回顾中国拟除虫菊酯杀虫剂发展40年,展望其未来机遇和发展前景
拟除虫菊酯杀虫剂暨杀虫剂学术研讨会在扬州圆满结束
自1973年中国首个拟除虫菊酯——苯醚菊酯研制开发以来,中国的拟除虫菊酯事业已经走过了风风雨雨40多年。2014年11月6日,由中国化工学会农药专业委员会主办、江苏扬农化工股份有限公司协办的拟除虫菊酯杀虫剂暨杀虫剂学术研讨会在江苏扬州顺利举行,来自全国的百余位专家、学者济济一堂共同交流与探讨拟除虫菊酯杀虫剂的现状与发展。
拟除虫菊酯杀虫剂暨杀虫剂学术研讨会现场
开幕式由沈阳化工研究院张敏恒教授主持,出席开幕式的有江苏扬农化工股份有限公司戚明珠董事长和周其奎总经理,联合国粮农组织(FAO)秘书处秘书长杨永珍女士,原化工部规划局局长、化工学会农药专业委员会副主任委员尹仪民教授,沈阳化工研究院总工程师、化工学会农药专业委员会副主任委员兼秘书长刘长令教授。
大会首先由戚明珠董事长致开幕词,他说:“我国对拟除虫菊酯类杀虫剂的研究起步于1973年,经过40多年的发展成功实现了从仿制到创制的跨越,并带动了我国农药研发、生产和应用水平的显著提升。当前,拟除虫菊酯类杀虫剂不仅成为家庭卫生和环境不可或缺的主流品种,更是农业生产的重要保障。展望未来,随着社会的不断进步,技术的不断创新,拟除虫菊酯同样面临着新的机遇和挑战。”
刘长令教授在致词在说:“1993年和2003年中国化工学会农药专业委员会专门召开过拟除虫菊酯20周年和30周年研讨会,研讨会对我国拟除虫菊酯的发展产生了巨大的促进作用。在过去的10多年中,中国的拟除虫菊酯不仅在仿制产品的产业化、清洁生产方面有了长足发展,同时还有了自己的创制产品。此次会议对于我们回顾过去40多年的发展历程、促进中国拟除虫菊酯农药的发展以及杀虫剂品种的健康发展、提升我国农药研发、生产和应用水平具有重要意义,同时对明确未来的发展方向,研究、探讨在新形势下的发展思路和战略具有重要的参考价值。”
“中国拟除虫菊酯40年杰出贡献奖”颁奖现场
开幕式最后,中国化工学会农药专业委员会颁发“中国拟除虫菊酯40年杰出贡献奖”,以表彰在拟除虫菊酯事业上不辱使命、无私奉献、做出不平凡业绩、取得卓越成就的科研人员、专家以及企业家,相信通过一代代人的不断努力,我们必将实现自己的“农药梦”。获得中国拟除虫菊酯40年杰出贡献奖的有江苏扬农化工股份有限公司戚明珠董事长和江苏省农药研究所股份有限公司教授级高级工程师林树。
近十年来拟除虫菊酯类杀虫剂的发展动向
上海市农药研究所张一宾教授介绍了近十年来拟除虫菊酯类杀虫剂的发展动向。拟除虫菊酯类杀虫剂是全球主要的杀虫剂类别,也是最早的仿生农药杀虫剂类别之一,拟除虫菊酯类杀虫剂从应用上主要分为两个方面,一是农业害虫的防治,二是卫生害虫和仓贮害虫的防治。目前用于农业害虫防治的拟除虫菊酯类药剂主要有22个,其中,20世纪70年代申请专利的共14个、80年代的共6个、90年代的3个;20世纪70年代上市的拟除虫菊酯类杀虫剂共4个,80年代的共11个,90年代2个,21世纪后上市的共4个。由此我们可以看出,20世纪70年代为申请专利的高峰期,20世纪80年代为上市的高峰期。
张教授还讲到,随着拟除虫菊酯类杀虫剂抗性问题的产生,以及一些具有新颖结构或者机制的杀虫剂问世,使得拟除虫菊酯类杀虫剂的发展受到一定的影响,但该类杀虫剂在杀虫剂中一直位列第二或者第三,且自2003年以来,全球拟除虫菊酯杀虫剂市场年年有增。2003年的销售额为13.00亿美元,到2011年达到25.51亿美元。2011年,销售额上亿美元的拟除虫菊酯杀虫剂共有11个品种(表1),销售额共23.1亿美元,占拟除虫菊酯市场份额的90.55%,因此这些销售额上亿美元的大型菊酯类杀虫剂值得关注。同时近5年内年平均增长率超过10%的品种(表2)也是必须考虑的对象。
