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农药新剂型研究进展

浅谈农药剂型发展状况

（植保092朱益斌200920010427）

摘要：

水基性、粒状、多功能、省力、安全和降低对环境影响的剂型成为国内外农药剂型的发展方向。

下文较详细地综述了传统剂型（颗粒剂、乳油和可湿性粉剂）和安全及环保型剂型（悬浮剂、水分散粒剂、微囊悬浮剂）以及微乳剂的进展。

特别地指出了微乳剂在国际上不是剂型开发的趋势，而开发悬浮剂、水基性制剂、水分散粒剂和缓释剂更有前景。

阐述了新型自动化农药剂型的研发展望和农药剂型的发展状况。

关键词：

农药剂型水分散粒剂悬浮剂缓释剂自动化农药剂型

Abstract：

Formulationsofwaterbased,particle,multifunction,laborsaving,safetyandreducedenvironmentalimpacthavebecomeatendencyofpesticidedevelopmentathomeandabroad.Conventionalformulations（GR,ECandWP）andsaferandenvironmentalprotectionformulations（SC,WGandCS）,aswellasMEarediscussed.EspeciallypointedoutthatMEisnotaninternationaltendencyinpesticidearea,bycontrast,SC,FS,WGandBRaremorepromising.Describedtheresearchanddevelopmentofthenewautomationpesticideformulationsandthedevelopmentofthepesticideformulations.

Keywords：

Formulations，waterdispersiblegranule，aqueoussuspension，bripuette，automationpesticideformulations

1我国农药剂型使用基本现状及存在问题

我国农药的原药发展较快,在较短的时间内从单一的第一代高毒农药,发展到与第二代低毒高效农药和第三代超高效农药并存阶段。

杀虫剂产量占全国农药总产量的60%。

农药制剂也有较快发展,原药品种与制剂比已达到1B10。

但是无论在制剂数量上和产量上,均以乳油和可湿性粉剂等老剂型为主,国外一些非乳油剂型的农药产品如灭多威、哒螨灵等在我国也被加工成乳油,因此在我国乳油剂型的比例比美、英、法、日等国高得多。

据测算,农田施药后（乳油剂型）有1/3农药流失,造成严重的二次污染;同时每年生产农药乳油,苯、甲苯、二甲苯、甲醇等有机溶剂的耗用量巨大,且这些溶剂闪点低、易挥发、对人体毒害较大;同时也给包装、运输、储存、使用带来了一系列的困难。

[1]

①由于我国农药剂型和制剂品种比较少,使用时选择的余地少,难以发挥最高药效。

②我国农药剂型构成不合理,新剂型少且产量低,加工工艺总体水平还比较落后。

各种剂型加工工艺机械化程度低、自动化程度低、劳动条件比较差都是制约我国农药剂型发展的重要因素。

③我国农药剂型的技术标准偏低,制剂质量差。

[2]

我国乳油、可湿性粉剂、粉剂和颗粒剂4种传统剂型占75%,即我国农药乳油等老剂型占有主导地位,而且剂型比较单一,与国外有很大差距。

在美国,原药与制剂之比为1:

36,也就是说一种农药往往有36种制剂。

日本为1:

30,而我国仅为1:

5。

显然,这远远不能适应当今农业生产发展,尤其农产品结构调整对农药需求的变化,在很大程度上亦影响农药产品的市场推广和使用寿命。

同时,占总产量50%~60%的乳油每年要耗费大约25万吨,价值7.5亿~9亿元的有机溶剂,造成石油资源的大量浪费,且严重污染环境[2]。

近年来,我国农药发展很快,已成为世界农药生产和使用大国,农药制剂也有较快发展,原药品种与制剂比已达到1:

10。

[3]以水基代替油基（可以预见,在不久的将来,水性化剂型将成为农药的主要剂型）,以粒状代替粉状的新剂型迅速发展,剂型结构不合理,新剂型（如干悬浮剂、水乳剂、微胶囊剂等）数量少、产量低的局面亟待改变。

