农药助剂市集飞速繁荣 加紧科学囚系是新时候的

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所属分类:生长调节剂
自新中国成立70年以来,我国农药工业已经实现从无到有、从仿制到创制、从依赖进口到大量出口、从农药弱国到生产、使用、出口大国的飞跃,中国化工并购国际农药巨头先正达、安
农药助剂市集飞速繁荣 加紧科学囚系是新时候的

农药助剂市集飞速繁荣 加紧科学囚系是新时候的

  自新中国成立70年以来,我国农药工业已经实现从无到有、从仿制到创制、从依赖进口到大量出口、从农药弱国到生产、使用、出口大国的飞跃,中国化工并购国际农药巨头先正达、安道麦后,我国农化行业也成为国际农化产品研发、销售、生产和使用的领航者。农业部数据显示,上世纪80年代我国先后禁用了33种高毒高风险农药以来,高毒农药使用量占农药使用总量的比重目前已降至3% 以下。农药有效成分的安全性大幅提升,新的农药登记管理条例实施,将使我国农药产业结构和产品质量进一步得到改善。2016年由农业部首次提出“农药化肥双减”和“农药零增长”的目标,多个肥药双减项目列入国家重大研发计划专项,标志着我国农业发展进入新时代,农药产业也实现了从过去追求数量、产量向求质量、上效益的跨越。2018年我国农药制剂出口量达100多万吨,国内农药制剂的常年使用量也在100万吨左右,据此估算每年我国农药配方助剂的用量在50万吨以上。农药助剂作为农药组分中占1%-99%左右不等的一个重要组分,随农药产品质量提升,快速发展并不断创新,对于农药出口和利用率的提高做出很大贡献,其产品创新、开发、应用和农药助剂的管理受到广泛重视和关注,我国系统的助剂管理规范和标准也有望尽快出台,以促进农药行业健康可持续发展。

  农药助剂(pesticide adjuvant),是指除农药有效成分以外的,任何被添加在农药产品中,本身不具有农药活性和有效成分功能的,但能够或者有助于提高或者改善农药产品理化性能的单一组分或者多个组分的物质(水除外)。美国EPA将农药助剂视为惰性成分(Inert Ingredient)管理,指农药中除有效成分以外,有意添加于农药产品中的非活性成分或其他组分,包括乳化剂、溶剂、载体、气体推进剂、气味剂和警示色等其他物质或混合物。农药助剂在提高农药药效,改善药剂性能,稳定制剂质量等多方面都起着相当重要的作用。

  农药助剂种类繁多,据统计可以用于农药助剂的物质约有3000余种,我国常用的农药助剂也在200种左右。农药助剂可以按照其在农药中的使用方式、功能、表面活性、结构类型、分子量大小等进行分类。2.1 按照在农药中的使用方式分类将农药生产加工中使用的助剂称为配方助剂(formulation additive):通常是指在农药制剂加工时,直接添加于农药产品之中,以满足剂型加工的物理化学稳定性和其商品性能要求的物质。根据其功能和在配方中的作用又可分为:溶剂、稀释剂、填料和(或)载体、分散剂、乳化剂、润湿剂、渗透剂、展着剂、控制释放剂、防尘剂、消泡剂、起泡剂、警戒色素、稳定剂、触变剂和增稠剂等。将在农药使用时与制剂产品现混现用的助剂称为桶混助剂或喷雾助剂(spray additive):指在农药使用时为了提高农药利用率,改善喷雾药液性能,提高防治效果的助剂,与农药制剂现混现用,直接添加在喷雾液中的助剂。如促沉降、促吸收、抗飘移、抗蒸发、抗雨水冲刷等性能的助剂以及水质调节剂、增效剂、药害减轻剂等。最常见的是植物油或矿物油类增效剂和利于提高农药的抗雨水冲刷、增加润湿和铺展等作用的表面活性剂、有机硅助剂、液体肥料和高分子助剂等。2.2 按照是否具有表面活性分类因大部分农药原药不溶于水,为满足加工性能和使用时在水中的分散性能,大量使用各种表面活性剂做农药助剂。将农药助剂按照是否属于表面活性剂分为表面活性剂(包括天然的与合成的)和非表面活性剂两大类。表面活性剂可以按亲水基团的结构再分为带有电荷的离子型表面活性剂和不带电荷的非离子型表面活性剂两大类。离子型表面活性剂分子在水中能电离,形成带阳电荷、带阴电荷或同时既带有阳电荷又带有阴电荷的离子。