上海市农药研究所张一宾教授
表1 2011年销售额上亿美元拟除虫菊酯类品种、市场及增长率
品种 |
市场(亿美元) |
2006—2011年年均增长率(%) |
高效氯氟氰菊酯 |
4.55 |
15.6 |
溴氰菊酯 |
3.30 |
5.3 |
氯氰菊酯 |
2.95 |
8.6 |
联苯菊酯 |
2.30 |
8.2 |
氯菊酯 |
1.85 |
14.3 |
顺式氯氰菊酯 |
1.80 |
10.4 |
氟氯氰菊酯 |
1.50 |
10.8 |
zeta-氯氰菊酯 |
1.50 |
18.2 |
高氰戊菊酯 |
1.25 |
6.8 |
七氟菊酯 |
1.10 |
1.9 |
醚菊酯 |
1.00 |
12.7 |
表2 2006—2011年年均增长率超过10%的品种、市场及增长率
品种 |
市场(亿美元) |
2006—2011年年均增长率(%) |
四溴菊酯 |
0.20 |
19.1 |
zeta-氯氰菊酯 |
1.50 |
18.2 |
氟氰胺菊酯 |
0.40 |
17.3 |
高效氯氟氰菊酯 |
4.55 |
15.6 |
氯菊酯 |
1.85 |
14.3 |
醚菊酯 |
1.00 |
12.7 |
氟氯氰菊酯 |
1.50 |
10.8 |
顺式氯氰菊酯 |
1.80 |
10.4 |
张教授认为,由于拟除虫菊酯类杀虫剂活性较高,对环境相对安全,尤其是当前对新烟碱类杀虫剂的禁限使用,在今后相当长的一段时间内该类杀虫剂仍将是杀虫剂领域的支柱之一。但是在使用过程中也必须注意拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性问题,例如可以通过混配来抵御抗性。有人预测,到2016年拟除虫菊酯类杀虫剂的市场将达27.60亿美元,2011—2015年的年均增长率可达11.6%,届时,拟除虫菊酯类杀虫剂将依然居各大类杀虫剂的第二位。因此对于拟除虫菊酯类杀虫剂必须继续关注,认真对待,合理使用,深入开发!
拟除虫菊酯在卫生杀虫剂市场的最新应用
中国拟除虫菊酯40年之际,也正是日本金鸟公司董事、中央研究所所长中山幸治博士研究拟除虫菊酯40年,中山幸治博士回顾了自己40年来在拟除虫菊酯方面的研究成果,并随即讲到最近10年在日本乃至世界最新拟除虫菊酯类家用卫生杀虫剂中所用到的两种化合物,一个是住友化学的开发的,另一个则是扬农公司开发的。
众所周知,拟除虫菊酯类杀虫剂最大的问题是抗性问题,他回忆起1983年在美国一次会议中的报告“拟除虫菊酯类杀虫剂的过去、现在和将来”,在这次会议中提出了向自然学习的观点。天然除虫菊素分为第一菊酸和第二菊酸,我们现在家庭用卫生杀虫剂用的多数是第一菊酸,但是有研究表明,利用自然界中的第二菊酸做成的杀虫剂不但活性很高,而且不易产生抗性,因此我们不得不佩服自然界,并向自然界学习。
日本金鸟公司董事、中央研究所所长中山幸治博士
金鸟公司主要从事卫生杀虫剂的研究与生产,盘香最早就是由金鸟公司开发研究的。最后中山幸治博士介绍了3种金鸟公司生产的最新卫生用杀虫剂,这3种杀虫剂均是近几年开发的,但是它们却已经占据了日本家庭用卫生杀虫剂市场的25%,因此不容小觑,并在随后的时间里也向大家一一展示了这3种杀虫剂的使用原理和方法。