2现代农药主要剂型及其发展方向

早期的农药制剂是为了满足在大面积范围内均匀使用少量农药的需要而发展的，最初使用的剂型是粉剂（DP），它是由农药原药、助剂和填料混合均匀形成，具有使用方便、撒布效率高、成本低的优点，尤其适宜于缺水地区和防治爆发性病虫害[8]。

此后，农药对水喷雾使用的制剂得到了广泛的应用，合适的生产装置也随之发展。

对于不溶于常用有机溶剂的固体原药，可湿性粉剂（WP）是一种很好的剂型，它是由农药原药、适宜的助剂和填料混合均匀所形成的[8]。

二次世界大战后，聚氧乙烯醚类表面活性剂的大量使用，极大地推动了乳油（EC）的发展。

乳油是由农药原药与乳化剂溶解在适宜的溶剂中配制而成的，它具有有效成分含量高、稳定性好、防治效果好、工艺简单等优点[8]。

颗粒剂（GR）是由农药原药、载体和助剂用包衣法或捏合法加工而成的，具有使用安全、方便等特点[8]。

目前，在一定限度内，粉剂、可湿性粉剂、乳油、粒剂仍是发展中国家的主要剂型，仍被广泛地应用。

但是，这些剂型的使用已引起人们关注使用者和环境安全问题，包括粉剂使用时的飘移危害问题，田间条件下可湿性粉剂的接触和呼吸毒性问题，乳油的易燃问题和使用时芳烃溶剂对皮肤的接触毒性问题等[24]。

相对于传统的农药剂型（如乳油、粒剂和可湿性粉剂[24]）新型农药剂型具有安全化、专用化、省力化的特点[2]。

2.1微乳剂等水基性制剂正逐步取代乳油

微乳剂是农药有效成分和乳化剂、分散剂、防冻剂、稳定剂、助溶剂等助剂均匀地分散在水中，形成透明或接近透明的均相液体，和乳油外观相当，但乳化剂比乳油和水乳剂中用量多[13]。

因此，微乳剂成本一般高于乳油。

微乳剂用水取代有机溶剂，剂型中也不包含固体填料，大大减轻了对环境的压力，是一种行之有效的绿色环保剂型。

微乳剂生产投资少，控制简单，易于掌握和推广；研究开发方便，中小企业的实验室都可开展；由于添加了大量的表面活性剂，一般田间药效比乳油高5%~10%。

近年来，我国农药微乳剂才真正进入研究和发展阶段[14]。

由于微乳剂自身的结构特点，注定了微乳剂中有效成分含量一般最高仅在25%左右。

目前有关微乳剂的工业化、产品及应用的报道不多，还处于初级阶段。

为数不多的品种如国外已有10%高效苯醚菊酯、5%氯菊酯微乳剂等商品；我国已有8%氰戊菊酯、5%高效氯氰菊酯等微乳剂商品在蔬菜、棉花的主要虫害防治上表现出良好的效果[13]。

