浅议百草枯水剂的替代剂型与前景-农药快讯信息网

农药快讯：2013年第20期
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浅议百草枯水剂的替代剂型与前景

作者：华乃震更新时间：2013-10-22 点击量：2138

    百草枯属于双吡啶类非选择性触杀型除草剂，也是非选择性除草剂草甘膦在市场的主要竞争对手。1972年百草枯开始遇到草甘膦的挑战，虽然草甘膦具有内吸传导活性的优点，但是百草枯始终占据价格优势，而且最初在防治一年生杂草中一直占上风。这两种除草剂竞争相处10多年，直到1986年草铵膦进入市场，开始形成选择性除草剂群雄并存的局面，目前，百草枯在除草剂中产销量位居世界第二。百草枯2005年销售额就达到3.7亿美元，主要应用于果园、蔬菜、苗圃、茶园、橡胶园、非耕田和玉米、甘蔗、棉花等作物行间除草，已在全球130多个国家和地区获得登记使用。
    随着非选择性除草剂的需求增加，百草枯的销售额也在稳步增长，这种增长受农业耕作制度的改变驱动，美洲（包括美国和巴西）的免耕法及欧洲的休耕法使种植面积不断扩大，刺激了百草枯销售额不断增加。2007年销售额为5.1亿美元，2009年销售额为6.25亿美元，2010年销售额有所下降，仅为5.85亿美元，2011年销售额为6.40亿美元。
    随着人们对百草枯的危害性的认识不断增强，我国农业部2003年就停止受理和审批百草枯产品的新增出口登记和分装登记，并于2004年1月1日起停止办理已批准出口登记和分装登记的续展登记；在百草枯产品标准中应列入催吐剂、臭味剂和染色剂。2008年环境保护部发布了百草枯农药行业污染物排放标准，对百草枯进行较为严格的管理，表明国家有关部门十分关切百草枯对人类健康的影响。
一、百草枯的危害性
    百草枯在非选择性除草剂（草甘膦、草铵膦、敌草快等）中，对哺乳动物毒性是最高的，对人经口致死量3～5 g/kg。
    （1）早在1975年瑞典曾发生两起中毒事故：一是一个小孩脸部沾到百草枯溶液造成眼睛水久伤害，二是一个青年男子自杀饮用了百草枯10天中毒死亡。
    （2）由于百草枯使用喷雾设施故障或防护衣服保护不当时，会给人体健康带来危害。
    （3）尤其是一旦发生百草枯中毒事故，无解毒药剂和医治措施，造成致命危害。
    （4）考虑到百草枯在环境中有较长的残留性，土壤降解半衰期达6～7年，对土壤有益生物产生危害。
    为保护人体健康以及保护环境，1983年瑞典就禁止使用百草枯农药。之后在欧洲发达国家百草枯的使用也受到了限制。为此先正达公司不得不把生产厂转移到发展中国家及地区（如东南亚地区，和中国大陆及台湾地区等）；而在欧洲，先正达公司推出与其有相似活性的敌草快（毒性比百草枯低），以替代百草枯药剂。
    在国内随着百草枯使用量不断增加，多年来百草枯中毒事故在我国呈不断上升趋势。在2004—2005年百草枯中毒事故占农药总事故的7%～13%，因此百草枯已成为中毒农药死亡数之首。百草枯中毒最初只是表现为口腔溃疡等小问题，由于它有强腐蚀性，消化道很快就会出血，并会引起肾衰竭、肝功能损伤；而且百草枯中毒早期症状不明显，容易被忽视，一旦出现中毒症状，死亡率极高。据统计，全国百草枯中毒死亡率大于80%，即使有救活者，后遗症也极其严重。因此可以这么说，百草枯中毒与高毒有机磷杀虫剂和高毒杀鼠剂相比，它对人体健康的影响有过之而无不及。
    2010年3月15～19日在瑞士日内瓦召开鹿特丹公约化学品审查第6次会议，目标是为了通过促进进口国与出口国分担责任来保护人类健康和环境免受某些危险化学品可能造成的危害，重点对包括百草枯在内的5种农药进行了审查，表明百草枯农药产品危害的严重性。
