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第26章 农药的发展(5)

(4)含氟和含杂环农药仍将是人们研究的主要方向由于氟原子的共价半径仅为0.72埃(A。,非法定计量单位,1埃=10-10米),在卤素元素中氟原子的共价半径最小,其在不带电的情况下,氟原子体积仅为氯原子的1/4,还不到碘原子的1/10,这样更有利于反应进行;另外,氟原子的范德华半径为1.35埃,仅为氢的1.13倍,相当接近,使它的质子伪似性较高,十分易“冒充”氢化合物进入生物体内,产生模拟效应。进入生物体的氟化合物,由于氟原子具有最大的电负性,会给予分子上的生理活性部分因电的影响而增强活性,从而破坏害物的正常生理电子传递。当在同一碳原子上存在几个氟原子时,可提高其相溶性和表面活性,并提高对生物体的渗透效应,提高活性成分的吸收和传递,达到防治目的。由于C—F键能极高,与氟结合部位稳定性好,更提高了含氟化合物的生物活性。此外,杂环化合物由于与生物体某些部位(如嘧啶胞或氨基酸)的相似性,故更能发挥其作用。

为此,含氟及杂环化合物成为新农药创制的目标。据不完全统计,在20世纪90年代开发的新农药中,有70%左右为含氟或含杂环的农药品种,而50%为既含氟又含杂环的农药,但在杂环结构中,直接含有氟原子的农药则仅为15%左右。这可能是由于合成上的困难所致。由此可见,含氟、含杂环的化合物仍将是新农药开发的方向,尤其是在杂环结构上含有氟原子的化合物,更值得人们考虑。

(5)先进合成技术也是农药开发中的重要方向为了提高农药合成效率,尤其是做到“清洁生产”以确保环境安全,人们开发了不少新的有机合成方法。特别是近年来,由于仪器设备、试验手段等方面的迅速发展,更促进了农药有机合成反应的开发和提高。新颖的有机合成技术,不仅为了提高收率、改善环境,还可节约资源、保证持续发展。目前新开发的有机合成技术有:声化学合成(利用超声波加速化学反应)、微波化学合成、氟碳相化学合成、水相中有机合成、固相合成、室温离子液体有机合成等。这些现代的有机合成化学有的已在农药有机合成中应用。此外,人们还通过组合应用计算化学和信息化学来预测反应。此方法已在一些农药合成中进行了尝试,估计不久可予实际应用。

(6)各种农业的发展及非农业用途,需要各种农药目前,随着社会的发展,不少国家和地区(也包括我国)在保障粮食供应的前提下,也在进行农业生产结构的调整。有的地区由土地密集型农业向劳力密集型(或技术密集型、知识密集型)农业转化。由此,也从谷物生产向果树、蔬菜、花卉、中草药等方向转化。而果树、蔬菜、花卉等由于害物危害更为严重,故损失更大,施用农药也就更多,也将是农药发展重要方面。由于农业生产的转化,特色农业、设施农业、休闲农业、外向型农业应运而生,这些生产技术需要新的、与之适应的农药品种。此外,农产品的保鲜、储藏及加工也需要农药,并也是一个重要的发展方向。

非农业用途的农药应用,是农药发展的一个不可偏忽的领域。农业、牧草业、家庭住宅、公路铁路、渔业、畜牧业、养蚕养蜂业甚至工业上的防菌、防霉、防蛀等均需要农药,并且越来越受到关注。这些不同的领域,需要不同性能、不同加工形式的农药品种和产品。

(7)不少传统农药依然有一定的市场,同时也会受到更多的责疑虽然化学农药因长期不合理使用所造成的环境污染、对非靶标生物的杀伤、害虫抗药性和农药残留等负面影响越来越明显,其使用也受到越来越严格的限制。但我们不得不承认,几十年来,不少传统农药为农业生产和人们日常生活做出了不朽的贡献,并且还将为人类做出贡献。

但目前世界上销售额占前50位的50个农药品种中,仅有8个在我国存在着知识产权问题。而在20世纪80年代前开发的农药品种亦达39个之多,其中不少为20世纪50年代开发的品种,如2,4-滴、利谷隆等。由此可见,传统农药仍有并将继续有相当的市场前景。这是由于它们药效较好、价格低廉、农民使用习惯,而一些新的农药品种尚难与之竞争。但是,这些农药品种也越来越受到人们的责疑。对此,一方面要认真对待,真正了解这些药剂究竟有没有不良影响,绝不能“见风即雨”;同时,也应积极努力去改进,除了品种替代外,对这些传统药剂也应从加工形式、使用方法等方面进行改进,以能克其弊而扬其利。

(8)人们越来越注重农药剂型及农用药械的研究开发剂型加工犹如厨师烧菜。首先要原料新鲜、品种对位,但更重要的是加工。厨师的水平不同,加工出来的菜品级也不一样。由于环境的要求、药剂性能、应用对象等不同,对剂型的要求也不一样。农药是精细化工,剂型则是精细加工,尤其是当前高活性的农药,每亩地仅使用几克,甚至1克以下,这就更要求有好的环保型的剂型,以及与之配套的各种助剂。这是人们十分关注的内容。

目前世界农药剂型正朝着水性、粒状、缓释、高含量、多功能、安全、省力化和精细化的方向发展。在这种趋势下,乳油逐步被不含或少含有机溶剂的剂型如水乳剂、水悬浮剂所替代。同时,开发高浓度、高含量的乳油,目前已有含农药有效成分90%~96%的乳油商品化,如90%乙草胺乳油,几乎不用或很少用有机溶剂。再如稻田用药量大,施药难度大,为此开发的大粒剂、水溶性袋装粒剂、泡腾片剂和撒滴剂,使在田埂上施药成为可能,既方便,又省力。

同时,与现代药剂及剂型配套的先进农用药械研究开发亦是十分重要的一个方面。当代科学使用农药的要求是应将农药最大限度地击中生物靶标,而最少地危及环境,“使农药成分刺向害物的剑,而不是禾莠不分的镰”。因此,农药剂型确定后,必须采用适当的施药机械以提高施药质量。当前,农药的剂型和药械也是世界各大公司研究的重要内容之一。

(9)转基因作物将进一步影响世界农药市场

从1996年在美国抗除草剂转基因作物问世以后,10余年来世界农业发生了很大的变化,并对全球农药市场产生了极大的冲击。它使草甘膦品种从几十年前1亿多美元的市场迅速发展到40亿美元以上的销售额,成为销售额最高的农药品种。此正得益于抗草甘膦转基因作物的问世。

由于抗除草剂转基因作物多为抗非选择性除草剂,从而使全球非选择性除草剂的销售额大增。在2005年全球除草剂销售额为148.62亿美元,而非选择性除草剂的销售市场即达46亿美元,占30%左右。当然,其也相当程度地影响了大豆、玉米等主要抗除草剂转基因作物的选择性除草剂的市场。在美国,原以销售大豆田用选择性除草剂——咪唑啉酮类除草剂为主的氰胺公司,也因此退出了农药市场,而被巴斯夫公司所收购。同样,含有苏云金杆菌毒素(Bt毒素)的抗虫棉的问世,也大大影响了棉田杀虫剂的市场。

由于杀菌剂的防治对象是动物、植物和微生物三大类生物中最低等的生物,最容易产生抗性,同时也最不容易培育商业化转基因作物。因此,近年来的转基因作物的产生对杀菌剂的影响最小。