目前国内外己开发成功许多品种，如30％乐杀螨、0．3％阿维菌素、10％高效苯醚菊酯等农药[16,17]。

现在国外农药微乳剂的研究已涉及卫生用药、农用杀虫剂、杀菌剂、除草剂等各领域，且正在深化和扩展。

考虑到微乳剂所需用的有机化工材料（乳化剂和增溶剂）较多，对于生长期短的蔬菜和水田中，要慎用微乳剂。

另外，不要把带有增溶剂的微乳剂作为室内卫生用药。

关于该剂型的生物活性、安全性、药害特性以及微乳理论和配制加工技术、贮存稳定性等问题，还有待于进一步深化和完善。

其主要的缺点是[10]：

（1）加工的农药活性成分在水中必须稳定。

（2）加入表面活性剂量大，通常超过乳油中用量（有时高达30%，为乳油用量的4~5倍）。

（3）时常需要加助表面活性剂，且用量也较大。

（4）加工的ME一般活性成分的含量低，通常低于10%，很少超过20%。

（5）专用乳化剂品种和数量少，研发时间长短视农药活性成分品种和性能而定。

（6）难于得到宽的温度范围内稳定和透明的农药微乳剂，开发时间较长。

华乃震在农药剂型的进展和动向[6]中根据掌握的情况有指出微乳剂在国外不是发展方向，在国内发展应慎重。

2.2水分散粒剂将是未来具有良好发展前景的剂型之一

水分散颗粒剂是瑞士公司在20世纪80年代初开发的一种农药新剂型。

现在市面大量销售的品种，如诺华公司生产的杀菌剂10%世高水分散颗粒剂、法国罗纳·普朗克公司生产的杀虫剂5%锐劲特水分散颗粒剂以及国产的几种除草剂品种，都具有良好的水中分散性和很高的悬浮率[18]。

水分散颗粒剂是在传统的可湿性粉剂、水悬浮剂的基础上发展起来的。

相比较，水分散颗粒剂的助剂比较复杂，包含润湿剂、分散剂、崩解剂、黏结剂、润滑剂等，所以除了保持原药的良好药效以外能够增加有效成分的含量；不仅使用十分方便，还不会产生粉尘飞扬的污染；不仅提高了所配药剂的悬浮率（75%以上），而且如果所配药当天没用完也不会结块，第2天再用时，只要稍微搅动就能恢复原有的分散性和均匀度；水分散颗粒剂能保持良好的形态结构，消除了可湿性粉剂易结块，在包装材料上滞留多，包装材料可能造成环境污染等弊端[18]。

水分散粒剂的加工造粒主要有以下几种方法[11,27]：

盘造粒、高速混合团聚造粒、挤压造粒、流化床造粒、流化床喷雾造粒和喷雾干燥造粒。

另外，农药加工剂型的发展看，水分散颗粒剂符合颗粒化趋势，将会逐步取代可湿性粉剂，并且为高浓度化提供了进一步改进的空间。

因此，无论于社会，于环境，还是于农户自身，发展和推广水分散颗粒剂型都是一件好事。

2.3悬浮剂发展迅速

2.3.1悬浮剂概述

悬浮剂主要由农药原药、润湿剂、分散剂、增稠剂、防冻剂、pH调整剂、消泡剂和水等组成。

由于其分散介质是水,所以悬浮剂具有成本低、生产、贮运和使用安全等特点,而且可以与水以任意比例混合,不受水质、水温影响,使用方便。

与以有机溶剂为介质的农药剂型相比,具有对环境影响小和药害轻等优点[19]。

2.3.2悬浮剂发展现状

近年来,随着我国农药助剂加工技术手段和水平的提悬浮剂发展前景高及新的高品质分散剂、润湿剂等表面活性剂和其他添加剂的开发和应用,对分散液的稳定,胶体化学和表面化学的研究,农药悬浮剂质量有了大幅度的提高。

[19]由于SC剂型加水稀释后能在防治靶标时达到较大的均匀覆盖,所以多数用于叶面、土壤和水面喷雾。

一般来说,同一种除草剂的不同剂型用于防除同一作物的杂草,悬浮剂药效和持效都优于可湿粉剂,而用于杀虫剂其效果基本和乳油相近,因此在欧美发达国家悬浮剂已成为农药剂型中最基本和最重要的剂型[21]。

与发达国家相比,我国的农药悬浮剂质量突出的问题是贮存稳定性差,多数产品存放一段时间后分层、结块严重,再分散性差、悬浮率下降,导致施药不均匀、防效变差或出现药害,严重者很难从包装瓶中倒出,计量困难。

悬浮剂比可湿性粉剂有许多优点[22],如无粉尘、容易混合、改善再稀释时的悬浮率、改善润湿、有较低的包装体积,对操作者和使用者以及对环境安全,有相对低的成本和增强生物效率,还可以加工成高浓度的制剂,因此国外很看重悬浮剂。

