作者:张宏军,季颖,等 农业部农药检定所

近些年,随着我国科技的进步以及生产工艺水平的提升,农药制剂的加工技术不断革新与完善,农药新剂型的研发以高效、安全、环保、方便为主要目标,逐步向水基化、颗粒化、低毒化、多功能化、多元化的方向发展。梳理我国农药制剂的最新登记情况,分析存在的问题,以期为农药制剂今后的发展提供参考。
 
1 政策法规新要求
 
2017年新修订的《农药管理条例》明确规定了“农药有效成分含量、剂型的设定应当符合提高质量、保护环境和促进农业可持续发展的原则。”在相配套的《农药登记管理办法》中对制剂产品的剂型、含量梯度等也做出了规定:“制剂产品的配方应当科学、合理、方便使用。相同有效成分和剂型的单制剂产品,含量梯度不超过三个。混配制剂的有效成分不超过两种,除草剂、种子处理剂、信息素等有效成分不超过三种。有效成分和剂型相同的混配制剂,配比不超过三个,相同配比的总含量梯度不超过三个。不经稀释或者分散直接使用的低有效成分含量农药单独分类。有关具体要求,由农业部另行制定”。有效解决了农药登记制剂产品同质化严重、产品过多的问题。
 
在新修订的《农药登记资料要求》中也提出了新剂型的明确要求,对国家标准中未规定的剂型,应当提交剂型确定依据或说明。取消了制剂分装和临时登记,相比于以前相同制剂的概念引人了相似制剂的概念,在制剂产品的登记时加大了对生物农药登记的优惠政策。加强了对农药制剂产品中助剂的法律法规和政策要求,《农药登记管理办法》中规定“农业部根据农药助剂的毒性和危害性,适时公布和调整禁用、限用助剂名单及限量。使用时需要添加指定助剂的,申请农药登记时,应当提交相应的试验资料。”
 
2 登记现状
 
2.1 基本情况
 
目前我国登记产品总计39186个,原药4401个,母药232个。制剂产品中登记量大的剂型主要有乳油9557个、可湿性粉剂6891个、悬浮剂4372个、水剂2646个、水分散粒剂1943个、水乳剂1187个、微乳剂1111个、可分散油悬浮剂920个、颗粒剂699个等。
 
我国农药登记制剂产品中新剂型的总量和占比在逐年增加,其中悬浮剂、水剂、水分散粒剂、水乳剂、微乳剂、可分散油悬浮剂等在单个年度登记量占比逐年增加,悬浮剂已连续多年成为登记数量最多的剂型,而传统剂型如乳油、可湿性粉剂等的占比在显著下降。
 
2.2  制剂的毒性分析
 
农药登记制剂产品的毒性,绝大多数一直保持在微毒、低毒、中等毒的水平(表1),这说明我国的农药制剂的研发和登记更加符合现行农业行业的需求,制剂产业正在变得更加注重安全。
 
表1 2014-2017年农药登记制剂产品毒性统计
 

2.3 新农药的剂型分析
 
从2014-2017年登记的新农药及其剂型分析,化学农药根据其理化特性,研发有利于其发挥作用的剂型。除草剂的品种主要有氨唑草酮、丙嗪嘧磺隆、氟草隆、氟氯吡啶酯、氟吡酰草胺、氟噻草胺、磺酰磺隆、精草铵膦等,开发成水分散粒剂、悬浮剂、可溶液剂、乳油、水乳剂;杀菌剂主要有嗪吡嘧磺隆、氟唑环菌胺、吡唑萘菌胺、苯菌酮、酚菌酮、氟醚菌酰胺等,开发成水分散粒剂、悬浮种衣剂、悬浮剂、水乳剂;杀虫剂主要有硫氟肟醚、氯溴虫腈、环虫酰肼、环氧虫啶、甾烯醇、氟吡呋喃酮等,开发成悬浮剂、可湿性粉剂、微乳剂、可溶液剂、悬浮剂剂型。
 
微生物农药,因为水分和有机溶剂都可能会影响微生物的活性和质量保证期,一般加工成固体剂型,如可湿性粉剂、水分散粒剂、微粒剂、乳粉剂。按照新的《农药登记资料要求》,微生物农药都进行菌种的鉴定,并标注了菌株,如杀菌剂:海洋芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、盾壳霉、甲基营养型芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌B7900、解淀粉芽孢杆菌B1619、解淀粉芽孢杆菌Lx-11、解淀粉芽孢杆菌PQ21;杀虫剂:大孢绿僵菌、金龟子绿僵菌CQMa 128、金龟子绿僵菌CQMa 421、苏云金杆菌G033A。
 
