绿色农药

绿色农药

农药作为主要农资产品, 在防治作物病虫草害和保证农业丰收方面发挥着重要作用, 但农药的长期使用, 对环境造成了严重污染, 对人体也造成了很大危害。鉴于此, 国内医药科研部门配合化工行业, 以绿色化学和绿色化学技术为理论依据和指导原则, 大力开发绿色农药, 走绿色农药的道路。

一．农药本身和其生产过程应具有以下特点:

1.1 生物活性高, 即控制农业有害生物药效高, 单位面积使用量小;

1.2 选择性高, 即对农业有害生物的自然天敌和非靶标生物无毒或毒性极小;

1.3 对农作物无药害;

1.4 使用后在农作物体内外、农产品及在土壤、大气、水体中无残留或即使有少量残留也可以在短期内降解, 生成无毒无害的物质而完全融入大自然;

1.5 合成方法应符合“原子经济性”, 即尽量使参加反应过程的原子都进入最终产物, 尽量减少农业生产过程中的副产物, 或将一个反应的废物作为另一个反应的原料, 实现“封闭循环”和“零排放”;

1.6 在生产过程中尽量不使用对人类健康和环境有毒有害的物质, 如使用高效绿色催化剂, 尽量不使用有机溶剂。

二绿色无公害农药的发展方向

2.1 生物农药

生物农药是绿色农药的首选品种之一, 它是指应用生物活体及其代谢产物制成的防治作物病害、虫害、杂草的制剂,也包括保护生物活体的保护剂、辅助剂和增效剂,以及模拟某些杀虫毒素和抗生素的人工合成的制剂。主要有以下几种：

2.1.1 微生物农药

微生物农药是指能够用来杀虫、灭菌及调节植物生长的微生物活体及其代谢产物。目前国内外研究利用的主要是细菌、真菌、病毒三大类.细菌制剂以苏云金杆菌(简称Bt)为代表, 它是当前微生物杀虫剂中产量最多、应用面积最大的一种;其次是日本金龟子芽孢杆菌和缓死芽孢杆菌。近年来,我国在晋、冀、鲁、豫等省已陆续开展了金龟子芽孢杆菌的菌剂制作、应用技术和离体培养的研究,并已经取得阶段性成果.真菌制剂主要有白僵菌、绿僵菌等, 由于真菌杀虫剂是触杀性杀虫剂,具有其他微生物农药所没有的广谱杀虫作用等优点,目前已进入了大面积应用阶段。病毒制剂中目前研究较多、应用较广的是核型多角体病毒、颗粒体病毒和质型多角体病毒。

2.1.2 植物源农药

a.光活化农药。近年来, 人们发现一些植物次生物质在光照条件下对害虫的毒效可提高几倍、几十倍甚至上千倍, 显示出光活化特性, 而不象一般农药那样,一个有机磷分子仅破坏一个目标分子。其原理是光动力作用,即光敏剂在光照和分子氧存在的条件下,对细胞、病毒、生物体的杀伤作用,或在该条件下对生物分子诱发的化学修饰作用。整个过程实为一个光敏氧化过程, 染料分子并不介入毒性反应,只是起催化剂的作用。光敏剂一般是在可见光谱区至红外光谱区有强吸收的染料, 如荧光素和根皮红等。

b.植物精油。精油是指植物组织中的水蒸气蒸馏成分, 通常含有一定量的萜烯及生物酚类, 大多数是由几十种到几百种化合物组成的复杂混合物。精油通常具有强烈的植物特征性气味, 对昆虫具有引诱、杀卵、熏蒸、忌避和影响昆虫生长发育等作用。若与有机农药混配使用, 则具有: 增效作用、溶剂作用和掩盖有机农药不良气味的作用。精油含量较丰富的植物有松科、樟科、木兰科等。

c.其他植物源农药。杀虫生物碱, 是一种天然有机化合物, 如烟碱、苦参碱等; 倍半萜和二萜, 苦皮藤是典型的倍半萜杀虫植物; 柠檬素类化合物,是在楝科、芸香科、苦木科等植物中

存在的带苦味的三萜类化合物; 植物源昆虫激素;黄酮类化合物, 例如被称为三大传统植物源农药之一的鱼藤酮。

2.1.3 动物源农药

动物源农药主要是指利用动物体的代谢物或其体内所含有的具有特殊功能的生物活性物质, 如昆虫所产生的各种内、外激素, 调节昆虫的各种生理过程, 以此来除虫。目前国内应用最多的是激素及信息素, 如华东理工大学研制出的酞胺哑二唑及芳酚基叔丁基脲, 具有很高的活性。

2.1.4 转基因作物和基因工程农药

通过遗传操作, 把DNA重组技术应用于农药的研究中, 培育和种植具有防病、防虫作用的转基因作物, 研制出具有高效杀虫作用的基因工程农药。世界上第一个商品化的遗传工程杀菌剂为Nogall。国内构建的“荧光93”, 防治效果也很稳定。

2.2 绿色化学农药

虽然目前生物农药的呼声高、前景好, 但因很多不能实现大规模生产,并且进行大面积快速防治时效果不理想, 很难在近期内成为农药的主力军。而化学合成农药由于具备成本低、起效快、可大规模生产等优点, 仍是农药的主体, 预计开发低毒无害的绿色化学农药将是未来农药的重要发展方向, 主要策略有模拟天然物质结构合成、开发新剂型以及采用绿色合成技术。

2.2.1 模拟天然物质结构合成

当农药的化学结构选用了自然界存在的物质结构, 由于自然界原有物质一般都有相应分解它们的微生物群, 因而这类农药易被分解, 不易造成残留污染。一些植物，含有天然抗拒昆虫进攻的物质且具有很低的温血动物毒性,如除虫菊酯、印楝素等, 模拟其活性结构进行全合成或半合成, 就可以得到高效、低毒、无污染的绿色化学农药。所以设计化学农药分子应

首选具有生物活性的天然产物或与其相似的合成化合物。

2.2.2 采用绿色的合成技术

常用的绿色合成技术有声化学合成技术、微波化学合成技术和水相有机合成技术等。声化学合成技术是指利用超声波加速化学反应, 对许多有机反应尤其是非均相反应有显著的加速效应, 反应时间可比常规方法缩短几十至几百倍。微波化学合成技术是指利用超高频电磁波加速化学反应, 亦能提高转化率。水相有机合成技术是指模拟自然界中的化学反应利用各种模拟酶来催化以水为溶剂的有机反应, 从源头上消除了有机溶剂的污染。

2.2.3 开发新剂型

传统的农药剂型有: 乳油、粉剂、可湿性粉剂、颗粒剂, 这类型农药施用后大部分残留在环境中, 造成污染, 残留的主要原因是农药制剂的物理化学性质不良。现在以水基化、超微化、无尘化和控制释放为基本研究方向,开发出了微乳剂、水乳剂、新型乳油、水胶囊悬浮剂和泡腾片剂等新剂型,大大提高了农药使用的安全性。