拟除虫菊酯农药国际标准制定和相同产品认定概况及其在国际商贸中的作用
联合国粮农组织(FAO)秘书长杨永珍女士介绍了拟除虫菊酯农药国际标准制定现况、国际标准在菊酯农药国际商贸中的重要作用以及中国菊酯农药增强国际市场竞争力的机遇和挑战这三方面的问题。她向与会者详细介绍了制定国际农药标准旨在鼓励农药企业提高产品质量、减少劣质农药对人身健康和环境的危害以及对农业生产的不良影响、促进国际公平贸易这三方面的原因。FAO/WHO现有农药标准共233个,其中FAO标准:新程序制定的有79个,老程序制定的有140个,菊酯农药10个(3老+7新);WHO标准:新程序制定的有34个,其中12个菊酯杀虫剂。 2013年菊酯类农药在全球杀虫剂市场中排名第二,排名第一的有机磷农药份额从以前的27.6%下降至16.7%。自90年代起,卫生用农药主要为菊酯类产品,WHO公布菊酯类农药可用于防治蚊子幼虫、长效杀虫蚊帐、空间喷洒、处理防虫蚊帐、室内滞留喷洒。
联合国粮农组织秘书长杨永珍女士
杨秘书长还为大家详细解读了我国在拟除虫菊酯方面面临的机遇:目前我国已当之无愧地成为农药生产和出口大国,在农药国际标准制定和相同产品认定方面已取得了成功的经验,加之我国菊酯类农药主要品种齐全,质量优异,已达到国际水平,且具备扩大生产的能力,因此菊酯类农药在国际市场中前景看好。但同时我国也面临着诸多方面的挑战,① 如何打造自主品牌,从大国成为强国。我们首先要突破境外登记的瓶颈,促进中国品牌的打造和创立,巩固和扩展产品的国际市场;其次要利用国际标准制订和相同产品认定的平台,获得参与国际组织招标采购的竞争权。② 如何加快参与农药国际标准的步伐。熟悉国际标准程序和要求,提高申请资料质量;培养和锻炼专门的人才队伍,增加国际话语权;调研国际市场需求,规划菊酯农药相同产品认定和新国际标准制定的具体产品。③ 菊酯类农药的市场稳定性和持久性,其中包括抗性、对水生物的毒性等的影响。
新烟碱类农药的限用给拟除虫菊酯带来的新机遇
南京农业大学沈晋良教授就“欧盟新烟碱类农药限用政策给农用拟除虫菊酯带来的新机遇”做了报告。新烟碱类杀虫剂自上世纪90年代初引入我国,是全球五类杀虫剂(有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、有机氯、新烟碱等类)中销售额最大的一类,也是近十多年来增长最快的一类杀虫剂。该类杀虫剂的代表产品当属由德国拜耳公司和日本特殊农药公司联合开发的吡虫啉,该杀虫剂2011年的销售额达10.2亿美元,在新烟碱类杀虫剂中的地位举足轻重。在我国登记生产的吡虫啉主要应用于水稻、麦类、蔬菜、棉花、果树、茶烟林草、瓜类以及玉米等。
南京农业大学沈晋良教授
但是由于新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的影响,国外许多国家都已经陆续开展对新烟碱类杀虫剂的审查和复审,一些国家和地区甚至已颁发禁限用令,如法国已禁止使用噻虫嗪处理油菜种子,欧盟对噻虫嗪、吡虫啉和噻虫胺实施了为期2年的限用令等。沈教授就我国新烟碱类农药的限用问题提出了他自己的几点看法:① 要根据我国的实际情况,开展新烟碱类杀虫剂对蜜蜂危害和风险研究,明确在我国不同地区、不同作物上应用后所造成的直接危害与间接潜在风险。② 鉴于我国目前新烟碱类杀虫剂应用范围广、使用量大,但是缺少全面替代所需的药剂,因此迫切需要研制、筛选可供替代的药剂。③ 在我国新药剂的研发创制中,增加筛选对蜜蜂低毒安全的新药剂(即非高毒或具高风险)具有极其重要的价值和应用前景。④ 国外新烟碱类农药限用政策实施后,应开展对我国农药和农产品等出口影响的风险评估。⑤ 国家有关部门应尽快立项,开展新烟碱类杀虫剂在我国是否要限用与限用的药剂替代等综合研究课题。
