在低毒农药的开发过程中实行补贴机制,重点在园艺作物生产区实施,争取有关部门的配合和支持,并加大补贴政策的宣传力度。


       结束语


  改变农药剂型、开发新剂型和新农药、修饰农药化学结构、加大低毒农药使用技术的推广,以及按照《2015年低毒生物农药示范补助试点项目实施指导方案》,在高毒农药低毒化过程中,采取相应的监管、补贴政策作为保障等,都是加速农药低毒化行之有效的方法。
  低毒农药逐步替换高毒农药是大势所趋,低毒农药的研发与推广,将为实现乡村振兴战略注入新的活力,环保型、绿色型农药也将占领农药市场,低毒农药将是未来农药行业发展的新方向。
 
 
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