带阳电荷的称为阳离子表面活性剂,主要有胺盐型表面活性剂和季铵盐型表面活性剂;带阴电荷的称为阴离子表面活性剂,主要类型有高级脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐等;同时带有阳电荷和阴电荷的称为两性表面活性剂,如氨基酸型、甜菜碱型和氧化胺、咪唑啉型表面活性剂等。非离子型表面活性剂分子在水中不电离,呈电中性。主要有聚乙二醇型(如长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯)和多元醇型(如甘油脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯和蔗糖脂肪酸酯)等。非表面活性剂类农药助剂主要指添加在农药剂型中的一些惰性物质或溶剂、填料等改善剂型物理化学性能或稳定性能的物质。包括农药加工中使用的载体、填料或吸附剂如白炭黑、高岭土、陶土、无机盐类、尿素、淀粉、锯末等;醇类、醚类、烃类、植物油等溶剂与助溶剂;草酸、柠檬酸、碳酸钠、三聚磷酸钠等pH调节剂;酸性红、玫瑰精、亮蓝等警戒色素等都属于非表面活性剂类农药助剂。2.3 按分子量大小分类表面活性剂还可以根据其分子量大小分为普通型和高分子型两大类。分子量一般为几百到几千不等的为普通型表面活性剂。而分子量达几千至几万以上的则称为高分子表面活性剂。高分子表面活性剂根据来源可以分为天然的、半合成的和合成的高分子表面活性剂三大类。天然高分子表面活性剂主要有藻酸(钠)、果胶、淀粉、蛋白质等;半合成的有阳离子淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC);合成高分子有丙烯酸聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醚、聚丙烯酰胺等。3、农药配方助剂的研究进展近年来我国农药制剂产业发展迅速,绿色环保型乳油、悬浮剂、可溶性液剂、水分散粒剂、水乳剂、可分散油悬浮剂等安全、高效、省力化的剂型得到大量开发和应用,缓释控释微囊悬浮剂、泡腾片剂、颗粒剂以及纳米农药剂型成为关注的热点。配方助剂也随主要剂型的发展不断更新。3.1 环保乳油乳油使用的主要助剂是溶剂和乳化剂,其中乳化剂国内生产厂家多,种类多,基本满足国内乳油制剂加工的需求。20世纪50年代至本世纪初,由于农药厂缺乏制剂配方开发人员,乳油中多使用复配型专用乳化剂,随着配方开发技术的发展,乳化剂单体的使用越来越多。常用的乳化剂单体主要有十二烷基苯磺酸钙、烷基酚聚氧乙烯醚(含壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚等)、脂肪醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、苯乙烯基酚聚氧乙烯(聚氧丙烯)醚、烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚等。由于常用的壬基酚聚氧乙烯醚在环境中会分解成壬基酚(NP),而壬基酚是一种生物内分泌干扰剂、对生殖系统有毒的环境激素,因此壬基酚聚氧乙烯醚在欧盟等国家已经被限制使用。我国在2016年也将烷基酚聚氧乙烯醚列入有毒有害化学品,正在逐步淘汰中。将不同结构的脂肪醇聚氧乙烯醚和天然源的腰果酚聚氧乙烯醚作为重点乳化剂进行应用。随着《农药乳油中有害溶剂限量》(HG T4576-2013)标准的实施,乳油中的溶剂品种有了较大的变化,苯、甲苯、二甲苯、甲醇、DMF的使用受到限制,有机挥发物(VOC)控制受到重视,高含量乳油和绿色溶剂乳油成为开发的重点,重芳烃类(C9-C10)溶剂、植物油或改性植物油、矿物油等作为替代溶剂被应用到乳油生产中,另外合成有机溶剂如碳酸二甲酯、醋酸仲丁酯、癸酰胺等也作为溶剂或助溶剂被应用到乳油中。3.2 悬浮剂悬浮剂是水基性制剂中发展最快、可加工活性成分最多、加工工艺最成熟、相对成本较低、市场前景非常好的一种环保剂型。也成为近年登记产品最多、产量最大的剂型品种。主要助剂有分散剂、润湿剂、稳定剂、防冻剂、防腐剂、消泡剂、增稠剂等。分散剂对悬浮剂产品质量影响最大,近年发展较快,品种变化较大,由过去的烷基酚聚氧乙烯醚、NNO、司盘、木质素磺酸盐等分散剂为主,逐步发展为以高分子聚羧酸盐、改性萘磺酸盐、高性能木质素磺酸盐、磷酸酯、高分子嵌段聚醚等为主,但我国对磷酸酯和嵌段聚醚的研究起步晚,应用助剂品种较少。