绿色化学与绿色农药

绿色化学与绿色农药

汤长青1，卢鑫1，杨艳春2

（1济源职业技术学院，河南济源454650；2黄河流域水资源保护局）

据统计，2001年，全球农药市场的销售额是310亿美元。其中除草剂占46%，杀虫剂占29%，杀菌剂占18%，生物农药占1%。据估计，如果停止使用农药，作物产量将减少30%。然而，大量的化学农药长期滥用，不仅带来了环境污染，而且严重地危害着人类健康，影响农业可持续健康发展。随着“绿色食品”的兴起，人们对无公害的“绿色农药”的要求也越来越迫切。绿色农药又叫环境无公害农药或环境友好农药。绿色农药是指对防治病菌、害虫高效，而对人畜、害虫天敌、农作物安全，在环境中易分解，在农作物中低残留或无残留的农药，它是在绿色化学的基础上发展而来的。

1绿色化学和绿色农药

绿色化学是当今化学科学研究的前沿。1990年美国颁布污染防治法案，并确定其为国策，推动了绿色化学包括绿色农药在美国的迅速兴起和发展。1996年美国政府设立了“总统绿色化学奖”，奖励在利用化学原理从根本上减少化学污染方面取得的成就。日本制定了以环境无害创造技术的绿色化学为内容的“新阳光计划”。欧洲、拉美地区也纷纷制定了绿色化学与技术的科研计划。1995年后，我国在绿色化学与技术的研究方面也迈出了可喜的步伐。绿色化学与技术已成为世界各国政府关注的最重要的问题与任务之一。绿色化学的基本思想是：在合成过程中，从原料的选择、合成方法的确定、制备过程的操作以及最终得到的化学品都不对环境或尽可能少地对环境造成污染，实现零排放和零污染。具体原则是：!采用无毒无害的原料；"在无害的条件（催化剂、溶剂等）下进行反应；#减少副产物，甚至实现“零排放”；$产品应是环境友好的。绿色化学的目的是从“先污染后治理”变为“从源头上阻止污染的产生”。绿色化学为绿色农药的发展提供了理论依据和指导原则。

当前，有关绿色农药和农药工业主要研究的内容有以下几个方面：

!应当在农药工业的源头阻止污染的产生，而不是在末端处理。合成方法应具有“原子经济性”，即尽量使参加过程的原子都进入最终产物。尽量减少农药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”。

"在生产过程中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质。如变换催化剂，使用高效绿色催化剂，尽量不使用有机溶剂。

#应设计高效低毒环境友好的农药。新开发的农药

收稿日期：2003-04-24

作者简介：汤长青（1965-

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），男，河南济源人，本科，高级讲师，主要从事绿色化学和应用化工研究。

3小结

连续4年的田间小区试验和大面积生产示范证明了脱毒甘薯的增产效果显著，脱毒甘薯比非脱毒甘薯平均增产61.8%，而且商品性状明显改善，大中薯率和出干率增加，薯皮颜色鲜艳，表皮光滑，商品薯率明显提高。

另外，在研究中我们还制订出了一套高标准的脱毒甘薯原原种、原种和良种的繁育技术规程、质量标准和规范的病毒检测程序，使脱毒甘薯的质量和增产效果得到了有效保障。脱毒甘薯新品种的推广，对于我省农业结构的调整和农民收入的增加必将起到积极作用。

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2003年第9期

对靶标生物活性高，每公顷耕地使用量应在10!100g ，且对人畜、害虫天敌、农作物安全，在环境中易分解、在农作物中低残留或无残留。如现代化学农药、生物合理性农药、光活化农药。

"尽量采用可再生原料。大力发展微生物农药、

植物源农药、基因工程农药。

#尽量使用合理的新剂型农药。如开发使用微乳剂、水乳剂、微胶囊剂等取代乳油、油剂。

$使用后的农药，

应能尽快降解为无害物质，并能尽快进入生态循环。

2绿色农药的发展方向2.1生物农药

生物农药是指利用生物活体或代谢产物对有害生物进行防治的一类制剂。主要有微生物农药、植物源农药、基因工程农药等。2.1.1微生物农药微生物农药是指能够用来杀虫、

灭菌、除草及调节植物生长的微生物活体及代谢产物。可分为原生动物型、线虫型、真菌型、细菌型、病毒型以及农用

抗生素。细菌制剂以苏云金杆菌（简称B r ）为代表，B r 制剂的全球年销售额1997年已达到9.84亿美元，我国的年产量在2万r 以上；其次是日本金龟子芽孢杆菌和缓死芽孢杆菌。农用抗生素是一种应用广泛、品种众多的微生物农药，它是由微生物产生的次级代谢产物在低微浓度时即可抑制或杀灭作物的病、虫、草害或调节植物生长发育的制剂。国外以日本发展最快，居世界领先地位，先后开发了春日霉素、灭瘟素、多氧霉素、杀螨霉素等。我国也成功开发有井岗霉素、农抗23-16、农抗120、武夷菌素、宁南霉素、杀枯肽等。2.1.2植物源农药与传统的化学合成农药相比，