虽然发达国家因来自环保压力增加和制定严格的规章制度,迫使严格冲洗使用容器和给包装带来了一些影响,但是目前水溶性包装袋的使用,将大为减少这种冲击。

因此悬浮剂仍然是国际上一种有远大前景和发展的新剂型,我们国内发展悬浮剂剂型的前景也是如此。

2.4功能全面的缓释剂将成为农药剂型中的主力军

缓释技术是农药剂型研究中的一个热点。

化学防治是农作物病虫草害防治的主要方法，在农业生产中发挥着重要的作用，也带来了诸如农药残留、环境污染及抗药性等问题。

在大力发展无公害农业的今天，并不意味着排斥农药的使用，在无公害农产品的生产中仍然需要使用农药，只是对其提出了更高的要求。

农药常规剂型一般利用率只有20%~30%，在释放到靶标物过程中的损失率在50%~60%[24]。

农药常规剂型存在有效成分释放速度快、药效持效时间短、用药量大等缺点，不仅在经济上是一种浪费，而且造成了环境污染。

对农药的加工剂型进行改进是提高农药利用率，降低农药残留的有效途径之一。

缓释剂可使农药的释放在数量、时间和空间上加以控制，可有效提高农药的利用率，是安全、高效、经济地使用农药的理想剂型。

农药缓释剂研究中存在的问题及发展方向近十几年来，农药缓释剂的研究有了迅速的发展，特别是适应了日益严峻的环境保护的需要。

虽然农药缓释剂研究取得了一定的成功，但仍存在不少亟需解决的问题[23]：

（1）农药缓释剂的基础理论和应用研究还不十分成熟，商品化的农药缓释剂种类少，需加强对农药缓释剂释放机理和释放速率的深入研究，真正实现对活性成分释放的控制。

（2）目前多数缓释材料比较贵，急需通过筛选得到廉价的缓释材料，降低制作农药缓释剂的成本。

（3）虽然缓释剂的使用降低了农药的使用量并在一定程度上降低了对环境的污染能力，但仍需要进一步分析缓释材料的残留对环境的负面影响，使缓释材料向环保方向发展。

（4）目前的农药缓释剂多为简单定性释放，因而需要加强对农药缓释剂制备方法和结构调控的研究，揭示缓释载体的基本物理性质，使农药缓释剂从简单定性缓慢释放向精确定量可控释放方向发展。

3新型农药剂型的发展状况

3.1农药剂型的功能化，省力化，信息化[1]

功能化、省力化是农药剂型发展的必然趋势。

人们迫切希望一次施药能同时防治多种病、虫、草害,延长持效期。

农药微胶囊剂、泡腾片剂、种衣剂和混合制剂（简称混剂）符合这一要求,因而得到发展。

农药微胶囊剂能缓慢释放农药有效成分,延长农药持效期,减少施药次数,降低用药量和使用毒性,一直是农药剂型研究中的一个热点。

人们希望通过农药剂型加工这一过程,运用物理、化学、生物工程等高新技术途径,创制具有自动感知有害生物的有关信息,并根据这些信息,主动采取相应的措施,在有利时机释放药物,准确命中靶标,以达到最少用药量,有效控制有害生物的/信息化0剂型,以实现农药对环境的/零0污染。

农药制剂开发者可借鉴医药制剂研发上一些成功的技术,如能起到局部治疗作用的/栓剂0、能在胃部滞留医治胃病的/控制释放剂以及能识别和杀伤癌细胞而不损伤正常细胞的/魔弹技术,促进农药剂型信息化的研发。

3.2新型农药剂型的开发和研制

3.2.1自动化农药剂型概况

农药剂型自动化是指通过利用微生物技术、气候因素、生物信息素、卫星遥感技术、PCR技术转基因技术等途径，发明一种能主动识别有害生物生殖发育规律、发生危害规律、活动规律等有关信息，且能依据这些规律积极采取措施，在最有效的时间内处理有害生物，达到精确控制有害生物的目的的新型农药剂型。