能够控制粒径长大、提高分散性能的新型嵌段聚醚类分散剂将是悬浮剂中需要的重要助剂。3.3 可溶液剂新的农药剂型名称及代码标准(GB/T19378-2017)将传统的水剂(AS)和可溶液剂(SL)统一合并为可溶液剂,其定义为用水稀释成透明或半透明含有效成分的液体制剂,可含有不溶于水的惰性成分。目前大量生产使用的草甘膦、草铵膦和国内已禁用的百草枯水剂,2、4?D二甲胺盐、2甲4氯、霜霉威盐酸盐、咪鲜胺、井冈霉素、杀虫双、乙烯利、苦参碱水剂,吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺、赤霉素、芸苔素内酯等可溶液剂都被归入可溶液剂。过去在一些产品中使用的甲醇、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(MSO)和N-甲基吡咯烷酮等溶剂和助溶剂,壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚和牛酯胺类润湿渗透剂等因毒性或环境安全性问题被禁用或限用,有机硅类、新型脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷等可再生绿色表面活性剂的应用值得关注。3.4 水分散粒剂在我国发展迅速,市场份额越来越大,成为目前市场上占据主流的农药剂型之一。生产工艺也由以挤压造粒和流化床造粒为主的小规模、间歇式向连续化、大规模,自动化水平较高的喷雾造粒转变。水分散粒剂使用的主要助剂是分散剂、润湿剂、填料,其中润湿剂以萘磺酸盐、烯基磺酸盐、烷基硫酸盐等为主,填料以无机盐、淀粉和土类为主,这些常规品种基本能满足要求。分散剂对水分散粒剂的质量影响较大,研究很活跃,以新型高分子聚羧酸盐为代表的共聚物类分散剂发展迅速,目前国产聚羧酸盐分散剂质量已经赶超国外进口的同类产品,如北京广源益农的GY-D800、D900。萘磺酸盐和木质素磺酸盐类分散剂正朝着高分子量、高磺化度、多功能的方向发展,但与国外进口的高性能萘磺酸盐和木质素磺酸盐产品相比质量还存在差异。3.5 水乳剂替代乳油的环保型制剂,是热力学不稳定体系,因此所需要的助剂不仅局限于乳油中常用的乳化剂,具有多点吸附的新型高分子乳化剂被用于水乳剂中提高产品稳定性,如钟山化工开发的EO/PO嵌段聚醚和英国禾大公司开发的一款具有星型结构的高分子乳化分散剂可保持水乳体系的持久稳定。3.6 可分散油悬浮剂一种以脂肪酸甲酯、植物油或矿物油等有机溶剂为分散介质的环保型农药剂型。相比其它剂型有很多优点,最突出的特点是药效好。可分散油悬浮剂使用的主要助剂是乳化剂,以聚醚类非离子乳化剂、阴/非离子复配型乳化剂为主。为了提高产品分散性,减少析油、沉淀,还需要加入分散剂和增稠剂,目前可选用的分散剂品种较少,主要是进口助剂,如日本竹本油脂的分散剂EP60P,韩国星飞的SK-560EP,英国禾大的PD2206等,国产分散剂有北京广源益农的GY-EM05;增稠剂主要是有机膨润土、白炭黑和硅酸镁铝。另外随着特种剂型的发展,特殊用途的剂型和助剂也将逐渐被市场关注,如水面漂浮粒剂用的扩散剂、种子处理用助剂、缓释控释微囊悬浮剂的囊壁材料选择和聚合、纳米农药剂型等。而随着航空植保事业的快速发展,航空喷雾专用剂型与制剂的开发将被重视,随之将带动相关助剂的发展。4、农药喷雾助剂的研究进展喷雾助剂种类、功能多样,使用便捷灵活,可与化学农药和生物农药以及叶面肥等桶混使用。通过喷雾助剂的使用,可以改善药液的表面张力,增加药剂的渗透能力,提高抗雨水冲刷的能力,防飘移、抗蒸发、抗光解,改善不同农药或叶面肥的兼容性等,大幅度提高农药利用率,并能弥补常规农药剂型产品对低容量或超低容量喷雾作业的适应性,从而提高防治效果,推动精准施药、减量施药等新技术的应用。喷雾助剂作为助剂领域的一个重要分支研究应用非常活跃。欧盟、美国、澳大利亚等发达国家在农药喷雾时一般都要加入喷雾助剂,起到加速沉降、抗飘移、改善水质等作用,从而提高了农药的使用效果。