植物源农药更适合我国农业的可持续发展和人类健康的需要。近几年来，从天然植物中分离提取了许多具有杀虫防病活性的新化合物。例如从印楝树的种子中提取的印楝素作为害虫的拒食剂和生长抑制剂，对多种害虫有效。近几年来，我国对植物源杀虫剂的研制也取得了新进展，例如中科院植物研究所的科研人员，从几十种治虫植物中筛选了10余种杀虫活性物质，研制了“0.25%莨菪烷碱乳剂”

，它对蚜虫、菜青虫、棉铃虫、黄刺蛾等多种害虫具有较强的杀伤力，其虫口减退率已达90%以上。河北农业技术学院开发的植物源杀虫剂“蚜螨杀”，其杀虫率可达98%以上，这些都是十分理想的“绿色农药”。我国植物资源十分丰富，在近3万种高等植物中，

约有近千种植物含有杀虫活性物质。所以植物源农药具有十分广阔的开发应用前景。

2.1.3基因工程农药随着生物技术的发展，人们逐渐发现具有杀虫防病作用的基因，可以通过遗传操作，把DNA 重组技术应用于制造农药的研究。美国加利福尼亚大学成功使用DNA 技术，将两个不同B r 蛋白进行融合，产生新蛋白质，从而扩大了杀虫范围。同时，还将B r 毒素基因分别转移到根部荧光假单胞菌和植物维管内生菌，可以不断地分泌杀虫蛋白，保护植物。世界上第一个商品化的遗传工程杀菌剂为N O g all 。它是通过K 84菌株的遗传改造，构建出比K 84菌株更为安全可靠的工程菌K 1026，该菌通过田间试验和安全性评估定名为N O g all ，已在澳大利亚、美国、日本等国登记销售。国内彭于发等于1987年通过遗传操作技术筛选出全蚀病菌离体拮抗作用提高2!3倍并有明显刺激作用的菌株D 93，连续5年防效保持稳定，增产20%，

定名为“荧光93”。此外，美国还通过遗传操作，构建出生物诱抗剂，将这些基因工程菌制剂喷洒到植物表面，可以诱导作物对多种病害的抗性，从而达到防治病害的目的。

2.2现代化学农药

现代化学农药正朝着选择性强、安全性高、与环境相容性好的方向发展。目前杂环化合物被开发成为超高效的安全性农药的优势越来越明显。高效体的拆分，能减少对环境的污染，也被农药科技工作者看好。在农药分子结构中，适当引入或取代一些元素，改变分子结构性能，提高化合物的活性，这是现代化学农药的又一大特点。结构优

化最成功的例子是在烟碱结构式中导入氯吡啶甲基，使化

合物的活性提高近百倍，这就是现代的吡虫啉。近年，已有不少新型杂环农药开发成功，例如吡虫啉含有嘧啶和咪唑两个杂环，磺酰脲类除草剂也含有杂环。我国黄润秋等

人于1988年实现了高效体分离的工业化生产，

这就是4.5%高效氯氰菊酯乳油。2.3光活化农药

近几年，人们发现一些植物光活化杀虫剂，它们本身对害虫无毒杀活性或毒性很小，

但害虫取食后，在光照条件下，对害虫的毒杀效果可以提高几倍、几十倍甚至上千

倍。光活化杀虫剂具有很好的选择性，对不取食作物的昆

虫或其他一些天敌几乎不存在直接的杀伤作用。由于人畜与昆虫的生理结构和对光的吸收与昆虫很不相同，植物光活化杀虫剂对人畜毒性极低。植物光活化杀虫剂本身来源于自然界，自然界早已对其形成完善的降解机制，其对环境无污染，在作物上无残留。同时，植物光活化杀虫

剂作用机制特殊，害虫不易产生抗药性，因此，植物光活化

杀虫剂具有广阔的应用前景。光活化农药的关键是光敏

剂，几十年来用作杀虫剂研究的植物源光敏剂主要有：香豆素类、呋喃并香豆素类、多炔类、联噻吩类、苯乙酮类、稠环醌类等；一些染料也可做合成光敏剂，如荧光素、曙红、藻红、根皮红、玫瑰红等。光活化农药具有非常好的发展前景。绿色农药是农业可持续发展的一项基本保证，大力发展绿色化学技术和绿色农药制剂成为农药工业可持续发

展战略的明智选择。随着生物技术、组合化学、高通量筛选、计算机辅助设计、原子经济化学、生物信息学等现代高新技术的发展，绿色农药不但继续在人类生产生活中发挥重要的作用，而且能为人类社会持续发展和人类健康做出贡献。

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