生物化学农药因其本身没有生物的直接毒性,一般加工成可溶液剂、水剂、诱芯等,如苦豆子生物碱、β-羽扇豆球蛋白多肽等植物源提取物和顺-11-十六碳烯醛、顺-9-十六碳烯醛、顺-9-反-11-十四碳烯乙酸酯、顺-9-反-12-十四碳烯乙酸酯等性引诱剂。
 
3 新剂型的发展
 
随着国家农药管理的深入和公众环保、健康意识的增强,现阶段农药剂型研发已不能只考虑农药基本使用,而更多的考虑安全性和环保性。乳油、粉剂等存在安全隐患的剂型产品的登记数量正逐渐减少,环境友好型的剂型产品数量逐年增加。在这样的形势下,农药制剂的发展出现了新的机遇和挑战,传统农药剂型需要进行升级换代的改造,新的剂型应运而生。新颁布的GB/T19387-2017《农药剂型名称及代码》对农药剂型重新进行了科学分类。
 
目前农药新剂型的研发以高效、安全、环保、方便为主要目标,向水基化、颗粒化、低毒化、多功能化方向发展,克服传统剂型存在的缺陷,进一步提高药效、降低毒性、减少二次伤害、减少污染、避免对天敌生物的伤害、延缓抗药性的产生和延长农药的使用寿命,目前登记产品中已经以悬浮剂、水分散粒剂、水乳剂等环保剂型作为农药制剂主体。
 
3.1 悬浮剂和可分散油悬浮剂
 
悬浮剂是以水为介质,将不溶于水的原药、分散剂或湿润剂等经湿法超微粉碎而成悬浮液体剂型。
 
可分散油悬浮剂是一种在油类溶剂中不溶的农药有效成分分散在非水介质中借助表面活性剂形成高分散稳定的悬浮液体制剂。
 
悬浮剂具有粒径小、渗透力强、无粉尘、污染小、药效高、成本低的特点,兼具可湿性粉剂和乳油两种剂型的优点,可与水随意混合使用,药效与可湿性粉剂相比更显著且也比较持久,加水稀释后悬浮性好,是目前应用很广泛的一种剂型。
 
3.2 水分散粒剂
 
水分散粒剂是将农药原药(固体)、湿润剂、分散剂、增稠剂等助剂和填料混合加工造粒而成,遇水能很快崩解分散成悬浮状。水分散粒剂具有流动性好、使用方便、无粉尘、贮藏稳定等优点,兼具可湿性粉剂和悬浮剂优点。
 
3.3 微乳剂
 
农药微乳剂是借助复合表面活性剂体系的增溶作用,将液体或固体农药的有机溶剂溶液均匀分散在水中形成的光学透明或半透明的分散体系,微观结构上是由表面活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微细液滴(10-100nm)构成,属于O/W型多组分分散体系。
 
4 农药剂型设计分析
 
近年来,农药剂型的选择在注重农药有效成分有效性的发挥的同时,更加注重其加工与使用的安全性及风险控制。行业管理部门发布标准限制了乳油产品中苯类等有机溶剂的使用,对登记产品要求提交配方全组分及信息资料,都体现了行业管理在保障产品质量的前提下,更加注重安全管理的理念。
 
在产品性能方面,也从过去仅关注制剂体系的形成与稳定性能,逐渐着眼考虑制剂使用中的各种功能。比如制剂对水形成药液中有效成分的分散性能,药液对靶润湿与沉积性能等。另外,利用各种功能材料对农药进行有效负载,制备控释剂型也成为当今研究热点。
 
对于一个特定的有效成分,到底加工成什么剂型或者选择什么样的剂型最为适宜,应综合考虑有效成分的理化性质、登记作物生物学特性、有害生物发生及危害规律、加工与使用方法、行业管理与社会需求等信息。根据剂型加工理论和经验,应该重点分析以下几个方面。
 
4.1 基于原药物理性状的分析

一般固体原药(熔点80℃以上)优先选择加工成固体剂型,液体原药或低熔点(熔点80℃以下)固体原药优先选择加工成液体剂型。如吡虫啉(熔点143℃)可溶液剂(乳油)加工成液体剂型需要极性有机溶剂溶解;氟硅唑(熔点53℃)水分散粒剂、炔螨特(原药为粘稠液体)可湿性粉剂等加工成固体剂型需要增加载体混合吸附工艺,存在混合均匀度问题,也存在加工与使用中粉尘危害问题。应该属于不适宜剂型。
 
