农药工业包括农药原药生产、原料与中间体配套、剂型加工、农药研发、创新，以及环境保护等环节。我国农药工业经过60多年的奋斗历程，已经成为世界农药大国，但还不是世界农药强国。目前我国农药工业发展面临转型升级的关键时刻，只有走可持续发展的道路，才能把我国建成创新型农药工业，从世界农药大国转变为世界农药强国。
一、转型升级的首要任务——解决污染问题
我国的农药工业从解放初期只能生产64吨硫酸铜到2011年农药总产量达到265万吨（折100%有效成分），农药产量已经多年稳居世界第一。2011年农药出口量已经达到140万吨（实物量）；自1994年以来农药贸易一直处于顺差状态，出口量多年位居世界第一。我国农药工业不仅为中国，也为世界的作物保护做出了巨大贡献。虽然我国当之无愧是农药大国，但还不是农药强国。当前我国农药工业还存在一些问题。
1 品种多、产量高，销售价、净利润低
2011年我国农药产量达到265万吨，可是农药企业的总销售值（包括农药及其他化学品的销售值）仅有2,000亿元（约折317亿美元）。我国号称有3,000多家农药厂（三证齐全的1,800多家），2011年农药销售达到101亿美元，还不如先正达等一家跨国公司多。整个农药行业的销售利润率远远低于国外发达国家的水平。特别是产品的吨利润与先进的跨国公司相比，存在很大差距。
2 生产能力大，整体技术水平低
农药技术水平包括农药原药质量、农药工艺技术与自动化水平，以及三废治理技术水平，特别是农药研发能力和创制水平，与发达国家相比还有很大差距。我国的农药工业仍然停留在仿创结合、以仿为主的阶段，农药属于精细化工领域，但我国的农药工业精细化程度不高。
3 行业发展对环境形成负面影响
1962年，美国小说《寂静的春天》几乎把农药说得一无是处——由于使用衣药，花草树木凋零，鸟儿也不飞了……尽管50年的历史证明，一直在使用农药的世界并没有变成“寂静的春天”，但是，农药对环境的影响甚至是破坏还是非常严重的。
我国农药行业的污染情况也相当严重。根据2007年环保部等单位组织的全国污染源普查得出的农药行业产排污系数作出的估算，每生产l吨农药，污水排放量约为50吨。2009年，按照校正产量估算的污水排放量为5,656万吨。其中江苏省排放量最大，为1,161万吨，占20.5%；其次是山东、浙江、湖南、安徽、四川、河南、湖北、内蒙古、上海和辽宁，前5省占61%，排放量大于100万吨的11省占83%；氨氮排放量约为2.0万吨，总磷排放量约为0.45万吨。农药工业的确给环境带来了很大的影响和压力，解决农药污染问题已经成为我国农药工业转型升级的首要任务。
二 科技进步推动污染治理
几十年来农药工业的发展对我国环境造成的影响与破坏已经到了非解决不可的地步。农药工业的转型升级，应该包括以下几方面的内容：一是调整农药产业结构，通过兼并重组和自身发展，使企业做大，提高竞争力；二是调整农药产品结构，品种更新换代，加强农药创新和工艺革新，提高农药工业整体的技术水平，提高产品的附加价值和吨利润，使企业做强；三是加大环境保护力度，从根本上解决农药的环境污染问题。
我国的农药工业经过60多年的发展不仅已经建成一套比较完整的农药工业体系，而且培养、造就了一批高水平的科技人才，为提高我国农药工业整体技术水平、从根本上解决农药环境污染问题创造了条件。
解决农药环境污染问题必须从以下两方面入手：一是从生产的源头上减少或消除三废；二是在三废产生后进行科学治理。
1 依靠科学技术，从生产源头上减少或消除三废
要从生产的源头上减少或消除三废，就是要实现农药的清洁生产。其核心是合成工艺源头创新，设计原子经济性的化学反应，提高原子利用率；后处理工艺系统集成创新。只有这样才能从根本上解决三废问题。