    鉴于百草枯的这种危害性，农业部等正式颁布了1745号公告，明确规定自2013年1月1日起，未变更登记证和核准标签的百草枯水剂的登记证不再保留，产品不得上市销售，此外2014年7月1日起，撤销百草枯水剂登记和生产许可，停止生产，仅保留母药生产企业水剂出口境外使用登记，允许专供出口生产。2016年7月1日起，停止百草枯水剂在国内销售和使用。
    这种管制措施对国内生产和销售20%百草枯水剂的企业带来了巨大冲击，由此国内各企业加快20%百草枯水剂的替代剂型的研发工作。
二、百草枯水剂的替代剂型
    百草枯的主要剂型产品为可溶液剂SL，国内称为水剂AS。
    1 液体剂型不可能替代百草枯水剂液体剂型主要包括：乳油（EC）、悬浮剂（SC）、水乳剂（EW）、微乳剂（ME）、微囊悬浮剂（CS）、油分散悬浮剂（OD）等，但是从百草枯二氯盐合成液用这些液体剂型替代百草枯水剂都是不合适的，原因是百草枯（二氯盐合成液）的理化性质不能满足加工这些液体剂型的要求。
    2 替代剂型主要为固体剂型这些固体剂型包括可湿性粉剂（WP）、颗粒剂（GR）、水分散粒剂（WG）、片剂（TB）、可溶粒剂（SG）、可溶片剂（WT）、可溶胶剂（GW）、糊剂（PA）和膏剂（PCG）等，其中最有吸引力的是SG和GW。
三、替代百草枯水剂的固体剂型
    由于百草枯母药是液体，一般可以通过以下两种方法制得百草枯母粉固体：
    一是直接脱除百草枯合成液中水分制百草枯固体。
    郭崇友等在研制24%百草枯二氯盐可溶粒剂时，为了避免百草枯在浓缩、结晶过程中逸出毒性高的百草枯粉尘，降低风险；采用百草枯合成液在一定的负压和温度下短时间内迅速脱除占合成液28%左右的水分，然后在常温下固化得到粘团状物，采用醇类（如乙醇）提取处理，百草枯二氯盐形成细沙状晶体。
    二是固体吸附剂直接吸附百草枯原药后得到固体。
    这种方法是低熔点和液体农药活性成分加工可湿性粉剂、颗粒剂和水分散粒剂常用的方法。
1 百草枯颗粒剂（GR）
    颗粒剂是指有效成分均匀吸附或分散在颗粒中，及附着在颗粒表面，具有一定粒径范围可直接使用的自由流动的粒状制剂。但颗粒剂的主要应用为撒播，加工成水溶性百草枯颗粒剂可以用在喷雾操作中，一般为了安全可以使用水溶性包装袋包装。
    生产百草枯颗粒剂需要用载体吸附百草枯母药成固体，然后经过粉碎（即打磨）成微粒，颗粒剂粒度范围在1,689～297 µm（相当于10～80目）。这种加工颗粒剂的粉碎过程会产生高危性的有毒微粒，特别是含有百草枯的农药成分，对操作人员是极其有害的。此外需要使用可溶性薄膜来包裹百草枯颗粒剂，其成本也是昂贵的。得到的百草枯颗粒剂用水稀释得到的悬浮液（因为吸附载体一般不溶于水的），与百草枯水剂用水稀释得到的真溶液，在效果上是有差别的。
    据国内专业市场调研机构西美国际信息报道，山东绿霸化工股份有限公司于2012年11月已取得百草枯颗粒剂登记，生产量可达到1,000吨/月。笔者查询百草枯农药产品登记认为，西美国际信息报道有误，到目前为止，国内尚无百草枯颗粒剂产品的登记，山东绿霸公司登记的是50%百草枯可溶粒剂，而不是百草枯颗粒剂。
2 百草枯可溶粒剂（SG）
    可溶粒剂与水分散粒剂最大差别是农药活性成分具有水溶性，一般按加工水分散粒剂方法进行。可溶粒剂不仅具有水分散粒剂的所有性能，而且具有入水后快速崩解和溶解的优异特点，是一种安全和环保的固体制剂。通常对于水中溶解度较大的农药活性成分都可以加工成可溶粒剂，从而提高农药活性成分的利用率（100%）和药效。
    百草枯也可以加工成可溶粒剂，由于百草枯母药是水溶性的液体，先加工成百草枯固体，然后按加工可溶粒剂方法进行造粒、干燥等，最终制得百草枯可溶粒剂。
