納米科技讓農(nóng)藥變“綠”

賀春祿

納米農(nóng)藥可以顯著改善農(nóng)藥有效成分的生物活性、利用率和持效期，降低農(nóng)藥施用量和施用次數(shù)，減少農(nóng)藥流失和加速殘留物降解。

中國用世界7%的耕地面積養(yǎng)活了全球22%的人口，其中農(nóng)藥對防御重大生物災(zāi)害、保證我國糧食安全方面的作用無疑功不可沒。

當(dāng)前化學(xué)防治仍然是防御重大生物災(zāi)害不可替代的技術(shù)手段，如何有效控制農(nóng)藥殘留污染，一直是困擾我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品安全的一大難題。如何才能找到兩全之策，既能用農(nóng)藥保證糧食、蔬果等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，又能不污染食物與環(huán)境？

作為我國納米農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的首個“973”計劃項目，近日由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所（簡稱農(nóng)科院環(huán)發(fā)所）牽頭實施的“利用納米材料與技術(shù)提高農(nóng)藥有效性與安全性的基礎(chǔ)研究”，就是創(chuàng)新性地將納米科技與農(nóng)藥相結(jié)合，在緩解傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥殘留污染方面進(jìn)行的積極探索與開拓性嘗試。

傳統(tǒng)農(nóng)藥的弊端

項目首席科學(xué)家、農(nóng)科院環(huán)發(fā)所研究員崔海信日前接受筆者專訪時指出，利用納米材料與技術(shù)，創(chuàng)制高效、安全的綠色農(nóng)藥新制劑，降低食品殘留與環(huán)境污染，是保障國家糧食安全、食品安全與生態(tài)安全的重大戰(zhàn)略需求。

我國的農(nóng)業(yè)生物災(zāi)害發(fā)生非常頻繁，常年發(fā)生的重大病蟲害有100余種，化學(xué)防治是確保糧食與農(nóng)產(chǎn)品安全穩(wěn)定生產(chǎn)的必要手段。

目前，我國已是全球第一農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國，每年化學(xué)防治面積70億畝次、農(nóng)藥使用量達(dá)200多萬噸。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國已形成了較為完整的農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)體系，為農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)發(fā)揮了保駕護(hù)航作用。目前，我國農(nóng)藥產(chǎn)量已達(dá)300萬噸（折原藥），產(chǎn)值超過2600億元。

但是，目前我國生產(chǎn)和使用的高效與環(huán)保農(nóng)藥制劑比重不高，品種仍以乳油、可濕性粉劑等傳統(tǒng)劑型為主，存在大量使用有機溶劑、粉塵飄移、分散性差等局限性，有效利用率普遍偏低。

這些傳統(tǒng)農(nóng)藥劑型在田間施用過程中因風(fēng)吹、日曬、雨淋造成的有效成分流失可達(dá)70%～90%，如以被保護(hù)的作物為實際靶標(biāo)，有效利用率一般不到30%，如以有害生物實際受藥量計算，多數(shù)情況下利用率不足0.1%。

農(nóng)藥的長期大量與低效施用，致使我國許多地區(qū)的糧食、蔬菜、水果，以及土壤、水體中的農(nóng)藥殘留嚴(yán)重超標(biāo)，不僅對生物及人體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，也導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的破壞。

因此，運用現(xiàn)代前沿科技手段，發(fā)展先進(jìn)的農(nóng)藥劑型加工技術(shù)，提高農(nóng)藥有效利用率，降低其在非靶標(biāo)區(qū)域和環(huán)境中的投放量與殘留污染，對于緩解我國當(dāng)前的農(nóng)藥殘留與環(huán)境污染，保障國家糧食、食品與生態(tài)安全，促進(jìn)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

納米農(nóng)業(yè)受關(guān)注

目前，農(nóng)藥殘留污染造成的食品安全、健康風(fēng)險與生態(tài)環(huán)境問題，已經(jīng)引起了政府與全社會的高度關(guān)注。為緩解農(nóng)藥殘留污染，2013年農(nóng)業(yè)部與衛(wèi)生部聯(lián)合發(fā)布了國家食品安全新標(biāo)準(zhǔn)《食品中農(nóng)藥最大殘留限量》。

崔海信告訴筆者，當(dāng)前利用納米材料與技術(shù)發(fā)展納米農(nóng)藥新劑型，已經(jīng)成為國際納米農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究熱點之一，也已在緩解農(nóng)藥濫用所造成的食品殘留與環(huán)境污染等方面顯示了良好的應(yīng)用前景。

