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刘长令:对农药谈之色变是偏见

2019-03-05 16:56:27来源:澎湃新闻作者:澎湃新闻编辑:bianji2
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  “原本人们没有农药就没饭吃,所以需要农药;现在有饭吃了,我们开始考虑它的残留、风险、环境污染等,这是对的。但不能因此就否定人们在农业生产中对农药的需求。”中化国际创新中心首席科学家刘长令,在日前接受某新闻记者专访时表示,人们谈“药”色变,实际上是对农药有较深的偏见。

  刘长令1963年生于河南,曾任沈阳化工研究院总工程师,现任中化国际创新中心首席科学家,兼任中国化工学会农药专业委员会主任委员及农药(沈阳)国家工程研究中心主任。2014年,其研究团队创建了绿色农药分子设计和品种创制的“中间体衍生化法”,发表在化学领域顶级期刊《化学评论》上。
  中化国际(控股)股份有限公司脱胎于中国中化集团的橡胶、塑料、化工品和储运业务,于1998年12月在北京成立,目前主营中间体及新材料、农用化学品、聚合物添加剂、天然橡胶等领域。2000年3月,中化国际在上交所挂牌上市。
  农药(Agricultural Chemicals),指农业上用于防治病虫草害及调节植物生长的化学药剂,按品种分包括杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂等。
  公众谈“药”色变,缘起甲拌磷等高毒性农药
  刘长令认为,公众谈“药”色变,很大程度上是受以前一些高毒农药引发的事件影响。刚开始中国生产的农药品种主要是高毒的有机磷类杀虫剂,因此人们将杀虫剂与农药等同起来,但实际上这类真正令人谈之色变的“农药”已经被淘汰许久。
  以前中国生产的许多杀虫剂属于有机磷类,如常用的对硫磷(1605)、甲拌磷(3911)、内吸磷(1059)、敌敌畏等。这些常用的有机磷农药中,根据大鼠急性经口半数致死量(LD50,数值越小毒性越大),有LD50量在4 mg/kg ~10 mg/kg的内吸磷,2.1 mg/kg~3.7 mg/kg的甲拌磷等高毒性农药
  根据农业生产上常用农药(原药)的毒性,按照急性口服LD50数值,分为剧毒、高毒、中等毒、低毒和微毒五类。据统计,目前中国批准使用的农药,94%都属于低毒和微毒级别, 5%属于中等毒。
  2002年原农业部发布公告,禁止内吸磷(1059)、甲拌磷(3911)等高毒农药在蔬菜、果树、茶叶和中草药材上使用。
  刘长令提到,曾经还有一种令人色变的农药则是滴滴涕(DDT)。在农药的历史上,DDT 是第一个被人工合成的广谱而高效的有机氯杀虫剂。1939 年瑞士化学家首先发现 DDT 可以作为杀虫剂使用,并于1948年获得了诺贝尔生理和医学奖。自此,以 DDT 为首的有机农药成为粮食增产的重要手段,彼时每年减少的作物损失约占世界粮食总量的 1/3。
  上世纪70年代左右,中国引入滴滴涕。在全球使用几十年后,人们发现滴滴涕类农药具有较高的稳定性和持久性,用药6个月后的农田里,仍可检测到滴滴涕的蒸发。此外滴滴涕极易在人体和动物体的脂肪中蓄积。
  中国在1982年禁用了滴滴涕,但是仍然将其用于应急病媒防治、三氯杀螨醇生产和防污漆生产。2009年原环境保护部发布公告,要求禁止在中国境内生产、流通、使用和进出口滴滴涕,但保留了紧急情况下用于病媒防治的可能。
  滴滴涕类农药的毒性来自于富集而产生的毒性,也就是说如果有残留,由于人体不能靠代谢排出去,体内的滴滴涕就会富集,从而产生高毒性。刘长令介绍,现在的农药在上市前,如果检测出有蓄积毒性,即停止开发,不会被批准上市。
  “我们永远都无法说农药没毒,永远不能否认农药有残留。”刘长令表示,化学品毒性和残留问题,都需要得到正确的认识,是否产生危害都与量有关,“那氯化钠的大鼠急性经口LD50差不多是3750mg/kg,氯化钠就是食盐,每天食用超过20克,长期下来就会对身体有害。事实上,现在使用的农药中没有富集性,且一部分农药的大鼠急性经口毒性低于食盐,在食物中的残留量也远低于0.05mg/kg。”