    郭崇友等在研制24%百草枯二氯盐可溶粒剂时采用上述方法，制得细沙状百草枯二氯盐晶体。然后加入不同种类助剂和填料进行混合，挤压造粒，干燥处理，最终制得24%百草枯二氯盐可溶粒剂。
    得到的24%百草枯二氯盐可溶粒剂配方为：百草枯二氯盐24%（折百），三氮唑嘧啶酮（PP796 0.06%，亮蓝-70 1%，分散剂1815 5%，填料（葡萄糖酸钠）补足至100%；造粒得到松散的颗粒，样品入水后水溶性良好。若配方填料改用葡萄糖酸钠20%和水溶性盐1＃补足至100%，造粒得到紧实的颗粒，样品入水后水溶性良好。得到的样品技术指标为：外观为蓝绿色圆柱状颗粒，百草枯二氯盐含量24.3%，水分0.71%，pH值6.2，稀释稳定性合格，低温和热贮稳定性均合格。
    24%百草枯二氯盐可溶粒剂经田间药效试验，结果表明，在有效成分使用浓度相当或略低的情况下，与200 g/L百草枯水剂能够达到相同使用效果。
    陈静等则采用吸附剂直接吸附农药活性成分（即百草枯），先制得百草枯固体，然后加入其它组分（如助剂填料催吐剂、染料等），按加工可溶粒剂方法进行造粒（挤压法），干燥等工艺制得20%百草枯可溶粒剂。得到的20%百草枯可溶粒剂优选配方为：百草枯20%（折百），吸附剂A 22.5%，吸附剂B 30%，三氮唑嘧啶酮0.05%，染料适量，硫酸铵补足至100%。得到的20%二氯盐可溶粒剂样品技术指标为：外观为松散绿色颗粒，百草枯二氯盐含量 (20.1±1.2)%，粒度（1,700～600 µm）≥95%，水分≤2.0%，pH范围6～7，热贮稳定性：合格。
    以上两个例子加工的百草枯可溶粒剂，至今未见产业化，以及这些产品登记的报道。目前国内唯一取得登记的百草枯可溶粒剂是山东绿霸化工股份有限公司，含量50%，登记号LS20120374。
    笔者认为，加工百草枯可溶粒剂产品存在的问题包括：（1）在加工过程中，无论是用吸附法（需要加入较大量有效吸附剂），或者使用脱水浓缩，加入醇类提取处理法，得到百草枯固体都需要增加工序。（2）得到百草枯固体后，需要经过气流粉碎到一定细度颗粒，难免会产生有毒微粒，对人体健康是有害的。（3）添加助剂和填料需要经过混合，挤压造粒，干燥处理，筛分，工序很多，对操作人员不安全。（4）百草枯有较强的腐蚀性，对设备、泵和管道维护保养不利。（5）得到的可溶粒剂产品生产成本高，也会影响到它的使用，农民是否接受也是问题。
    鉴于百草枯的毒性风险较大，笔者认为在可溶粒剂的制备过程中，特别需要慎重考虑造粒、干燥处理等过程中百草枯粉尘对操作人员的危害性。应该采取必要的防护措施，以确保加工人员的安全，这也是关乎百草枯可溶粒剂加工成败的关键因素。
3 可溶粉剂
    笔者认为能够加工百草枯可溶粒剂的产品，也可以加工成百草枯可溶粉剂。加工百草枯可溶粉剂比起可溶粒剂在工艺上更加简单，可以省去造粒和干燥处理等步骤，在加工成本上有优势，但目前国内还没有考虑加工百草枯可溶粉剂的企业。
4 可溶片剂
    可溶片剂与可溶粒剂在本质上无多大差距，可溶片剂是利用压片剂压制成片状制剂，主要为了满足应用上要求。在应用上，百草枯可溶粒剂比可溶片剂更加方便，因此一般都不加工成可溶片剂。
5 可溶胶剂
    （凝）胶剂（gels）最早开发的理念：一是与乳油中溶剂的安全性有关，二是克服包装处理问题。最初在国外是作为增稠乳油，能够装入水溶袋中使用的剂型，后来将利用丙烯酸酯类为基础的聚合物或二氧化硅等物质来增稠成凝胶状剂型称为（凝）胶剂。在国外这些产品有除草剂（10%敌草快和溴苯腈）、杀虫剂（氟虫腈）和杀鼠剂（鼠得克）等。
