纳米农药的研究进展.doc

纳米农药的研究进展 农药对农业生产有着重要意义，同时也是我国国民经中不可缺少的一个产业。我国农药的生产和使用量都很大，从1990年开始，农药总产量已占世界第2位，仅次于美国。1996年，我国生产的农药品种已多达181种。一般而言，农药分为化学农药和生物农药，我国目前生产的农药大多为化学农药，而化学农药的毒性较大，可致使人畜直接中毒，并且对环境的污染也日趋严重。有关资料表明，我国受农药污染的土壤面积已达1 600 hm2，主要农产品的农药残留量超标率高达16%-18%，且由于长期使用某些化学农药，病虫害产生了抗药性。据统计，20世纪50年代以来，抗药害虫已从10种增加到目前的417种。而生物农药虽毒性小，但防治效果受多种条件的制约，其杀虫防病的能力往往不如化学农药，且成本偏高，因此还难以大规模的推广使用。针对这些问题，研制出一系列防治效果好、用药量少、使用成本低、环境污染小、对人畜危害小的新型农药已被提到议事日程。 纳米科学技术是20世纪80年代末、90年代初期诞生并正在崛起的新兴科技，纳米科技是以1-100 nm分子大小的物质或结构为研究对象的学科，通过直接操作和安排原子、分子来创制新的物质。由于纳米材料具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应等基本特性，因此，显现出许多传统材料不具备的奇异特性。纳米材料在机械性能、磁、光、电、热等方面与普通材料有很大不同，具有辐射、吸收、催化、吸附等新特性，正因为如此，纳米科技越来越受到世界各国政府和科学家的高度重视。美国、日本和欧盟都分别将纳米技术列为21世纪最先研究的科技。将纳米技术与农药的研制相结合，即形成了一个新兴的纳米农药研究领域。纳米农药的出现，不仅大大降低了用药量，提高了药效，在使用经济性上也得到突破。真正体现了使用浓度低、杀虫防病广谱、病虫害不易产生抗性、对人畜低毒、农药残留少、对环境污染小等诸多优点。为此，我们在查阅了国内外相关文献的基础上，对近年来纳米科学技术在农药方面的研究现状和应用情况进行了初步概述，以期对纳米技术在农药研究领域上的应用有一个总体认识，为相关领域的研究拓展思路。 1纳米农药的种类 1.1农药微乳剂 1943年，Hoar和Schulman首次报道，水与大量表面活性剂和助表面活性剂混合能自发分散在油中(W/O型)。分散相质点为球形，半径通常为10-100 nm范围，是热力学稳定体系。如果将药物有效成分作为分散相加工成微乳液，习惯上称微乳剂。 农药微乳剂与普通乳剂相比，除了具有良好的稳定性外，还具有如下特性：(1)具有增溶和渗透作用。当农药加工成微乳液剂型时，农药成分的扩散速率增加，有助于有效成分传递穿过动植物组织的半透膜，提高药效；(2)传递效率高。高的传递效率提高了使用效果或减少喷施用量。(3)安全性好。微乳制剂中水为连续相，抑制了农药蒸汽的挥发，使农药制剂的嗅味很小，同时降低了制剂对人体的经皮毒性。微乳剂中以水代替了大量的有机溶剂，减少了在作物中有毒物质的残留，因此，微乳剂能降低农药对人体和环境的危害。 农药微乳剂从20世纪70年代开始，在美国、西德、日本、印度就有研究报道，首次提出了氯丹微乳剂，它是由氯丹、非离子表面活性剂和水组成的透明微乳状液。美国专利(1974年)、日本专利（1978年）分别对马拉硫磷、对硫磷、二嗪磷、乙拌磷等有机磷杀虫剂进行了微乳剂的配方研究，解决了其有效成分的热贮稳定性问题。国内直到20世纪90年代农用微乳剂才真正进人研究和开发阶段，1992年，研制出了2%和8%氰戊菊酯微乳剂，之后又研制出了5%高效氯氰菊酯、菊酯类杀虫剂与灭多威等复合微乳剂。目前我国微乳剂正处于发展阶段，相关研究较多，开发的微乳剂品种和数量迅速增加，技术水平也有所提高，正成为我国农药剂型开发的新热点。 1.2农药悬浮剂 悬浮剂(Suspension concentrate，简称sc)又称水悬浮剂、浓悬浮剂、胶悬浮剂，是在助剂（润湿分散剂增稠剂、结构调节剂和消泡剂等）作用下，将不溶于水或难溶于水的原药分散到水中形成均匀稳定的分散体系。水悬浮剂外观不透明，粒径范围1-5 um，属于热力学不稳定多相分散体系。农药水悬浮剂自20世纪60年代问世以来，以其安全、高效、环境相容性好等优点，已经成为发达国家农药剂型中最基本和重要的剂型，新的悬浮剂品种陆续上市。 与普通农药相比农药悬浮剂有以下优点：(1)与水任意比例均匀混合分散，不受水质和水温的影响，与环境相容性好；(2)有效成分颗粒小，悬浮率高，活性比表面大，药效好；(3)以水为基质，基本不用二甲苯类有机溶剂，加工设备、能耗成本远低于可湿性粉剂；(4)采用湿法加工，生产过程中无可湿性粉剂生产的粉尘飞扬，无有毒溶剂挥发，不易燃；(5)使用方便，使用时可兑水直接喷雾，也可用于地面或飞机的低容量喷雾