  此外,农药的残留问题还与使用的规范化有关。刘长令向记者介绍,假如一种农药一亩地只需要用1克,在做实验阶段就会用100克去做。在“极端施药”的情况下,测量并规定最大残留限量(在食品或农产品内部或表面法定允许的农药最大浓度,mg/kg)、每日允许摄入量(人类终生每日摄入某物质,而不产生可检测到的危害健康估计量,mg/kg bw)等残留限量标准。
  其次,施药有安全间隔期,就像有时候人吃完药以后要过30分钟才能吃其他东西。农药也是一样,用完某种药以后,一般会规定过多少天之后才适合采收。
  因此刘长令认为,如果没有“疯狂用药”或“着急采收”,并不会存在农作物药物残留导致人类的健康问题。
  农药仍是治理农作物病虫草害的首选
  “现在60岁左右的人,都经历过没有饭吃的日子,我们小的时候根本没有农药,但作物收成也非常非常低。”刘长令表示,完全不施药情况下的粮食亩产,在以前尚无法让所有人吃饱,更不要说解决现在14亿人口的温饱。
  而如今,人口依然在增长,随着工业化发展,耕地面积相对来说还在减少。在这种情况下,只能通过提高农作物单产来保障人们的口粮。
  刘长令提到,提高单产的方式有很多,比如种子、土壤管理、各种作物保护措施等等,实际上都在使用,但效果并非立竿见影,尤其是在防治病虫草害方面,农药仍然是首选。
  刘长令介绍,40年前曾经历过的一件事,小麦田爆发一次虫灾,当时没有农药,组织了数百学生去抓虫子。“这么多人进地里灭虫,虫是灭光了,庄稼也破坏得差不多了,收成也没有了。”
  此外,包括黄瓜霜霉病、马铃薯晚疫病等农作物病害可以通过气体传播,也就是说只要有一个黄瓜叶子或马铃薯叶子得了病,人一经过或者刮过风,整个大棚都会爆发疾病。“农作物和人一样,不生病的时候要保持良好的营养、预防疾病,但生病了就要吃药。”
  得了霜霉病的黄瓜叶子
  此前采访的多位科学家也表示,粮食增产的办法除了生物技术,就是化学农药。刘长令认为,生物技术是让农作物抗病虫害的办法之一,但作物一个生长季可以受到数种或几十种病虫害的危害,目前的生物技术尚未能实现让一种农作物抵御所有病虫害,因此生物技术和化学技术需要结合使用。
  据刘长令介绍,世界粮农组织(FAO)有一项统计表明,通过合理地使用农药,作物产量的损失可以减少40%,同时也可以减少作物本身抵御病虫害而产生的毒素,利于人畜健康。
  此外,刘长令还提到农药市场的反应。2018年受环保治理的影响,部分农药的生产受到限制,价格不断上涨。原本一吨价位在30万左右的杀菌剂氟环唑,在2018年8月时价格飙升至68万元/吨。
  “这就简单地说明一个问题,农药的需求是刚性的,少了价格就会上涨。”
  农药的创制与医药相似:研发时间长、成功率低
  与医药相似,国内的农药也是从仿制药开始。刘长令表示,在目前常用的六七百种农药中,大约有98%左右的农药均为仿制药,国内拥有自主专利权的农药少之又少。农药和医药都存在着研发周期长、成功率低从而导致风险大、投入高的问题。刘长令认为,和医药相比,农药对成本的要求更加严格。
  “举个很简单的例子,没有人到医院会说,你这个药太贵了,我不用。你肯定认为哪个药好用就用,贵就贵点。”刘长令说,“但是农药不一样,太贵就不会有市场,大不了种地的人这次就选择少收成。”
  以前由于普遍的检测技术较为落后,三五年一款农药就能研究或仿制出来,随后上市,包括其对生态环境的影响也并未得到充分认识。
  随着技术越来越先进,人们具备了更多种毒理学测试和环境评价的能力,对农药安全的要求也越来越高。刘长令介绍,1956年左右从800个化合物中就能筛选出一个产品,到了1970年需要8000个化合物筛选一个产品,1980年后大约2万个化合物才能筛选一个产品,现在基本上16万个化合物才能筛选出一个产品。
  以一个30人组成的团队来合成16万个化合物,每人每年约合成150个,则差不多需要35年时间。这就使得农药创制的周期变得很长。刘长令表示,目前号称一个产品研发需要12年,实际指的就是开发阶段,并未包括前期研究阶段。
  除了周期长以外,成功率低也是一大“劝退因素”。在寻找化合物的阶段,研究人员发现一种化合物具有很好的活性,可以优化、衍生或修饰;在功能上合适的话,接下来要进行各种毒性测试、残留和代谢研究与检测,生态环境风险评估等,包括低毒、低残留、有无致癌性、无突变性,无致畸性、对蜂鸟鱼蚕、土壤和水等生态环境等有多大影响,这一研究过程需要6到8年,大多候选品种在这一“大浪淘沙”的过程中被淘汰。进入工业化生产阶段后,则需要研究合成工艺,性价比不好的候选品种依然被淘汰,随后进行小试、中试,再到产业化大规模生产。与医药一样,每一步测试的淘汰率都非常高,也就意味着成功率低。