    如先正达公司开发的10%敌草快Gel产品，商品名Mid-stream，使用的目的是为了防止药剂扩散太快和固定水生杂草的控制。
    而英国生产商Sorex提供的Sorexa Gel产品0.0005%鼠得克，可以应用于家庭和公共卫生方面对老鼠的控制；而氟虫腈Gel产品，是使用在公共场所和建筑及私人拥有住所，为了替代常用的喷雾形式的杀虫剂。
     笔者认为，百草枯可以借鉴敌草快加工成胶剂形式产品，由于它本身具有水溶性，所以加工的产品可成为可溶（凝）胶剂，而不是糊剂或浓胶/膏剂。
    农药上可借鉴医药上的糊剂（paste，PA），这是一种半固态的糊状制剂，农药上的半固态的糊剂是由固态原药、分散助剂、液态基质（水基或油基）等一起加工而成的制剂：具有良好的分散性和均匀性，主要应用方式是涂抹，目的是为了节省药剂。
    浓胶/膏剂（gel or paste concentrate，PC）是一种半固态的凝胶或固态的膏状制剂，如先正达公司开发的10%敌草快Gel产品可称为浓胶剂，更正确的说法应该称为10%敌草快可溶胶剂；而浓膏剂是借鉴医药上的说法，对农药上来说未必正确。
    百草枯可溶胶剂可以看作为增稠剂的百草枯水剂。这种可溶胶剂，外观为半固态的凝胶状，一般不具流动性，粘度虽大，但并不算太稠，在温度稍高时具有一定的可流动性，用水稀释后可以较快溶在水中形成真溶液。
    加工百草枯可溶胶剂工艺和生产较为简单和方便，与生产百草枯水剂工艺相似，无需增加设备和工序。在原有设备中加入百草枯二氯盐合成液，再加入某种助剂、染料、水搅拌均匀，即可制得百草枯可溶胶剂。因此要制得百草枯可溶胶剂，关键是如何选用这种增稠型助剂。目前国内某助剂厂已研制和开发出这种助剂，用其研制开发20%和25%百草枯膏剂样品，并为某百草枯企业提供这种助剂，配制的20%百草枯可溶胶剂正在登记中。
    笔者认为加工这种百草枯可溶胶剂具有如下优点：
    （1）工艺生产简单方便，生产工艺与生产百草枯水剂工艺相似，无需增加设备和工序，即可制得20%百草枯可溶胶剂。
    （2）20%百草枯可溶胶剂在常温下为非流动性凝胶状产品，生产中安全性高，无飞溅性，可以避免对人员中毒危险；如使用水溶性包装袋包装，对使用人员更为安全。
    （3）20%百草枯可溶胶剂的温度升高至50～60℃，产品粘度下降，可以保持一定的流动性，便于灌装；倘若使用水溶性包装袋包装，施药更为方便和安全。
    （4）20%百草枯可溶胶剂加水稀释后，水溶速度较快（约半小时即可成为真溶液），非常便于用户使用。
    （5）与加工的百草枯颗粒剂或可溶粒剂相比，无需制成固体，安全性强、省工省力、投资费用和原材料费用低、生产成本更低。
    由此看来，可以认为加工百草枯可溶胶剂是一种替代百草枯水剂较为简单、易行、成本低廉的好剂型，在国内开发和使用有较好的前景。
四、结语
    目前国内百草枯企业当务之急，是如何尽快替代原有的20%百草枯水剂剂型。笔者认为，加工20%百草枯可溶胶剂，无论在安全性、工艺操作、设备投资和生产成本上，相比于颗粒剂和可溶粒剂而言是替代20%百草枯水剂的最好剂型。但也应该看到，百草枯本身的危害性决定了它本身的命运，若“鹿特丹公约”最后确定200 g/L以上含百草枯水剂为极为危险的农药制剂，也将会加速百草枯企业的转变。
    （2013年9月25日，江苏南京红太阳生物化学有限责任公司获准登记了20%百草枯可溶胶剂。红太阳集团有限公司邢平发表的“百草枯可溶胶剂及其安全性简析”一文将在《农药快讯》姊妹期刊《现代农药》2013年第6期上刊出，敬请关注）

农药快讯, 2013 (20): 47-49.

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