新烟碱类杀虫剂如果在我国限用,对蜜蜂低毒安全的拟除虫菊酯类杀虫剂将迎来新机遇,但同时我们还需针对所有新烟碱类杀虫剂的防治靶标、作物种类、天敌及农业生态区等开展相关的研究。
拟除虫菊酯的研究进展及发展趋势
江苏扬农化工股份有限公司周景梅副总经理就近十年来扬农的发展及其在拟除虫菊酯的创制和清洁生产方面所做的有关工作做了重点介绍。她说,我国从1973年开始进行拟除虫菊酯的研发,前30年我们国家主要是仿制了一批专利到期的拟除虫菊酯品种,并在研究的过程中,重点打通了合成的工业流程,提高了产品的质量,攻克了在拟除虫菊酯产品产业化过程中的一些关键性问题,比如关键中间体菊酸的顺反全分离,差向异构化等,实现了包括丙烯菊酯、氯氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯等一些品种在国内的工业化生产。30年前扬州农药厂(扬农的前身)在国内较早研究拟除虫菊酯,并进行了产业化生产。在扬农拟除虫菊酯的发展过程中,得到了来自众多科研院所和学者的支持,扬农拟除虫菊酯的发展经历了扬农几代人的辛勤劳动,截至2013年,公司已经实现产业化的拟除虫菊酯共有30多个品种。
江苏扬农化工股份有限公司周景梅副总经理
周经理还阐述了近10年来国际和国内对拟除虫菊酯研究的新趋势。国际上自上世纪80年代出现拟除虫菊酯创制高峰之后,以日本住友公司为代表的跨国公司在2000年前后相继开发了4个具有自主知识产权的拟除虫菊酯战略品种,在菊酯市场掀起了更新换代的高潮,其中有3个已经在我国得到了授权。现阶段国内对于所有的农药品种出台了一系列的政策,明确鼓励农药生产企业采用资源利用率高、污染产生量少的农药生产技术,淘汰落后的生产技术、工艺和设备,从而实现污染物的稳定达标排放来满足污染物排放总量的控制要求。在这样一个国际国内的大环境背景之下,10多年来扬农在拟除虫菊酯方面做了一下工作:① 积极改进对品种的更新换代,开发高效、低毒、具有自主知识产权的拟除虫菊酯农药新品种;② 对现有的拟除虫菊酯产品进行工艺优化,大力开发节能减排、清洁生产技术。
热点杀虫剂品种市场评述
沈阳化工研究院张敏恒教授重点介绍了2012年销售额在2亿美元以上的杀虫剂品种,主要有噻虫嗪(11.40亿美元)、吡虫啉(10.30亿)、氯虫苯甲酰胺(9.15亿)、氟虫腈(6.45亿)、毒死蜱(6.25亿)、高效氯氟氰菊酯(5.30亿)、噻虫胺(5.10亿)、阿维菌素(3.60亿)、溴氰菊酯(3.40亿)、乙酰甲胺磷(3.05亿)、氯氰菊酯(2.90亿)、联苯菊酯(2.65亿)、多杀霉素(2.60亿)、克百威(2.30亿)、氟苯虫酰胺(2.30亿)和啶虫脒(2.15亿)等16个品种,其中销售额在5亿美元以上的品种有7个。
沈阳化工研究院张敏恒教授
噻虫嗪是全球第一大杀虫剂,2012年销售额高达11.4亿美元,近5年年均增长率为20.2%,虽然欧盟在2013年限制其使用,但是张教授认为该产品作为杀虫剂和种子处理剂仍然会有较大作为。