喷雾助剂的种类较多,很多大的农用助剂公司都有喷雾助剂产品,常用的如有机硅(赢创德固赛的240)、植物油类(如北京广源益农的迈丝,澳大利亚的黑森,美国的信得宝)、非离子表面活性剂类(如陶氏化学的ECOSURFTMEH 系列),还有阳离子表面活性剂(如阿克苏诺贝尔公司的Adsee AB-600)、高分子聚合物、无机盐等。喷雾助剂的应用技术研究更精细,更具有针对性,不同的农药产品针对不同的作物和靶标和喷液量可以搭配使用不同的喷雾助剂,美国北卡罗来纳州立大学就花生上使用的农药如何选用桶混助剂进行了研究,所研究的农药品种包括除草剂、杀虫剂、杀菌剂等48个品种,每种农药都给出了适合加入的桶混助剂类型。我国农药喷雾助剂的开发和应用较晚,直到20世纪70年代有机硅助剂的应用,使人们对喷雾助剂有了新的认识,2005年迈图高新材料集团与农业部技术推广中心的合作,推动了有机硅在国内的大量应用。植物油喷雾助剂在我国是近10多年来才发展起来的一类喷雾助剂,最初主要在除草剂上应用,后来逐渐在杀虫剂和杀菌剂上使用,北京广源益农化学有限责任公司作为国内第一家正式生产销售植物油类喷雾助剂的开发商,为该类助剂的发展起到有力的推动作用。矿物油类助剂既可作为杀虫剂使用,也可添加到农药中作为增效剂使用,主要用于柑橘红蜘蛛、介壳虫等防治上,代表品种有韩国“绿颖”和北京广源益农的“领美”。随着我国农药减施增效技术的研究,人们对喷雾助剂的认识更加深入,该类助剂的研究开发和应用都将迈向快速发展阶段。航空植保(crop protection by aircraft) 是指应用农用飞机或无人机防治病虫草害的新型施药技术。我国无人机植保近几年快速兴起,2015年开始呈井喷式增长,2018年飞防面积已达到2.7亿亩次,航空施药过程中需要加入喷雾助剂提高药液的性能,以减少雾滴飘移和延缓水分蒸发。在航空喷雾专用助剂上市以前,通过加入尿素增加药液比重减少飘移,也有加入高分子聚合物增加药液的粘度,但近几年飞防专用助剂研究应用已经趋于成熟,目前市场上常用的航空喷雾助剂以“迈飞”为代表的植物油型复配产品为主。

  随着人们对食品安全和环境问题的日益重视,高毒、长残留农药的禁用和限制使用,推动农药产品向绿色、安全、高效、高选择性和环境友好的方向迅速发展,而农药中大量使用的助剂安全性问题和监管也受到越来越多的关注。通过查阅国际癌症研究所、美国国家毒理学致癌物质名单、美国职业安全和健康法中的具有职业风险的助剂名单发现,部分现今仍在使用的农药助剂可导致健康危害,如104 种农药助剂中包括玫瑰精、二甲苯、甲苯、环己酮、壬基酚等物质,被证实具有致癌、致畸、致突变、危害神经系统,具有内分泌干扰作用等。单正军等对我国农药登记产品的助剂调查结果显示,乳油、水乳剂、悬浮剂等农药剂型中含有甲苯、二甲苯等挥发性芳香烃类有机溶剂,甲苯、二甲苯的含量从1%到93.2%不等,平均含量为46.9%。随着农药施用,溶剂和表面活性剂类助剂必将进入水体,有可能会对水生生物造成潜在威胁。多项研究表明一些农药制剂产品的毒性远大于其原药。Mesnager等通过细胞培养模型系统研究表明,对典型的3种杀虫剂(抗蚜威、吡虫啉、啶虫脒)、3种杀菌剂(戊唑醇、氟环唑、咪鲜胺)和3种除草剂(草甘膦、异丙隆、氟草烟)的研究也证实了某些制剂的毒性远高于原药的毒性,研究的9种农药制剂中有8种毒性比其活性成分的毒性高1000倍。Beggel等对比了2种杀虫剂联苯菊酯和氟虫腈的活性成分和其农药制剂亚致死浓度对鱼的影响,结果表明这2种农药制剂都比纯活性成分毒性更大。因此呼吁在风险评估和对杀虫剂的监管中应考虑惰性成分造成的毒性增加。大量研究表明农药制剂中被假定的“惰性成分”增加了农药制剂的毒性,包括对神经系统、心血管系统、线粒体、遗传物质和激素系统的毒性。因此农药登记应要求对配方组分进行全面评估,农药的环境监测还应包括惰性成分。在我国农药产品登记试验评估中,也大量存在不同企业的同一产品,卫生毒理和环境毒性试验结果明显不同,制剂毒性大于原药,尤其是对环境和水生生物的毒性。发达国家在对农药助剂的毒理学、残留、降解动态、环境行为等研究的基础上,对农药助剂组分实施严格管理,对一些存在潜在风险的助剂品种采取禁限用措施。