吡虫啉是目前全球销量第一的杀虫剂，2011年全球销售已经超过15亿美元。吡虫啉是拜耳作物科学公司研发和商业化生产的第一个烟碱类杀虫剂，1991年上市，专利早已过期。我国目前吡虫啉的年产量达到3万吨左右，已成为全球最大的吡虫啉生产和出口国。
2-氯-5-氯甲基吡啶是吡虫啉生产的关键中间体之一。我国在吡虫啉的开发过程中，随着中间体技术水平的不断提高和整个工艺技术的改进，原药质量不断提高，产品成本不断下降，从而使中国的吡虫啉原药价格从21世纪初由拜耳公司进口的120万元/吨，下降到10万～12万元/吨，2012年回升到15万元/吨。
在我国，己经成功开发了6条2-氯-5-氯甲基吡啶工业路线。其中，3条是从吡啶衍生物出发的路线；3条是环合路线。目前我国95%以上的吡虫啉生产装置采用环合路线中的环戊烯—丙烯醛工艺生产。此工艺三废排放量大，而且废水COD含量高、无机盐含量高、所含有机物的成分复杂，每吨吡虫啉（以有效成分计）产生的高浓度废水约达20吨，处理难度很大，对环境造成严重污染。如何从根本上解决环境保护问题关系到吡虫啉的存亡。
南开大学元素有机化学研究所、国家元素有机化学重点实验室邹小毛教授带领的团队获得科技部的支持，承接了863计划课题——“吡虫啉创新工艺研究与废水治理技术开发”项目，在可持续发展方针的指引下，开发了创新的、在生产工艺中基本消除三废的清洁工艺，并已实现大规模工业化生产，现已申请国际和中国发明专利。其中最重要的是关键中间体2-氯-5-氯甲基吡啶的创新合成技术。该技术的核心是提高了反应的原子经济性，从源头上解决了“三废”问题。
目前国内生产吡虫啉关键中间体2-氯-5-氯甲基吡啶的环合法，大都采用三氯氧磷路线，每吨中间体产生高浓度含磷废水将近10吨，按目前国内约3万吨年产量计，这一步每年将产生约20万吨废水。而且含有大量的DMF（每年2万～3万吨DMF排放到环境中！）或其分解产物、磷酸和其他有机杂质，这部分废水COD达到20万以上，用常规废水处理方法，处理的成本非常高，而且很难达到理想效果，不符合环境持续发展的要求，已成为吡虫啉生产和应用的瓶颈。目前，国内还没有成熟的处理方法，大部分生产厂家只经过简单处理就排放，根本无法达到排放标准。另外，这步反应目前的收率比较低，仅有65%～70%。
生产吡虫啉的最后一步是缩合反应。目前国内先进水平的收率为78%～85%，这一步每生产1吨吡虫啉将产生3～5吨废水，按目前国内产量，每年将产生9万～15万吨废水。
经过邹小毛教授课题组的技术攻关，从合成工艺源头大幅度减少了三废的产生，实现了原子经济性和清洁化生产。该863项目已经通过科技部验收，取得了很好的效果。
在农药创新产业联盟的推动下，目前国内已经有4家规模在3,000吨的生产企业采用新的吡虫啉清洁生产工艺，总生产能力已达1.2万吨。新工艺的应用，将每年为我国吡虫啉生产企业创造直接经济效益1亿～2亿元，每年减少向环境排放的高浓度含磷废水20万～30万吨，减少向环境排放的DMF 2万～3万吨。
2 依靠科学技术，积极、彻底治理农药三废
提高化学反应的原子经济性，可以减少或消除三废，但是有的三废是不可能减少或消除的。如草甘膦生产产生的氯甲烷。
以浙江新安三废治理方面成果为例可以说明，只要加大研发力度，已经产生的三废同样是可以回收利用和彻底治理的。
新安化工开发的已在年产几万吨的草甘膦生产装置上正常运转多年的“氯循环专利技术”，在草甘膦—有机硅联产的装置上实现了氯甲烷—氯化氢的循环利用，取得很大的经济效益、环境效益和社会效益。该技术的先进性已经得到国内外公认。近年，他们又开发了“磷循环专利技术”，彻底解决了草甘膦污水的治理问题。
近年，我国农药企业成功治理三废的实例很多，所有这些都说明，只要依靠科学技术，我国农药工业是能够沿着可持续发展道路实现农药工业的转型升级的。