吡虫啉作为第一个新烟碱类农药,已经在100多个国家的160多种作物上获得了登记,2012年该产品在全世界的销售额为10.3亿美元,近5年的年均增长率为4.2%。由于吡虫啉近几年的连续使用,抗性问题比较突出,因此我国已经建议暂停在水稻上使用吡虫啉防治褐飞虱,同时由于该产品对蜜蜂的危害,欧盟也已经限制其使用,但是它可以作为一种动物用药,市场总体上保持稳定。
氯虫苯甲酰胺是第一个上市的鱼尼丁受体类杀虫剂,该产品由于具有独特的化学结构、新颖的作用方式、高效广谱的安全活性,是环境友好农药的典型代表,并于2007布莱顿(BCPC)植保大会上获得最具创新的化学奖,2014年5月1日被列入欧盟农药登记指令(1107/2009)附录1,2012年的销售额达到9.15亿美元。
氟虫腈于1993年上市,目前已经在80多个国家的100多种作物上获得登记,防治480余种害虫。由于该品种对作物安全且持效性长,因此被广泛应用于土壤和种子处理、公共卫生以及白蚁防治方面。但是却存在着对生态环境中的水生生物有害的特点,在我国境内仅限于卫生用药、玉米等部分旱田种子包衣剂使用,在法国也已被暂缓登记,同时氯虫苯甲酰胺也替代了其部分市场,因此氟虫腈的市场增长速度缓慢。2012年的销售额为6.45亿美元,近五年年均增长率为9.5%。
毒死蜱于1965年开发,是有机磷类杀虫剂中吨位最大的品种,也曾经是杀虫剂中最大的品种,已经在100多个国家取得登记,中国和印度是毒死蜱原药的主要生产国,产量占全球的70%以上。由于毒死蜱具有广谱和不易产生抗性的优势,2010年全球消费量达到8万吨,作为有40年历史的成熟品种,近五年的年均增长率达到12.0%。但是由于该药剂对鱼和水生动物的毒性,易造成水体污染,因此很多国家已经限制其使用。
高效氯氟氰菊酯于1984年开发,80年代后期市场有所下降,但是随着施药技术的提高,2003年以后又开始重新占据美国和其他主要市场。道化学和凯米诺瓦公司也以高效氯氟氰菊酯为基础开发了更高活性的精高效氯氟氰菊酯。2012年该产品全世界销售额为5.3亿美元。近5年年均增长率为14.4%,预计未来几年仍将有10%以上的年增长率。
噻虫胺于1996年开发,2002年进入市场,武田农化和拜耳公司已经联合开发噻虫胺,并与其它公司合作进行了大量混剂的开发。噻虫胺市场较为平稳,2012年全世界销售额为5.1亿美元,近5年年均增长率为6.9%。未来得益于日本市场的持续增长和噻虫胺应用于转基因作物地下害虫的防治,预计该产品市场仍将继续上涨。
杀虫剂代谢信息系统
农药的研发投入是很大的,如何在研发中能够尽可能的降低投入是非常重要的,中国科学院上海有机化学研究所姚建华研究员就杀虫剂的信息代谢系统做了报告,重点对农药代谢与环境、代谢物预测的重要性以及代谢数据库与代谢物预测这三方面做了介绍。
与会人员室外合影留念
姚教授介绍说,农药被喷洒到土壤中后,受光、微生物的影响会发生反应,比如抗蚜威现在已经报道的就有21个代谢物。姚教授将代谢物进行急性毒性和致癌毒性以及AMES进行预测,并将预测结果与有关报道进行了比较。代谢预测的目的是用虚拟的方法来跟实际的实验方法相组合,每一种方法都有它的适用性和局限性。代谢预测的基础主要有三方面,分别是基于数据(建立数据库系统,从数据库中获得相关信息)、基于逻辑(基于数据库的数据挖掘,建立知识库,即知识库的预测、归纳和推演)、基于原理(基于分子轨道原理,利用量化计算方法,获得相关信息,并作解释)。代谢预测是一门交叉学科,包括数学、化学、计算机科学、信息技术和农药等学科。
这种应用数学算法分析海量数据,以预测某些事件/性质潜在可能性的应用将有效地降低成本和污染,提高效率,同时将有助于人们实现“只做必要的实验”的目标。