美国是世界上最早对农药助剂进行管理的国家,美国FDA于1954年实施了ADI限量,1987年美国EPA根据“减少因使用含有毒惰性成分农药产品的潜在不利影响”政策,对助剂毒性和暴露危害性进行分类列表管理(共分4类)。2007年,美国实施《食品质量保护法》,EPA在助剂再评估的基础上将农药助剂分为可用于食用作物和非食用作物2大类,并分别对其中部分助剂制定了限量、适用范围和方法以及质量要求等;2014年EPA公布删除申请人之前提出的371种成分名单中的72种助剂,因部分物质被证实属于持久性有机污染物、致癌物、对环境生态有害物质以及在农药中已极少使用或具有生物活性的物质。加拿大2004年起也参照美国对助剂分4类管理,并在2016年进行了修订。澳大利亚(APVMA)2006年发布农药助剂管理和登记办法,并禁用牛酯胺(POEA)作为草甘膦助剂使用。欧盟则通过实施REACH制度,将农药助剂分为3类管理,要求对3200多个农用化学品中的227个具有潜在风险的物质需要在标签上标注限量,并已明确规定在农药制剂中限用或禁用苯类有机溶剂、壬基酚/辛基酚聚氧乙烯醚和牛酯胺类表面活性剂;黎巴嫩农业部要求制剂中不能含有EPA不允许使用的助剂(惰性成分),要求提供ISO-17025认可的实验室出具的分析报告并附色谱图。印尼农业部最新发布的农药助剂禁限用名单包括30种助剂,包括苯、甲醛、甲醇、二甲苯等。我国目前还未对农药助剂实施系统管理,但对一些特殊农药剂型和助剂已经相继制订了管理规定。台湾地区已对二甲苯、苯胺等38种溶剂进行了限量规定。农业部农药检定所2004年颁布“关于限制氯氟化碳物质作为推进剂的卫生杀虫气雾剂产品登记的通知”, 并于2007年在《农药登记资料规定》明确规定,气雾剂产品中不能将氯氟化碳类物质作为抛射剂使用。2006年,根据农业部公告第747号规定禁止使用农药增效剂八氯二丙醚(S2/S421)。2008年农业部1132号公告规定同一卫生用农药产品最多可以申请使用3种香型,对香型实行备案制度。2009年召开农药助剂管理座谈会,探讨限制使用危害突出的有机溶剂如苯、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、甲醇等在农药制剂中的使用。2013年工信部颁布了《农药乳油中有害溶剂限量标准》(HG/T 4576?2013),限制苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺和萘等有机溶剂在乳油中的使用。农业部农药检定所和中化化工科学技术研究总院等单位自“十一五”开始,对农药助剂进行全面归类调查,建立农药助剂数据库(含1000余个助剂品种),并开展对助剂实施管理的探索。多次组织召开专家研讨会,听取农药生产企业、助剂生产企业、科研单位、农药管理部门的意见和建议,制定“农药助剂禁限用名单”并于2015年6月公开征求意见,计划禁用苯酚、对苯二酚、壬基酚类和乙二醇甲醚等9种助剂,对苯、甲苯、甲醇、氯乙烷、萘和异氟尔酮等75种助剂限用,为全面实施农药助剂的管理奠定基础。6、展望随着全球对农产品消费需求的增加和现代农业技术的进步,预计农药需求量将逐年增加,这将促进全球农业助剂市场的增长。2016年全球农药助剂市场估值29.8亿美元,预计该市场市值的复合年增长率为5.9%,到2022年将达到42.1亿美元。随着农药减量行动计划的实施,一方面要提高农药产品质量,通过农药配方助剂的使用和性能改进,提高制剂产品的性能;另一方面通过喷雾助剂的应用,提高农药利用率和药效,最终达到减量增效目的。出于安全、环保和农药减量增效的需求,未来绿色环保可再生的新型助剂,如大豆卵磷脂、寡糖和糖酯类、聚氨基酸、改性木质素和纤维素、改性淀粉、油脂衍生物等低毒、可降解的研究开发将成为热点。我国已经成为全球最大的农药生产、出口和使用大国,新实施的农药管理条例明确提出适时对农药助剂进行管理,所以在加强农药助剂开发与应用技术研究的同时,加强对农药助剂的监管,研究制定农药中高风险有害助剂残留的检测方法,获得高风险农药助剂残留数据,全面评价高风险有害助剂使用情况,指导农药助剂合理使用及为科学监管,保障生态环境及农产品质量安全已成为当务之急。

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