  上世纪80年代,刘长令发现部分农药虽然品种不一样,但其使用的原料或中间体一样,随后刘长令在25年间发表了一系列相关论文,并创建了“中间体衍生化法”。
  1997年,刘长令团队发表了《浅谈中间体的共用性》论文; 2014年受邀在化学领域顶级期刊《化学评论》发表综述论文“中间体衍生化法在新农药创制中的应用”。2017年,《化学评论》的影响因子为52.613,在化学化工领域期刊中排名第一,在全球期刊影响因子排名中超过《自然》和《科学》。
  刘长令向记者介绍,中间体衍生化法是基于逆合成永利彩票官网和现实生产的可行性基础创建的。比如观察一个房子,各种类型的房子可能长相用途不一,但往前推,观察其框架、设计和原料,最后发现原来就是沙子、水泥、钢筋、砖头等几种原料。
  农药也是一样,大多数农药都是由最开始的几个原料组成的,通过各种不同的反应,最后得到不同的产品。选对了中间体就选对了原料,选对了安全且价廉原料来做反应,就意味着成功了一半,提升了研制低毒、安全、性价比高候选品种的几率,也就提高了研发的成功率。
  天然产物是实现农药绿色化的重要途径,在这一过程中,刘长令团队以天然产物为模板和中间体,发明了肉桂酸衍生物类杀菌剂氟吗啉,成为国内第一个在中国、美国和欧洲获得专利权的农药品种。此后又发明了仅含碳氢氧三种元素、可用于苹果树腐烂病等防治的杀菌剂丁香菌酯,和具有杀菌、抗病毒、促进作物生长调节活性的唑菌酯,并制定了唑菌酯原药及制剂两项国际标准。
  农药的未来:低量高效,环境相容
  对于未来的研究方向,刘长令认为,农药和医药一样,始终不变的课题就是新产生的病虫草害及抗性管理。受气候环境的影响,新的病虫草害时有发生,而任何药物,长期使用就会产生抗性。刘长令表示,新产生的病虫草害及抗性管理,都需要不断开发新产品;而农药的棘手问题就是防治对象变异快。
  对医药而言,目前人类约每20-30年繁衍一代,高等生物产生抗性的机理虽然复杂但每一代变化不大。而农药面对的是低等生物,繁衍速度快,变异也快,比如螨虫在纬度较高的地方一年可以繁衍30多代,而哪些变化会影响病虫草害产生抗性,将是农药研究亟待攻克的问题。
  就生态环境和人类健康的影响,就是要考虑环境相容性,刘长令表示,现在的检测技术已经完全可以达到微克级(ppm,溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度),有些甚至纳克级(ppb,溶质质量占全部溶液质量的十亿分比来表示的浓度)。如果在纳克级检测出来有明显问题,也会在研究过程中被淘汰。
  但另一方面,也存在某一款药物可能对某一种生物有害,但经生态环境风险评估依然被批准销售。这则是因为在尚未出现更好替代品的情况下,若对当下对环境的潜在影响风险较小,就选择保留。刘长令向记者举了个例子,比如某种小麦除草剂,可能对鱼的毒性较高,但这种小麦田离有鱼的地方比较远,在安全评估后认为没有那么大的风险,对鱼的影响小到一定阈值以下,也会批准上市。
  “做任何事情是一个平衡,农药不用不行,但用了就希望它对生态环境的影响尽可能低。”刘长令表示。
  2015年,原农业部下发《到2020年农药使用量零增长行动方案》。2017年年底,原农业部表示,已提前三年实现农药零增长的目标。
  作为农药创制人员,刘长令认为,所谓“零增长”,其实只是在使用量上进行了限制,随着技术的进步,在保证产量的情况下,实现农药的“零增长”甚至“负增长”并不困难。
  “如目前在产业化开发中的除草剂,测算下来一亩地最多只需要用4克,而草甘膦一亩地差不多要使用100克,如果成功上市并实现对草甘膦的替代,使用量大幅减少不成问题。”
  所以在刘长令看来,对农药的使用规制,并不仅仅是使用量零增长,而是通过对生态和环境毒性愈加全面的检测,将不合规的老产品淘汰。未来高效又安全环保的绿色农药将大有作为,尤其非常需要环境相容的绿色农药品种。
  “零增长是第一步,之后是安全环保低风险,虽然没有任何一样东西是零风险的,但效果好、环境相容、零风险、绿色农药的创制与应用是终极目标,也是必然的发展趋势。”刘长令表示。
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