4.2 基于有效成分溶解特性的分析
 
水溶性有效成分不适于加工成粉体分散体系剂型(粉剂、可溶粉剂等)。如速灭威(30℃,水中溶解度2.6 g/L)、杀虫单(25℃,水中溶解度1335 g/L)、乙酰甲胺磷(20℃,水中溶解度790 g/L)、吡虫啉(20℃,水中溶解度0.51 g/L)、啶虫脒(25℃,水中溶解度4 g/L)可湿性粉剂、可溶粉剂等,加工与使用中粉尘吸人后即溶解,增加了中毒风险,应该属于不适宜剂型。
 
4.3 基于有效成分毒性的分析
 
高毒品种的剂型选择要考虑加工与使用中的暴露风险,应遵循尽可能减少制剂加工中的加工工序和使用中的接触频次与剂量。如涕灭威(该药对人畜剧毒)、克百威(对人畜高毒)、灭线磷(对人畜高毒)、灭多威(对人畜高毒)乳油、可湿性粉剂、粉剂等液体和粉体剂型加工与使用中的安全性问题应该考虑。
 
4.4 基于防治对象的分析
 
最大限度地发挥农药的生物活性是农药剂型加工的重要目的之一。给定有效成分剂型的选择也要考虑有害生物或有害生物生存环境的生物学特性、有害生物或靶标作物获取农药最大剂量对制剂分散体系及使用方法的要求等。如阿维菌素可湿性粉剂、水分散粒剂:根据阿维菌素的理化特性和作用特点分析,其对光不稳定,但对叶片具有很强渗透作用,最适合加工成乳油、微乳剂等高分散度液体剂型,利于对叶渗透,减少植物表面残留,避免光解和杀伤天敌。
 
5 制剂今后发展分析
 
5.1 从源头抓好农药剂型的选择
 
从源头上注意原药性状对制剂类型的选择的影响,同时原药的质量和原药中存在杂质对环保剂加工质量与稳定性也有很大影响。
 
根据原药物化性质和防治对象的差别,建议选择以下剂型:在水中稳定且溶解度低的液态(或低熔点)原药建议选择水乳剂剂型;在水中稳定且溶解度低的固态原药建议选择悬浮剂剂型;在水中不稳定的高熔点原药建议选择发展水分散粒剂等固体制剂;对在水中不稳定的液态(或低熔点)原药品种则区别不同情况,建议选择开发高浓度(或无溶剂)乳油和研制新一代低风险/低VOC的乳油品种。
 
农药原药剂型的选择不仅要考虑其药效与使用的便利性,也要关注其生产成本,生产成本越低,能耗低且环境安全性高,产品的竞争力就会越强。

5.2 加强农药新剂型的研发
 
农药剂型正向增效缓释、安全的方向发展。推进水基化、无尘化、控释高效的农用剂型的研发进程,支持新剂型悬浮剂、水乳剂、水分散粒剂、微囊悬浮剂的研发、生产和推广,监控管理与之配套的助剂的科学管理,严格控制有毒有害助剂的使用。对于助剂要选取低毒性、低用、易降解、环境友好的助剂使用。注重与国际接轨,吸收国外先进技术经验,结合我国农药行业国情,加快我国制剂行业的发展,提升全行业的技术水平。
 
5.3 注重与新型施药器械相匹配的新制剂的研发
 
现行农药制剂的研发应该与施药器械相匹配,随着施药器械从最初的工农型喷雾器,到如今大型自走式喷雾机械与航空植保的快速发展,围绕农机与农艺的高效融合,农药制剂品种发生了重大变化。在省工农业发展理念的引领下,未来的制剂发展将呈现如下趋势:插秧机普及将促进秧盘处理颗粒剂的应用;滴灌及水肥药一体化技术将带动滴灌用农药制剂的研发;大型喷雾机的应用将促进农药大包装的研发,农药制剂的质量要求更加严格;航空植保低容量喷雾技术为低容量制剂和喷雾助剂应用提供了空间。
 
环境友好、可持续发展是农药制剂发展永恒的主题,制剂的水基化与环保化更是国内制剂技术的主流发展方向,农药制剂技术的研发和工艺升级已成为农药行业发展的热点。农药制剂的发展需要更多的关注新技术、新应用,注重创新,逐步规范化、精细化,才能促进整个制剂行业的真正快速进步。
 
农药剂型的缓释技术可以显著提高农药利用率,降低农药用量,且具有成本低、效率高、环境友好、使用方便、易加工等优势,具有广阔的应用前景。优质农药可以有效保障我国粮食供给安全、农产品质量安全和农业环境特别是产地环境的安全。