近十年來，美國、巴西、印度、日本、加拿大等國家均相繼開始了相關(guān)研究工作。美國環(huán)保署（EPA）以及歐洲議會已經(jīng)頒布了關(guān)于納米農(nóng)藥生產(chǎn)與使用方面的管理規(guī)則，美國先正達(dá)公司已經(jīng)開始向市場推出了納米殺菌劑農(nóng)藥新產(chǎn)品。

我國的納米農(nóng)藥研究起步相對較晚。鑒于中國農(nóng)藥食品殘留與環(huán)境污染的嚴(yán)峻形勢，“十一五”計劃期間，我國部署的“863”計劃項目便已經(jīng)開始支持農(nóng)業(yè)納米藥物研究，并且取得了重要進(jìn)展。此次啟動的“973”納米農(nóng)藥項目，有利于納米農(nóng)藥制備理論與技術(shù)研究的深化與系統(tǒng)推進(jìn)，加速高效、安全的綠色農(nóng)藥新劑型創(chuàng)制與應(yīng)用。

所謂“納米農(nóng)藥”，是利用納米材料與制備技術(shù)，將原藥、載體與輔劑進(jìn)行有效高效配伍創(chuàng)制的農(nóng)藥制劑產(chǎn)品。

現(xiàn)代研究工作表明，納米農(nóng)藥可以顯著改善農(nóng)藥有效成分的生物活性、利用率和持效期，降低農(nóng)藥施用量和施用次數(shù)，減少農(nóng)藥流失和加速殘留物降解。

培育新興交叉學(xué)科

“前些年由于納米材料與制備技術(shù)尚不成熟，納米農(nóng)藥新產(chǎn)品即使研發(fā)成功也會因價格昂貴等因素而無法推廣。如今隨著納米材料制備工藝與生產(chǎn)裝備的長足進(jìn)步，納米農(nóng)藥已經(jīng)迎來了實用化的發(fā)展新階段。”崔海信說。

他表示，通過多學(xué)科交叉的協(xié)同攻關(guān)，納米農(nóng)藥的發(fā)展前景非常廣闊，“這是一個從無到有的過程。以前從事納米研究的不懂農(nóng)業(yè)，學(xué)農(nóng)業(yè)的也不懂納米，在該項目的實施過程中，通過不同專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜抑g的互相學(xué)習(xí)、交流與密切合作，可以促進(jìn)相關(guān)學(xué)科的相互滲透與融合，逐漸發(fā)展成農(nóng)業(yè)納米科技的專業(yè)化學(xué)術(shù)隊伍”。

在項目計劃實施的五年間，崔海信與研究團(tuán)隊將以阿維菌素（農(nóng)藥生物）、高效氟氯氰菊酯（仿生農(nóng)藥）、氟蟲苯甲酰胺（化學(xué)農(nóng)藥）這三種典型農(nóng)藥為研究對象，針對單子葉與雙子葉兩種模型作物，系統(tǒng)地開展納米農(nóng)藥的制備理論與方法研究，以期實現(xiàn)以點帶面，揭示共性規(guī)律的目的。

在崔海信看來，在目前國內(nèi)外銷售的上千種農(nóng)藥之中，選擇以上三種大噸位與典型農(nóng)藥作為重點研究，是為了起到“拋磚引玉”的作用。

目前我國納米科技的總體研究水平已經(jīng)居于世界前列，但是納米農(nóng)業(yè)仍然屬于比較薄弱的邊緣學(xué)科。

“農(nóng)藥是一類品種繁多的化學(xué)品，因此納米農(nóng)藥需要更多的專家來參與開發(fā)，才能由點到面全面鋪開，單打獨斗不能從根本上解決問題?！贝藓Ｐ耪f。

但應(yīng)當(dāng)引起警惕的是，納米農(nóng)藥在我國尚未進(jìn)入商業(yè)化階段，但有些商家已經(jīng)開始以納米技術(shù)為賣點進(jìn)行宣傳，崔海信希望國家相關(guān)部門能對此予以重視。

“納米農(nóng)藥作為一種新生事物，政府有關(guān)部門應(yīng)該從新產(chǎn)品審定、登記與生產(chǎn)流通等諸環(huán)節(jié)予以嚴(yán)格規(guī)范與系統(tǒng)管理，并引導(dǎo)農(nóng)民正確理解與合理使用。”崔海信說。