具备这种特性的农药剂型称为自动化农药剂型[25]。

3.2.2自动化农药剂型优点

①自动感知性具有感知有关有害生物信息且根据这些信息采取相应措施，控制有害生物的功能。

②自动识别性能够识别搜索有害生物并主动向有害生物进攻或使药剂直接到达其作用部位控制有害生物。

③高度准确性药剂施用动机明确有害生物甚至有害生物的具体作用部位。

④作业高效率性其最终目标是以最少用药量控制有害生物，大大减少农药的损耗，提高农药的利用率，达到节药高效的功能。

⑤省时省力性由于这种药剂具备自动识别自动释放农药的功能，不需要满负荷、高强度劳动，因此，节约时间和劳动力。

⑥无污染性这种农药剂型高度集约化、高度精确性，节约农药，不会过多的释放农药，所以不污染环境。

3.2.3自动化农药剂型发展展望

随着新农药的创制难度和经费开支的加大及可持续发展的需要，新农药剂型的开发将越来越受到人们的关注，当前，人们主要是研究和开发高效、低毒、低残留、与环境友好的农药。

然而从自动化农药剂型方面考虑开发农药新剂型不多，如果能从自动化农药剂型上开发农药新剂型，不仅能集约化控制有害生物，又环保、安全、经济、实用，而且投资不多，见效快。

农药剂型自动化通过自动化控制剂型的释放时间，既能避免农药的大量漂移，又提高了农药的利用效率，能从源头上解决农药造成的一系列毒害问题。

当然，自动化农药剂型的开发还要有基础理论知识做指导，还有就是能不能实现利用计算机自动控制农药释放，也是未来农药剂型发展的新方向。

相信，随着社会的发展，科学技术的不断进步，必将在未来能够实现自动化农药剂型[25]。

4结语

目前国际上农药剂型开发朝着安全性强、绿色环保和价格低廉的水基性制剂和无粉尘的固体粒状制剂方向发展。

乳油和可湿粉仍是农药剂型的最重要的基本剂型，它们正被水乳剂、悬浮剂和可分散粒剂所替代，但不可能消失，其比例应下降到合适程度。

悬浮剂、水乳剂、悬乳剂、悬浮种子处理剂、可分散粒剂、微囊悬浮剂都是安全及环保型剂型，有广阔的前景，应大力提倡发展。

微乳剂在国外不是发展方向，在国内发展应慎重。

其它剂型在农业特定应用范围（如油悬浮剂，水田中应用的各种粒（片）剂和展膜油剂）都有特点，应给与关注和重视。

表面活性剂和助剂的应用，对提供剂型优越的理化性能和提高药效是必不可少的，也应十分重视它们的作用。

随着世界经济一体化,农产品必然面临全球竞争,我国是高毒农药生产大国,仅高毒有机磷杀虫剂就占全国农药总产量的1/3以上,而有机磷农药剂型又多为乳油[3]。

因此,在进行有机磷农药品种调整,用低毒安全品种替代高毒品种的同时,有必要通过剂型改造,尤其要积极向水基性农药水分散固体型,控制释放型,综合功能型方面发展。

微乳剂和乳剂用水取代了有机溶剂。

制剂中也不含固体填料大大减轻了对环境的压力,是一种行之有效的绿色环保剂型。

悬浮剂不需任何有机溶剂。

因此,在某种意义上讲,对人和环境更安全。

从目前我国已开发的品种药效看,许多复配剂型药效优于单剂,既有增效作用,因此,SE作为农药复配制剂的发展日益看好,而微胶囊剂的许多优点必将成为农药制剂的重要发展方向。

如何设计控制器能在所要求的时间释放出所需求的药剂。

控制释放技术在农药剂型中的应用还需要进一步研究,干悬浮剂是在不断追求探索更高效、更安全、更环保的农药新剂型中比较成功的一种,有广阔的发展前景。

总之,我国应集中必要的人力,物力和财力,积极扶持一些技术水平高、生产条件好的农药科研院（所）和生产企业,增强其参与国际、国内市场竞争的能力。

我国应加强农药剂型开发研究,增强科研投入。

特别是自动化农药剂型以及微生物农药剂型在未来的时间里都需要在国家的支持下进行开发和研制，同时应该开拓技术在农药加工中的应用。

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